Історія появи першого повноцінного електронного цифрового обчислювача, ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), тісно пов’язана з Філадельфією. Саме тут, у стінах Інституту електроніки Пенсильванського університету, в розпал світового конфлікту народилася машина, яка змінила світ. Винахід, офіційно представлений у лютому 1946 року, став технологічним мостом між епохою механіки та світом цифрових технологій. Деталі на philadelphia.name.
Військовий попит
Головним і беззаперечним стимулом для створення цього колосального пристрою (йдеться про ENIAC) стала гостра потреба армії США в балістичних розрахунках. Ця вимога була прямо продиктована динамікою Другої світової війни.
Під час бойових дій артилеристи постійно отримували нові типи гармат і снарядів, для яких було життєво необхідно швидко створювати таблиці стрільби. Кожен розрахунок траєкторії польоту снаряда був надзвичайно трудомістким, вимагаючи виконання близько тисячі математичних операцій.
Цю роботу виконували люди — здебільшого жінки-математики, яких тоді називали “комп’ютерами” (обчислювачами). Розрахунок лише однієї траєкторії займав у кваліфікованої людини-“комп’ютера” приблизно 16 днів. У динамічних умовах бойових дій, де час вимірювався життями, така швидкість була критично недостатньою і неприйнятною. Армія катастрофічно відставала у забезпеченні фронту актуальними даними.
Це відставання створило пріоритетну військову проблему. Армія шукала засіб, здатний працювати значно швидше і точніше, аніж людські ресурси. Потреба у заміні тижнів рутинних обчислень на лічені хвилини й стала тим ключовим фінансовим та інтелектуальним поштовхом, який змусив інженерів в університеті Пенсільванії розпочати роботу над першим електронним цифровим обчислювачем. Фактично, стратегічна необхідність перемоги у війні дала старт цифровій ері.
Творці комп’ютерної ери
Проєкт очолили двоє талановитих інженерів: Джон Моклі та Джон Преспер Екерт. Моклі, фізик за освітою, висунув ідею використання вакуумних ламп замість повільних електромеханічних реле. Ця ідея стала революційною. Екерт, як головний інженер, забезпечив технічну реалізацію цієї ідеї.
Робота над ЕНІАКом почалася 1943 року в режимі суворої секретності. На створення цього апарата пішло близько 200 тисяч людиногодин та майже пів мільйона доларів. Колосальні ресурси для того часу.
Неймовірні параметри
За своїми характеристиками ENIAC вражав. Він займав площу 167 квадратних метрів, важив 30 тонн і складався з 17 468 вакуумних ламп 16 різних типів, а також тисяч резисторів та конденсаторів. Його енергоспоживання сягало 150 кіловатів, що вимагало встановлення спеціальної системи кондиціонування для запобігання перегріву.
Попри значні розміри, обчислювальна потужність була феноменальною. Комп’ютер міг виконувати до 5000 операцій додавання або 357 операцій множення за секунду, перевершуючи своїх попередників у тисячі разів.
Програмування через кабелі
Ранні версії ENIAC’а, попри свою революційну швидкість, мали суттєве архітектурне обмеження, яке суттєво гальмувало його універсальність: програмування здійснювалося фізично. Для перепрограмування машини для виконання нового завдання — чи то зміна типу балістичного розрахунку, чи перехід до іншої математичної функції — інженерам доводилося вручну перекомутувати тисячі кабелів та перемикачів на його численних панелях. Це був надзвичайно трудомісткий і тривалий процес, який, залежно від складності завдання, міг забирати кілька днів, а іноді й тиждень.
По суті, оператор повинен був буквально “перепід’єднати” частини апарата, фізично змінюючи його внутрішню логіку. Це обмеження чітко відображало його початкове призначення як гігантського електронного калькулятора, розробленого для вирішення одного конкретного типу військових завдань, а не як універсального пристрою у сучасному розумінні. Машина була швидкою, але її підготовка до роботи була громіздкою і повільною.
