De ENIAC


Bij het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog in Europa werden in de Verenigde Staten reeds maatregelen genomen ter voorbereiding van een mogelijke Amerikaanse oorlogsparticipatie. Luitenant Gillon, bevelvoerend officier van de Ballistic Computing Section, een afdeling van het Ballistic Research Laboratory op Aberdeen Proving Ground, zag in dat het Ordnance Department een belangrijke taak wachtte in het ontwikkelen, verspreiden en onderhouden van artillerietabellen voor het Amerikaanse leger. [61] Voor de aanvang van de oorlog werkten in de BCS enkele burgers als menselijke computers en sinds 1935 beschikte de BCS ook over een Differential Analyzer. Gillon wist echter dat dit in oorlogstijd nooit zou voldoen en om voorbereid te zijn op de vraag naar artillerietabellen zocht hij enerzijds naar verbeteringen aan de mechanische computers en anderzijds naar uitbreiding van de faciliteiten om de berekeningen te doen. Met de oorlogsdreiging in de lucht sloot het Ordnance Departement daarom een contract met de Moore School of Electrical Engineering van de University of Pennsylvania voor het gebruik van hun Differential Analyzer. [62] Bovendien werd aan de Moore School tijdens de zomer van 1941 een cursus in Engineering, Science, and Management War Training opgezet. [63] De militaire overheid hoopte hiermee wetenschappers tot ingenieurs om te scholen.

De ESMWT-curcus had dertig deelnemers, waaronder zestien met een Ph. D. Zo bijvoorbeeld John Mauchly en Arthur Burks die beide een Ph. D. in fysica hadden. Eťn van de docenten was de tweeŽntwintigjarige Presper Eckert. Binnen het ESMWT-programma was hij verantwoordelijk voor de practica in elektronica, wat tot vreemde situaties leidde

"…a laboratory course which I taught, which was kind of a silly thing, because the people in the laboratory were more educated than I was. I guess I was there primarily to point out what the equipment was for and to keep them from breaking it." [64]

 

Omdat het laboratoriumwerk in grote lijnen overeenkwam met wat Mauchly zijn studenten in Ursinus leerde, had deze tijd genoeg om met Eckert te discussiŽren over een manier om elektronische circuits voor berekeningen te gebruiken. [65] Aanvankelijk dachten beide aan een analoge elektronische computer maar dit idee bleek om twee redenen naÔef. Ten eerste zou een analoge computer onnodig meer kosten dan een digitale computer omdat drijfassen, kogellagers en tandraderen duurder waren dan elektriciteitsdraden. Ten tweede was een elektronische besturing voor analoge computers oneconomisch. Om op een analoge computer een miljoenengetal te verkrijgen, moesten er miljoenen impulsen doorgestuurd worden. In een digitale computer voldeden twintig impulsen om dit getal door te sturen. [66] De voorkeur voor een digitale computer lag dus voor de hand. Na aansporing van Carl Chambers schreef Mauchly in 1942 een memo over het onderwerp. [67] Het vijf pagina's tellende memorandum met als titel: "The Use of Vacuum Tube Devices in Calculating" zou onder de onderzoekers van de Moore School verspreid worden, was het niet verloren gegaan. [68]

Het onvermijdelijke kwam toen de Verenigde Staten op 7 december 1941 na de Japanse aanval op Pearl Harbor in de oorlog gedwongen werden. De vraag naar artillerietabellen was immens. In augustus 1942 werd luitenant Herman Goldstine, die zelf een Ph. D. in wiskunde had, als de nieuwe bevelhebber van de BCS aangesteld. [69] Om de rekencapaciteit van de Moore School op te drijven, vroeg en kreeg hij meer dan tweehonderd menselijke computers, het merendeel jonge vrouwen met een wiskundige opleiding of speciaal opgeleide rekruten van het U.S. Army's Women's Auxiliary Corps. [70] Ook de Differential Analyzer van de Moore School werd door het Amerikaanse leger opgeŽist. [71] Deze initiatieven waren slechts druppels op een hete plaat want de Amerikaanse landing in Noord-Afrika in de herfst van 1942 bracht nog meer problemen met zich mee. [72] De artillerietabellen berekend op basis van de bodemsituatie in Aberdeen bleken niet geschikt voor de veerkrachtiger woestijnbodem. Alle rekenwerk was waardeloos.

Per toeval was Mauchly's memo begin 1943 in handen van kapitein Herman Goldstine gekomen. Deze wist het voorstel naar waarde te schatten en maakte het over aan luitenant-kolonel Gillon, in de tussentijd gepromoveerd tot adjunct van kolonel Leslie Simon, hoofd van het BRL. [73] Op Gillons verzoek werkten Mauchly en Eckert, gesteund door John Brainerd, decaan Pender en andere leden van de Moore School een gedetailleerd voorstel voor een "Electronic Diff.* Analyzer" uit. [74] Terwijl Mauchly en Eckert nog de appendices aan het schrijven waren, presenteerden Brainerd en Goldstine het voorstel op 9 april 1943 aan kolonel Leslie Simon. [75] Oswald Veblen, wetenschappelijk directeur van het BRL, geloofde in hun voorstel en overtuigde kolonel Simon om contact op te nemen met de beheerders van de University of Pennsylvania. In mei 1943 bereikten beide partijen een overeenkomst en op 5 juni werd een contract ter waarde van $61.700 ondertekend; goed voor zes maand onderzoek aan de Moore School voor het ontwerp en de ontwikkeling van een Electronic Numerical Integrator And Computer en een rapport daarover. [76]

