Kalkulator badań uzbrojenia morskiego IBM

Source: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/norc.html

Faith Lillibridge przy konsoli NORC: piąte piętro, Columbia University Watson Lab, 612 West 115th Street NYC, 1954.

[ Dedykacja ] [ Galeria ] [ Referencje ]

Kalkulator badawczy uzbrojenia morskiego firmy IBM (NORC) był pierwszym superkomputerem ( 1 ) i najpotężniejszym komputerem na Ziemi od 1954 r. do około 1963 r. i służył do 1968 r. Zbudowany w latach 1950–1954 w Watson Scientific Computing Laboratory na Uniwersytecie Columbia 612 Lokalizacja przy West 115th Street , specyfikacje NORC obejmowały [ 4,9 ]:

Zapis i działanie dziesiętnych liczb całkowitych i zmiennoprzecinkowych.
Rozmiar słowa: 16 cyfr dziesiętnych + cyfra kontrolna (64 + 2 bity).
64 instrukcje trójadresowe.
Zegar: 1 µs.
15 000 operacji na sekundę z automatyczną kontrolą błędów.
Dwa uniwersalne rejestry, milion cyfr na sekundę.
Trzy rejestry adresowe/indeksowe.
Czas dodawania: 15 µs. Pomnóż: 31 µs. Podziel: 227 µs.
Pamięć CRT o dostępie swobodnym: 3600 słów, dostęp 8 µs, zapewniana przez 264 CRT typu Williams
Taśma magnetyczna: 8 jednostek, 4 ścieżki, 510 znaków/cal, 71 500 znaków/s.
Drukarki: 2 jednostki, 120 znaków/linię, 150 linii/minutę.
Konwerter kart/taśm offline.
Konsola sterownicza: Dziesiętne wyświetlanie zawartości rejestru, sterowanie ręczne, lampki stanu.
Wymienne komponenty ( jednostki wtykowe ).
Koszt: około 2,5 miliona dolarów (dolarów z lat 50. XX wieku).
Zysk IBM: 1,00 USD [ 40 ].

Pamięć CRT została przekształcona w pamięć z rdzeniem ferrytowym o pojemności 20 000 słów i czasie trwania 8 µs w ramach projektu zleconego firmie Daystrom Instrument w 1958 r. z dostawą w połowie 1959 r. i faktycznie dostarczonego w marcu 1960 r. Według ówczesnych raportów NORC posiada 2000 słów pamięci lampowej Williamsa, a nie 3600, w którym to przypadku aktualizacja oznaczała dziesięciokrotny wzrost pojemności oraz „ograniczenie przestojów konserwacyjnych i błędów spowodowanych nową pamięcią… co pozwoliło uzyskać około jednej dodatkowej godziny użytecznego czasu z każdych 24 „ [ 115,116 ].

„Niezawodność była niezwykle ważnym celem zespołu NORC, począwszy od wstępnego projektu i budowy maszyny, aż po cały okres jej eksploatacji. Długowieczność NORC (14 lat) świadczy o powodzeniu tego wysiłku” [ 61 ] . Na nieistniejącej już stronie Uniwersytetu w Manchesterze NORC napisano: „Pomimo [jego] wysokiego stopnia złożoności, 92% czasu [NORC] spędziliśmy na produktywnej pracy z szybkością 15 000 operacji na sekundę — niezawodność, której pozazdrości wiele kolejnych maszyn”.

„Do montażu [NORC] z części wyprodukowanych przez IBM i różnych małych podwykonawców z obszaru Nowego Jorku, w tym jednego z Paterson w stanie New Jersey, potrzebny był prawie 60-osobowy personel, który zatrudniał gospodynie domowe na pół etatu do ręcznego okablowania” [ 40 ]. Tymczasem „Mike the Expediter” (MJ Plum) codziennie wyruszał na wyprawy do Cortland i Canal Street w poszukiwaniu części [ 59 ]. Zarządzanie załogą Watson Lab NORC obejmowało [ 9,61 ]:

Inżynier odpowiedzialny:	Byrona Havensa
Asystent Lidera Projektu:	WJ Deerhake (CU Adj Asst Prof. EE)
Projekt logiki i sterowania:	Kena Schreinera
Projekt obwodu:	Granice CR
Projekt mechaniczny:	Roberta Schuberta
Programowanie:	Joachima Jeenela

