Computadora Atanasoff – Berry - Atanasoff–Berry computer

Computadora Atanasoff – Berry (ABC)
Computadora Atanasoff-Berry en Durhum Center.jpg
Réplica de computadora Atanasoff-Berry en Durham Center, Iowa State University
Desarrollador John Vincent Atanasoff con la ayuda del estudiante de posgrado Clifford Berry
Fecha de lanzamiento 1942 ; Hace 79 años ( 1942 )
Unidades vendidas 1
UPC Más de 300 tubos de vacío a 60 Hz
Memoria 3000 bits
Monitor Decimal, a través de una pantalla en el panel frontal
Aporte Decimal, a través de tarjetas perforadas estándar IBM de 80 columnas
Masa 700 libras (320 kg)

La computadora Atanasoff-Berry ( ABC ) fue la primera computadora digital electrónica automática . Limitado por la tecnología del día y la ejecución, el dispositivo ha permanecido algo oscuro. La prioridad del ABC se debate entre los historiadores de la tecnología informática, porque no era ni programable ni Turing completo . Convencionalmente, el ABC se consideraría la primera ALU (Unidad Aritmética Lógica) electrónica, que se integra en el diseño de todos los procesadores modernos.

Su contribución única fue hacer la computación más rápida al ser el primero en usar tubos de vacío para hacer los cálculos aritméticos, que finalmente culminaron con Jon von Neumann diseñando el ENIAC con tubos de vacío en lugar de usar métodos electromecánicos más lentos utilizados por Harvard Mark I , y las máquinas de Konrad Zuse (que eran programables, pero lentas). La primera máquina electrónica, programable y digital, la computadora Colossus de 1941 a 1945, usó una tecnología de tubos similar a la ABC.

Visión general

Concebida en 1937, la máquina fue construida por el profesor de matemáticas y física de Iowa State College, John Vincent Atanasoff, con la ayuda del estudiante de posgrado Clifford Berry . Fue diseñado solo para resolver sistemas de ecuaciones lineales y se probó con éxito en 1942. Sin embargo, su mecanismo de almacenamiento de resultados intermedios, un escritor / lector de tarjetas de papel, no se perfeccionó, y cuando John Vincent Atanasoff dejó el Iowa State College para asignaciones de la Segunda Guerra Mundial , se interrumpió el trabajo en la máquina. El ABC fue pionero en elementos importantes de la informática moderna, incluida la aritmética binaria y los elementos de conmutación electrónicos , pero su naturaleza de propósito especial y la falta de un programa almacenado cambiante lo distingue de las computadoras modernas. La computadora fue designada como un hito IEEE en 1990.

El trabajo informático de Atanasoff y Berry no fue ampliamente conocido hasta que fue redescubierto en la década de 1960, en medio de disputas de patentes sobre la primera instancia de una computadora electrónica. En ese momento, ENIAC, que había sido creado por John Mauchly y J. Presper Eckert , se consideraba la primera computadora en el sentido moderno, pero en 1973 un Tribunal de Distrito de EE. UU. Invalidaba la patente de ENIAC y concluía que los inventores de ENIAC habían derivado el tema de la computadora digital electrónica de Atanasoff. Cuando, a mediados de la década de 1970, se eliminó el secreto que rodeaba el desarrollo británico de las computadoras Colossus en la Segunda Guerra Mundial que eran anteriores a ENIAC, y Colossus se describió en una conferencia en Los Alamos, Nuevo México , en junio de 1976, John Mauchly y Se informó que Konrad Zuse estaba asombrado.

Diseño y construcción

Diagrama del ABC señalando sus diversos componentes

Según el relato de Atanasoff, varios principios clave de la Computadora Atanasoff-Berry se concibieron de repente después de un largo viaje nocturno a Rock Island, Illinois , durante el invierno de 1937-1938. Las innovaciones de ABC incluyeron computación electrónica, aritmética binaria, procesamiento en paralelo , memoria de condensador regenerativo y una separación de funciones de memoria y computación. Atanasoff elaboró ​​el diseño mecánico y lógico durante el año siguiente. En marzo de 1939 se presentó una solicitud de subvención para construir un prototipo de prueba de concepto al departamento de Agronomía , que también estaba interesado en acelerar los cálculos para el análisis económico y de investigación. $ 5,000 de fondos adicionales (equivalentes a $ 93,000 en 2020) para completar la máquina provienen de la Corporación de Investigación sin fines de lucro de la ciudad de Nueva York .

