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 入出力および制御リーダーのクローズアップ | |
| 別名 | IBM自動シーケンス制御計算機 (ASCC) |
|---|---|
| 開発者 | ハワード・エイケン/ IBM |
| 発売日 | 1944年8月7日 |
| 力 | 5馬力（3.7kW） |
| 寸法 |
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| 質量 | 9,445ポンド（4,284キログラム） |
| 後継 | ハーバードマークII |
ハーバードマーク I、またはIBM 自動シーケンス制御計算機( ASCC ) は、第二次世界大戦末期の戦争遂行に使用された最も初期の汎用電気 機械式コンピュータの 1 つでした。
マーク I で実行された最初のプログラムの 1 つは、1944 年 3 月 29 日にジョン・フォン・ノイマンによって開始されました[1]。当時、フォン・ノイマンはマンハッタン計画に取り組んでおり、 1 年後に使用される原子爆弾を爆発させるために爆縮が実行可能な選択肢であるかどうかを判断する必要がありました。マーク I は、1837 年にイギリスの発明家チャールズ・バベッジが解析エンジンで当初目標としていた数表の計算と印刷も行いました。
エドモンド・バークレーによれば、マークIの操作者はベッセル関数にちなんでこの機械を「ベッシー（ベッセルエンジン）」とよく呼んでいたという。[2]
マークIは1959年に分解され、その一部はIBMに寄贈され、一部はスミソニアン協会に、一部はハーバード歴史的科学機器コレクションに収蔵された。ハーバードの部分は数十年にわたり、エイケン計算研究所のロビーに展示されていた。1997年頃、ハーバード科学センターに移された。2021年に再び移され、マサチューセッツ州オールストンにあるハーバードの新しい科学技術複合施設のロビーに展示された。[3]
起源
当初の構想は1937年11月にハワード・エイケンによってIBMに提示された。 [4] IBMのエンジニアによる実現可能性調査の後、同社の会長であるトーマス・ワトソン・シニアが1939年2月にプロジェクトとその資金を個人的に承認した。
ハワード・エイケンは1937年初頭に計算機の設計と製造を依頼する会社を探し始めた。2度の断りを受けた後、[5]チャールズ・バベッジの息子が70年前にハーバード大学に寄贈したデモセットを見せられた。これがきっかけでエイケンはバベッジを研究し、自分の提案に解析エンジンへの言及を加えた。その結果生まれた機械は「バベッジの解析エンジンの原理をほぼ完全に実現し、重要な新機能も追加した」[6] 。
ASCCはIBMのエンディコット工場で開発・製造され、 1944年2月にハーバード大学に出荷された。5月にアメリカ海軍船舶局向けの計算が開始され、1944年8月7日に大学に正式に提出された。[7]
このマシンは最初の実用的なコンピュータではなかったが、複雑な計算の実行を自動化した最初のマシンであり、コンピューティングにとって大きな前進となった。[8]
設計と建設
ASCCは、スイッチ、リレー、回転軸、クラッチから構成されていました。765,000個の電気機械部品と数百マイルの配線が使用され、容積は816立方フィート（23 m3 ）、長さ51フィート（16 m）、高さ8フィート（2.4 m）、奥行き2フィート（0.61 m）でした。重量は約9,445ポンド（4.7ショートトン、4.3 t）でした。[9]基本的な計算ユニットは同期して機械的に駆動する必要があったため、50フィート（15 m）の駆動軸と5馬力（3.7 kW）の電動モーターによって操作され、これが主電源とシステムクロックとして機能しました。IBMアーカイブより：
自動シーケンス制御計算機（ハーバード マーク I）は、長時間の計算を自動で実行できる最初のオペレーティング マシンでした。ハーバード大学のハワード エイケン博士が考案したプロジェクトであるマーク I は、ニューヨーク州エンディコットの IBM エンジニアによって構築されました。長さ 51 フィート、高さ 8 フィートの鉄骨フレームに計算機が収められており、奥行きがわずか数インチの小さなギア、カウンター、スイッチ、制御回路の連動パネルで構成されていました。ASCC は、300 万の接続を持つ 500 マイル (800 km) の配線、35,000 の接点を持つ 3,500 の多極リレー、2,225 のカウンター、1,464 の 10 極スイッチ、およびそれぞれ 23 の有効数字を持つ 72 の加算機の層を使用していました。これは業界最大の電気機械式計算機でした。[10]