„Chociaż NORC był maszyną niekosztową, jedyną w swoim rodzaju i znajdującą się poza głównym nurtem rozwoju komputerów, jego wpływ na inne komputery był odczuwalny przez wiele lat. Kiedy był w budowie, inżynierowie budujący 701 nie tylko wykorzystał obwód opóźnienia mikrosekundowego, ale także skorzystał z pracy Deerhake'a nad przezwyciężeniem trudności napotykanych w magazynowaniu elektrostatycznym - z czego również korzystał 701. [ 9 ] W NORC zastosowano także pierwszy kanał wejścia-wyjścia, który synchronizował przepływ danych do i z komputera w trakcie obliczeń, odciążając centralny procesor od tego zadania. Koncepcja ta szybko została przyjęta w całej branży.

Oto kolejny widok. To zdjęcie zostało opublikowane w IBM Business Machines , 23 grudnia 1954 [ 58 ]; Byron Havens jest po prawej stronie. Kopia pokazana tutaj (podobnie jak obraz na górze) jest zeskanowana z oryginalnej błyszczącej folii 8x10 z materiałów prasowych IBM, dostarczonych przez Kena Schreinera, głównego inżyniera ds. logiki i sterowania w projekcie NORC.

Faith Lillibridge przy konsoli NORC; Byron Havens po prawej, Uniwersytet Columbia, 1954.

Z felietonu JANA Lee w numerze z okazji 50. rocznicy IEEE Computer :

Centrum Uzbrojenia Powierzchni Marynarki Wojennej w Dahlgren w Wirginii było głównym miejscem obliczeń amerykańskiej marynarki wojennej, począwszy od instalacji Mark II Howarda Aikena w 1948 r., a następnie Mark III w 1951 r. Następna maszyna centrum, kalkulator badań uzbrojenia morskiego (NORC ), został zbudowany w Watson Scientific Computing Laboratory pod kierunkiem Wallace'a Eckerta. Początkowo dostawa NORC miała zostać dostarczona do bazy marynarki wojennej White Oak niedaleko Waszyngtonu, ale Marynarka Wojenna przekierowała go do doświadczonej załogi w Dahlgren. Fizyk Edward Teller próbował skierować go do Lawrence Livermore National Laboratory, argumentując, że obliczenia nuklearne laboratorium były ważniejsze niż obliczenia balistyczne Dahlgrena. Marynarka wojenna zwyciężyła, a 2 grudnia 1954 r. w Dahlgren poświęcono NORC. John von Neumann,

(W rzeczywistości poświęcenie odbyło się w Watson Lab; NORC został przeniesiony do Dahlgren dopiero latem 1955 roku [ 4 ]).

DEDYKACJA NORC

Poświęcenie NORC, Watson Lab, Columbia University, 2 grudnia 1954. Zdjęcie nadesłane przez Herba Groscha .

Podczas uroczystości otwarcia NORC w Watson Lab, 2 grudnia 1954 r.: prezes IBM Thomas J. Watson , kontradmirał EA Solomons (biuro wykonawcze, sekretarz marynarki wojennej), Jeannette Watson (pani Watson Senior), profesor Uniwersytetu Columbia Wallace Eckert , John von Neumann , kapitan CK Bergin (dyrektor ds. badań i rozwoju, Biuro Uzbrojenia, Departament Marynarki Wojennej), kontradmirał CG Warfield (biuro wykonawcze, sekretarz marynarki wojennej) [ 9,59,61 ] :

Admirał Solomons był kapitanem niszczyciela USS Morris, który brał udział w bitwach na Morzu Koralowym i Midway i ostatecznie został okaleczony w wyniku ataku Kamikadze u wybrzeży Okinawy. Nie pokazano, ale obecni są także: przyszły prezes IBM Thomas J. Watson Junior, wiceadmirał LT Du Bose (który dowodził ciężkim krążownikiem USS Portland w bitwie pod Midway), prezydent Kolumbii Grayson Kirk, kilku innych rektorów uniwersytetów , Ben z Columbii Wood i Hilleth Thomas , liczni urzędnicy IBM, inżynierowie NORC z Watson Lab i 200 innych „liderów naukowych, biznesowych i wojskowych”. W tle znajduje się sam NORC, który na tę okazję obliczył π na 3000 cyfr [ 9,58 ].

