User:ZahraSadghi2003/هاروارد مارک اول

هاروارد مارک اول
	نمای نزدیک از خوانندگان ورودی/خروجی و کنترلی
Also known as	IBM ماشین حساب خودکار با کنترل توالی (ASCC)
Developer	هووارد ایکن / IBM
Release date	August 7, 1944; 80 years ago
Power	5 hp (3.7 kW)
Dimensions	816 cu ft (23.1 m3):; Width: 51 ft (16 m); Height: 8 ft (2.4 m); Depth: 2 ft (0.61 m);
Mass	9,445 lb (4,284 kg)
Successor	هاروارد مارک دوم

left|thumb|250x250px| انتهای سمت چپ شامل اجزای محاسباتی الکترومکانیکی بود. left|thumb|250x250px| انتهای سمت راست شامل داده‌ها و برنامه‌خوان‌ها و ماشین‌های تحریر خودکار بود. هاروارد مارک اول یا ماشین حساب کنترل توالی خودکار آی‌بی‌ام ( ASCC )، یکی از اولین کامپیوتر های الکترومکانیکی همه منظوره بود که در طول آخرین لحظات تلاش در جنگ جهانی دوم استفاده شد.

یکی از اولین برنامه هایی که بر روی مارک اول اجرا شد در 29 مارس 1944 ^[1] توسط جان فون نویمان آغاز شد. در آن زمان، فون نویمان مشغول کار بر رویپروژه منهتن بود و لازم بود تعیین کند که آیا انفجار گزینه مناسبی برای منفجر کردن بمب اتمی است که سال بعد مورد استفاده قرار می‌گیرد یا خیر.مارک اول همچنین جدول های ریاضی را محاسبه و چاپ کرد که هدف اولیه چارلز بابیج مخترع بریتانیایی برای " موتور تحلیلی " خود در سال 1837 بود.

به گفته ادموند برکلی ، اپراتورهای مارک اول اغلب ماشین "بسی،موتور بسل" بعد از توابع بسل نامیده شدند. ^[2]

مارک اول در سال 1959 جدا شد. بخشی از آن به آی بی ام اهدا شد، بخشی واردموسسه اسمیتسونیان شد ،و بخشی نیز وارد مجموعه ابزارهای علمی تاریخی هاروارد شد. برای چندین دهه، بخش هاروارد در لابی آزمایشگاه محاسبات آیکن به نمایش گذاشته شد. حدود سال 1997 به مرکز علوم هاروارد انتقال یافت. در سال 2021، دوباره به لابی مجتمع جدید علوم و مهندسی هاروارد در آلستون، ماساچوست برگشت. ^[3]

ریشه ها

مفهوم اصلی توسط هوارد آیکن در نوامبر 1937 به آی بی ام ارائه شد .^[1] پس از یک مطالعه امکان سنجی توسط مهندسان آی بی ام، رئیس شرکت جناب توماس واتسون به طور شخصی پروژه و بودجه آن را در فوریه 1939 تأیید کرد.

هوارد آیکن در ابتدای سال 1937 جستجوی شرکتی برای طراحی و ساخت ماشین حساب خود را اغاز کرده بود.بعد از این که برای دو دفعه،پذیرش نشد،مجموعه نمایشی ای به او نشان داده شد که پسر چارلز بابیج 70 سال قبل به دانشگاه هاروارد اهدا کرده بود. این سبب ان شد که او به مطالعه بابیج بپردازد و منابعی را به موتور تحلیلی با پیشنهاد خودش اضافه کند. ماشین نهایی "اصول بابیج در مورد موتور تحلیلی را تقریباً به تحقق کامل رساند و همچنین ویژگی های مهم جدیدی را اضافه کرد." ^[4]

ای اس سی سی توسط آی بی ام در کارخانه Endicott توسعه و ساخته شد و در فوریه 1944 به هاروارد فرستاده شد. این محاسبات برای اداره کشتی های نیروی دریایی ایالات متحده در ماه مه آغاز شد و به طور رسمی در 7 آگوست 1944 به دانشگاه ارائه شد ^[5]

اگرچه این دستگاه اولین کامپیوتری نیست که کار می کند ، اما اولین ماشینی بود که اجرای محاسبات پیچیده را به صورت خودکار انجام می داد و آن را به یک گام مهم رو به جلو برای محاسبات تبدیل کرد. ^[6]

