Калькулятор дослідження військово-морських боєприпасів IBM

Original article: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/norc.html

Naval Ordnance Research Calculator (NORC) від IBM був першим суперкомп’ютером ( 1 ) і найпотужнішим комп’ютером на землі з 1954 до приблизно 1963 року та залишався в експлуатації до 1968 року. Створений між 1950 та 1954 роками в лабораторії Watson Scientific Computing Laboratory 612 Колумбійського університету . Розташування на Західній 115-й вулиці , включені специфікації NORC [ 4,9 ]:

Десяткові цілі числа та операції з плаваючою комою.
Розмір слова: 16 десяткових цифр + контрольна цифра (64 + 2 біти).
64 триадресні інструкції.
Годинник: 1 мкс.
15 000 операцій в секунду з автоматичною перевіркою помилок.
Два універсальних регістри, один мільйон цифр в секунду.
Три регістри адреси/індексу.
Час додавання: 15 мкс. Множення: 31 мкс. Поділ: 227 мкс.
Пам'ять ЕПТ з довільним доступом: 3600 слів, доступ до 8 мкс, забезпечується 264 ЕПТ типу Вільямса
Магнітна стрічка: 8 одиниць, 4 доріжки, 510 символів/дюйм, 71 500 символів/сек.
Принтери: 2 шт., 120 символів/рядок, 150 рядків/хв.
Автономний конвертер карт/стрічок.
Консоль керування: десяткове відображення вмісту регістра, ручне керування, індикатори стану.
Змінні компоненти ( підключаються блоки ).
Вартість: приблизно 2,5 мільйона доларів (долари 1950-х років).
Прибуток IBM: $1,00 [ 40 ].

Пам'ять ЕПТ була перетворена на пам'ять із феритовим сердечником на 20 000 слів із частотою 8 мкс у рамках проекту, укладеного з компанією Daystrom Instrument у 1958 році для доставки в середині 1959 року, а фактично поставлена в березні 1960 року. Згідно зі звітами того часу, NORC має 2000 слів трубної пам’яті Вільямса, а не 3600, і в цьому випадку оновлення представляло десятикратне збільшення ємності та «зменшення обслуговування та зупинки помилок, викликані новою пам’яттю... приносили приблизно одну додаткову годину корисного часу з кожних 24». " [ 115,116 ].

«Надійність була надзвичайно важливою метою команди NORC, починаючи з початкового проектування та конструкції машини та продовжуючи протягом усього терміну її експлуатації. Довговічність NORC (14 років) свідчить про успіх цих зусиль» [ 61 ] . На нині зниклій сторінці NORC Університету Манчестера говорилося: «Незважаючи на [його] високий ступінь складності, 92% часу [NORC] витрачалося на продуктивну роботу зі швидкістю 15 000 операцій на секунду — надійність, якій позаздрили багато наступних машин».

«Щоб зібрати [NORC] із деталей, виготовлених компанією IBM та різними невеликими субпідрядниками в районі Нью-Йорка, включно з одним із Патерсона, Нью-Джерсі, який наймав домогосподарок на неповний робочий день, щоб виконувати електропроводку вручну, потрібен був персонал із майже 60 осіб» [ 40 ]. Тим часом «Майк Експедитор» (М. Дж. Плам) щодня здійснював набіги на Кортленд і Канал-стріт у пошуках частин [ 59 ]. Керівництво екіпажем Watson Lab NORC включало [ 9,61 ]:

Відповідальний інженер:	Байрон Хейвенс
Помічник керівника проекту:	WJ Deerhake (CU Adj Assist Prof EE)
Логіка та дизайн управління:	Кен Шрайнер
Схемотехніка:	Кордони ЧР
Механічна конструкція:	Роберт Шуберт
Програмування:	Йоахім Дженел

«Хоча NORC був безкоштовним, єдиним у своєму роді комп’ютером і поза основним потоком розробки комп’ютерів, його вплив на інші комп’ютери відчувався протягом багатьох років. Поки він будувався, інженери створювали 701 не тільки використовував схему мікросекундної затримки, але також отримав користь від роботи Deerhake щодо подолання труднощів, що виникають в електростатичному накопичувачі, який також використовував 701». [ 9 ] NORC також включав перший канал вводу-виводу, який синхронізував потік даних в комп’ютер і з нього під час обчислення, звільняючи центральний процесор від цього завдання, концепція, яка швидко була прийнята в галузі.