El ABC fue construido por Atanasoff y Berry en el sótano del edificio de física en Iowa State College durante 1939-1942. Los fondos iniciales se entregaron en septiembre y el prototipo de 11 tubos se demostró por primera vez en octubre de 1939. Una demostración en diciembre motivó una subvención para la construcción de la máquina a gran escala. El ABC fue construido y probado durante los siguientes dos años. Una historia del 15 de enero de 1941 en el Des Moines Register anunciaba al ABC como "una máquina de computación eléctrica" ​​con más de 300 tubos de vacío que "calcularían ecuaciones algebraicas complicadas" (pero no dio una descripción técnica precisa de la computadora). El sistema pesaba más de setecientas libras (320 kg). Contenía aproximadamente 1 milla (1,6 km) de cable, 280 tubos de vacío de doble triodo , 31 tiratrones y tenía aproximadamente el tamaño de un escritorio.

No era una computadora completa de Turing , lo que la distingue de las máquinas más generales de la misma época, como la Z3 de 1941 de Konrad Zuse y las computadoras Colossus de 1943-1945. Tampoco implementó la arquitectura del programa almacenado , implementada por primera vez en el Manchester Baby de 1948, necesaria para las máquinas informáticas prácticas de propósito general.

Módulo de suma y resta (reconstruido) de Atanasoff – Berry Computer

Sin embargo, la máquina fue la primera en implementar tres ideas críticas que todavía forman parte de todas las computadoras modernas:

  1. Usar dígitos binarios para representar todos los números y datos
  2. Realizar todos los cálculos utilizando componentes electrónicos en lugar de ruedas, trinquetes o interruptores mecánicos
  3. Organizar un sistema en el que el cálculo y la memoria estén separados.

La memoria de la computadora Atanasoff-Berry era un sistema llamado memoria de condensador regenerativo , que consistía en un par de tambores, cada uno de los cuales contenía 1600 condensadores que giraban sobre un eje común una vez por segundo. Los condensadores de cada tambor se organizaron en 32 "bandas" de 50 (30 bandas activas y dos de repuesto en caso de que fallara un condensador), lo que le dio a la máquina una velocidad de 30 sumas / restas por segundo. Los datos se representaron como números de coma fija binarios de 50 bits . La electrónica de las unidades de memoria y aritmética podría almacenar y operar en 60 de esos números a la vez (3000 bits).

La frecuencia de la línea eléctrica de corriente alterna de 60 Hz fue la frecuencia de reloj principal para las operaciones de nivel más bajo.

Las funciones de lógica aritmética eran completamente electrónicas, implementadas con tubos de vacío. La familia de puertas lógicas iba desde inversores hasta puertas de dos y tres entradas. Los niveles de entrada y salida y los voltajes operativos eran compatibles entre las diferentes puertas. Cada puerta constaba de un amplificador de tubo de vacío inversor, precedido por una red de entrada de divisor de resistencia que definía la función lógica. Las funciones lógicas de control, que solo debían operar una vez por rotación del tambor y por lo tanto no requerían velocidad electrónica, eran electromecánicas, implementadas con relés .

La ALU operó solo un bit de cada número a la vez; mantuvo el bit de llevar / pedir prestado en un condensador para usarlo en el siguiente ciclo de CA.

Aunque la computadora Atanasoff-Berry fue un paso importante en comparación con las máquinas de cálculo anteriores, no fue capaz de ejecutar de forma totalmente automática un problema completo. Se necesitaba un operador para operar los interruptores de control para configurar sus funciones, al igual que las calculadoras electromecánicas y el equipo de registro de unidades de la época. La selección de la operación a realizar, lectura, escritura, conversión de binario a decimal o reducción de un conjunto de ecuaciones se realizó mediante interruptores del panel frontal y en algunos casos puentes.

Había dos formas de entrada y salida: entrada y salida del usuario principal y una salida y entrada de resultados intermedios. El almacenamiento de resultados intermedios permitió la operación en problemas demasiado grandes para ser manejados completamente dentro de la memoria electrónica. (El problema más grande que podría resolverse sin el uso de la salida y la entrada intermedias fueron dos ecuaciones simultáneas , un problema trivial).

Los resultados intermedios fueron binarios, escritos en hojas de papel modificando electrostáticamente la resistencia en 1500 ubicaciones para representar 30 de los números de 50 bits (una ecuación). Cada hoja se puede escribir o leer en un segundo. La confiabilidad del sistema se limitó a aproximadamente 1 error en 100,000 cálculos de estas unidades, principalmente atribuido a la falta de control de las características del material de las hojas. En retrospectiva, una solución podría haber sido agregar un bit de paridad a cada número tal como está escrito. Este problema no se resolvió cuando Atanasoff dejó la universidad por trabajos relacionados con la guerra.

La entrada del usuario principal fue decimal, a través de tarjetas perforadas estándar de IBM de 80 columnas y la salida fue decimal, a través de una pantalla en el panel frontal.

