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Der ENIAC bestand aus 40
parallel arbeitenden Komponenten, von denen jede 60 cm breit, 270 cm hoch
und 70 cm tief war. Die komplette Anlage war in U-Form aufgebaut,
beanspruchte eine Fläche von 10 m × 17 m und wog 27 Tonnen. Der
Stromverbrauch der 17.468 Elektronenröhren, 7.200 Dioden, 1.500 Relais,
70.000 Widerstände und 10.000 Kondensatoren lag bei 174 kW. Der Bau des
ENIAC kostete 468.000 $, ein Betrag, der nur aufgrund des hohen Bedarfs an
Rechenleistung seitens der US-Armee zur Verfügung stand. Im Vergleich zu
seinen Vorgängern beeindruckt der ENIAC schon durch seine schiere Größe.
Der ENIAC konnte addieren, subtrahieren, multiplizieren, dividieren und
Quadratwurzeln ziehen. Er wurde programmiert, indem man die einzelnen
Komponenten mit Kabeln verband und die gewünschten Operationen auf
Drehschaltern einstellte. Eine Addition/Subtraktion brauchte 0,2
Millisekunden, eine Multiplikation bis zu 2,8 ms, eine Division bis zu 24 ms
und eine Quadratwurzel mehr als 300 ms.
Der ENIAC wurde von Frauen programmiert, den „ENIAC-Frauen“: Kay McNulty
Mauchley Antonelli, Jean Bartik, Betty Holberton, Marlyn Meltzer, Frances
Spence und Ruth Teitelbaum. Sie hatten zuvor an der Heimatfront ballistische
Berechnungen an mechanischen Tischrechnern durchgeführt.
Ein großes Problem bei der Entwicklung des ENIAC war die Fehleranfälligkeit
der Elektronenröhren. Wenn nur eine der 17.468 Röhren ausfiel, rechnete die
gesamte Maschine fehlerhaft. Um die Kosten dieser unvermeidlichen Ausfälle
gering zu halten, wurden in den ENIAC eigens Diagnoseprogramme eingebaut,
die das Auffinden einer auszutauschenden Röhre erleichterten. Eine
Gegenmaßnahme bestand darin, stärkere Röhren einzubauen, als man eigentlich
gebraucht hätte, und diese nur mit etwa 10 % ihrer Nennleistung zu
betreiben. Außerdem wurde bemerkt, dass mehr Röhren beim Ein- und
Ausschalten kaputt gingen, als während des laufenden Betriebs. Als
Konsequenz ging man dazu über, den ENIAC einfach nicht mehr auszuschalten.
Die Ausfallzeit konnte so auf wenige Stunden je Woche reduziert werden.
Von Philadelphia aus zog der ENIAC 1947 ins nahegelegene Ballistic Research
Lab in Aberdeen um und berechnete bis zu seiner Abschaltung Geschossbahnen.
Mauchly und Eckert gründeten 1946 eine Computerfirma, die Eckert-Mauchly
Computer Corporation, die später von Remington Rand übernommen wurde. Der
ENIAC wurde 1947 zum Patent angemeldet. Im Jahr 1967 kam es zu einem
langjährigen Gerichtsstreit über die Gültigkeit des Patents. 1973 wurde es
schließlich für ungültig erklärt, da bereits Atanasoffs ABC einige
Eigenschaften aufwies, die für den ENIAC patentiert waren. Da Mauchly
während eines Besuches bei Atanasoff im Jahr 1941 Gelegenheit hatte, den ABC
zu studieren, und wahrscheinlich einige Inspiration daraus zog, wurde der
ENIAC vom Gericht als abgeleitetes Werk angesehen. Der Ruhm für die
Erfindung des ersten elektronischen Rechners, den Mauchly und Eckert bis
dahin geteilt hatten, geht seither auf Atanasoff über. |
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Grundlegende Komponente für die Funktion des ENIAC war der Akkumulator,
der eine 10-stellige vorzeichenbehaftete Dezimalzahl speichern sowie
addieren und subtrahieren konnte. Jeder der 20 Akkumulatoren konnte eine
solche Rechenoperation in 0,2 Millisekunden durchführen. Dieses
Zeitintervall wird auch als Additionszyklus bezeichnet. Für Rechnungen mit
doppelter Genauigkeit ließen sich zwei Akkumulatoren zusammenschalten.
