UNIVAC I

1946 年初頭、 ENIACの完成から数か月後、ペンシルベニア大学は新しい特許ポリシーを採用し、エッカートとモークリーがその年の春以降も大学に留まる場合は、すべての特許を大学に譲渡することを義務付けた。大学との合意に至らなかった二人は、 1946 年 3 月に上級技術スタッフの多くとともにムーア電気工学部を去った。同時に、二人はフィラデルフィアでエレクトロニック コントロール カンパニー (後にエッカート・モークリー コンピュータ コーポレーションに改名) を設立した。^{[ 5 ]}二人が米国国勢調査局から研究費として 30 万ドルの預託金を受け取ったとき、会社設立から 1 か月後の 1946 年 4 月に UNIVAC I の構想が始まった。^{[ 6 ]}同年8月、ムーアスクールの最後の講演会で、ムーアスクールのチームメンバーは、当時開発中だったEDVACコンピュータとそのプログラム内蔵方式に関する新しい技術設計を提案していた。彼らは同時に、EDVACの後継モデルとなる可能性のあるもののアイデアも構想しており、それらは「並列型EDVAC」、「統計型EDVAC」、そして単に「EDVAC II」という仮称で呼ばれていた。^{[ 7 ]}

1947 年 4 月、エッカートとモークリーは、EDVAC の後継機種となる可能性のあるもののための暫定命令コード C-1 を作成した。これは、商用利用を目的とした電子デジタルコンピュータのプログラミングに関する最初期の文書であった。1 か月後、彼らは次のプロジェクトを「UNIVAC」と改名した。同年 10 月、2 人は水銀音響遅延線電子メモリシステムである米国特許 2,629,827 を起草した。 ^{[ 8 ]}この特許は最終的に 1953 年 2 月に「信頼性の高いコンピュータメモリシステムとして広く受け入れられた最初のデバイス」として承認された。一方、1947 年 11 月、エレクトロニック コントロール カンパニーは UNIVAC I の広告を開始した (この時点ではまだ完全に構想されていなかったため、展示はされなかった)。 1948年、社名をエッカート・モークリー・コンピュータ・コーポレーションに変更した同社は、米国国勢調査局との契約を獲得し、UNIVAC I の建設を開始した。同時に、ハリー・ストラウスは、この二人の次の発明の開発に感銘を受け、アメリカン・トータリゼーターの取締役を説得し、財政難に陥っていたエッカート・モークリー・コンピュータ・コーポレーションを支援するために50万ドルを投資させた。^{[ 7 ]}

1949年初頭、プロジェクト開発者の一人であるベティ・ホルバートンは、ダイヤルやスイッチではなくキーボードコマンドでコンピュータを操作できる最初のソフトウェアであるUNIVAC命令コードC-10を作成した。同時期に、グレース・ホッパーはハーバード大学計算研究所を離れ、上級数学者兼プログラマーとしてEMCCに加わり、UNIVAC Iの開発を支援した。同年6月、モーチリーはBINACで使用するための電子計算機初の高水準プログラミング言語であるショートコードを考案した。ショートコードはその後、1950 年初頭に UNIVAC I でテストされました。^{[ 7 ]}一方、1949 年 9 月、BINAC がノースロップ エアクラフトに納入された時点で、エッカートとモークリーは UNIVAC I の新規注文を 6 件受けたため、UNIVAC I の完成に集中することにしました。彼らにとって残念なことに、その 1 か月後、ハリー ストラウスが双発機の墜落事故で死亡し、アメリカン トータリゼーターが資金援助の約束を撤回しました。これは、 1950 年 2 月にレミントン ランドが2 人の会社を買収し、UNIVAC I の完成を支援することですぐに元に戻りました。その後、その会社はレミントン ランドの「エッカート・モークリー部門」となりました。UNIVAC I の建設は 1950 年 12 月までに完了し、その後、 1951 年 3 月に米国国勢調査局に納入され、データの処理がより迅速かつ正確に行えるようになりました。^{[ 8 ]}

UNIVAC I は、科学計算機に求められる複雑な数値計算とは対照的に、比較的単純な算術演算とデータ転送操作を高速に実行することを当初からビジネスおよび管理用途向けに設計された最初のアメリカ製コンピュータでした。そのため、UNIVAC はパンチカードマシンと直接競合しましたが、UNIVAC は当初、カードの読み取りもパンチもできませんでした。この欠点により、カードに保存されている大量の既存データを手動で変換するコストが高いことを懸念する企業への販売が妨げられました。この問題は、カードと UNIVAC 磁気テープ間でデータを転送するためのオフライン カード処理装置である UNIVAC テープ トゥ カード コンバータを追加することで解決されました。^{[ 9 ]}しかし、UNIVAC I の初期の市場シェアは、レミントン ランド社が望んでいたよりも低いものでした。