Función

El ABC fue diseñado para un propósito específico, la solución de sistemas de ecuaciones lineales simultáneas. Podría manejar sistemas con hasta veintinueve ecuaciones, un problema difícil para la época. Problemas de esta escala se estaban volviendo comunes en física, el departamento en el que trabajaba John Atanasoff. La máquina podría alimentar dos ecuaciones lineales con hasta veintinueve variables y un término constante y eliminar una de las variables. Este proceso se repetiría manualmente para cada una de las ecuaciones, lo que daría como resultado un sistema de ecuaciones con una variable menos. Entonces se repetiría todo el proceso para eliminar otra variable.

George W. Snedecor , jefe del Departamento de Estadística del estado de Iowa, fue muy probablemente el primer usuario de una computadora digital electrónica para resolver problemas matemáticos del mundo real. Presentó muchos de estos problemas a Atanasoff.

Disputa de patentes

El 26 de junio de 1947, J. Presper Eckert y John Mauchly fueron los primeros en solicitar la patente de un dispositivo informático digital ( ENIAC ), para sorpresa de Atanasoff. El ABC había sido examinado por John Mauchly en junio de 1941, e Isaac Auerbach, un ex alumno de Mauchly, alegó que influyó en su trabajo posterior sobre ENIAC, aunque Mauchly lo negó. La patente de ENIAC no se emitió hasta 1964, y en 1967 Honeywell demandó a Sperry Rand en un intento de romper las patentes de ENIAC, argumentando que ABC constituía un estado de la técnica . El Tribunal de Distrito de los Estados Unidos para el Distrito de Minnesota emitió su sentencia el 19 de octubre de 1973, encontrando en Honeywell v. Sperry Rand que la patente ENIAC era un derivado de la invención de John Atanasoff.

Campbell-Kelly y Aspray concluyen:

Se desconoce hasta qué punto Mauchly se basó en las ideas de Atanasoff, y la evidencia es masiva y contradictoria. El ABC era una tecnología bastante modesta y no se implementó por completo. Como mínimo, podemos inferir que Mauchly vio el significado potencial del ABC y que esto puede haberlo llevado a proponer una solución electrónica similar.

El caso se resolvió legalmente el 19 de octubre de 1973, cuando el juez de distrito de los Estados Unidos, Earl R. Larson, declaró inválida la patente de ENIAC, dictaminando que la ENIAC derivó muchas ideas básicas de la computadora Atanasoff-Berry. El juez Larson declaró explícitamente:

Eckert y Mauchly no fueron los primeros en inventar la computadora digital electrónica automática, sino que derivaron ese tema de un tal Dr. John Vincent Atanasoff.

Herman Goldstine , uno de los desarrolladores originales de ENIAC, escribió:

Atanasoff contempló almacenar los coeficientes de una ecuación en condensadores ubicados en la periferia de un cilindro. Al parecer, tenía un prototipo de su máquina funcionando "a principios de 1940". Esta máquina fue, debe enfatizarse, probablemente el primer uso de tubos de vacío para hacer computación digital y fue una máquina de propósito especial. Esta máquina nunca vio la luz del día como una herramienta seria para la computación, ya que era algo prematura en su concepción de ingeniería y limitada en su lógica. No obstante, debe considerarse como un gran esfuerzo pionero. Quizás su principal importancia fue influir en el pensamiento de otro físico muy interesado en el proceso computacional, John W. Mauchly. Durante el período del trabajo de Atanasoff en su solucionador de ecuaciones lineales, Mauchly estuvo en Ursinus College, una pequeña escuela en los alrededores de Filadelfia. De alguna manera se dio cuenta del proyecto de Atanasoff y lo visitó durante una semana en 1941. Durante la visita, los dos hombres aparentemente entraron en las ideas de Atanasoff con considerable detalle. La discusión influyó mucho en Mauchly y, a través de él, en toda la historia de las computadoras electrónicas.

Réplica

El ABC original fue finalmente desmantelado en 1948, cuando la universidad convirtió el sótano en aulas y todas sus piezas, excepto un tambor de memoria, fueron descartadas.

En 1997, un equipo de investigadores dirigido por John Gustafson del Ames Laboratory (ubicado en el campus del estado de Iowa) terminó de construir una réplica funcional de la computadora Atanasoff-Berry a un costo de $ 350,000 (equivalente a $ 564,000 en 2020). La réplica de ABC se exhibió en el vestíbulo del primer piso del Centro de Computación y Comunicación de Durham en la Universidad Estatal de Iowa, y posteriormente se exhibió en el Museo de Historia de la Computación .

Ver también

Referencias

Bibliografía

enlaces externos