Mark Iの筐体は、IBMの費用で未来派のアメリカ人工業デザイナー、 ノーマン・ベル・ゲデスが設計した。エイケンは、その費用（グレース・ホッパーによれば5万ドル以上）が追加のコンピュータ機器の製造に使われなかったことに腹を立てた。 [11]
手術
マークIには、手動データ入力用の24個のスイッチが60セットあり、それぞれ23桁の10進数を持つ72の数字を保存できました。[12] 1秒間に3回の加算または減算を実行できました。乗算には6秒、除算には15.3秒、対数または三角関数には1分以上かかりました。[13]
Mark I は、24 チャネルの穴あき紙テープから命令を読み取りました。現在の命令を実行してから次の命令を読み取りました。別のテープには入力用の数値を含めることができますが、テープ形式は互換性がありませんでした。命令はストレージ レジスタから実行できませんでした。命令は作業メモリに格納されなかったため、Harvard Mark I がHarvard アーキテクチャの起源であると広く主張されています。ただし、これはIEEE Annals of History of Computingに掲載されたThe Myth of the Harvard Architectureで異論が唱えられています。[14]では、「Harvard アーキテクチャ」という用語は 1970 年代まで使用されておらず (マイクロコントローラのコンテキストで)、Harvard マシンに遡ってのみ適用され、この用語はMark IIIとIVにのみ適用され、Mark I やIIには適用されなかったことが示されています。
メインシーケンスメカニズムは一方向でした。つまり、複雑なプログラムは物理的に長くならざるを得ませんでした。プログラムループは、ループアンローリングまたはプログラムを含む紙テープの最後をテープの先頭に結合することによって実現されました（文字通りループを作成します）。最初、 Mark I の条件分岐は手動で実行されていました。1946 年の後の変更で、自動プログラム分岐（サブルーチン呼び出しによる）が導入されました。[15] [16] [17] [18] [19] Mark I の最初のプログラマーは、コンピューティングの先駆者であるRichard Milton Bloch、Robert Campbell、およびGrace Hopperでした。[20]また、実際にマシンを操作することを任務とする小規模な技術チームもあり、その中には海軍に入隊してマシンに取り組むことを求められる前は IBM の従業員だった人もいました。[21]この技術チームは、ハーバード在学中、彼らの仕事の全体的な目的を知らされていませんでした。
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プログラム作成に使用するカードパンチ -
プログラミングパッチが見えるプログラムテープ -
プログラムデータ定数を入力するためのロータリースイッチ -
シーケンスインジケーターとスイッチ -
コンピューティングセクションの背面図
指示フォーマット
入力テープの24チャンネルは、8チャンネルの3つのフィールドに分割されました。各ストレージロケーション、各スイッチセット、および入力、出力、および演算ユニットに関連付けられたレジスタには、一意の識別インデックス番号が割り当てられました。これらの番号は、制御テープ上で2進数で表されました。最初のフィールドは操作結果の2進インデックス、2番目は操作のソースデータ、3番目のフィールドは実行される操作のコードでした。 [12]
マンハッタン計画への貢献
1928年、LJコムリーはIBMの「パンチカード装置を科学的な用途に転用した最初の人物です。100年前にバベッジが階差機関のために構想したように、有限差分法による天文表の計算です。」[22]その後すぐに、IBMはこの種の計算を容易にするためにタビュレーターの改良を開始しました。1931年に製造されたこれらのタビュレーターの1つがコロンビア階差タビュレーターでした。[23]
ジョン・フォン・ノイマンはロスアラモスに「改造されたIBMパンチカードマシン」[24]を使用して爆縮の影響を調べるチームを率いていた。1944年3月、彼はマークIの爆縮に関するいくつかの問題を実行することを提案し、1944年に2人の数学者とともに到着し、最初の原子爆弾の爆縮を研究するためのシミュレーションプログラムを書き上げた。[1]
ロスアラモスグループはケンブリッジグループよりもずっと短い時間で研究を終えた。しかし、パンチカードマシンの操作では小数点以下6桁まで計算されたが、マークIでは小数点以下18桁まで計算された。さらに、マークIは偏微分方程式をはるかに小さな間隔サイズ（またはより小さなメッシュ）で積分したため、はるかに高い精度が達成された。[24]
