Електронний калькулятор IBM Selective Sequence

Original article: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/ssec.html

Френк да Круз

[email protected]

Електронний калькулятор вибіркової послідовності (SSEC) IBM, створений на заводі IBM Endicott під керівництвом професора Колумбійського університету Уоллеса Екерта та його співробітників Watson Scientific Computing Laboratory у 1946-47 роках, показаний тут після того, як його перемістили до нової будівлі штаб-квартири IBM за адресою 590 Madison Avenue. на Манхеттені [ 4 ], де він займав периферію кімнати 60 футів завдовжки та 30 футів завширшки [ 42 ] ( Герб Грош [ 59 ] оцінює розміри його «U» форми в 60 + 40 + 80 футів, 180 футів у все, приблизно половина футбольного поля!)

Уздовж стіни на задньому плані видно три перфоратори та тридцять зчитувачів, які утворюють сховище паперової стрічки, з великим рулоном стрічки над кожним перфоратором. Паперова стрічка насправді була нерозрізаною карткою IBM, шириною більше семи дюймів і вагою 400 фунтів на рулон [ 57, 59 ] ( КРУПНИЙ ПЛАН ). Уздовж лівої стіни розташовані блоки вакуумних трубок для зчитування карток і контролю послідовності, а також 36 пристроїв для зчитування паперових стрічок, що входять до складу таблиці для перегляду, багато з них завантажені спеціальними стрічковими петлями для даних, на які зазвичай посилаються. Більшу частину панелей уздовж правої стіни займає електронний арифметичний блок і сховище. У центрі кімнати: картридери, карткопроби, принтери та (не видно) пульт оператора.

«Спроектований, побудований і введений в експлуатацію всього за два роки, SSEC містив 21 400 реле і 12 500 вакуумних ламп. Він міг працювати нескінченно довго під керуванням своєї модифікованої програми. У середньому він виконував десяткове множення 14 на 14 за один раз. -п’ятдесята секунди, ділення в одну тридцяту секунди, а додавання чи віднімання дев’ятнадцятизначних чисел в одну тридцять п’ять сотих секунди… Більше чотирьох років SSEC виконувала бажання Вотсона висловив у своєму посвяченні: що він послужить людству, вирішуючи важливі проблеми науки.Це дозволило Уоллесу Екерту опублікувати місячні ефемериди… з більшою точністю, ніж доступні раніше… джерело даних, використаних під час першої висадки людини на Місяць » [ 4]. «Для кожного положення Місяця операції, необхідні для обчислення та перевірки результатів, склали 11 000 додавання та віднімання, 9 000 множень і 2 000 переглядів таблиці. Кожне рівняння, яке потрібно було розв’язати, вимагало оцінки приблизно 1600 членів — загалом вражаюча кількість арифметика, яку SSEC міг відшліфувати за сім хвилин на користь глядачів» [ 9 ].

Управління здійснюється за допомогою письмових інструкцій, які машина читає та виконує. Типовими командами є: • «Прочитати число з одного з блоків читання та зберегти його в заданому блоку пам’яті»; • «Візьміть число з даної одиниці пам’яті, помножте його на одиницю в іншій одиниці, відкиньте вказану кількість цифр із відповіді та помістіть це в третю одиницю». [ 83 ].

SSEC було видно пішоходам на тротуарі, і це надихнуло покоління карикатуристів зобразити комп’ютер у вигляді серії панелей розміром зі стіну, покритих світлом, лічильниками, циферблатами, перемикачами та обертовими рулонами стрічки (клацніть зображення, щоб збільшити ) . SSEC працював у цьому місці з січня 1948 року по липень 1952 року, коли його замінив перший комп’ютер 701 , перший «масовий» комп’ютер IBM (тобто більше одного).

Ось вигляд SSEC із брошури, розданої на церемонії відкриття, люб’язно наданої Гербом Грошем :

«[Нагорі] знамените відретушоване фото [кімнати SSEC]: Білл МакКлелланд за блоком перегляду столу [ліворуч], Бетсі Стюарт за консоллю, інженер праворуч. БЕЗ колонок» [ 59 ] . НАТИСНІТЬ ТУТ для перегляду без обробки.