Weitere arithmetische Komponenten waren der Multiplikator (drei Exemplare)
und der Divider/Square-Rooter. Ein Multiplikator implementierte eine
Multiplikationstabelle, nach der ein Unterprogramm gesteuert wurde, das auf
vier Akkumulatoren lief. Eine Multiplikation dauerte (je nach Länge der
Zahlen) bis zu 2,8 Millisekunden. Ähnlich war auch der Divider/Square-Rooter
konstruiert, der für eine Division bzw. Quadratwurzel bis zu 65
Millisekunden (13 Additionszyklen je Ziffer) benötigte. Die Programmierung
komplexer Berechnungen war mit dem Master Programmer (zwei Exemplare)
möglich, der rekursive Programmierung erlaubte.
Für den Start der Anlage war die Initiating Unit zuständig. Beim Einschalten
des ENIAC nahmen die Flipflops zufällige Werte an, sodass die Komponenten in
einem undefinierten Zustand waren. Durch ein spezielles Programm der
Initiating-Unit konnten die Flipflops in einen definierten Zustand gebracht,
und z. B. die Akkumulatoren mit 0 initialisiert werden. Des Weiteren hatte
die Initiating-Unit einen Startknopf, mit dem ein ENIAC-Programm manuell
gestartet wurde. Als Taktgeber diente die Cycling Unit, die die anderen
Komponenten über statische Kabel mit Steuerpulsen versorgte. Sie konnte auch
in einen Schritt-für-Schritt-Modus geschaltet werden, der die Fehlersuche
vereinfachte.
Als ROM dienten der Constant Transmitter (bestehend aus drei Komponenten)
und die Function Tables (drei Komponenten, je drei Exemplare). Ersterer
diente hauptsächlich zur Ansteuerung eines Lochkartenlesers. Auf letzteren
wurden je 104 zehnstellige Dezimalzahlen (allerdings nur sechs Stellen
individuell einstellbar) bei einer Zugriffszeit von fünf Additionszyklen
gespeichert. Rechenergebnisse konnten auch gedruckt werden: Über das Printer
Panel (bestehend aus drei Komponenten) konnte ein Lochkartendrucker
angesteuert werden.
Eine unmittelbare visuelle Ausgabe war in die Akkumulatoren integriert: Im
oberen Bereich der Komponente gab es 102 Neonbirnchen zur Anzeige der
aktuell gespeicherten Zahl (je zehn für jede der zehn Ziffern, zwei für das
Vorzeichen). Anlässlich der ersten öffentlichen Präsentation des ENIAC im
Februar 1946 stülpte man einen halbierten Tischtennisball über jede Leuchte
– ein Design, das Vorbild für viele folgende Computer war und geradezu
stilbildend für die damalige Science-Fiction.
Die Komponenten des ENIAC waren statisch miteinander verbunden, um die
Taktimpulse der Cycling Unit zu empfangen. Weitere statische Verbindungen
gab es zwischen den zusammenarbeitenden Komponenten (z. B. zwischen einem
Multiplikator und den 4 zugeordneten Akkumulatoren). Alle weiteren
Verbindungen für den Ablauf eines Programmes mussten manuell gesteckt
werden. Für die Übermittlung von Programmimpulsen gab es auf Fußhöhe
waagerecht verlaufende Kabel in Program Trays, für Zahlenpulse wurden die
Digit Trays in Kopfhöhe genutzt. An Trays und Komponenten gab es Buchsen, in
die Kabel gesteckt werden konnten.
Ein deutlicher architektonischer Nachteil des ENIAC war das Fehlen eines
Befehlsspeichers. Schon die Z3 und der Mark I lasen ihre Befehle von einem
Lochstreifen, während der ENIAC für jedes Programm neu verkabelt werden
musste. Nach Ideen John von Neumanns wurde der ENIAC 1948 zu einem Computer
mit Befehlsspeicher umgebaut. Dies verlangsamte seine Rechenleistung auf
1/6, aber die Dauer des Umprogrammierens verringerte sich ebenfalls, sodass
insgesamt ein Zeitgewinn erzielt wurde. |
hier vor
(allerdings mit einer Größe von 927 KByte)
- die gibt's wegen der Größe von 1,7 MByte als Word-Dokument auch noch mal als
ZIP-Archiv)