NORC była maszyną trójadresową („pomnóż A razy B i zapisz wynik w C”). Został zaprogramowany bezpośrednio w języku maszynowym; Asemblery przyszli później. Ken King (wówczas stypendysta Watson, tj. doktorant Columbii w Watson Lab) zaprogramował demonstrację i poprawił zapis w następujący sposób: „Obliczyłem π i e (podstawę logarytmów naturalnych) z dokładnością do 1 000 000 miejsc w momencie poświęcenia Norca, ponieważ John von Neumann chciał potwierdzić, że cyfry były przypadkowe.” [ 65 ]

Ken Schreiner [ 61 ] wspomina: „Główni goście honorowi przybyli rano i wtedy robiono zdjęcia „VIP-om” w obrębie instalacji NORC. Pozostali (pozostali z 200 osób) przybyli jako pierwsi Lunch w Men's Faculty Club [przy West 117th Street, po drugiej stronie kampusu]... Głównym mówcą był John von Neumann. W ciągu godzin następujących po obiedzie goście wchodzili i wychodzili z sali NORC, oglądając maszynę, demonstracje i odpowiedzi na pytania. Ponieważ cała sprawa była rozciągnięta w czasie, nie sądzę, żeby były jakieś korki.” (W 1954 r. w Kolumbii istniały oddzielne kluby wydziałowe dla mężczyzn i kobiet; obecnie istnieje tylko klub wydziałowy).

Wallace Eckert , Frank Diehl Fackenthal , Robert J. Oppenheimer , Thomas J. Watson senior , wiceprezydent Kolumbii George Pegram (podpisujący księgę gości), John von Neumann i II Rabi na przyjęciu NORC w Men's Faculty Club, 2 grudnia , 1954. Zdjęcie dzięki uprzejmości Herba Groscha (kliknij, aby wyświetlić zdjęcie w pełnym rozmiarze w wyższej rozdzielczości).

Ken King wspomina [ 65 ], że w ciągu sześciu miesięcy między ukończeniem NORC a dostarczeniem go Marynarce Wojennej „Dan Tycho i ja, jako studenci LH Thomasa, obliczyliśmy funkcje falowe atomu helu na statku Norc (doktorat Dana Tycho Dokonano tego w ramach testowania maszyny. Oczywiście profesor Eckert również miał dostęp do maszyny i użył jej do pracy nad problemem położenia Księżyca, obliczając efemerydy bezpośrednio z równań Browna . Zadanie było ogromne i obejmowało około 1650 członów trygonometrycznych, wiele z nich miało zmienne współczynniki, jednak dokładność wyników była tak dobra, że w 1965 roku udało mu się poprawnie wykazać, że w pobliżu powierzchni Księżyca występuje koncentracja masy (źródło:

W 1958 roku Eckert powiedział o NORC: „Obliczenia obejmujące miliard operacji arytmetycznych na dużych liczbach można wykonać na Norc w ciągu mniej więcej jednego dnia, ale przewiduje się, że kalkulatory o większej wydajności spełnią stale rosnące wymagania nauki i technologii tam, gdzie rozwiązanie dużego problemu generuje jeszcze większe problemy.” [ 81 ].

GALERIA ZDJĘĆ NORC

Sześć zdjęć z materiałów prasowych IBM NORC z grudnia 1954 r., a także wycinki z gazet i program nadesłany przez Kena Schreinera oraz kilka innych zdjęć. Według prof. Eckerta „większość zdjęć wykonał pan AW Hummers” [ 64 ]. Warto zwrócić uwagę na użycie przez IBM słowa „komputer” w podpisach zdjęć; może to być pierwszy raz, kiedy IBM użył tego terminu (zamiast „automatycznego kalkulatora” lub „maszyny przetwarzającej dane”) do określenia urządzenia obliczeniowego przechowującego program. Kliknij obraz, aby go powiększyć. Obrazy pełnowymiarowe zajmują 100% szerokości przeglądarki, więc jeśli zmaksymalizujesz okno przeglądarki, otrzymasz obraz pełnoekranowy.