Ось інший погляд. Ця фотографія була опублікована в IBM Business Machines 23 грудня 1954 р. [ 58 ]; Байрон Хейвенс справа. Показана тут копія (як і зображення вгорі) відсканована з оригінального глянцевого паперу 8x10 із прес-киту IBM, наданого Кеном Шрайнером, головним інженером з розробки логіки та керування проектом NORC.

З колонки ДЖАН Лі в 50-му ювілейному випуску IEEE Computer :

Центр морського надводного озброєння в Дальгрені, штат Вірджинія, був основним місцем для військово-морських обчислень США, починаючи з встановлення в 1948 році Mark II Говарда Ейкена, а потім Mark III у 1951 році. Наступна машина центру, Naval Ordnance Research Calculator (NORC) ), була створена в Watson Scientific Computing Laboratory під керівництвом Уоллеса Екерта. Спочатку NORC планувалося доставити на військово-морську базу White Oak поблизу Вашингтона, округ Колумбія, але ВМС перенаправили його досвідченому екіпажу в Дальгрені. Фізик Едвард Теллер намагався перенаправити його в Ліверморську національну лабораторію імені Лоуренса, стверджуючи, що ядерні розрахунки лабораторії важливіші за балістичні розрахунки Дальгрена. Військово-морський флот переміг, і 2 грудня 1954 року в Дальгрені було присвячено NORC. Джон фон Нейман,

(Насправді освячення відбулося в Watson Lab; NORC не було переміщено в Dahlgren до літа 1955 [ 4 ].)

ПОСВЯЧЕННЯ NORC

На освяченні NORC у Watson Lab 2 грудня 1954 року: голова IBM Томас Дж. Вотсон , контр-адмірал Е. А. Соломонс (виконавчий офіс, міністр військово-морських сил), Жаннет Вотсон (місіс Ватсон-старша), професор Колумбійського університету Уоллес Екерт , Джон фон Нейман , капітан К. К. Бергін (директор відділу досліджень і розробок, Бюро боєприпасів, Департамент ВМС), контр-адмірал К. Г. Ворфілд (Виконавчий офіс, секретар ВМС) [ 9,59,61 ] :

Адмірал Соломонс був капітаном есмінця USS Morris, який брав участь у битвах за Коралове море та Мідвей і зрештою був покалічений нападом камікадзе біля Окінави. Не показано, але також присутні: майбутній голова правління IBM Томас Дж. Вотсон-молодший, віце-адмірал Л. Т. Дю Бозе (який командував важким крейсером USS Portland у битві при Мідвеї), президент Колумбійського університету Грейсон Кірк, деякі інші президенти університетів, Бен з Колумбійського університету Вуд і Хілет Томас , численні офіційні особи IBM, інженери Watson Lab NORC, 200 інших «наукових, ділових і військових лідерів». Сам NORC, який обчислив π до 3000 цифр для цього випадку [ 9,58 ], знаходиться на задньому плані.

NORC була триадресною машиною («помножити A на B і зберегти результат у C»). Він був запрограмований безпосередньо машинною мовою; монтажники з'явилися пізніше. Кен Кінг (тоді стипендіат Ватсона, тобто аспірант Колумбійського університету в Watson Lab) запрограмував демонстрацію та виправив запис таким чином: «Я обчислив π і e (основу натуральних логарифмів) до 1 000 000 розрядів під час посвячення Norc, оскільки Джон фон Нейман хотів підтвердити, що цифри були випадковими». [ 65 ]

Кен Шрайнер [ 61 ] згадує: «Головні почесні гості прибули вранці, і саме тоді фотографії «VIP-персон» були зроблені в межах установки NORC. Інші (залишок із 200 осіб) прийшли першими до Обід у чоловічому факультетському клубі [на Західній 117-й вулиці, на дальній стороні університетського містечка]... Джон фон Нейман був головним доповідачем. Протягом наступних годин після обіду гості проникали в кімнату NORC і виходили з неї, переглядаючи машини, отримання демонстрацій і отримання відповідей на запитання. Оскільки все це було розтягнуто в часі, я не вірю, що були затори на дорогах». (У 1954 році в Колумбії були окремі чоловічі та жіночі факультетські клуби; зараз існує лише факультетський клуб.)