Ватсон-старший, під час першого перегляду SSEC перед публічним відкриттям: «Є лише одна річ», — сказав він дещо необережно. «Прогляду цієї кімнати заважають ті великі чорні колони в центрі. Нехай їх приберуть перед церемонією». Але оскільки вони підтримували будівлю, колони залишилися. Натомість фото в брошурі, розданій на церемонії, було ретельно відретушовано, щоб видалити всі сліди образливих колонок [ 57 ].

Ось кілька додаткових зображень із статті Екерта в журналі Scientific Monthly 1948 року [ 83 ] (клацніть кожне зображення, щоб отримати детальну інформацію):

А ось скани двох предметних стекол, знайдених Гербом Грошем у квітні 2004 року (клацніть зображення, щоб дізнатися більше):

Табличка з підписом Вотсона, прикріплена високо на вапняковій «каркасі» вкрай праворуч [ 59 ] (не видно на фото):

З біографії Джона Бекуса , який пізніше розробив FORTRAN (серед багатьох інших внесків):

Тієї весни [1949] Бекус відвідав IBM Computer Center на Медісон-авеню, де він оглянув селективний електронний калькулятор (SSEC), один із перших електронних комп’ютерів IBM. Під час екскурсії Бекус сказав гіду, що шукає роботу. Вона заохотила його поговорити з директором проекту, і його найняли для роботи в SSEC.

SSEC не був комп’ютером у сучасному розумінні. Він не мав пам’яті для зберігання програмного забезпечення, і програми потрібно було вводити на перфострічку. Він мав тисячі електромеханічних частин, що також робило його ненадійним і повільним. Частиною роботи Бекуса було доглядати за машиною та лагодити її, коли вона зупинялася. Програмування SSEC також було складним завданням, оскільки не було чіткого способу це зробити.

Бекус три роки працював над SSEC, за цей час він винайшов програму під назвою Speedcoding. Програма була першою, яка містила коефіцієнт масштабування, який дозволяв легко зберігати та маніпулювати як великими, так і малими числами.

SSEC використовувався для різноманітних великомасштабних наукових розрахунків, у тому числі професорами Колумбійського університету Екертом (астрономія), Томасом (фізика) і Грошем (оптика), усі з Watson Lab. Це також було в центрі уваги одного з перших у світі курсів інформатики , який пропонувався з 1946 року; ось перелік із каталогу курсів Колумбійського університету 1951 року :

Астрономія 111 — Машинні методи наукового обчислення, І.

2-4 бали Зимова сесія. д-р E CKERT та асистенти.

М. 2:10-3.

Лабораторні години за домовленістю.

Використання в наукових дослідженнях сучасних обчислювальних машин: клавіатурних обчислювальних машин,

перфокарткової техніки, релейних та електронних обчислювальних машин, нецифрових машин. Лекції,

демонстрації та лабораторні роботи.

Попередня умова або паралель: інженерія 281 і принаймні один інший курс, перерахований у цьому

оголошенні, або еквівалент. Потрібен дозвіл інструктора.

Астрономія 112 — Машинні методи наукового обчислення, II.
Від 2 до 4 балів Весняна сесія. Містер СІБЕР .
Години, які потрібно узгодити.
Цей курс в основному стосується електронного калькулятора вибіркової послідовності;
організація машини і підготовка задач до неї.
Попередня умова: астрономія 111 ,

Наступні фотографії взяті зі статті в журналі Chemical Engineering за листопад 1952 року, в якій описується рішення Л. Х. Томаса на SSEC 64-річної проблеми стабільності плоского потоку Пуазейля на основі аналітичного вирішення проблеми, запропонованого Джоном фон Неймана та запрограмований Філліс К. Браун і Дональдом А. Куорлзом-молодшим з Watson Lab. Обчислення зайняло 150 годин, у порівнянні зі 100 роками, які були б потрібні для ручних обчислень.

На фото: Дон Куорлз (сидить), Л. Х. Томас (висить), Філліс Браун (сидить).

