ILLIAC I

ILLIAC I — первый компьютер, построенный в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне (США). Он был создан в 1952 году под руководством инженера Абрахама Тауба и стал одним из первых в мире компьютеров с хранимой программой, работавших на электронных лампах. ILLIAC I относился к классу мэйнфреймов первого поколения и использовался для научных и инженерных расчётов, включая задачи метеорологии, ядерной физики и аэродинамики.

История создания

Разработка ILLIAC I началась в 1949 году в рамках программы университета по созданию собственной вычислительной машины. Проект финансировался Военно-воздушными силами США и Национальным бюро стандартов. Основой для конструкции послужил компьютер EDVAC, разработанный в Пенсильванском университете, но архитектура ILLIAC I была существенно переработана.

Сборка машины велась в лаборатории вычислительной техники Иллинойсского университета. Первый успешный запуск состоялся 22 сентября 1952 года. ILLIAC I работал до 1963 года, когда был заменён более совершенным компьютером ILLIAC II.

Архитектура и устройство

Центральный процессор

ILLIAC I был построен на электронных лампах (около 2800 штук) и диодах. Тактовая частота составляла 100 кГц. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняло операции с 40-разрядными двоичными числами. Время выполнения сложения составляло 20 микросекунд, умножения — 200 микросекунд.

Память

Основная память ILLIAC I была реализована на электростатических трубках Уильямса — запоминающих устройствах, использующих электронно-лучевые трубки для хранения данных. Ёмкость памяти составляла 1024 40-разрядных слова (около 5 килобайт). В 1957 году память была модернизирована: добавлен магнитный барабан ёмкостью 12 288 слов (около 60 килобайт), который использовался как вторичное запоминающее устройство.

Система команд

ILLIAC I имел 64 команды, каждая из которых кодировалась 40-битным словом. Команды включали арифметические операции (сложение, вычитание, умножение, деление), логические операции, операции сдвига, условные и безусловные переходы, а также операции ввода-вывода. Адресация была одноадресной: команда содержала адрес операнда в памяти, а результат операции помещался в аккумулятор.

Ввод-вывод

Ввод данных осуществлялся с перфоленты (скорость 200 знаков в секунду) и перфокарт (100 карт в минуту). Вывод производился на перфоленту, перфокарты и телетайп. В 1955 году был добавлен магнитный ленточный накопитель.

Программное обеспечение

Программы для ILLIAC I писались на машинном языке (двоичном коде) или на ассемблере, который был разработан специально для этой машины. В 1950-х годах для ILLIAC I были созданы первые компиляторы, в том числе для языка FORTRAN (в 1958 году). Операционная система отсутствовала; программы загружались вручную с перфоленты или перфокарт.

Применение

ILLIAC I использовался для широкого круга научных задач:

• Метеорология: численное прогнозирование погоды (совместно с метеорологической службой США).
• Ядерная физика: расчёты цепных реакций и моделирование работы ядерных реакторов.
• Аэродинамика: расчёты обтекания тел потоком газа (для нужд авиастроения).
• Криптография: взлом шифров (в рамках сотрудничества с Агентством национальной безопасности США).
• Математика: решение дифференциальных уравнений, численное интегрирование, вычисление специальных функций.

Одним из наиболее известных применений ILLIAC I стало участие в проекте «Манхэттен» (создание ядерного оружия). Машина использовалась для расчётов нейтронного потока в ядерных боеголовках.

Влияние на развитие вычислительной техники

ILLIAC I стал прототипом для нескольких последующих компьютеров, построенных в других университетах и исследовательских центрах США. В частности, его архитектура была использована при создании компьютера ORDVAC, разработанного для Армии США. ILLIAC I также продемонстрировал возможность создания надёжных вычислительных машин на электронных лампах (среднее время безотказной работы составляло около 20 часов).

Интересные факты

• Название ILLIAC является акронимом от «Illinois Automatic Computer».
• ILLIAC I был первым компьютером, на котором была выполнена полностью автоматическая обработка данных сейсмических наблюдений (для поиска нефти).
• В 1956 году на ILLIAC I была запущена первая в мире программа для игры в шахматы (разработанная Алексеем Бернштейном).
• Машина потребляла около 20 кВт электроэнергии и весила примерно 5 тонн.
• ILLIAC I был демонтирован в 1963 году, и его компоненты были частично использованы при создании ILLIAC II.

Источники

• Тауб А. «ILLIAC I: The First Computer at the University of Illinois». — University of Illinois Press, 1953.
• Харт Дж. «The ILLIAC I Computer: A Historical Perspective». — IEEE Annals of the History of Computing, 1992.
• Отчёты Иллинойсского университета по проекту ILLIAC I (1949–1963).
• Статья «ILLIAC I» в Encyclopedia of Computer Science. — Springer, 2003.