Mauchly a Eckert: dvojka, která stvořila první počítač

Zabral prostor velkého bytu, chladily ho dva letecké motory a obden stál kvůli poruše elektronky. ENIAC, první univerzální elektronický počítač, který stvořili Johnové Mauchly a Eckert.
Mauchly a Eckert: dvojka, která stvořila první počítač
Kapitoly článku

ENIAC: zrození superstroje

Jakmile se Mauchly ocitl na Pensylvánské univerzitě, navrhl zdejším šéfům stavbu velkého plně elektronického počítače, realizovaného s pomocí elektronek. Tento návrh nechal akademickou obec poněkud chladnou, ovšem zaujal zástupce armády Hermana Goldsteina, který zorganizoval setkání s dalšími armádními potentáty. Přeci jen, byla válka a cokoliv, co by ji mohlo uspíšit či dát do rukou americkým chlapcům lepší zbraně, to bylo vítáno. Peníze nehrály roli.

Armáda totiž právě řešila jeden zapeklitý výpočetní problém. Pro zaměřování svých děl potřebovala detailní tabulky. Pro každou zbraň a každý druh střeliva bylo třeba vytvořit tabulku, kde výsledná trajektorie střely byla závislá na spoustě faktorů, jako je teplota, vlhkost, síla a směr větru atd. Pro jednu zbraň a jedno střelivo to znamenalo výpočet asi 3000 trajektorií pomocí soustavy diferenciálních rovnic.

Klepněte pro větší obrázek 
Takto se rovnice řešily před příchodem elektroniky. Elektromechanický analyzátor diferenciálních rovnic z roku 1938 v matematické laboratoři univerzity v Cambridge 
(
CC BY 2.0, University of Cambridge)

K tomu byl využíván Differential Analyzer, vynalezený nám známým Vannevarem Bushem, ovšem práci tohoto stroje musela podpořit „armáda“ zhruba 170 výpočtářů, kteří na mechanických kalkulačkách prováděli nezbytné mezivýpočty. Tito pracovníci, obvykle v angličtině zvaní „computers“, plnili roli jejich dnešních elektronických následovníků. Celé to samozřejmě bylo hrozně pomalé a vytvoření jedné jediné tabulky trvalo přes měsíc. Díky tomu američtí dělostřelci nemohli své zbraně zaměřovat s požadovanou efektivitou.

Mauchlyho nápad, že by tabulky mohl spočítat budoucí ENIAC, byl sice zajímavý, ale dá se říci, že v jistém směru krokem do prázdna. ENIAC žádnou tabulku během války nespočítal a to z toho prostého důvodu, že byl sestaven až po jejím konci. Leč to v roce 1943 nemohl nikdo vědět.

Klepněte pro větší obrázek 
Tak to je on: ENIAC. První univerzální elektronický počítač 
(foto: ENIAC, 
Wikimedia, volné dílo)

Hermann Goldstein a jeho žena Adele se vydali na velkou náborovou tour, hledající matematiky, kteří by s tabulkami mohli pomoci. Goldstein si uvědomil, že toto by mohlo být řešením, no a po příslušeném schválení „nahoře“ byla 9. dubna odsouhlasena stavba mamutího počítače. Ten byl pojmenován jako ENIAC, tedy Electronic Numerical Integrator And Computer. Fakt, že měl být programovatelný, byl Mauchlym zdůrazňován od prvopočátku. Přeci jen, mělo jít o drahou hračku, takže možnost dalšího využití náklady rozhodně ospravedlňovala.

Rychle, paralelně, ale v desítkové soustavě

Stavba započala v červnu 1943, Mauchly se stal konzultantem a Eckert vedoucím inženýrem. Práce jej tak pohltila, že občas vedle svého díla i přespal. Dle jedné z legend byl během spánku opatrně dvěma kolegy přenesen o patro výš, a když se probudil, zděsil se, že jeho mamutího miláčka někdo nenápadně ukradl. Během tvorby překontrolovával každý výpočet každého inženýra, každý propojovací kabel si osobně vyzkoušel, vše prověřil. „Stavba počítače není nic jiného než hluboké soustředění na triviální problémy,“ tvrdil.