Кен Кінг згадує [ 65 ], що за шість місяців між завершенням NORC і його передачею до ВМС, «Ден Тихо і я, як студенти Л. Г. Томаса, обчислили хвильові функції атома Гелію на Norc (доктор філософії Дена Тихо). Це було зроблено під рубрикою випробування машини». Звичайно, професор Еккерт також мав доступ до машини і використовував її для роботи над проблемою положення Місяця, обчислюючи ефемериди безпосередньо з рівнянь Брауна . Завдання було величезним і включало приблизно 1650 тригонометричних термінів, багато з яких зі змінними коефіцієнтами, але точність результатів була настільки високою, що в 1965 році він зміг правильно показати, що біля поверхні Місяця була концентрація маси (джерело:

У 1958 році Екерт сказав про NORC: «Обчислення, що включає мільярд арифметичних операцій над великими числами, можна виконати на Norc приблизно за один день, але передбачено більш потужні калькулятори, щоб задовольнити постійно зростаючі вимоги науки та техніки, де вирішення великої проблеми породжує ще більші проблеми». [ 81 ].

ФОТОГАЛЕРЕЯ NORC

Шість фотографій із прес-пакету IBM NORC за грудень 1954 року, а також газетні вирізки та програма, надані Кеном Шрайнером, а також кілька інших зображень. За словами професора Екерта, «більшість фотографій були зроблені паном AW Hummers» [ 64 ]. Варто звернути увагу на те, що компанія IBM використовує слово «комп’ютер» у своїх підписах до фотографій; це може бути перший раз, коли IBM використала цей термін (а не «автоматичний калькулятор» або «машина обробки даних») для позначення обчислювального пристрою зі збереженою програмою. Натисніть на зображення, щоб збільшити. Повнорозмірні зображення займають 100% ширини вашого веб-переглядача, тому, якщо розгорнути вікно браузера, ви отримаєте повноекранне зображення.

Примітки:

Перший суперкомп’ютер у тому сенсі, що він був першим, чия декларована мета полягала в тому, щоб перевершити всі інші комп’ютери , і що існувала значна кількість інших комп’ютерів, які потрібно було перевершити (тому ENIAC або ASCC не можна назватисуперкомп'ютер); за словами Екерта, «мета полягала в тому, щоб включити в цей «єдиний у своєму роді» калькулятор найпередовіші розробки для створення калькулятора, який особливо підходить для вирішення великих складних проблем. Для цього не пошкодували зусиль забезпечити надзвичайно високу швидкість, велику надійність і простоту експлуатації». Фон Нейман назвав це «найдосконалішою машиною, яка тільки можлива на сучасному рівні техніки». Його не випередили до появи CDC 6600 Сеймура Крея в 1964 році, який також іноді називають «першим суперкомп’ютером», але через 10 років після NORC. Правда, однак, що термін «суперкомп’ютер» не був придуманий раніше, ніж через кілька років після NORC, швидше за все, для Ferranti Atlas або CDC 6600. Тим не менш,]). Інший [ 40 ] називає SSEC (також розроблений у Watson Lab) першим суперкомп’ютером.

Згідно з історичним архівом IBM , «слава NORC поширилася буквально поза межами цього світу, коли астроном доктор Пол Гергет, директор обсерваторії Цинциннаті, організував для комп’ютера назву астероїда, відкритого в 1953 році. (Астероїд Norc обертається навколо Сонця кожні 5,6 років по орбіті між Марсом і Юпітером.) Під керівництвом доктора Гергета та за підтримки Управління військово-морських досліджень і Національного наукового фонду земний NORC використовувався для обчислення орбіти небесних тіл, у тому числі найточніша орбіта Землі за період 1920-2000 рр. Обговорюючи одне з досягнень NORC у травні 1956 року, доктор Гергет сказав: «Ми використали дев’ять годин робочого часу та виконали більше обчислень, ніж будь-коли раніше в історії астрономії».

