George Robert Stibitz ist ein herausragender amerikanischer Wissenschaftler und Physiker, der als einer der Schöpfer moderner digitaler Computer gilt. Er arbeitete als Forscher bei Bell Labs, einem bedeutenden Forschungszentrum auf dem Gebiet der Telekommunikation, der Elektronik und der Computersysteme. In den Jahren 30-40 war Stibitz an der erfolgreichen Umsetzung der Bestimmungen der Booleschen Logik beteiligt, wobei elektromechanische Relais als Schalter verwendet wurden. 1937 baute der Wissenschaftler die erste elektromechanische Schaltung in den USA zusammen, die eine binäre Additionsoperation durchführte.
George Robert Stibitz (30. April 1904 - 31. Januar 1995)Kurze autobiografische Informationen( ). ( , ); 1927 - ( , -); 1930 — - ( , -). Bell Labs, .
Die Idee, mit elektromagnetischen Relais eine neue Art von Rechenmaschine zu entwickeln, entstand spontan bei Stibitz, als er zu Hause war. Ohne Zeit zu verschwenden, begann der Forscher, einen neuen Computer direkt in seiner Küche zusammenzubauen. Gleichzeitig verwendete Stibtz alle handlichen Materialien: Bretter, Blechdosen, eine Tabakdose, Glühbirnen einer Taschenlampe, ein paar Relais und Drähte. Aus diesem ganzen Satz gelang es ihm, einen primitiven Stromkreis zusammenzusetzen, der sogar zwei Binärzahlen addieren konnte, und das Ergebnis der Addition zu demonstrieren. George nannte das hausgemachte Auto Modell K, wo k von "Küche" - der Küche (zu Ehren des Ortes der "Geburt" des Autos) ging.
Das Arbeitsschema von Modell KStibitz war sicher, dass es auf der Grundlage des Relais möglich ist, ein Gerät zu erstellen, das in der Lage ist, sequentielle Berechnungen durchzuführen und deren Zwischen- und Endergebnisse zu speichern. Insbesondere könnte eine solche Maschine komplexe Zahlen multiplizieren und dividieren, da diese Operationen den Mitarbeitern seiner Abteilung, die mit der Entwicklung von Verstärkern und Filtern befasst waren, viel Zeit in Anspruch nahmen.
Implementierung von Modell K.Die Chefs von Bell Labs genehmigten das Projekt und die Entwicklung eines Computergeräts begann. In der Zeit von 1939 bis 1940 schuf Stibitz zusammen mit seinem Kollegen Samuel B. Williams ein Gerät, mit dem komplexe Zahlen gekonnt addiert und Operationen der Subtraktion, Multiplikation und Division durchgeführt werden konnten. Stibitz war der Architekt der Maschine, und Williams war der Chefingenieur. Die Erfindung wurde als Complex Number Calculator (CNC) bezeichnet, auch bekannt als Modell I. Das Gerät wurde am Darmouth College demonstriert (obwohl sich der Rechner in New York befand). Während der CNC-Präsentation wurde zuerst der Fernzugriff auf Computerressourcen verwendet. Die Kommunikation erfolgte per Fernschreibung über spezielle Telefonleitungen.Aus den Erinnerungen an Stibitz:Als die Arbeit beendet war, wuschen Sam und ich uns die Hände und kehrten zu unseren täglichen Aktivitäten zurück, um uns von Zeit zu Zeit von ihnen zu lösen, um unsere Idee zu betrachten und sicherzustellen, dass sie gut „isst“ und „schläft“.