「フォン・ノイマンは1943年にマンハッタン計画に参加し、原子爆弾の製造に必要な膨大な計算に取り組んだ。彼は、後にトリニティ爆弾やファットマン爆弾に使用されることになる爆縮設計が、銃の設計よりも高速で効率的である可能性が高いことを示した。」[25]
エイケンとIBM
エイケンは、マーク I を発表するプレスリリースで、自らを唯一の発明者と記した。クレア・レイクやフランク・ハミルトンを含む数人の IBM 技術者がさまざまな要素の構築に協力していたにもかかわらず、IBM 関係者として名前が挙がったのはジェームズ・W・ブライスだけだった。IBM 会長のトーマス・J・ワトソンは激怒し、1944 年 8 月 7 日の落成式には渋々出席した。[26] [要ページ] [27]エイケンは、IBM の助けを借りずにさらにマシンを製作することを決定し、ASCC は一般に「ハーバード マーク I」として知られるようになった。IBM は、新技術のテストと会社の取り組みの宣伝のために、選択的シーケンス電子計算機(SSEC) を製作した。 [26] [要ページ]
後継者
マーク I に続いて、ハーバード マーク II (1947 年または 1948 年)、マーク III/ADEC (1949 年 9 月)、ハーバード マーク IV (1952 年) が開発されました。これらはすべてエイケンの成果です。マーク II はマーク I の改良版でしたが、依然として電気機械式リレーをベースとしていました。マーク III は主に電子部品(真空管と結晶ダイオード) を使用しましたが、機械部品も使用されていました。記憶用の回転磁気ドラムと、ドラム間でデータを転送するためのリレーです。マーク IV は完全に電子化され、残りの機械部品は磁気コア メモリに置き換えられました。マーク II とマーク III は、バージニア州ダルグレンの米海軍基地に納入されました。マーク IV は米空軍向けに製造されましたが、ハーバードに留まりました。[要出典]
マークIは1959年に分解され、その一部はハーバード歴史的科学機器コレクションの一部としてサイエンスセンターに展示されました。 2021年7月にオールストンの新しい科学技術複合施設に移設されました。 [28]元のマシンの他の部分は、それよりずっと以前にIBMとスミソニアン協会に移管されていました。[29]
参照
- 階差機関– 19世紀の機械式コンピュータの先駆者
- コンピュータハードウェアの歴史
- 電気機械式コンピュータの一覧
- 真空管コンピュータの一覧
参考文献
- 注記
- ^ ab Cohen (2000)、164ページ。
- ^ バークレー、エドマンド・カリス。巨大な脳、あるいは考える機械（Classics To Go）（p. 6）。Otbebookpublishing。Kindle版。
- ^ パウエル、アルビン（2021年7月23日）。「ハーバードのマーク1が新たな拠点を見つける」ハーバード・ガゼット。2023年8月17日閲覧。
- ^ コーエン（2000）、53ページ。
- ^ Cohen (2000)、39ページ: 最初はモンロー計算機会社によって拒否され、その後ハーバード大学によって拒否されました。
- ^ 「IBMのASCC紹介2」。2003年1月23日。2005年3月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年12月14日閲覧。
- ^ 「提案された自動計算機（要約）」。IEEE Spectrum . 1 (8)。IEEE Xplore: 62–69。1964年8月。doi : 10.1109 /MSPEC.1964.6500770。ISSN 0018-9235。S2CID 51652725 。
- ^ 「ハーバードの歴史 マーク1：完全ガイド」。2021年9月21日。
- ^ 「IBM アーカイブ: フィード、速度、仕様 ASCC 統計」www-03.ibm.com 2003 年 1 月 23 日。2005 年 12 月 6 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ IBM アーカイブ: FAQ / 製品とサービス
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- ^ キャンベル（1999）、43ページ。
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- ^ ベイヤー、カート・W. (2015)。グレース・ホッパーと情報化時代の発明。BookBaby。pp. 78–79。ISBN 9781483550497。[永久リンク切れ]
- ^ブロック、 リチャード（1984年2月22日）。リチャード・M・ブロックとのオーラルヒストリーインタビュー。pp.9-10。hdl :11299/107123。