Nog voor de bouw van de ENIAC begon, was aan de Moore School uitgemaakt dat deze machine een multifunctionele bestemming zou krijgen. [77] Het project had echter de financiŽle steun van het Pentagon nodig en daarom werd de naam strategische gekozen. De "I" in ENIAC staat immers voor "integrator", wat het Pentagon overtuigde dat deze machine voor de berekening van ballistische tabellen zou gebruikt worden. [78] De "C" van computer liet de onderzoekers dan weer toe de machine, zonder veel administratieve problemen, tot een multifunctionele calculator uit te breiden. [79]

Het ENIAC-project was zeker niet het enige in zijn soort en financieel gezien slechts een peulschil vergeleken met wat het Pentagon in onderzoeksprojecten aan het MIT en Harvard University investeerde. In het MIT was men zonder noemenswaardig succes gestaag op zoek naar manieren om de Differential Analyzer verder te automatiseren. De multifunctionele elektromechanische calculator die Howard Aiken en IBM aan Harvard University bouwden, zag er beloftevol uit maar IBM had iets heel belangrijks, namelijk de mogelijkheid om subroutines uit te voeren, gemist. Als men wilde dat de Mark I een proces honderd keer herhaalde, dan moest men het programma honderd keer in de papierband perforeren.

Mauchly en Eckert bewezen uit deze fouten te hebben geleerd door steevast voor een geheel nieuwe, elektronische aanpak te kiezen. De drie fundamenten van het ENIAC-project waren betrouwbaarheid, flexibiliteit en spaarzaamheid. De betrouwbaarheidseis kwam tot uiting in de zorgvuldige keuze van de vacuŁmlampen en de studie naar manieren om ze langer te gebruiken. De nood aan flexibiliteit was grotendeels het gevolg van de voorziene uitbreidingen aan de ENIAC. Om deze eenvoudig te laten verlopen koos men voor een modulaire architectuur en gedecentraliseerde bestuurfunctie. [80] Het was echter vooral de spaarzaamheid die het project beÔnvloedde. Omdat er geen geld genoeg was om veel fouten te maken, werden alle ontwikkelingsfases uitvoerig bestudeerd alvorens ze in de praktijk werden uitgevoerd. Alle circuits werden getest door de zogenaamde "worst case scenarios". [81]

De programmering van de ENIAC gebeurde net als bij de Differential Analyzer manueel maar de schroevendraaier en tang werden voor een schakelbord ingeruild. Ook deze keuze had een economische motivatie. Hoewel de onderzoekers van het ENIAC-project zich ervan bewust waren dat er nood was aan een geheugen beter dan de vacuŁmlamp of de counter, ontbrak het hen op dat ogenblik de tijd en financiŽle middelen om deze materie verder te bestuderen. [82]

In mei 1944 kreeg het ENIAC-team een eerste kans om de werking van de ENIAC te demonstreren. De geslaagde demonstratie gaf de ontwerpers het vertrouwen om verder te gaan. De initiation unit en de function tables werden in september 1945 afgewerkt, een maand later kwamen daar de devider en square-root unit bij. In november van 1945 werd de ENIAC in de Moore School geassembleerd. [83] Van bij zijn eerste berekening bewees de computer zijn multifunctionele toepasbaarheid.

Tijdens de zomer van 1944 had kapitein Herman Goldstine John von Neumann toevallig in het station van Aberdeen ontmoet. [84] Hoewel Goldstine op dat ogenblik geen kennis had van von Neumanns activiteiten, wist hij dat von Neumanns veiligheidsniveau veel hoger was dan dat van hem. In hun gesprek vermelde Goldstine dat de Moore School binnen afzienbare tijd een ongelooflijk snelrekenende machine zou afleveren. Von Neumann, die om begrijpbare redenen interesse had, vroeg Goldstine of hij een demonstratie van de ENIAC kon krijgen. In september 1944 kwam von Neumann voor het eerst naar de Moore School en vanaf dat ogenblik was hij er regelmatig te zien. [85] Met de ENIAC in zijn laatste ontwikkelingsfase bracht hij de onderzoekers in Los Alamos begin 1945 op de hoogte van het bestaan van de ENIAC. [86] Omdat de wetenschappers in Los Alamos dringend enkele uitvoerige berekeningen moesten maken, vroeg von Neumann of zijn team uit Los Alamos de ENIAC het eerst mochten gebruiken. Goldstine aanvaardde dit voorstel onder voorwaarde dat de wetenschappers zelf het stroomdiagram zouden uittekenen en de ENIAC zelf zouden programmeren. [87] Nicholas Metropolis en Stan Frankel werd in november 1945 naar Philadelphia gestuurd om er de ENIAC voor te bereiden op zijn eerste reeks berekeningen. [88]

Op 15 februari 1946 werd de ENIAC officieel voorgesteld. Het oorspronkelijke contract had negen verlengingen gekregen zodat het project uiteindelijk $486.804 kostte. [89] Tijdens de gehele ontwikkelingsperiode was in het grootste geheim aan de ENIAC gewerkt. De afwezigheid van rapporten zou later tot een bittere strijd over het intellectueel eigendom van de ENIAC leidden.

De computer zelf werd op 2 oktober 1955, na bijna tien jaar dienst, definitief afgezet. [90] De snelle vooruitgang in de computerwetenschappen, waartoe de ENIAC zelf had bijgedragen, maakten hem uiteindelijk overbodig.


10/04/97