طراحی و ساخت

ای اس سی سی از سوئیچ ها, رله ها, شفت های چرخشی و کلاچ ها ساخته شده است . از 765000 قطعه الکترومکانیکی و صدها مایل سیم استفاده کرد که حجم آن 816 cu ft (23 m³) - 51 ft (16 m) طول، به ارتفاع 8 فوت(2.4 متر) و عمق 2 ft (0.61 m) بود.وزن آن حدود 9445 پوند(4.7 تن کوچک؛4.3 تن) بود . ^[7] واحدهای محاسباتی اصلی باید به شکل مکانیکی هماهنگ و نیرودهی می شدند، پس آنها با یک 50 ft (15 m) کار می کردند. شفت محرک متصل به یک موتور الکتریکی 5 hp (3.7 kW) بود که به عنوان منبع اصلی انرژی و ساعت سیستم عمل می کرد. از آرشیو IBM:

ماشین حساب کنترل توالی خودکار (هاروارد مارک اول) اولین ماشین عاملی بود که قادر به انجام محاسبات طولانی به صورت خودکار بود. پروژه ای که توسط دکتر هاوارد آیکن از دانشگاه هاروارد طراحی شد، مارک اول توسط مهندسان IBM در Endicott، نیویورک ساخته شد. یک قاب فولادی به طول 51 فوت و ارتفاع 8 فوت، ماشین حساب را نگه می داشت که یک صفحه به هم پیوسته از چرخ دنده های کوچک، شمارنده ها، سوئیچ ها،و مدارهای کنترل، را در برداشت که همه فقط چند اینچ عمق دارند.ای اس سی سی از 500 mi (800 km) سیم همراه با سه میلیون اتصال،3500 رله چند قطبی با 35000 تماس،2225 شمارنده،1464 سوئیچ ده قطبی و ردیف هایی با 72 دستگاه اضافه کننده استفاده کرد، که هر کدام با 23 عدد قابل توجه دارند. این بزرگترین ماشین حساب الکترومکانیکی صنعت بود. ^[8]

محفظه مارک اول توسط نورمن بل گدس ،طراح صنعتی آینده نگر آمریکایی با هزینه آی بی ام طراحی شده است. آیکن از این ناراحت بود که هزینه (به گفته گریس هاپر 50000 دلار یا بیشتر) برای ساخت تجهیزات کامپیوتری اضافی استفاده نشده بود. ^[9]

عمل

مارک اول دارای 60 مجموعه از 24 سوئیچ برای وارد کردن داده ها به طور دستی بود و می توانست 72 عدد را که طول هر کدام 23 رقم اعشاری است را ذخیره کند. ان قادر است 3 جمع یا تفریق در یک ثانیه انجام دهد. یک ضرب 6 ثانیه زمان برد، یک تقسیم 15.3 ثانیه طول کشید و یک لگاریتم یا یک تابع مثلثاتی بیش از یک دقیقه وقت گرفت. ^[10]

مارک اول دستورالعمل های خود را از یک نوار کاغذی پانچ شده 24 کانالی می خواند. دستور کنونی را اجرا می کرد و بعد از ان دستور بعد از ان را می خواند. یک نوار جداگانه می‌توانست شامل اعدادی برای ورودی باشد،ولی قالب‌های نوار تعوض پذیر نبودند. دستورالعمل ها قابلیت اجرا از رجیسترهای حافظه را نداشتند. از آنجا که دستورالعمل ها در حافظه کاری ذخیره نمی شدند، به طور وسیعی گفته می شود که هاروارد مارک اول منشاء معماری هاروارد بوده است. با این حال، این موضوع The Myth of the Harvard Architecture انتشار یافته در IEEE Annals of History of Computing ^[11] مورد بحث قرار گرفته است که نشان دهنده ان است که اصطلاح «معماری هاروارد» تا دهه 1970 (درباره میکروکنترلرها) مورد استفاده قرار نگرفت و فقط به صورت گذشته نگر برای ماشین های هاروارد مورد استفاده قرار می گیرد، و این اصطلاح فقط قادر است برای Mark III و IV به کار رود، نه برای Mark I یا II .