Це серйозне вузьке місце, що суперечило ідеї універсального комп’ютера, вдалося вирішити лише пізніше. Значні модифікації, внесені у 1948 році, дозволили частково перейти до зберігання програми в пам’яті, що значно спростило процес і перетворило ENIAC на більш гнучкий та інтелектуально незалежний пристрій. Цей перехід від фізичного до програмного кодування став ключовим кроком у розвитку всієї комп’ютерної архітектури.
Спадщина
Хоча ENIAC було розроблено на замовлення армії під час війни, його було офіційно запущено лише 15 лютого 1946 року, вже після закінчення бойових дій. Отже, його безпосередній вплив на хід Другої світової був мінімальним. Проте, його повоєнна діяльність виявилася вирішальною.
У повоєнний період суперкомп’ютер використовувався для низки важливих розрахунків.
- Атомних досліджень. Обчислення, пов’язані з розробкою термоядерної зброї.
- Наукових завдань. Дослідження космічних променів та прогнозування погоди.
- Балістичних розрахунків. Продовження роботи для військової лабораторії Абердинського полігону.
ENIAC заклав теоретичні та інженерні основи для створення наступного покоління комп’ютерів, включаючи EDVAC та UNIVAC, які вже мали внутрішню пам’ять для зберігання програм. Винахід Екерта та Моклі став початковою точкою цифрової епохи.
Технологічна крихкість
Увесь блиск інженерного тріумфу ENIAC’а супроводжувався низкою неабияких технічних складнощів, особливо в частині щоденного функціонування. Через використання майже 18 тисяч вакуумних ламп – основних обчислювальних елементів – машина була вкрай чутливою до навантажень.
Головною проблемою стала надійність. Електронні лампи, що працювали на високій потужності, регулярно перегорали. Статистика свідчить, що в середньому один елемент виходив з ладу приблизно раз на добу, що вимагало негайної зупинки роботи.
- Пошук несправної лампи у величезному комплексі, що займав 167 м² і генерував значне тепло, був складним і тривалим процесом.
- Технічний персонал мусив швидко знаходити й замінювати дефектні компоненти, щоб мінімізувати простої.
- З часом команда обслуговування досягла значного професіоналізму, скоротивши час на виявлення та заміну несправності до 15 хвилин, що є справжнім подвигом за тодішніх умов.
Саме так інженерам доводилося боротися не лише з балістичними рівняннями, а й із постійною енергетичною та тепловою нестабільністю цього першого електронного гіганта.
Обчислювальний гігант: сумарні факти
| Характеристика | Значення | Додаткова інформація |
| Місце Розробки | Університет Пенсильванії, Філадельфія. | Школа електротехніки Мура. |
| Основні Творці | Джон Моклі та Дж. Преспер Екерт. | Отримали контракт від армії США. |
| Кількість Вакуумних Ламп | Приблизно 18 000 одиниць. | Високий показник, що забезпечив швидкість. |
| Дата Офіційного Запуску | 15 лютого 1946 року. | Кінець Другої світової війни. |
| Обчислювальна Швидкість | До 5000 операцій додавання за секунду. | У тисячі разів швидше за електромеханічні пристрої. |
| Вага | 30 тонн. | Вимагав спеціальної інфраструктури та обслуговування. |
ENIAC став не просто машиною, а маніфестом електронної епохи. Він довів, що обчислення, які раніше тривали тижнями, можна здійснити за лічені секунди, використовуючи виключно електронні компоненти. Цей ламповий із Міста братньої любові, попри свою вартість і складність обслуговування (насамперед через регулярний вихід з ладу вакуумних ламп), остаточно поховав епоху механічних обчислювачів. Він започаткував нову галузь, надихнув на створення архітектури фон Неймана і прямо вплинув на винахід комерційних комп’ютерів UNIVAC.
Отже, ENIAC є не просто історичним артефактом, а незаперечним батьком усіх сучасних цифрових технологій, які ми сьогодні використовуємо.