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Екерт, Уоллес Дж. і Ребекка Джонс ( ФОТО ), Швидше, швидше: простий опис гігантського електронного калькулятора та проблем, які він вирішує , МакГроу-Хілл, Нью-Йорк, 1955 ( ТИТУЛЬНА СТОРІНКА ); 160 стор. ілюстрація 24 см. Ребекка (Беккі) Джонс, асоційований спеціаліст з астрономії, була асистентом лабораторії Ватсона доктора Екерта та (серед іншого) майстром калькулятора Фрідена , тобто «комп’ютером» сама по собі [ 57 ].
von Neumann, John, "The NORC and Problems in High-Speed Computing", IEEE Annals of the History of Computing Vol.3 No.3 (липень-вересень 1981), pp.274-279.
NORC , International Business Machines Corporation, 590 Madison Avenue, New York 22, NY (1954): форма 52-64444-0-20-12-54.
Книги Баше [ 4 ] і П'ю [ 40 ].
Книга Гроша [ 57 ].
US Naval Proving Ground, NORC Programming and Coding Manual (1955), 58 стор.
Випробувальний полігон ВМС США, Лабораторія обчислень і аналізу , Дальгрен, Вірджинія, прибл. 1957 рік.
Цифровий комп’ютерний бюлетень, Управління військово-морських досліджень, Відділ математичних наук, том 10, № 4, жовтень 1958 р. [ 115 ].
Пояснювальний додаток до астрономічних ефемерид і морського альманаху , підготовлений спільно Офісами морських альманахів Сполученого Королівства та Сполучених Штатів Америки: Офіс Морських альманахів Її Величності за наказом Комісії лордів Адміралтейства, Лондон, Офіс Стейшні Її Величності (1961 р.) ).

Посилання (востаннє перевірено 16 травня 2019 р.):

Команда NORC (IBM)
Довідкова кімната NORC (архів IBM, містить короткий відеоролик)
Посібник з програмування та кодування NORC , Полігон військово-морських сил США, Далгрен, Вірджинія (без дати).
Доктор Джон фон Нейман на освяченні NORC , грудень 1954 р., стенограма зауважень фон Неймана (у якій NORC написано з помилкою «NORD»).