مکانیسم توالی اصلی یک جهته بود.یعنی برنامه های پیچیده باید از نظر فیزیکی طولانی می بودند. یک حلقه برنامه با باز کردن حلقه یا با وصل شدن انتهای نوار کاغذی حاوی برنامه به ابتدای نوار (ایجاد عینا یک حلقه ) انجام شد. در ابتدا، انشعاب شرطی در مارک اول به صورت دستی اجرا شد.در تغییرات بعدی در سال 1946 انشعاب خودکار برنامه (با فراخوانی زیر روال ) را معرفی کرد. ^[12] ^[13] ^[14] ^[10] اولین برنامه نویسان مارک اول از پیشروهای محاسبات مثلریچارد میلتون بلوخ ، رابرت کمپبل و گریس هاپر بودند. ^[15] همچنین یک تیم فنی کوچک هم وجود داشت که درواقع موظف بودند که ماشین را راه اندازی کنند. بعضی از آنها قبل از پیوستن به نیروی دریایی برای کار بر روی ماشین، کارمند آی‌بی‌ام بودند. این تیم فنی زمانی که در هاروارد بودند از هدف کلی کار خود مطلع نشدند. 1.برکلی، ادموند کالیس. مغزهای غول پیکر، یا ماشین هایی که فکر می کنند (کلاسیک هایی که می روند) (ص. 6). انتشارات اوتبه بوک. کیندل ادیشن. 2. پاول، آلوین (23 ژوئیه 2021). "مارک اول هاروارد خانه جدید خود را پیدا می کند". روزنامه هاروارد. بازبینی شده در 17 اوت 2023. 3. کوهن (2000)، ص. 39: ابتدا توسط شرکت ماشین حساب مونرو و سپس توسط دانشگاه هاروارد رد شد.

4. "معرفی ASCC IBM 2". 23 ژانویه 2003. بازیابی شده در 14 دسامبر 2013.

5. "ماشین محاسبه اتوماتیک پیشنهادی (چکیده)". طیف IEEE. 1 (8). IEEE Xplore: 62–69. آگوست 1964. doi:10.1109/MSPEC.1964.6500770. ISSN 0018-9235. S2CID 51652725.

6."تاریخ هاروارد مارک 1: راهنمای کامل". 21 سپتامبر 2021.

7."بایگانی های IBM: فیدها، سرعت ها و مشخصات آمار ASCC". www-03.ibm.com. 23 ژانویه 2003.

8.آرشیوهای IBM: پرسش‌های متداول / محصولات و خدمات

9."مصاحبه گریس موری هاپر" (PDF). مجموعه تاریخ شفاهی کامپیوتر، 1969-1973، 1977. مرکز آرشیو، موزه ملی تاریخ آمریکا. 7 ژانویه 1969. صفحات 7-8. بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 23 فوریه 2012. بازیابی شده در 21 اکتبر 2012.

10.موریس وینسنت ویلکس (1956). کامپیوترهای دیجیتال اتوماتیک نیویورک: جان وایلی و پسران. صفحات 16-20.

11.پاوسون، ریچارد (30 سپتامبر 2022). "اسطوره معماری هاروارد". IEEE Annals of the History of Computing. 44 (3): 59-69. doi:10.1109/MAHC.2022.3175612. S2CID 252018052.

12.بیر، کرت دبلیو (2015). گریس هاپر و اختراع عصر اطلاعات بوک بببی. صفحات 78-79. شابک 9781483550497.

13.بلوخ، ریچارد (22 فوریه 1984). مصاحبه تاریخ شفاهی با ریچارد ام. بلوخ. صفحات 9-10. hdl: 11299/107123.

14."کتابخانه اروین توماش درباره تاریخچه محاسبات: فهرست مشروح و مصور". www.cbi.umn.edu. انتشارات میزبانی شده CBI. 1948. تصویر: هاروارد. جلد 16.1948. مکانیسم توالی فرعی، شرح: فصل H، ص 577-578. بازبینی شده در 8 مه 2018.

15.A Manual of Operation (1946): subsidiary sequence control, pp. 22, 50, 57, 73, 91

16.Wexelblat, Richard L. (ویرایش) (1981). تاریخچه زبان های برنامه نویسی، ص. 20. نیویورک: انتشارات آکادمیک. ISBN 0-12-745040-8

17.ویلیامز، کاتلین (10 نوامبر 2012). گریس هاپر: دریاسالار دریای سایبر. انتشارات موسسه نیروی دریایی. صفحات 33-34. شابک 9781612512655. بازیابی شده در 7 آگوست 2019.

18."تاریخ محاسبات دانشگاه کلمبیا". بازبینی شده در 15 دسامبر 2013.

19."جدول تفاوت کلمبیا - 1931". بازبینی شده در 15 دسامبر 2013.

20.کوهن (2000)، ص. 166

21."بنیاد میراث اتمی: جان فون نویمان". بازبینی شده در 12 مه 2019.