販売促進のため、同社はCBSと提携し、UNIVAC Iに1952年の米国大統領選挙の結果をテレビで生中継で予測させた。この機械は、ドワイト・D・アイゼンハワーがアドレー・スティーブンソンに100対1の確率で圧勝し、 32,915,949票を獲得し、選挙人団で438対93で勝利すると予測した。これは、アイゼンハワーが接戦で勝利すると予測した最終的なギャラップ世論調査とは正反対だった。CBSのスタッフはUNIVACが間違っていると確信していたため、UNIVACが機能していないと考え、ある「全国トレンド係数」を40%から4%に変更して、より正しいと思われる268対263という結果を得て、それをテレビで放送した。すぐに40%を仮定した予測の方が真実に近いことがわかったため、彼らはそれを元に戻した。^{[ 10 ] [ 11 ]}

選挙当夜、アイゼンハワーは選挙人団で442対89で勝利し、34,075,029票を獲得した。UNIVACの誤差はアイゼンハワーの一般投票総数の3.5%で、選挙人投票総数とは4票以内だった。この予測とCBSの選挙報道でのその使用は、コンピューター技術に対する一般の認識を高め、^{[ 12 ]}コンピューターによる予測は選挙当夜の放送で広く使用されるようになった。

最初の契約は、国勢調査局、米国空軍、米国陸軍地図サービスなどの政府機関とのものでした。^{[ 1 ]}また、 ACニールセン社やプルデンシャル生命保険会社とも契約を締結しました。1950年にエッカート・モークリー・コンピュータ社がレミントン・ランド社に売却された後、プロジェクトのコスト超過のため、レミントン・ランド社はニールセン社とプルデンシャル社に契約を解除するよう説得しました。

最初の販売は国勢調査局に対して行われ、1951年3月31日にフィラデルフィアのリッジアベニュー3747番地にあるエッカート・モークリー部門の工場で正式な式典が行われた。この機械は、唯一の完全セットアップ済みモデルとしてデモンストレーション目的で必要であったため、実際に出荷されたのは翌年の12月になってからで、同社は繊細な機械の分解、輸送、再組み立ての難しさを懸念していた。^{[ 13 ]}その結果、最初の設置は1952年6月にペンタゴンに納入された2台目のコンピュータで行われた。 ^{[ 14 ]}

UNIVAC I は 6,103 本の真空管を使用し、^{[ 25 ] [ 26 ]}重量は16,686 ポンド (8.3 ショートトン、7.6 t)、消費電力は 125 kW、^{[ 27 ]}で、2.25 MHz のクロックで動作し、毎秒約 1,905 回の演算を実行できました。中央複合装置 (プロセッサとメモリ ユニット) だけでも、幅 4.3 m、奥行き 2.4 m、高さ 2.6 m でした。システム全体で 35.5 m ² (382 ft ² )以上の床面積を占めていました。  

メインメモリは、それぞれ12文字の1000ワードで構成されていました。数値を表す場合、11桁の10進数と符号で表記されました。1000ワードのメモリは、10ワードの水銀遅延線レジスタの100チャンネルで構成されていました。入出力バッファはそれぞれ60ワードで、10ワードの水銀遅延線レジスタの12チャンネルで構成されていました。予備として、10ワードの水銀遅延線レジスタの6チャンネルがあります。回路を変更すると、さらに7つのチャンネルが7つの水銀タンクの温度を制御し、さらに1つのチャンネルが10ワードの「Y」レジスタに使用されます。合計126の水銀チャンネルは、セクションMT、MV、MX、NT、NV、NX、およびGVの背面に取り付けられた7つの水銀タンクに含まれています。各水銀タンクは18の水銀チャンネルに分割されています。      

各10ワードの水銀遅延線チャンネルは、3つのセクションで構成されています。

1. 水銀柱に設けられた溝の両端に、受信用と送信用の水晶圧電結晶が取り付けられている。
2. 受信水晶に接続された中間周波数シャーシには、増幅器、検出器、および補償遅延回路が内蔵されており、水銀タンクの筐体に取り付けられている。
3. 水銀タンクに隣接するセクションには、カソードフォロワ、パルスフォーマ、リタイマー、送信水晶を駆動する変調器、入力ゲート、クリアゲート、メモリスイッチゲートが内蔵された再循環シャーシが配置されている。

命令は6文字の英数字で構成され、1ワードあたり2つの命令が詰め込まれていた。加算と乗算の所要時間はそれぞれ525マイクロ秒と2150マイクロ秒であった。「オーバードライブ」と呼ばれる非標準的な変更も存在し、特定の条件下では1ワードあたり4文字の命令を3つまで記述することができた。