Фото	Підпис IBM
	Naval Ordnance Research Calculator, створений International Business Machines Corporation для ВМС США, є найпотужнішим комп’ютером з існуючих. На цій фотографії зображено логічний і арифметичний блок NORC (праворуч), консоль (у центрі), блоки магнітної стрічки (ліворуч, ззаду), панель індикаторів (задня частина) і принтер (ліворуч, передня частина).
	NORC ... найпотужніший великомасштабний електронний комп'ютер, коли-небудь створений. Він був створений у Watson Scientific Computing Laboratory, що належить Колумбійському університету. На цій фотографії зображені консоль (у центрі), логічний та арифметичний блок (ззаду), панель індикаторів (ліворуч, ззаду), принтери та стрічкові блоки (крайні зліва та справа).
	Це подання ... показує на передньому плані один із двох принтерів, використаних під час встановлення. Кожен може друкувати зі швидкістю 18 000 символів на хвилину. Принтери, які записують дані, не перериваючи обчислення, дають оператору та математику повну картину прогресу проблеми та забезпечують постійний друкований запис результатів для подальшого вивчення. ... Один оператор ... може запускати та зупиняти машину та змінювати програму інструкцій під час обчислень.
	Тут показана консоль керування NORC. Перемикачі можна використовувати для запуску та зупинки машини та для зміни написаної програми. Однак у нормальній роботі калькулятор працює автоматично відповідно до інструкцій, записаних на магнітній стрічці, без контролю з боку оператора. Будь-яке число або вказівку в калькуляторі можна відобразити на гранях електронно-променевих трубок ліворуч. Вибрані частини програми також можна сповільнити на цьому дисплеї.
	Повністю електронний логічний і арифметичний блок NORC складається з вакуумних ламп, резисторів, конденсаторів і кристалічних випрямлячів, розташованих у схемах. Ці схеми виконують арифметичні та інші логічні операції та керують усіма частинами машини. Відповідаючи за надзвичайну швидкість NORC, ця схема є кульмінацією постійної роботи вчених та інженерів над використанням швидкості електрона для обчислень.
	Інструкції з експлуатації та програмні дані зчитуються в NORC із надшвидкісних блоків магнітної стрічки, показаних тут. Більш ніж у п’ять разів швидше, ніж найшвидші блоки магнітної стрічки, які зараз використовуються , кожен із восьми з цих блоків може читати та записувати понад 70 000 цифр за секунду, що еквівалентно швидкості 14 000 друкарок. Окрім використання для введення та виведення, стрічки також зберігають проміжні результати під час обчислень.
Інші зображення	опис
	План поверху NORC, кімната 501 Watson Laboratory, Columbia University, 612 West 115th Street , New York City [ 64 ].
	Банк пам'яті NORC, який знаходиться за арифметичним і логічним пристроєм і тому поза полем зору. 3600 66-розрядних слів пам'яті в 264 електронно-променевих трубках. Кожне слово представляє 16 десяткових цифр і містить два контрольних біта. Кожна трубка має 900 біт; чотири набори з 66 трубок використовуються в повній пам'яті на 3600 слів. Чотири тюбики упаковані разом у модульну металеву шухляду. Фото та інформація з [ 64 ].
	Машини NORC Tape-to-Card і Card-to-Tape. У NORC не було власного пристрою для читання карток або перфоратора; його єдиним пристроєм введення була стрічка, а виводу — лише стрічка та принтер. «Людина не любить читати закодовані невидимі плями, упаковані по 500 на дюйм, на стрічці довжиною в чверть милі». Машина CTC (Card-Tape-Card) перетворює картки на стрічку та навпаки, дозволяючи NORC взаємодіяти з перфораторами, сортувальниками, сортувальниками тощо. Фото та інформація з [ 64 ].
	Крупний план арифметико-логічного блоку NORC, з посилання 2 нижче.
	Фото та статті New York Herald Tribune, 1-3 грудня 1954 року.
	Програма присвячення NORC, 2 грудня 1954 р.
	Кінохроніка IBM 1954 року про роботу NORC у Watson Lab (за межами підприємства).
	NORC на військово-морському випробувальному полігоні США, Дальгрен, Вірджинія, приблизно 1957 рік, з посилання 5 нижче. Оператор консолі невідомий; у центрі: Мері Луїза МакКі, праворуч: Дейв Елізер (заступник голови відділення програмного відділу). Пані МакКі була одним із перших програмістів NORC; вона згадує час, коли вона написала програму для написання вітання російською мовою на кінескопі, лише для того, щоб радянський військовий відвідувач спробував виправити написання, взявши ластик до трубки. НАТИСНІТЬ ТУТ, щоб переглянути іншу версію тієї самої фотографії з брошури «Кар’єра в математиці», факультет математики, Університет штату Луїзіана.
	Версія попередньої фотографії у вищій роздільній здатності з мітками та легендою.
	Мультфільм із днем народження від магазину NORC у Дальгрені, автор Джек С. Дарлінг.
	Цифровий логічний блок IBM NORC NWL із маєтку командувача ВМС США Глена Аллена Снелла.
	Крупним планом одна з трубок цифрового логічного блоку. Ідентифікаційна табличка ідентифікує Контракт ВМС, згідно з яким NORC був побудований, як NORD 11866, і ідентифікує підрозділ як 53A.
	Інший цифровий логічний блок NORC, цей тип 46A, подарований Еммі Пейн Макколл з Далгрена в якийсь момент її перебування там, що охоплювало 1950-1970-ті роки, представлений її онуком Герхардом С. Шенталем із біографічним нарисом його бабуся по матері Розмарі: «Емма Пейн МакКолл, моя мати, пішла працювати в Лабораторію військово-морської зброї США на початку 1950-х років. Жінок на інших посадах, окрім духовних, у той час було дуже мало...»