22.امرسون دبلیو پیو (1995). ساخت IBM: شکل دادن به یک صنعت و فناوری آن مطبوعات MIT. ISBN 978-0-262-16147-3.

23.مارتین کمبل-کلی; ویلیام اسپری (1996). کامپیوتر: تاریخچه ماشین اطلاعات. کتاب های پایه پ. 74. ISBN 0-465-02989-2.

24.پاول، آلوین. "مارک 1، راه اندازی مجدد". دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان A. Paulson (SEAS). کمبریج، ماساچوست: رئیس و اعضای کالج هاروارد. بازبینی شده در 28 ژوئیه 2021.

25.«مجموعه ابزارهای علمی تاریخی مارک اول». اطلس ابسکورا. بازبینی شده در ۲۴ مه ۲۰۱۶.

فرمت دستورالعمل

24 کانال نوار ورودی به سه رشته هشت کانالی تقسیم شدند. هر مکان حافظه، هر مجموعه ای از سوئیچ ها و رجیسترهای مرتبط با واحدهای ورودی، خروجی و حسابی بودند که یک شماره شاخص شناسایی خاص واگذار شد. این اعداد به شکل باینری روی نوار کنترل نشان داده شدند. رشته اول نمایه باینری از نتیجه عملیات بود، دومی منبع مبدأ برای عملیات بود و رشته سوم یک کد عملیاتی بود که باید اجرا شود.

مشارکت در پروژه منهتن

در سال 1928 L.J. کومریه اولین نفری بود که آی بی ام "تجهیزات کارت پانچ شده" را به استفاده کردن علمی تبدیل کرد: محاسبه جداول نجومی با روش تفاوت های محدود ، همانطور که بابیج 100 سال قبل برای موتور تفاوت خود پیش بینی کرده بود. ^[16] خیلی زود پس از آن، آی بی ام شروع به تغییردادن جدول‌سازهای خود برای آسان کردن این نوع محاسبات کرد. یکی از این جداول که در سال 1931 ساخته شد، The Columbia Difference Tabulator بود. ^[17]

جان فون نویمان تیمی در لوس آلاموس داشت که از "ماشین های کارت پانچ شده آی بی ام اصلاح شده" ^[18] برای تعیین اثرات انفجار استفاده کردند. در مارس 1944، او پیشنهاد کرد که مشکلات قطعی در مورد انفجار مارک اول اجرا شود ،و در سال 1944 با دو ریاضیدان برای نوشتن یک برنامه شبیه سازی وارد شد تا مطالعه انفجار اولین بمب اتمی به انجام برساند. ^[1]

گروه لوس آلاموس کار خود را در زمان بسیار کوتاه تری از گروه کمبریج به اتمام رساند. با این حال، عملکرد ماشین کارت پانچ شده مقادیر را تا شش رقم اعشار محاسبه می‌کرد، در حالی که مارک اول مقادیر را تا هجده رقم اعشار محاسبه می‌کرد . همچنین، مارک اول معادله دیفرانسیل جزئی را در اندازه فاصله بسیار کوچکتر [یا مش کوچکتر] ادغام کرد و به همین ترتیب... دقت بسیار بیشتری را بدست آورد. ^[18]

فون نیومن در سال 1943 به پروژه منهتن پیوست و بر روی تعداد بسیاری محاسبات لازم برای ساخت بمب اتمی کار کرد. او نشان داد که طرح انفجاری که بعدا در بمب های ترینیتی و مرد چربی استفاده خواهد شد، احتمالا سریعتر و مفیدتر است. از طرح تفنگ." ^[19]

آیکن و آی بی ام

آیکن یک بیانیه مطبوعاتی منتشر کرد که در آن مارک اول خود را به عنوان تنها "مخترع" فهرست کرد. جیمز دبلیو برایس تنها کسی بود که از آی بی ام نام برده شد، حتی اگر چندین مهندس آی بی ام از جمله کلیر لیک و فرانک همیلتون در ساخت عناصر مختلف کمک کرده بودند. توماس جی واتسون ، رئیس آی‌بی‌ام، عصبانی شد و تنها با اکراه در مراسم وقف در 7 اوت 1944شرکت نمود.^[20]