Zdjęcie	Podpis IBM
	Kalkulator badań uzbrojenia morskiego, zbudowany przez International Business Machines Corporation dla Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, jest najpotężniejszym istniejącym komputerem. To zdjęcie przedstawia jednostkę logiczną i arytmetyczną NORC (po prawej), konsolę (w środku), jednostki taśmy magnetycznej (po lewej, z tyłu), panel wskaźników (z tyłu) i drukarkę (po lewej, od przodu).
	NORC... najpotężniejszy wielkoskalowy komputer elektroniczny, jaki kiedykolwiek wyprodukowano. Został zbudowany w Watson Scientific Computing Laboratory, obsługiwanym przez Uniwersytet Columbia. Na tym zdjęciu pokazano konsolę (w środku), jednostkę logiczną i arytmetyczną (z tyłu), panel wskaźników (z lewej, z tyłu), drukarki i jednostki taśm (skrajnie z lewej i prawej strony).
	Ten widok... pokazuje na pierwszym planie jedną z dwóch drukarek użytych w instalacji. Każdy z nich może drukować z szybkością 18 000 znaków na minutę. Drukarki, które rejestrują dane bez przerywania obliczeń, dają operatorowi i matematykowi pełny obraz postępu problemu i zapewniają trwały wydruk wyników do późniejszej analizy. ... Pojedynczy operator ... może uruchomić i zatrzymać maszynę oraz modyfikować program instruktażowy podczas obliczeń.
	Tutaj pokazano konsolę sterowania NORC. Przełączniki mogą służyć do uruchamiania i zatrzymywania maszyny oraz modyfikowania napisanego programu. Podczas normalnej pracy kalkulator postępuje automatycznie według instrukcji zapisanych na taśmie magnetycznej, bez kontroli ze strony operatora. Dowolną liczbę lub instrukcję w kalkulatorze można wyświetlić na powierzchniach lamp elektronopromieniowych po lewej stronie. Na tym ekranie można także przeglądać wybrane fragmenty programu w zwolnionym tempie.
	Całkowicie elektroniczna sekcja logiczna i arytmetyczna NORC składa się z lamp próżniowych, rezystorów, kondensatorów i prostowników kryształowych rozmieszczonych w obwodach. Obwody te wykonują operacje arytmetyczne i inne operacje logiczne oraz kontrolują wszystkie części maszyny. Obwody te, odpowiedzialne za ogromną prędkość NORC, stanowią zwieńczenie ciągłych prac naukowców i inżynierów nad wykorzystaniem prędkości elektronu do zastosowań obliczeniowych.
	Instrukcje obsługi i dane programu są wczytywane do NORC z pokazanych tutaj ultraszybkich jednostek taśm magnetycznych. Ponad pięć razy szybciej niż najszybsze obecnie używane jednostki taśm magnetycznych , każda z ośmiu tych jednostek może odczytywać i zapisywać ponad 70 000 cyfr na sekundę, co odpowiada prędkości 14 000 maszynistek. Oprócz tego, że służą do wejścia i wyjścia, taśmy przechowują także wyniki pośrednie podczas obliczeń.
Inne obrazy	Opis
	Plan piętra NORC, pokój 501 Watson Laboratory, Columbia University, 612 West 115th Street , Nowy Jork [ 64 ].
	Bank pamięci NORC, który znajduje się za jednostką arytmetyczno-logiczną i dlatego jest poza zasięgiem wzroku. 3600 66-bitowych słów pamięci w 264 lampach katodowych. Każde słowo reprezentuje 16 cyfr dziesiętnych i zawiera dwa bity kontrolne. Każda rura ma 900 lokalizacji bitowych; w pełnej pamięci 3600 słów zastosowano cztery zestawy po 66 lamp. Cztery tuby są spakowane razem w modułowej metalowej szufladzie. Zdjęcie i informacja z [ 64 ].
	Maszyny typu taśma na kartę i karta na taśmę firmy NORC. NORC nie miał własnego czytnika kart ani dziurkacza; jego jedynym urządzeniem wejściowym była taśma, a wyjście tylko na taśmę i drukarkę. „Człowiek nie lubi czytać zakodowanych, niewidzialnych miejsc, upakowanych 500 co do cala, na taśmie o długości ćwierć mili”. Maszyna CTC (karta-taśma-karta) konwertuje karty na taśmę i odwrotnie, umożliwiając NORC współpracę z dziurkaczami, sortownikami, zbieraczami i tak dalej. Zdjęcie i informacja z [ 64 ].
	Zbliżenie na jednostkę arytmetyczno-logiczną NORC, z Odniesienia 2 poniżej.
	Zdjęcia i artykuły New York Herald Tribune, 1-3 grudnia 1954.
	Program poświęcenia NORC, 2 grudnia 1954.
	Kronika filmowa IBM z 1954 r. przedstawiająca NORC w akcji w Watson Lab (poza siedzibą).
	NORC na poligonie Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w Dahlgren w Wirginii, około 1957 r., z odnośnika 5 poniżej. Operator konsoli nieznany; pośrodku: Mary Louise McKee, po prawej: Dave Eliezer (zastępca szefa oddziału, oddział programistyczny). Pani McKee była jednym z pierwszych programistów NORC; wspomina, jak napisała program mający na celu napisanie na ekranie CRT pozdrowienia po rosyjsku, ale sowiecki gość wojskowy próbował poprawić pisownię, zabierając gumkę do tuby. KLIKNIJ TUTAJ, aby zobaczyć inną wersję tego samego zdjęcia z broszury „Kariera w matematyce”, Wydział Matematyki, Louisiana State University.
	Wersja poprzedniego zdjęcia w wyższej rozdzielczości, z etykietami i legendą.
	Kreskówka z okazji urodzin ze sklepu NORC w Dahlgren autorstwa Jacka S. Darlinga.
	Cyfrowa jednostka logiczna IBM NORC NWL, pochodząca z majątku dowódcy marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych Glena Allena Snella.
	Zbliżenie na jedną z lamp z Digital Logic Unit. Tabliczka identyfikacyjna identyfikuje kontrakt marynarki wojennej, w ramach którego zbudowano NORC, jako NORD 11866 i identyfikuje jednostkę jako 53A.
	Inna cyfrowa jednostka logiczna NORC, ten typ 46A, została podarowana Emmie Payne McCall z Dahlgren w pewnym momencie jej pracy w tej firmie, obejmującej lata pięćdziesiąte i siedemdziesiąte XX wieku, przedłożona przez jej wnuka, Gerharda S. Schoenthala, wraz ze szkicem biograficznym jego babcia ze strony jego matki Rosemary: „Emma Payne McCall, moja matka, rozpoczęła pracę w Laboratorium Broni Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych na początku lat pięćdziesiątych. W tamtym czasie było bardzo niewiele kobiet na stanowiskach innych niż urzędnicze…”

