Harvard Mark I

Harvard Mark I oli esimene programm, mille lõi 29. märtsil 1944 John von Neumann, kes töötas tol ajal Manhattani projekti kallal. Mark I arvutas ka trükis matemaatilisi tabeleid, mis olid tema "analüütilise mootori" jaoks olnud Briti leiutaja Charles Babbage'i esialgne eesmärk.

IBM-i automaatse järjestuse kontrolli kalkulaator (ASCC), Harvardi ülikooli töötajad nimetasid Mark I, üldotstarbeline elektromehaaniline arvuti, mida kasutati II maailmasõja lõppu poole.

Mark I lammutati 1959. aastal, kuid selle osi näidatakse Harvardi teaduskeskuses, originaalse masina muud osad viidi IBM-i ja Smithsoniani institutsiooni.

Päritolu 
Esialgne kontseptsioon esitas Howard Aiken 1937. aasta novembris IBM-ile. Pärast IBM-i insenerid kiitsid uuringut ja isegi ettevõtte esimees Thomas John Watson isiklikult projekti ja selle rahastamise heaks ja kasulikum, 1939. aasta veebruaris. Howard Aiken hakkas 1937. aasta alguses otsima võimalust oma kalkulaatori kujundamiseks ja ehitamiseks. Pärast kahe edutult tagasilükkamist näitas ette ta näidisplaani, mille Charles Babbage'i poeg oli andnud Harvardi ülikoolile 70 aastat varem. See viis ta uurima Babbage'i mõtteid ja lisama analüütilise mootorile tema ettepanekuid; saadud masin tõi Babbage'i analüütilise mootorile põhimõtteliselt peaaegu täielikult ellu, lisades olulisi uusi funktsioone. ASCC arendas ja ehitas IBM oma tehases ja saadeti Harvardi ülikooli 1944. aasta veebruaris. See algas USA mereväe büroode arvutuste tegemist mais ja tulemusi ametlikult esitati ülikoolile 7. augustil 1944.

Disain ja ehitus 
ASCC ehitati lülititest, releedest, pöörlevatest võllidest ja siduritest. Selles kasutati 765 000 elektromehaanilist komponenti ja sadu miile traati, mille maht oli 816 kuupjalga (23 m3) – pikkus 51 jalga (16 m), kõrgus 8 jalga (2,4 m) ja sügavus 2 jalga (0,61 m). See kaalus umbes 10 000 naela (4500 kg). Põhilisi arvutusühikuid tuli sünkroonida ja mehaaniliselt juhtida, nii et neid juhiti 50-suu (15 m) veovahendiga, mis oli ühendatud 5-hobujõulise (3,7 kW) elektrimootoriga, mis oli peamise toiteallikana ja süsteemi kellaajana. IBMi arhiivides.

Automaatse järjestuste kontroll kalkulaator (Harvardi märk I) oli esimene operatsioonimasin, mis suutis pikki arvutusi automaatselt teostada. Howard Aikeni poolt loodud Mark I projekt valmis tehases, NY-s IBM-i inseneridena. Terasraadist 51 jalga pikk ja 8 jalga kõrgune, mis hoiavad kalkulaatorit ja nad koosnevad väikestest käikudest, lugejatest, lülitite blokeerivastest paneedest ja kontrollringkonnadest. ASCC kasutas 500 miili (800 km) traati koos kolme miljoni ühendusega, 3500 multipole releed, 35 000 kontakti, 2225 loendurit, 1464 tenpoolelülitit ja 72 lisamasinat, millest igaüks oli 23 märkimis arvul. See oli tööstuse suurim elektromehaaniline kalkulaator.

Marki I ümbritsust kujundas futuristlik Ameerika tööstusdisainer Norman Bel Geddes. Aiken pidas tarkvararakenduseks ressursside raiskamist, sest arvutusvõimsus oli sõja ajal suure nõudlusega ja rahalisi vahendeid (vastavalt Grace Hopperile 50 000 eurot või rohkem) oleks võinud kasutada täiendava arvutiseadmete ehitamiseks.