In Modell I gab es nur 450 bipolare und zehn multipolare Relais, die zur Speicherung von Eingangsdaten und Zwischenergebnissen dienten. Wir haben Arithmetik mit einem Komma verwendet, das vor der ersten signifikanten Ziffer der Zahl steht. Die Codierung ("Shtibits-Code") der Dezimalstelle wurde unter Verwendung von vier Relais durchgeführt, so dass jede Ziffer n durch einen Binärcode n + 3 dargestellt wurde. Es vereinfachte die Übertragungs- und Subtraktionsoperationen.Eine Tabelle mit den Shtibits-Codewerten für Dezimalstellen (deren direkter Code wird auch zum Vergleich angegeben):| Originalnummer | Direkter Code | Stibitz-Code |
| 0 | 0000 | 0011 |
| 1 | 0001 | 0100 |
| 2 | 0010 | 0101 |
| 3 | 0011 | 0110 |
| 4 | 0100 | 0111 |
| 5 | 0101 | 1000 |
| 6 | 0110 | 1001 |
| 7 | 0111 | 1010 |
| 8 | 1000 | 1011 |
| 9 | 1001 | 1100 |
Die CNC verwendete eine Hardwaresteuerung, wenn mehr als ein Relais in den fünf oder in der hohen Ordnung ausgelöst wurde, gab die Steuerschaltung ein Fehlersignal aus.
Modell iModell I arbeitete mit 10-Bit-Zahlen, aber es wurden nur acht Bit gedruckt (der Rest diente dazu, das Ergebnis abzurunden). Das Gerät war eine nicht programmierbare Maschine mit einer klar definierten Abfolge von Aktionen. Jeder nachfolgende Vorgang begann nach Abschluss des vorherigen, so dass der Betrieb der Maschine unterbrochen werden konnte. Als Dateneingabe- / Ausgabegerät wurde einer von drei Standardteletypen mit einer modifizierten Tastatur verwendet. Die CNC befand sich in einem separaten Raum, und der Bediener wurde über mehradrige Kabel ferngesteuert mit der Maschine verbunden. Durch sie wurden in einem speziellen Raum installierte Teletypen mit dem Gerät verbunden. Die Leistung von Modell I betrug ungefähr eine Multiplikation pro Minute.Wie bereits erwähnt, war Stibitz der erste, der den Fernzugriff auf ein Computergerät erfolgreich demonstrierte. Im Herbst 1940 fand in Hannover (New Hampshire) ein Treffen der American Mathematical Society statt, bei dem eine Präsentation von Modell I. Stibitz eine Präsentation über CNC hielt, in der seine Arbeit demonstriert wurde. Mit einem Fernschreiber und einem Telefonkabel wurden drei in New York befindliche Terminals an einen Taschenrechner am Dartmouth College angeschlossen. Daten und Berechnungsergebnisse wurden per Kabel übertragen. Williams blieb bei der Maschine, um ihre Arbeit zu überwachen.
Das Bedienermädchen am Bedienfeld Modell I.Die Präsentation beeindruckte die bei dem Treffen anwesenden Wissenschaftler wie John von Neumann, Norbert Wiener und Richard Courant. Die Teilnehmer konnten das Auto selbstständig testen und an der Fernbedienung arbeiten. Modell I war der Beginn der Ära der Telekommunikation, als codierte Maschinendaten über Telefonkanäle übertragen wurden.Modell I arbeitete von 1940 bis 1949. Es wurde ausgiebig für die internen Anforderungen von Bell Labs verwendet. Die Herstellung eines Computergeräts kostete etwa 20.000 US-Dollar.Nach dem erfolgreichen Start des ersten Modells wechselte Stibitz zum National Defense Research Committee (NDRC). Er wollte gerade eine vielseitigere Maschine entwickeln. Mit dem Ausbruch des Zweiten Weltkriegs begannen Bell Labs mit der Entwicklung eines M-9-Modells eines Artillerie-Flugabwehr-Steuergeräts. Es war ein ziemlich kompliziertes elektromechanisches Gerät, das geschickt eine Artilleriekanone auf ein Ziel richtete, das sich in der Luft bewegte. Vor der Serienproduktion von Waffen testeten sie diese, überprüften die Genauigkeit des Feuers usw. Der gesamte Prozess wurde von ständigen Berechnungen begleitet. Um das Volumen zu reduzieren und die Berechnungen zu vereinfachen, schlug Stibitz vor, einen speziellen Computer zu erstellen - Relay Interpolator oder Model II.Darüber hinaus war Modell I eine spezialisierte Rechenmaschine und verfügte nicht über ein Gerät zur automatischen Verwaltung von Berechnungen. Ein solches Gerät erschien in Modell II und wurde von einem Programm gesteuert, das auf Lochstreifen "angewendet" wurde. 1943 wurde das Modell II in Betrieb genommen. E. J. Andrews wurde technischer Direktor.Modell II war eine softwaregesteuerte Maschine mit einem Standard-Fünfkanalband, das als Programmmedium verwendet wurde. Es enthielt ungefähr 440 Relais, führte nur Additions- und Subtraktionsoperationen durch. Das Gerät enthielt mehrere Software-Bänder, dank derer verschiedene Interpolationsmethoden angewendet werden konnten.