Чи був SSEC першим комп’ютером із збереженими програмами?

SSEC часто виключають із розгляду як перший комп’ютер або перший комп’ютер із збереженою програмою, оскільки IBM не називала його комп’ютером. За словами Баше [ 4 , с.143], це сталося тому, що Томас Дж. Уотсон не хотів створити враження, що він створює пристрої, які позбавлять людей (людських комп’ютерів) роботи! (У 1951 році в серії з п’яти лекцій про нові машини, які транслювали BBC, чотири з них використовували термін «автоматична обчислювальна машина»; лише в одній, Алана Тюрінга, використовувався термін «цифровий комп’ютер» [посилання на Джонса нижче ] .)

EDSAC Кембриджського університету (1949) або Baby Манчестерського університету (також 1949) зазвичай називають першими комп’ютерами зі збереженою програмою; тобто комп’ютери, якими можна керувати за допомогою програми, що зберігається в основній оперативній пам’яті. Але якщо SSEC також був комп’ютером із збереженими програмами, він випередив EDSAC на рік раніше. Щодо його кваліфікації думки розходяться. У своїй енциклопедії Americana 1958 рУ своїй статті Уоллес Екерт сказав, що SSEC «поєднує електронну швидкість роботи з великою ємністю пам’яті (майже мільйон цифр переважно в послідовній формі) і можливостями для повністю гнучкого керування збереженими програмами. Зберігання з довільним доступом було на електромагнітних реле, а послідовне — на електромагнітних реле. на дуже швидкісних паперових стрічках. Калькулятор вирішував багато великих задач з небесної механіки, гідродинаміки, геофізики та атомної теорії» [ 81]. Різні автори висловлюють різні думки. Насправді SSEC був гібридним пристроєм, здатним виконувати інструкції з паперової стрічки або зберігати їх у своїй (правда, досить невеликій) релейній пам’яті та виконувати їх звідти; при цьому він відповідає визначенню «архітектури фон Неймана». Якщо архітектура фон Неймана є критично важливим елементом визначення «комп’ютера», то, можливо, SSEC можна вважати першим у світі комп’ютером , навіть якщо він також був (як дехто каже) «химерним гібридом, що включає вакуумні лампи, реле та пристрій для читання паперової стрічки» або «гігантський рекламний трюк машини». Серед прихильників погляду на SSEC як перший комп’ютер є Емерсон П’ю [ 40] .] (історик комп’ютерів), Р. Морсо (книга 1981 року, ОТРИМАТИ ДОВІДКУ), а також численні веб-сайти з історії комп’ютерів. Анотація до статті Баше в Annals 1982 року (див. Посилання трохи нижче) говорить:

Електронний калькулятор вибіркової послідовності (SSEC) був першою машиною, яка поєднала електронні обчислення із збереженою програмою, і першою машиною, здатною працювати за власними інструкціями як дані. Коли введено в експлуатацію в 1948 році і деякий час після цього, це був найгнучкіший і найпотужніший комп’ютер з існуючих. IBM публікувала відносно мало про це, і комп’ютерні історики здебільшого не звертали уваги на SSEC. У цьому документі представлено історичні дані для SSEC.

Джон Бекус [ 102 ] сказав мені: «Я вважаю, що вважати його першим комп’ютером із «збереженою програмою» — це надмірна натяжка — навіть незважаючи на те, що одна з програм, яку я робив, використовувала деякі спеціально підготовлені комірки зберігання як джерело інструкцій після того, як деякі дані були зберігається в ньому». З іншого боку, головний інженер-конструктор SSEC, А. Уейн Брук, стверджував (наприклад, у своїй неопублікованій рукописі книги, SSEC, Перший електронний комп’ютер ), що SSEC був першим електронним комп’ютером через його ємність збереженої пам’яті. У квітні 2019 року Джон Савард додав:

Як зазначалося, SSEC мав кілька типів пам’яті. Він мав паперову стрічку, яку можна було пробити і перечитати для отримання проміжних результатів обчислень. Він мав вісім регістрів, побудованих з вакуумних лампових тригерів. Ні те, ні інше не здається перспективним місцем для розміщення збереженої програми.

