🌸 🤮 👼🏼 Forrester e seu turbilhão 🚽 🧔🏾 👞

Antecedentes da criação de computadores de tubo - Whirlwind ("Whirlwind")

Entre 1943 e 1944, surgiu a necessidade de desenvolver um simulador universal capaz de simular o voo de uma aeronave em tempo real. Isso proporcionaria uma oportunidade para os pilotos melhorarem suas habilidades e os projetistas estudarem o impacto das mudanças nas possíveis características táticas e técnicas dos novos modelos. Até então, existiam simuladores (baseados na tecnologia eletromecânica analógica), mas não eram universais, ou seja, eram adequados apenas para um projeto específico de aeronave.

Criar um simulador universal ajudaria a economizar em design e treinamento.

O Instituto de Tecnologia de Massachusetts se tornou um dos centros onde os sistemas de defesa aérea americanos foram aprimorados. No final de 1944, começaram os trabalhos de criação desse simulador no MIT; o laboratório de servomecanismos tornou-se o executor do projeto. Jay Forrester liderou o projeto ASCA, o assistente foi o mestre em engenharia elétrica Robert Ryvers Everett.

simulador de avião

Juntamente com um grupo de funcionários, eles trabalharam por seis meses para criar um simulador analógico eletromecânico. A tecnologia analógica eletrônica em tempo real deu baixa precisão nos cálculos, não foi capaz de resolver simultaneamente centenas ou mais equações diferenciais com muitas variáveis e, portanto, não correspondeu às especificações do cliente, e operações simples exigiram muito trabalho com cartões perfurados ou fitas perfuradas.

Jay Forrester

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Era necessário procurar uma nova solução para o problema.

O nascimento da máquina digital BT foi amplamente facilitado por Perry O. Crawford, colega da Forrester "... ele me contou sobre a máquina Mark I Harvard e a ENIAC, que ainda estava em fase de projeto. Perry era uma pessoa muito aberta, desprovida de maneiras burocráticas e facilmente conversava com ele. comandantes navais, embora ele próprio fosse civil, ele os inspirou com a idéia de que os computadores digitais no futuro deveriam ser usados nos postos de comando como base dos sistemas de informação e gerenciamento ... Devemos muito ao nascimento de nossa máquina s. "

Os trabalhos começaram na criação da máquina, que recebeu o nome de "Whirlwind" para enfatizar sua velocidade. Os funcionários começaram a desenvolver uma versão preliminar da máquina digital (o cliente não foi notificado sobre essa mudança de eventos). Forrester e Everett se familiarizaram com a estrutura da Mark I e da ENIAC, consultaram seus desenvolvedores, estudaram a “Primeira versão do relatório EDVAC” (Neumann) e começaram a esculpir o carro do zero.

Em 1945, a Forrester procurou os executivos da SDD. Ele sugeriu que eles criassem um simulador não em dispositivos de computação analógicos aproximados, mas com base em um computador digital. Um trabalho complexo deveria ser feito para criar um computador que pudesse funcionar em tempo real.

Era necessário aumentar sua velocidade para 20-50 mil operações por segundo, usar memória interna confiável de alta capacidade, criar software para processar o fluxo de dados recebidos e aumentar a confiabilidade da máquina. A principal dificuldade era que as pessoas que não tinham experiência em trabalhar com computadores digitais deveriam ter lidado com esse problema.

O trabalho começou na criação de uma memória interna que satisfizesse os requisitos do projeto e, para isso, foi necessário aumentar a confiabilidade dos circuitos discretos dos tubos. A memória principal do computador EDVAC, que consistia em 32 linhas de retardo ultrassônico de mercúrio (RULZ), não era adequada para o novo projeto devido à lentidão. A Forrester tentou usar lâmpadas cheias a gás ("neonki") e lâmpadas flash xenon (lâmpada flash xenon) para armazenar uma categoria. No início de 1947, os cientistas ingleses começaram a usar um tubo de raios catódicos (CRT) padrão para criar memória interna, tornando possível armazenar um dígito binário em sua tela e ler a partir dele. Por quatro anos, os funcionários do MIT trabalharam no design do tubo, o diâmetro e a uniformidade do ponto na tela do tubo foram estabilizados, o foco foi aprimorado,Para regeneração periódica da carga eletrostática, foi utilizada uma pistola de feixe de elétrons adicional.