Uwagi:

Pierwszy superkomputer w tym sensie, że był pierwszym, którego deklarowanym celem było przewyższenie wszystkich innych komputerów i że istniała znaczna liczba innych komputerów do przewyższenia (stąd nie można by nazwać ENIAC ani ASCCsuperkomputer); słowami Eckerta: „Celem było włączenie do tego «jedynego w swoim rodzaju» kalkulatora najbardziej zaawansowanych rozwiązań, aby stworzyć kalkulator szczególnie nadający się do rozwiązywania dużych, złożonych problemów. W tym celu nie szczędzono wysiłków aby zapewnić niezwykle dużą prędkość, dużą niezawodność i prostotę obsługi”. Von Neumann nazwał ją „najbardziej zaawansowaną maszyną, jaka jest możliwa przy obecnym stanie techniki”. Wyprzedził go dopiero w 1964 roku CDC 6600 firmy Seymour Cray, czasami nazywany także „pierwszym superkomputerem”, ale 10 lat po NORC. Prawdą jest jednak, że termin „superkomputer” powstał dopiero kilka lat po NORC, najprawdopodobniej dla Atlasu Ferrantiego lub CDC 6600. Niemniej jednak]). Inny [ 40 ] nazywa SSEC (również zaprojektowany w Watson Lab) pierwszym superkomputerem.

Według archiwum historycznego IBM „sława NORC rozprzestrzeniła się dosłownie nie z tego świata, kiedy astronom dr Paul Herget, dyrektor Obserwatorium w Cincinnati, postanowił nadać komputerowej nazwie asteroidzie odkrytej w 1953 roku. (Asteroida Norc okrąża Słońce raz na 5,6 roku na orbicie pomiędzy Marsem a Jowiszem.) Pod kierunkiem dr Hergeta i przy wsparciu Biura Badań Marynarki Wojennej i Narodowej Fundacji Naukowej, ziemska NORC została wykorzystana do obliczenia orbity ciał niebieskich, w tym najdokładniejszy orbita Ziemi za okres 1920-2000. Omawiając jedno z osiągnięć NORC w maju 1956 roku, dr Herget powiedział: „Wykorzystaliśmy dziewięć godzin pracy i wykonaliśmy więcej obliczeń niż kiedykolwiek wcześniej w historii astronomii”.