Počítač, ktorý ukázal svetu, čo je rýchlosť! ENIAC má dnes 80 rokov

Dnes je 14. februára a vedecký svet si pripomína presne 80 rokov od momentu, kedy bol v roku 1946 na Pensylvánskej univerzite prvýkrát oficiálne predstavený verejnosti stroj s názvom Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

Tento systém predstavoval prechod od mechanických a elektromechanických výpočtových metód k plne elektronickému spracovaniu dát pomocou vákuových trubíc.

Na rozdiel od svojich predchodcov, ktorí sa spoliehali na relé alebo ozubené kolesá, ENIAC pracoval s elektrónmi pohybujúcimi sa v takmer úplnom vákuu, čo mu umožnilo vykonávať operácie rýchlosťou, aká bola dovtedy nedosiahnuteľná.

Technická štruktúra ENIACu bola na tú dobu extrémne rozsiahla a zložitá. Celý komplex zaberal plochu približne 167 m2 a pozostával až zo štyridsiatich samostatných panelov usporiadaných do tvaru písmena U.

Hardvérovú základňu tvorilo takmer 18 000 vákuových trubíc (presne 17 468), 7 200 kryštálových diód, 1 500 relé, 70 000 rezistorov a 10 000 kondenzátorov. Celková hmotnosť stroja vraj dosahovala do 30 ton.

Kvôli obrovskému počtu komponentov a ich tepelnému vyžarovaniu vyžadoval ENIAC aj neustále chladenie núteným obehom vzduchu, pričom jeho celkový príkon dosahoval 150 kW.

Z hľadiska matematickej logiky ENIAC nepracoval v binárnej sústave, ako je to bežné u moderných počítačov, ale využíval desiatkovú sústavu. Každé číslo bolo reprezentované desaťpolohovým prstencovým počítadlom.

Systém tak obsahoval dvadsať akumulátorov, z ktorých každý dokázal uchovať desaťmiestne podpísané číslo. Tieto akumulátory neslúžili len ako pamäťové jednotky, ale priamo v nich prebiehalo sčítanie a odčítanie.

Rýchlosť sčítania bola stanovená na 5 000 operácií za sekundu, čo znamenalo, že jeden cyklus trval 200 mikrosekúnd. Násobenie prebiehalo pomocou špeciálnej jednotky a trvalo približne 2,8 milisekundy, zatiaľ čo delenie a extrakcia druhej odmocniny si vyžadovali približne 30 milisekúnd.

Programovanie ENIACu sa výrazne líšilo od písania softvéru v dnešnom ponímaní. Stroj nemal vnútornú pamäť pre uloženie programu, takže inštrukcie museli byť fyzicky nastavené prepojením káblov na prepojovacích poliach a nastavením tisícok prepínačov.

Práve pri tomto zložitom procese sa formovali prvé odborníčky v odbore. Jednou z nich bola aj Elsie Shutt, ktorá sa počas letnej brigády v Aberdeen Proving Ground naučila tento kolos ovládať. Jej skúsenosť s programovaním ENIACu a neskôr ORDVACu položila základy jej kariéry, ktorá neskôr viedla k vzniku jednej z prvých softvérových firiem v Amerike, Computations, Inc. v roku 1958.

Logika výpočtu ENIACu bola určená smerovaním elektrických impulzov medzi jednotlivými jednotkami stroja. Riadenie sekvencií zabezpečovala jednotka nazvaná Master Programmer, ktorá umožňovala vykonávať slučky a podmienené vetvenia na základe výsledkov prebiehajúcich výpočtov. Dáta sa do stroja vkladali prostredníctvom čítačky diernych štítkov IBM a výsledky sa rovnakým spôsobom dierovali na výstupné štítky. Síce pomalé, ale efektívne.

ENIAC totiž priniesol do vedy možnosti spracovávať tisíce operácií za sekundu, čo umožnilo analyzovať balistické dráhy striel s presnosťou, ktorú mechanické systémy nedokázali dosiahnuť. Okrem vojenských aplikácií sa stroj využíval aj na predpovedanie počasia a v jadrovom výskume, čím otvoril cestu pre modelovanie komplexných fyzikálnych javov. S jeho príchodom sa zároveň začala písať história programovania ako samostatnej disciplíny.

ENIAC a dnešné počítače

Pri porovnaní s dnešnými bežnými počítačmi sú rozdiely výrazné. Kým moderný procesor obsahuje miliardy tranzistorov na ploche niekoľkých milimetrov štvorcových, ENIAC na podobné operácie potreboval tisíce vákuových trubíc rozložených v celej miestnosti.

Dnešné počítače pracujú v binárnej sústave, čo je efektívnejšie pre elektronické spracovanie, zatiaľ čo ENIAC-ova desiatková sústava vyžadovala zložitejšiu hardvérovú infraštruktúru. Kým dnešné úložiská uchovajú terabajty dát, ENIAC mal kapacitu obmedzenú na niekoľko čísel v akumulátoroch.

Stroj vedel vykonávať aritmetické operácie a vetvenia, no nedokázal automaticky meniť svoj program počas behu bez manuálneho zásahu do káblov. Nemal žiadny operačný systém ani grafické rozhranie. Výsledky boli interpretované zo štítkov alebo kontroliek. Synchronizáciu zabezpečoval centrálny oscilátor s frekvenciou 100 kilohertzov, čo je v porovnaní s dnešnými gigahertzovými taktami minimum, no vo svojej dobe to predstavovalo technické maximum.

Dnešné osemdesiate výročie jeho predstavenia pripomína technické riešenia, ktoré stáli na začiatku cesty k súčasnej digitálnej realite. Bez neho by sme neboli tam, kde sme.