Stibitz mit seiner ersten ErfindungDer Interpolator arbeitete rund um die Uhr und war aufgrund des binären fünfstelligen (bi-quinären) Decodierungssystems sehr zuverlässig. Jede Dezimalstelle wurde durch zwei Ziffern dargestellt. Eine davon war eine Ziffer des quaternären Systems und nahm Werte von 0 bis 4 an. Die andere war eine Ziffer des binären Systems. Infolgedessen waren sieben Relais erforderlich, um eine Dezimalstelle darzustellen, obwohl zu einem bestimmten Zeitpunkt nur zwei eingeschaltet waren. Dieses Codierungssystem ermöglichte es, bei jedem Schritt der Berechnungen eine einfache Hardwaresteuerung des korrekten Betriebs des Interpolators durchzuführen. In den folgenden Jahren wurde es in allen Bell Labs-Relaismaschinen und in einer Reihe von Computern anderer Unternehmen eingesetzt.Relaiscomputer waren weniger beliebt als elektrische und elektromechanische analoge Geräte, deren Geschwindigkeit die ersteren übertraf. Wir haben versucht, diesen Moment in Modell III (auch als „Ballistic Computing Machine“ bekannt) und Modell IV zu berücksichtigen. Sie waren auch Relais, jedoch mit einer erhöhten Anzahl von Relais (bis zu 1400). Darüber hinaus wurden die Maschinen effizienter und zuverlässiger und umfassten zehn Speicherregister. Bis zu sieben Teletypen konnten mit ihnen verbunden werden. Beide Maschinen erledigten die Arbeit von hundert Taschenrechnern mit Desktop-Computern. Geräte konnten Tabellen mit mehreren Variablen von einem Lochstreifen lesen und eine Interpolation durchführen. Modell III löste noch ballistische Gleichungen, die den Weg eines Luftziels beschreiben.Modell III und Modell IV sind seit fast 15 Jahren in Betrieb.1946 wurde der universelle Relaiscomputer Modell V mit sechs Prozessoren mit jeweils 9.000 Relais entwickelt. Dies war die bedeutendste Entwicklung von Bell Labs.
Relaismaschine Modell V.Modell V war eine sehr zuverlässige und genaue Maschine. Die Speichervorrichtung bestand aus dreißig 8-Bit-Registern. Die Dateneingabe und -ausgabe erfolgte über Lochbänder, die Zahlen wurden in Gleitkommaform dargestellt. Sie können sogar die Quadratwurzel extrahieren und Funktionen wie sin (x), log (x), 10x berechnen. Dafür gab es spezielle Blöcke im Auto. Ausführungszeit der arithmetischen Operationen: Division - 2,7 Sekunden; Quadratwurzelextraktion - 4,5 Sekunden; Die Berechnung des Logarithmus beträgt 15 Sekunden. In der Maschine waren zwei identische arithmetische Geräte (AUs) vorhanden, von denen jedes mit 15 Speicherregistern verbunden war. Dank dessen konnten zwei Probleme gleichzeitig gelöst werden. Oder kombinieren Sie beide AUs, um komplexere Berechnungen durchzuführen. Während des Betriebs konnte ein neues Programm in die Maschine geladen werden, dessen Implementierung von der freien AU durchgeführt wurde.Darüber hinaus konnten mehrere Software-Lochbänder gleichzeitig verwendet werden. Abhängig von den Ergebnissen der Zwischenberechnungen hat das Steuergerät eine davon angeschlossen. Auf diese Weise wurde ein Anschein von Programmverzweigung erzeugt.Die Maschine wog ungefähr 10 Tonnen und kostete Kunden 500.000 US-Dollar. DasModell V arbeitete bis 1956 und ging danach in den Besitz des Brooklyn Polytechnic Institute über.