Havia trabalho em andamento para aumentar a confiabilidade dos circuitos das lâmpadas. Até aquele momento (como você sabe), milhares de lâmpadas eram usadas em máquinas de lâmpadas, mas a "vida" de uma lâmpada era de 500 horas e isso levaria a um mau funcionamento da máquina a cada dois minutos. A vida útil da lâmpada aumentou. Em 1947, foi desenvolvido um multiplicador, que continha 4 centenas de lâmpadas, para multiplicar dois números binários de 5 bits. Everett escreveu "... o dispositivo funcionou continuamente por muitos dias, e verificamos cada resultado com a resposta correta. É claro que falhou, mas percebemos que na maioria dos casos eles aconteciam às 3 horas da tarde. Aconteceu que naquele momento o aspirador na entrada seguinte do prédio havia um elevador de carga e havia uma carga adicional na rede elétrica local, o que levou ao mau funcionamento.Foi decidido usar um sistema gerador de motor separado para alimentar a máquina, cuja inércia fornecia proteção contra picos de tensão que ocorrem ao conectar equipamentos adicionais ... "

Mais tarde, surgiu outro problema que exigia uma solução. O patrocinador mudou (OSRD e SDD deixaram de existir e financiaram esse projeto), o custo do projeto para o desenvolvimento de um computador desse tipo estava aumentando constantemente. Foi planejado criar um Whirlwind em dois anos, com um orçamento de US $ 875 mil, mas o custo do projeto aumentou para US $ 3 milhões (o que representou 65% do orçamento total do departamento de matemática). Para justificar essa despesa, a Forrester preparou um relatório para o Pentágono, descrevendo onde esse computador host poderia ser usado. Porém, em vez de pedir 1,5 milhão de dólares por ano, Forrester e seu projeto receberam apenas 250 mil dólares. O projeto foi salvo por um novo patrocinador - a Força Aérea dos EUA (aconteceu em 1949, quando os americanos souberam que uma bomba atômica foi testada na URSS).O projeto para criar um computador "Whirlwind" foi aprovado pelo Pentágono e a quantia necessária foi alocada para sua conclusão. Em março de 1951, a máquina foi completamente montada, depurada e concluída o primeiro grande programa escrito em assembler por John Gilmore, encomendado em abril do mesmo ano, e a Forrester chefiou o laboratório criado de computação digital no MIT.

Computador "Whirlwind"

Foram necessários quase US $ 5 milhões para desenvolver, com base na arquitetura clássica de Princeton, mas um barramento comum foi usado para trocar informações entre os blocos de máquinas. A matriz de diodos foi usada para controlar a sequência de operações no computador, os sinais do gerador de relógio foram alimentados para determinadas entradas da matriz e, ao mesmo tempo, seus sinais de saída abriram as teclas, com a ajuda da qual o código do comando desejado foi selecionado, que entrou no registro correspondente do dispositivo de controle. O comprimento da palavra da máquina era limitado a 16 bits, incluindo o sinal de um número de ponto fixo, rotinas para trabalhar com números de ponto flutuante e uma palavra de comprimento duplo.

A máquina abrigava 5.000 lâmpadas (principalmente pentodos), 11 mil diodos cristalinos, consumia 150 kW de energia, o peso desse computador era de 10 toneladas e sua área era de quase 950 metros quadrados. O

turbilhão foi uma operação síncrona e unicast com uma frequência de clock de 1 MHz, uma máquina com memória interna, que continha 32 tubos Williams modificados com capacidade para 1K palavras. Um grupo de registros de 32 bits criados com chaves mecânicas e 5 registros eletrônicos serviram para testar a memória.