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- ^ 操作マニュアル（1946年）：補助シーケンス制御、pp. 22、50、57、73、91
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- ^ エマーソン・W・ピュー（1995年）。IBMの構築：産業とテクノロジーの形成。MITプレス。ISBN 978-0-262-16147-3。
- ^ マーティン・キャンベル・ケリー、ウィリアム・アスプレイ（1996年）。 『コンピュータ：情報機械の歴史』ベーシックブックス、p.74。ISBN 0-465-02989-2。
- ^ パウエル、アルビン。「マーク1、再起動」。ハーバード大学ジョンA.ポールソン工学・応用科学大学院（SEAS）。マサチューセッツ州ケンブリッジ：ハーバード大学学長およびフェロー。 2021年7月28日閲覧。
- ^ 「歴史的科学機器コレクション Mark I」。アトラス・オブスキュラ。 2016年5月24日閲覧。
- 出版物
- コーエン、バーナード編（1999年）。『Makin' Numbers』。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT出版。ISBN 0-262-03263-5。
- コーエン、バーナード（2000年）。ハワード・エイケン『コンピュータの先駆者の肖像』。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT出版。ISBN 978-0-2625317-9-5。
- キャンベル、ロバート（1999）、エイケンの最初のマシンコーエン（1999）、31-63ページ
- ハーバード計算研究所 (1946)。「自動シーケンス制御計算機の操作マニュアル」(PDF)。ハーバード大学計算研究所紀要: 第 I 巻。158 ( 4017)。マサチューセッツ州ケンブリッジ: ハーバード大学出版局: 567。Bibcode :1946Natur.158..567C。doi :10.1038/158567a0。
さらに読む
- コープランド、ジャック(2006)、「マシン対マシン」、コープランド、B. ジャック(編)、コロッサス: ブレッチリー パークの暗号解読コンピューターの秘密、オックスフォード: オックスフォード大学出版局、64～77 ページ、ISBN 978-0-19-284055-4
- フランク・クルーズ（1991年）。「IBM自動シーケンス制御計算機」。ハーバート・R・J・グロッシュ（編）『コンピュータ：人生からのビットスライス』。サード・ミレニアム・ブックス。ISBN 0-88733-085-1– コロンビア大学コンピューティング史（2004 年 8 月）より。
- ポピュラーサイエンス (1944 年 10 月)。「ロボット数学者はすべての答えを知っている」。ポピュラーサイエンス、pp. 86ff。
- ズーゼ、コンラッド (1993)。コンピューター: 私の人生。ベルリン: プリングラー・フェルラーク。ISBN 0-387-56453-5。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 Harvard Mark Iに関連するメディアがあります。
- ミネアポリスにあるミネソタ大学チャールズ・バベッジ研究所のロバート・ホーキンス氏への口述歴史インタビュー。ホーキンス氏は、ハーバード大学で技術者として携わったハーバード-IBM Mark I プロジェクトと、そのプロジェクトにおけるハワード・エイキン氏のリーダーシップについて語ります。
- ミネソタ大学チャールズ・バベッジ研究所（ミネアポリス）のリチャード・M・ブロック氏への口述歴史インタビュー。ブロック氏は、ハーバード計算研究所でマーク I についてハワード・エイケン氏のために行った仕事について説明します。
- ミネソタ大学ミネアポリス校チャールズ・バベッジ研究所のロバート・V・D・キャンベル氏への口述歴史インタビュー。キャンベル氏は、マーク I プロジェクトに対するハーバード大学と IBM の貢献について語ります。
- マシンの部品が特定された写真：「IBM ASCC-Mark I コンピューターの額入り写真 | オブジェクト | 歴史的科学機器コレクション」。waywiser.rc.fas.harvard.edu。2020年8月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年11月4日閲覧。
- IBM アーカイブ: IBM ASCC リファレンス ルーム