Але він також мав 150 місць релейної пам’яті. Хоча налаштування місць у цій пам’яті є електромеханічною операцією, визначення того, чи проходить струм через реле, здається, не передбачає таких затримок. Чи може розміщення короткого циклу в пам’яті реле дозволити SSEC працювати на електронних швидкостях? На жаль, ні. За відсутності чогось подібного до принципу збігу струму основної пам’яті велика кількість ділянок у релейній пам’яті означала, що її адресація також мала здійснюватися за допомогою релейної логіки, і, таким чином, читання числа або інструкції з релейної пам’яті займало 20 мілісекунд, стільки ж часу, скільки знадобилося, щоб прочитати число з паперової стрічки (WJ Eckert, «Electrons and Computation» [ 83 ]).

Джон також зазначив, що «Ранні комп’ютери IBM» [ 4 ] показують, що програма, за допомогою якої вперше було продемонстровано SSEC, визначила синус кута за допомогою модифікованої інструкції; посилання дається як Фелпс, 1980: мабуть інтерв’ю.

Література:

• Макферсон, Джон, «Великомасштабний електронний цифровий калькулятор загального призначення – SSEC» (1948), IEEE Annals of the History of Computing , том 4, № 4 (жовтень 1984), стор.313-326.
• Баше [ 4 ], П’ю [ 40 ] і Бреннан [ 9 ].
• Bashe, CJ, «The SSEC в історичній перспективі», IEEE Annals of the History of Computing , Vol.4 No.4, pp.296-312 (1982) .
• Калькулятор вибіркової послідовності IBM , форма IBM 52-3927-0, Нью-Йорк (1948), 16 стор.
• Grosch, Herbert RJ, Computer: Bit Slices from a Life , Third Millenium Books, Novato CA (1991) [ 57 ].
• Eckert, WJ, «Electrons and Computation», The Scientific Monthly , Vol. LXVII, № 5 (листопад 1948).
• Полачек, Гаррі, «Обчислення заломлення ударної хвилі на електронному калькуляторі вибіркової послідовності», матеріали, Науковий обчислювальний форум , IBM, Нью-Йорк (1948), стор.107-122.
• Андерсон, Ден, «Математика в епоху електроніки – калькулятор Lightning від IBM зробить усе, крім перколатної кави», New York Sun , середа, 28 січня 1948 р.
• Джонс, Аллан, «П’ять трансляцій BBC 1951 року про автоматичні обчислювальні машини», IEEE Annals of the History of Computing , Vol.26 No.2, pp.3-15 (2004).
• Джонс, Стівен Е., Роберто Буса, SJ, і поява гуманітарної комп’ютерної техніки: Священик і перфокарта , Routledge (2016). Містить розділ про SSEC .
• Оллі, Аллан, «Існування передує сутності – значення концепції збереженої програми», IHPST, Університет Торонто: IFIP Досягнення в інформаційно-комунікаційних технологіях 325, ISSN 1868-4238 (2010), Springer, Бостон, стор.169-178 :
  «SSEC зберігав інструкції та дані в одному форматі, міг автоматично маніпулювати інструкціями та використовував цю функцію, щоб варіювати роботу у відповідь на проміжні результати. Тому SSEC втілив вузьке визначення комп’ютера, що зберігає програму. Проте ця функція часто залишалася не згадуваною навіть у облікових записів, які наголошували на вузькому визначенні комп’ютера зі збереженими програмами як ключового елемента сучасного комп’ютера… Використання SSEC реле для основної частини його «швидкої» пам’яті означало, що його робочі швидкості були дещо обмежені порівняно з до пізніших машин і навіть ранішого ENIAC».

Посилання на сайті:

• Джон Бекус .
• Grosch [ 57 ], Глава 01 .
• SSEC Reunion 1972 (сировина).