Operatsioon 

Mark I oli 60 komplekti: 24 lülitit käsitsi sisestamiseks, see võib salvestada 72 numbrit, iga 23 kümnendikoha pikk. See võib sekundis teha 3 liitamist või lahutamist. Korrutamine kestis 6 sekundit, jagunemine võttis 15,3 sekundit ja ühe või enama minuti jooksul võttis logaritm või trigonomeetriline funktsioon. Mark I väljastas oma tulemusi 24-kanalilisele perforeeritud paberilindile. Ta tegi oleva juhendi mis talle ole antud ja seejärel luges järgmise kirja. Juhiseid ei saanud salvestusregistritest täita.

Andmete ja juhiste eraldamine on tuntud kui Harvardi arhitektuur (kuigi selle lahutamise täpne olemus, mis muudab masina Harvardi, mitte Von Neumanni, on ajaga varjatud; seega Modifitseeritud Harvardi arhitektuur. Mark I esimesed programmeerijad olid arvutite pioneerid Richard Milton Bloch, Robert Campbell ja Grace Hopper.

Juhendi formaat 
Sisendkanal, mille sees oli veel 24 kanalit jagunesid kolmeks, mille iga kanali sees oli veel kaheksa kanalit. Iga osale, mis oli seotud kalkulaatoriga, oli määratud unikaalne identifitseerimisnumber. Need numbrid olid kontroll-lindil binaarsed. Esimene väljund oli toimingu tulemus binaarindeksina ja selle operatsiooni teine lähtepunkt. Kolmas väljund oli toimingu kood.

Suure panuse Manhattani projekti andis 1928. aastal Leslie John Comrie, kes esimesena kasutas IBM-i perforeeritud paberi varustuse teadusliku tööks: astronoomiliste tabelite arvutamiseks erinevatel meetoditel, nagu oletas Babbage 100 aastat varem tema Diferentsi mootorile. Päris varsti hakkas IBM oma tabuleid muutma, selleks et arvutused ei oleks nii kauemad. Üks tabulaatoritest, ehitatud 1931. aastal, oli Columbia Difference Tabulator.

John von Neumannil oli Los Alamose meeskonnas, kes kasutas "modifitseeritud IBM perfokaardiga masinad", et määratleda implosiooni mõju. Implosion on protsess, mille käigus hävitatakse esemeid, lagunedes enda sisse. 29. märtsil 1944 nõudis Neumann, et leida lahendust probleemile seoses Mark I implosiooniga. Augusti alguses 1944 saabus ta koos kahe matemaatikutega, kes kirjutasid esimese simulatsiooniprogrammi, et uurida esimest aatomipommi.

"Von Neumann liitus Manhetiti projektiga 1943. aastal, töötades välja tuumapommi ehitamiseks vajalikke andmeid. Ta näitas, et implosiooni disain, mis pärast kasutatakse Triniti ja Fat Mani pommides, oli tõenäoliselt kiirem ja tõhusam kui relva disain.

Aiken ja IBM 
Aiken avaldas pressiteate, milles kuulutas välja Mark I, ja ütles, et ta on ainus "leiutaja". Ainsaks IBM-i isikuks oli mainitud James Wares Bryce, kuigi olid mitmed IBM-i insenerid, sealhulgas Clair Lake ja Frank Hamilton, kes aitasid luua erinevaid elemente. IBMi esimees Thomas J. Watson oli kuri selle olukorra peale ja osales ainult vastumeelselt 7. augusti 1944 tseremoonial. Aiken otsustas omakorda ehitada oma masinaid ilma IBMi abita ja ASCC sai tuntud kui "Harvard mark". IBM hakkas edasi ehitama oma masinaid, Järjestuse Elektrooniline Kalkulaator (SSEC) uue tehnoloogia katsetamiseks kui ka kasuks oma kampaaniale.