数字は内部的に、英数字セットの数字と同じ値を使用し、1桁あたり6ビットの超過3（「XS3」）二進符号化十進数（BCD）演算を使用して表現され（エラーチェックのために1桁あたり1ビットのパリティビットも使用）、11桁の符号付き絶対値数を扱うことができた。しかし、1つか2つの機械語命令を除いて、プログラマーはUNIVACを二進数マシンではなく十進数マシンとみなしており、文字の二進数表現は関係なかった。算術演算中に非数字文字が出現した場合、マシンはそれを変更せずに出力に渡し、非数字への桁上がりは失われた。 （ただし、UNIVAC Iの加算／減算回路の特異な点として、「無視」文字、スペース、マイナス記号が時折数値として扱われ、それぞれ-3、-2、-1の値が割り当てられ、アポストロフィ、アンパサンド、左括弧も時折数値として扱われ、それぞれ10、11、12の値が割り当てられることがあった。）

UNIVAC I に接続されていた入出力デバイスは、オペレータコンソールの他に、最大 10 台の UNISERVO テープドライブ、Remington Standard 電動タイプライター、および Tektronix オシロスコープのみでした。UNISERVOは、市販された 最初のコンピュータ用テープドライブでした。磁気メッキされたリン青銅テープに 1 インチあたり 128 ビットのデータ密度 (実際の転送速度は毎秒 7,200 文字) を使用しました。UNISERVO は、UNITYPER で作成されたテープを 1 インチあたり 20 ビットで読み書きすることもできました。UNITYPER は、プログラマが使用し、小規模なデータ編集に使用されたオフラインのタイプライターからテープへのデバイスでした。UNIVAC では、テープの読み書き操作を前後に実行でき、命令の実行と完全にオーバーラップしていたため、一般的なソート/マージデータ処理アプリケーションで高いシステムスループットを実現できました。大量のデータは、オフラインのカードからテープへのシステムで作成された磁気テープを介して入力として送信され、別のオフラインのテープからプリンタへのシステムを介して出力されました。オペレーターコンソールには、1000個のメモリ位置のいずれかをオシロスコープに表示できる10進数コード付きスイッチが3列配置されていた。水銀遅延線メモリはビットをシリアル形式で格納していたため、プログラマーやオペレーターは任意のメモリ位置を継続的に監視し、十分な忍耐力があれば、オシロスコープに表示される内容をデコードすることができた。オンラインタイプライターは、通常、プログラムのブレークポイント、チェックポイント、およびメモリダンプのアナウンスに使用された。

UNIVAC Iの典型的な設置環境では、いくつかの補助機器が使用されていました。それらは以下のとおりです。

• ユニプリンターは、テープリーダーを使用して金属製のUNIVAC磁気テープを読み取り、改造したレミントン製タイプライターを使用して毎秒10文字の速度でデータを入力した。
• UNIVACカード・テープ変換器は、パンチカードを毎分240枚の速度で読み取り、UNISERVOテープドライブを使用して金属製のUNIVAC磁気テープにデータを書き込みました。
• 磁気テープを読み取り、パンチカードを作成するテープ・カード変換装置。

UNIVACはオペレーティングシステムを提供していなかった。オペレーターはUNISERVOにプログラムテープをロードし、プロセッサロジックによって自動的にロードされた。適切なソースデータテープと出力データテープがマウントされ、プログラムが開始された。結果テープはオフラインプリンタに送られるか、通常はデータ処理のために短期ストレージに送られ、オフラインカード・テープユニットで生成された次のデータセットで更新された。水銀遅延線メモリタンクの温度は、水銀中の音速が温度によって変化するため、非常に厳密に制御されていた。停電が発生した場合、温度が安定するまでに何時間もかかることがあった。

エッカートとモークリーはデジタル論理回路の信頼性について確信が持てなかった。当時、デジタル論理回路についてはほとんど知られていなかったからだ。UNIVACは並列演算回路と結果の統計的比較を用いて設計されていた。しかし実際には、回路設計自体は非常に信頼性が高かったため、比較エラーが発生するのは真空管などの部品の故障のみであった。そこで、全体のボトルネックとなる壊れやすい真空管の信頼性を確保するための手順が確立された。主に25L6型真空管を大量に使用前にバーンインし、徹底的にテストした（多くの場合、生産ロットの半分は廃棄された）。技術者は、テストとバーンイン済みの真空管を、メモリ再循環アンプなど診断しやすい場所に取り付けた。そして、さらに経年劣化が進み信頼性が証明された「ゴールデン」真空管は、診断が難しい論理回路で使用するためにストックに送られた。

さらに、コンピュータの電源を入れるのに約30分かかりました。これは、突入電流とそれに伴う真空管への熱ストレスを軽減するために、カソードヒーターの電力を徐々に上げていく方式を採用したためです。こうした対策の結果、プロセッサの稼働時間（ MTBF）は最終的に数日から数週間に及ぶようになりました。（UNISERVOには真空管はなく、リールからキャプスタンへのテープの緩衝にはバネと紐が使われていました。そのため、これらの機械部品が故障の最も頻繁な原因となりました。）