ENIAC byl stvořen jako modulární systém, kdy každý z několika typů modulů byl schopen provádět nějakou funkci. Základem bylo dvacet „akumulátorů“, což byly moduly schopné sčítání desetimístných čísel, a to s rychlostí 5000 takových operací během sekundy. Dva tyto akumulátory mohly být propojeny, čímž se dosahovalo dvojnásobné přesnosti výpočtů. Čtyři akumulátory byly pomocí speciální jednotky pro násobení uzpůsobeny pro tuto operaci a zvládly ji provést za sekundu 385×.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek 
ENIAC nebyl ryze mužskou záležitostí, obsluhovaly ho rovněž ženy (anebo jen pózovaly při fotografování, což už dnes nezjistíme)
zdroj: Wikimedia, volná díla

K pěti akumulátorům byla připojena jednotka na dělení a druhou odmocninu, která zajistila čtyřicet dělení během sekundy a ve stejné době i výpočet tří odmocnin. Kromě těchto modulů se počítač sestával i z dalších řídících, jako byla „initiating unit“, která kontrolovala start a ukončení programu, „cycling unit“ pro synchronizaci modulů, „master programmer“ pro kontrolu cyklů. Jednotky „reader“ a „printer“ měly za úkol zápis a čtení výsledků z děrných štítků a existovaly i jednotky na tabulky funkcí a přenášení mezivýsledků.

Počítač byl paralelní, jednotlivé moduly dokázaly (v určité míře) provádět výpočty zároveň. Nicméně programování bylo velice primitivní, moduly se příslušným způsobem propojily, ovšem program jako takový spočíval právě v onom propojení a nastavení jednotlivých modulů. 

Klepněte pro větší obrázek 
Naprogramovat ENIAC zabralo mnohdy i několik, v podstatě to znamenalo najít optimální řešení pro propojení jednotlivých modulů (zdroj: Wikimedia, volné dílo)

Jakékoliv ladění bylo proto zdlouhavé, a ačkoliv počítač podporoval podmíněné skoky (při záporném výsledku nějaké operace), cykly a dokonce i podprogramy, jednalo se o velmi triviální řešení. V podstatě jste pokaždé daným propojením vytvořili nový počítač pro požadovanou úlohu. Kromě toho, ENIAC nebyl binárním počítačem, ale decimálním. Veškerá aritmetika se proto řešila elektronickou simulací klasických otočných ozubených koleček z mechanických kalkulátorů.

Samozřejmě, vzhledem k počtu elektronek v počítači je celkem pochopitelné, že počítač nemohl být úplně spolehlivý. Elektronky sice nebouchaly, jak lahve od šampaňského, ale zhruba jednou za dva dny došlo k poruše. Operátoři se ale postupně naučili rozpoznávat závady a posléze dokázaly najít a vyměnit vadnou elektronku během pouhých patnácti minut.

Klepněte pro větší obrázek 
Výměna vadné elektronky u počítače ENIAC, to byla denní rutina. Postupně se podařilo zajistit, že se vadný kus z těch 18 tisíc, ze kterých byl ENIAC sestaven, podařilo najít už za čtvrt hodiny (foto: ENIAC, Wikimedia, volné dílo)

Ještě předtím, než byl ENIAC v listopadu 1945 spuštěn, tak jej měl možnost spatřit matematik John von Neumann. Právě díky zkušeností s ENIACem přišel von Neumann se svými „poznámkami ke stavbě EDVACu“, což měl být následovník ENIACu, mnohem lépe programovatelný. Tak se zrodila klasická von Neumannova architektura počítačů, nicméně Mauchly a Ekcert nebyli uvedeni jako spoluautoři, ačkoliv bez jejich inspirace by asi von Neumann ke svým názorům nedošel. Zvláště Eckert to nesl těžce a tvrdil, že na některé stěžejní myšlenky přišel dříve, než von Neumann. Pochopitelně, dnes lze něco takového ověřit jen těžko.

Dál už jen s jedničkami a nulami

ENIAC se osvědčil. Nejen, že bravurně počítal tabulky, ale pomohl i s počítáním vodíkové bomby, což se samozřejmě také hodilo. Byl postupně dále a dále vylepšován a pracoval až do roku 1955. Oba tvůrci samozřejmě nezaháleli a snažili se v dobré práci pokračovat.