Посилання поза сайтом

(станом на 26 січня 2019 року все в порядку) [дякую Аллану Оллі за кілька з них]

• Джон Савард, Електронний калькулятор вибіркової послідовності (розділ The Old Days: Computing Without RAM .
• IBM крізь роки — 1948 (IBM)
• Біографія Джона Бекуса , thocp.net: Проект «Історія обчислювальної техніки».
• Кольорове фото пульта керування SSEC (IBM)
• IBM 701 , який замінив SSEC у штаб-квартирі IBM World.
• Комп’ютерні піонери, частина 1: На зорі електронних обчислень, 1935-1945 рр. , фільм Музею історії комп’ютерів . Хвилини 42-50, які складаються в основному з виступу Герба Гроша , стосуються Watson Lab , Wallace Eckert і SSEC, з деякими короткими відеофрагментами SSEC ближче до кінця. Аллан Оллі каже: «Є один очевидний недолік у розділі SSEC, де вони вказують кількість десяткових цифр у ретрансляційному сховищі як 300 замість 3000 (насправді 2850, але вони вказують у вакуумному накопичувачі як 160, тож вони явно рахували знак як цифра). Також Белл повторює неправдиву історію про те, що CPC був якимось чином комерційною версією SSEC».
• Walk East On Beacon (1952), голлівудський фільм у стилі нуар, який містить близько хвилини кадрів SSEC.
• Оллі, Аллан, Перша електронна машина SSEC на екрані , IT History Society, 1 січня 2015 р.
• Скріншоти SSEC із Walk East на Beacon у Starring the Computer .
• Відеокліп SSEC з Walk East на Beacon (1 хвилина 26 секунд).
• Гіл Прес, « Цей день у даних: від Apple Macintosh до iPhone та ШІ в Китаї », журнал Forbes , 22 січня 2019 р.
• McNeill, Leila, How Margaret Dayhoff Brought Modern Computing to Biology , Smithsonian Magazine , 9 квітня 2019 р.:
  «Колумбія була осередком обчислювальної техніки. Тут були деякі з перших обчислювальних лабораторій у США, а в 1945 році стала домом для наукової лабораторії IBM Watson під керівництвом астронома У. Дж. Екерта. Лабораторія Watson спочатку слугувала обчислювальним центром для Союзники в останні місяці Другої світової війни. Після війни це стало місцем для розробки деяких із перших суперкомп’ютерів, у тому числі електронного калькулятора вибіркової послідовності (SSEC), який пізніше використовував Екерт для розрахунку місячних орбіт для місій «Аполлон». Маючи технологію під рукою, Дейхофф поєднала свій інтерес до хімії з обчислювальною технікою за допомогою машин з перфокартами — по суті ранніх цифрових комп’ютерів.Ці машини дозволили Дейхофф автоматизувати її обчислення, зберігаючи алгоритм на одному наборі карток, а дані — на іншому. машина,вона могла обробляти обчислення набагато швидше й точніше, ніж вручну».
• Документи A. Wayne Brooke Papers 1948-1986 , MC 00268, коробки 1-3, Дослідницький центр спеціальних колекцій, Бібліотеки університету штату Північна Кароліна, Ролі, Північна Кароліна. «Фокусується на Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC) у International Business Machines Inc. (IBM) та історії обчислювальної техніки… Брук приєднався до IBM невдовзі після війни, і його рання кар’єра в IBM була повністю пов’язана з Selective Sequence Electronic Калькулятор (SSEC) у всесвітній штаб-квартирі IBM у Нью-Йорку. Брук була головним електронним інженером проекту та керувала групою інженерів протягом короткого існування SSEC… Зокрема, Брук стверджувала, що що SSEC був першим електронним комп’ютером через його унікальну ємність збереженої пам’яті ».
• Бейкер, Дженніфер, « The SSEC: IBM’s ‘Electronic Brain’ and Reaching the Moon », NCSU Libraries News (без дати).
• Некролог Меріан Тейлор Антін , The Gazette , 15 січня 2023 р.: «Вона працювала на різних посадах, спочатку помічником вихователя дошкільного закладу, а згодом стала екскурсоводом в IBM Selective Sequence Electronic Calculator, одного з перших сучасних комп’ютерів. «