A fita perfurada e o leitor foram usados para inserir dados e programas nos computadores. Um CRT de 40 cm de diâmetro serviu de mostrador. Os dados foram inseridos na máquina em uma fita perfurada por um flexor. E os resultados foram exibidos em uma tela CRT ou exibidos no mesmo gravador flexográfico.
O tubo de raios catódicos era semelhante a uma televisão, um grande tubo de vácuo de elétrons, no qual um feixe de elétrons, caindo na superfície interna da tela revestida de fósforo, fazia com que brilhasse. A velocidade da máquina era de 20 mil operações por segundo, a operação de adição foi realizada em 49 μs e a multiplicação em 61 μs.

O computador Vikhr foi modernizado e o número de lâmpadas aumentou para 12,5 mil, e os diodos - até 23,8 mil, a máquina foi ocupada por dois andares em um dos edifícios do MIT. Em uma delas estavam unidades de fita e dispositivos de comunicação com objetos. Parte da máquina, a memória interna e o painel de controle estão localizados em outra, no porão havia uma unidade de energia (potência de 150 kW), um ar condicionado foi montado no telhado do edifício.

A manutenção de uma memória de computador custava US $ 32.000 por mês (um tubo custa cerca de US $ 1.000), então a Forrester procurava uma substituição de CRT. Em 1951, a primeira amostra de memória foi criada em núcleos de ferrita, que dois anos depois substituíram a memória por um CRT. O desempenho do computador dobrou, a operação de adição levou 8 μs., Multiplicação -25,5 μs., Divisão - 57 μs.

memória em núcleos de ferrite

Cinco unidades de fita magnética (com capacidade de 125 mil palavras cada e uma velocidade de leitura de 390 palavras por segundo) e duas unidades de tambor magnético (com capacidade de 2048 palavras e velocidade de rotação de 60 r / s, agora servem como dispositivos de armazenamento externo) leituras - 31 mil palavras por segundo).

Os tubos Charactron (como displays) foram usados para reproduzir letras, números, sinais topográficos e outros símbolos em uma tela fluorescente. Uma placa opaca com um conjunto de micro-furos na forma de símbolos representados serviu como um estêncil com o qual os símbolos foram formados na tela. O software da máquina permitiu que o computador resolvesse vários problemas simultaneamente, trabalhando no modo de compartilhamento de tempo.

Método de acesso direto à memória (DMA) : os dados de entrada eram atualizados a cada 15 segundos e gravados em uma faixa separada de uma das unidades de tambor magnético, após o que a unidade era transferida para a memória interna (o processo de cálculo era contínuo).

O turbilhão tornou-se o protótipo de vários computadores que tornaram possível criar um poderoso sistema de defesa aérea dos EUA "SAGE", um sistema semiautomático que pode processar simultaneamente dados provenientes de 23 centros regionais nos EUA e Canadá, enquanto atende a uma gigantesca rede de radares e outros detectores.

Era assim: o operador em cada centro distrital inseria dados no teclado, observando as telas redondas onde as condições climáticas eram exibidas, a trajetória da aeronave, as informações necessárias para a operação do sistema de defesa aérea. Os dispositivos SAGE I / O suportam linhas telefônicas contínuas entre centros vizinhos por linhas telefônicas. Cerca de 8 a 12 bilhões de dólares foram gastos na criação do SAGE.

local de trabalho do operador do primeiro sistema nacional de defesa aérea dos EUA - SAGE

O trabalho no projeto Whirlwind proporcionou uma experiência inestimável a seus criadores e desenvolvedores. Muitos deles assumiram posições de liderança em muitas empresas conhecidas: Kenneth Olsen fundou a empresa Digital Equipment (DEC) em 1957 - ele estava envolvido na produção de minicomputadores.

O próprio Forrester permaneceu o chefe do departamento até 1956, depois se dedicou a pesquisar a dinâmica da produção, bem como os processos sociais e econômicos mundiais, e tornou-se o fundador de uma nova disciplina - dinâmica do sistema. Everett e Forrester receberam a Medalha Nacional de Excelência em Engenharia, o maior prêmio do governo para engenheiros nos Estados Unidos.

Forrester e seu turbilhão

Antecedentes da criação de computadores de tubo - Whirlwind ("Whirlwind")

Computador "Whirlwind"

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