Järeltulijad 
Mark I-le järgnesid Harvard Mark II (1947 või 1948), Mark III / ADEC (september 1949) ja Harvard Mark IV (1952) – kogu Aikeni töö. Mark II oli Mark I-ga paremaks, kuigi see ikka põhines elektromehaanilistel releedel. Mark III kasutas enamasti elektroonikakomponente: vaakumpumpasid ja kristallidioode, aga ka mehaanilisi komponente: mäluseadmetele pöörlevad magnetilised trumlid, pluss-releed trumlite vahel andmete edastamiseks. Mark IV oli täiesti elektrooniline, asendades ülejäänud mehaanilisi komponente – magnetilisele tuumamälule. Mark II ja Mark III olid viidud USA mereväebaasile Dahlgrenis Virginias. Mark IV oli ehitatud USA sõjaväe õhujõududele, kuid see seisis Harvardis.

Viited 
1) The machine’s name as actually displayed on the hardware itself is "Aiken-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator Mark I". An early photograph (Wilkes 1956:16 figure 1-7) displays the name as "IBM Automatic Sequence Controlled Calculator".

2) Bernard Cohen, p. 164 (2000)

3) Bernard Cohen, p. 53 (2000)

4) Bernard Cohen, p. 39 (2000) It was first rejected by the Monroe Calculator Company and then by Harvard University.

5) "IBM's ASCC introduction 2". Retrieved 14 December 2013.

6) "Proposed automatic calculating machine (Abstract)". IEEE Spectrum. IEEE Xplore. 1 (8): 62–69. August 1964. doi:10.1109/MSPEC.1964.6500770. ISSN 0018-9235. Retrieved 7 August 2017.

7) IBM Archives: FAQ / Products and Services

8) Computer Oral History Collection, 1969-1973, 1977 Grace Murray Hopper Interview, January 7, 1969, Archives Center, National Museum of American History "Archived copy" (PDF). Archived from  the original (PDF) on 2012-02-23. Retrieved 2012-10-21.

9) Maurice Vincent Wilkes (1956). Automatic Digital Computers. New York: John Wiley & Sons. pp. 16–20.

10 Campbell, 1999, p. 43

11) Campbell, 1999, p. 53

12) Wexelblat, Richard L. (Ed.) (1981). History of Programming Languages, p. 20. New York: Academic Press. ISBN 0-12-745040-8

13) "Columbia University Computing History: L.J. Comrie". Retrieved 15 December 2013.

14) "The Columbia Difference Tabulator - 1931". Retrieved 15 December 2013.

15) AIKEN, Bernard Cohen p. 166 (2000)

16) Bernard Cohen, p. 164 (2000)

17) "Atomic Heritage Foundation: John von Neumann". Retrieved 15 December 2013.

18) Emerson W. Pugh (1995). Building IBM: Shaping an Industry and Its Technology. MIT Press. ISBN 978-0-262-16147-3

19) Martin Campbell-Kelly; William Aspray, (1996). Computer: A History of the Information Machine. Basic Books. p. 74. ISBN 0-465-02989-2

20) "Collection of Historical Scientific Instruments Mark I". Atlas Obscura. Retrieved 2016-05-24.

Kirjandus
 Cohen, Bernard (2000). Howard Aiken, Portrait of a computer pioneer. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press. ISBN 978-0-2625317-9-5
 Cohen, Bernard, ed. (1999). Makin' Numbers. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press. ISBN 0-262-03263-5
 Campbell, Robert (1999), Aiken's First Machine in Cohen 1999, pp. 31–63
 Copeland, Jack (2006), Machine against Machine in Copeland 2006, pp. 64–77
 Copeland, Jack, ed. (2006), Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers, Oxford: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-284055-4
 Zuse, Konrad (1993). The Computer - My life. Berlin: Pringler-Verlag. ISBN 0-387-56453-5

Arvutid