^{[page needed]} آیکن به شخصه تصمیم به ساخت ماشین های بیشتر بدون کمک آی بی ام گرفت و ASCC به طور کلی به عنوان "هاروارد مارک اول" شناخته شد. آی بی ام به ساخت ماشین حساب الکترونیکی توالی انتخابی خود (SSEC) ادامه داد تا هم فناوری جدید را آزمایش کند و هم تبلیغات بیشتری را برای تلاش های شرکت ارائه دهد.^[21] ^{[page needed]}

جانشینان

مارک اول توسط هاروارد مارک دوم (1947 یا 1948)، مارک III/ADEC (سپتامبر 1949) و هاروارد مارک IV (1952) - همه کارهای آیکن - دنبال شد. مارک دوم یک پیشرفت نسبت به مارک اول محسوب می شد، اگرچه هنوز بر پایه رله های الکترومکانیکی بود. مارک سوم غالبا از قطعه های الکترونیکی - لوله‌های خلاء و دیودهای کریستالی - استفاده می‌کرد، اما حاوی اجزای مکانیکی هم می‌شد: درام‌های مغناطیسی چرخشی برای ذخیره‌سازی،همچنین رله‌هایی برای منتقل کردن داده‌ها بین درام‌ها. مارک چهارم کاملاً الکترونیکی بود و اجزای مکانیکی که باقی ماند را با حافظه هسته مغناطیسی جایگزین کرد. مارک دوم و مارک سوم به پایگاه نیروی دریایی ایالات متحده در Dahlgren، ویرجینیا فرستاده شدند.مارک چهارم برای نیروی هوایی ایالات متحده ساخته شد، ولی در هاروارد باقی ماند.^{[citation needed]}</link>^{[ نیازمند منبع ]}

مارک اول در سال 1959 جدا شد و بخش‌هایی از آن در مرکز علوم به عنوان قسمتی از مجموعه ابزارهای علمی تاریخی هاروارد به نمایش گذاشته شد. در جولای 2021 به مجتمع علوم و مهندسی جدید به آلستون انتقال یافت. ^[22] قسمت های دیگر دستگاه اصلی خیلی زودتر به آی بی ام و موسسه اسمیتسونیان منتقل شده بود. ^[23]

همچنین ببینید

موتور تفاوت - یک کامپیوتر مکانیکی پیشگام در قرن نوزدهم
تاریخچه سخت افزار محاسباتی
لیست کامپیوترهای الکترومکانیکی
لیست کامپیوترهای لوله خلاء

منابع

یادداشت

انتشارات

.کوپلند، جک (2006)، «ماشین علیه ماشین»، در کوپلند، بی جک (ویرایش)، کلوسوس: اسرار رایانه‌های کدشکن بلچلی پارک، آکسفورد: انتشارات دانشگاه آکسفورد، صفحات 64–77، ISBN 978-0 -19-284055-4

.کروز، فرانک دا (1991). "ماشین حساب اتوماتیک IBM Sequence Controlled". در گروش، Herbert R. J. (ed.). کامپیوتر: تکه‌هایی از یک زندگی. کتاب های هزاره سوم. ISBN 0-88733-085-1 - از طریق تاریخچه محاسباتی دانشگاه کلمبیا (اوت 2004).

.عامه پسند (اکتبر 1944). "روبات ریاضیدان همه پاسخ ها را می داند". علوم پرطرفدار. pp. 86ff.

.زوزه، کنراد (1993). کامپیوتر: زندگی من برلین: پرینگلر-ورلاگ.

ISBN 0-387-56453-5.

بیشتر خواندن

Tape punch used to prepare programs

پانچ نواری که برای تهیه برنامه ها استفاده می شد
Program tape with visible programming patches

نوار برنامه قابل مشاهدهوصله های برنامه نویسی
Rotary switches used to enter program data constants

سوئیچ های چرخشی که برای وارد کردن ثابت های برنامه استفاده می شد
Sequence indicators and switches

نشانگرهای توالی و سوئیچ ها
Rear view of the computing section

نمای پشت قسمت محاسبات

لینک های خارجی

1.برکلی، ادموند کالیس. مغزهای غول پیکر، یا ماشین هایی که فکر می کنند (کلاسیک هایی که می روند) (ص. 6). انتشارات Otbebook. کیندل ادیشن. 2. پاول، آلوین (23 ژوئیه 2021). "مارک اول هاروارد خانه جدید خود را پیدا می کند". روزنامه هاروارد. بازبینی شده در 17 اوت 2023. 3. کوهن (2000)، ص. 39: ابتدا توسط شرکت ماشین حساب مونرو و سپس توسط دانشگاه هاروارد رد شد.