Vzhledem k tomu, že návrh ENIACu byl uzavřen v roce 1943, využili v následujících letech další podnětné nápady na vylepšení architektury a výsledkem byl EDVAC. Ten už byl založen na binární aritmetice, s programem uloženým ve vnitřní paměti. Tvůrci použili jen asi třetinu elektronek ve srovnání s ENIACem, takže výsledný stroj byl přece jen pomalejší, ale vzhledem k výše uvedeným výhodám byl mnohem operativnější a nabízel snadnější programování.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek 
Následníci EDVAC a UNIVAC I. Počítače, které už byly méně opulentní, vystačily si s menším počtem elektronek a lépe se programovaly díky binárnímu systému (zdroj: Wikimedia, volná díla)

Když Mauchly a Eckert zjistili, že by návrh a výroba počítačů mohla být slušným byznysem, tak univerzitu opustili a založili Eckert–Mauchly Computer Corporation. Ta měla jen velice krátký život, nicméně díky dobrým kontaktům se podařilo zajistit další armádní zakázku, z níž se posléze zrodil UNIVAC I, druhý komerční počítač světa dostupný nejen pro armádu či státní úřady, ale i pro obyčejné, ale patřičně movité firmy. Firma ovšem brzy zjistila, že byznys s počítači je sice zajímavý, nicméně nesmírně finančně náročný, takže byla počátkem padesátých let odkoupena firmou Remington Rand.

Eckert a Mauchly pokračovali v práci pod křídly této velké společnosti a ačkoliv už nikdy nestvořili tak zásadní dílo, jako byl jejich první počítač, stále byli v počítačové branži aktivní a oceňovaní. Oba se dočkali uznání, a ačkoliv prohráli soudní spor s Johnem Atanasoffem ohledně patentů, nikdo jim ani v nejmenším neupíral přelomovost jejich díla. Byli to první stavitelé počítačů, první, kteří pochopili možný obchodní potenciál této technologie, první, kteří ji z laboratoří přivedli k nasazení v průmyslu či ve velkých korporacích.

Přečtěte si o dalších osobnostech počítačové historie:

Témata článku: Historie, Počítače, Osobnosti počítačové historie, Fotografování, Alan Turing, Optimální řešení, Aritmetika, Vincent, Fakulta, Mladý muž, Triviální řešení, Kasárna, Detailní popis, Denní rutina, Rodinné zázemí, Obchodní potenciál, Programovatelný počítač, Elektrika, Rutina, Adele, Remington, Pointer, Primitivní modul, Kritérium, MAU, Kvalitní počítače na Mall.cz


Určitě si přečtěte

Co všechno se spouští se startem Windows a proč by vás to mělo zajímat

Co všechno se spouští se startem Windows a proč by vás to mělo zajímat

** Společně s operačním systémem se spouští řada aplikací a služeb ** Mohou mít negativní dopad na celkovou dobu startu Windows ** Jak získat kontrolu nad automaticky spouštěnými programy?

Karel Kilián | 57

Windows 10 podle našich čtenářů: Poslali jste nám skoro 300 nápadů, jak je vylepšit

Windows 10 podle našich čtenářů: Poslali jste nám skoro 300 nápadů, jak je vylepšit

** Microsoft aktualizuje Windows 10 dvakrát ročně ** Jenže praktických novinek už není tolik jako dříve ** Poslali jste nám skoro 300 tipů, co by se měly Desítky ještě naučit

Jakub Čížek | 139

Pojďme programovat elektroniku: České chytré zásuvky Netio pro kutily i firmy

Pojďme programovat elektroniku: České chytré zásuvky Netio pro kutily i firmy

** Wi-Fi zásuvky nevyrábí pouze Čína ** Vyzkoušeli jsme českou Netio PowerCable ** Je přímo určená pro vývojáře, má totiž jednoduché JSON API

Jakub Čížek | 43

Už desítky let se pokoušíme odposlouchávat mozek. Rusům se podařil kousek, ze kterého vám spadne brada

Už desítky let se pokoušíme odposlouchávat mozek. Rusům se podařil kousek, ze kterého vám spadne brada

** K odposlechu mozků používáme EEG ** To má ale žalostné informační rozlišení ** Rusům pomohla počítačová neuronová síť

Jakub Čížek | 28


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 20 procesorů

Srovnání 15 True Wireless sluchátek

Vyplatí se tisknout fotografie doma?

Vybíráme nejlepší základní desky