ENIAC

Al final de su funcionamiento en 1956, ENIAC contenía 18 000 tubos de vacío , 7200 diodos de cristal , 6000 relés , 70 000 resistencias , 10 000 condensadores y aproximadamente 5 000 000 de uniones soldadas a mano . Pesaba más de 30 toneladas cortas (27 t) , tenía aproximadamente 10 pies (3 m) de alto, 3 pies (1 m) de profundidad y 100 pies (30 m) de largo, ocupaba 300 pies cuadrados (28 m² ) ^{[ 25 ]} y consumía 150 kW de electricidad. ^{[ 26 ] [ 27 ]} La ​​entrada era posible desde un lector de tarjetas IBM y se utilizaba una perforadora de tarjetas IBM para ^la salida. Estas tarjetas podían utilizarse para producir salida impresa fuera de línea utilizando una máquina de contabilidad IBM , como la IBM 405 . Aunque ENIAC no tenía un sistema para almacenar memoria en sus inicios, estas tarjetas perforadas podían usarse para el almacenamiento de memoria externa. ^{[ 28 ]} En 1953, se añadió a ENIAC una memoria de núcleo magnético de 100 palabras fabricada por Burroughs Corporation . ^{[ 29 ]}           

ENIAC utilizaba contadores de anillo de diez posiciones para almacenar dígitos; cada dígito requería 36 tubos de vacío, 10 de los cuales eran los triodos duales que formaban los biestables del contador de anillo. La aritmética se realizaba "contando" pulsos con los contadores de anillo y generando pulsos de acarreo si el contador "daba vuelta", con la idea de emular electrónicamente el funcionamiento de las ruedas de dígitos de una máquina sumadora mecánica . ^{[ 30 ]}

ENIAC contaba con 20 acumuladores con signo de diez dígitos , que utilizaban la representación en complemento a diez y podían realizar 5000 operaciones simples de suma o resta entre cualquiera de ellos y una fuente (por ejemplo, otro acumulador o un transmisor constante) por segundo. Era posible conectar varios acumuladores para que funcionaran simultáneamente, por lo que la velocidad máxima de operación era potencialmente mucho mayor, debido a la operación en paralelo. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

Era posible conectar el acarreo de un acumulador a otro para realizar operaciones aritméticas con el doble de precisión, pero la temporización del circuito de acarreo del acumulador impedía conectar tres o más para obtener una precisión aún mayor. ENIAC utilizaba cuatro acumuladores (controlados por una unidad multiplicadora especial) para realizar hasta 385 operaciones de multiplicación por segundo; cinco acumuladores eran controlados por una unidad divisora/calculadora de raíz cuadrada especial para realizar hasta 40 operaciones de división por segundo o tres operaciones de raíz cuadrada por segundo.

Las otras nueve unidades de ENIAC eran la unidad de iniciación (que ponía en marcha y paraba la máquina), la unidad de ciclo (utilizada para sincronizar las demás unidades), el programador maestro (que controlaba la secuenciación del bucle), el lector (que controlaba un lector de tarjetas perforadas IBM), la impresora (que controlaba una perforadora de tarjetas IBM), el transmisor de constantes y tres tablas de funciones. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

Las referencias de Rojas y Hashagen (o Wilkes) ^{[ 22 ]} dan más detalles sobre los tiempos de las operaciones, que difieren un poco de los indicados anteriormente.

El ciclo básico de la máquina era de 200 microsegundos (20 ciclos del  reloj de 100 kHz en la unidad de ciclo), o 5000 ciclos por segundo para operaciones con números de 10 dígitos. En uno de estos ciclos, ENIAC podía escribir un número en un registro, leer un número de un registro o sumar/restar dos números.

La multiplicación de un número de 10 dígitos por un número de d dígitos (para d hasta 10) requirió d + ​​4 ciclos, por lo que la multiplicación de un número de 10 dígitos por otro de 10 dígitos requirió 14 ciclos, o 2800 microsegundos, lo que equivale a una tasa de 357 por segundo. Si uno de los números tenía menos de 10 dígitos, la operación era más rápida.

La división y la raíz cuadrada requerían 13( d +1) ciclos, donde d es el número de dígitos del resultado (cociente o raíz cuadrada). Por lo tanto, una división o raíz cuadrada requería hasta 143 ciclos, o 28 600 microsegundos, una tasa de 35 por segundo. (Wilkes 1956:20 ^{[ 22 ]} afirma que una división con un cociente de 10 dígitos requería 6 milisegundos). Si el resultado tenía menos de diez dígitos, se obtenía más rápido.

ENIAC era capaz de procesar unos 500 FLOPS , ^{[ 36 ]} en comparación con la potencia de cálculo de petaescala y exaescala de las supercomputadoras modernas .

ENIAC utilizaba tubos de radio de base octal comunes de la época; los acumuladores decimales estaban hechos de biestables 6SN7 , mientras que en las funciones lógicas se utilizaban 6L7, 6SJ7, 6SA7 y 6AC7. ^{[ 37 ]} Numerosos 6L6 y ​​6V6 servían como controladores de línea para impulsar pulsos a través de cables entre los conjuntos de bastidores.

Varios tubos se quemaban casi a diario, dejando a ENIAC fuera de servicio aproximadamente la mitad del tiempo. Los tubos especiales de alta fiabilidad no estuvieron disponibles hasta 1948. Sin embargo, la mayoría de estas fallas ocurrían durante los períodos de calentamiento y enfriamiento, cuando los calentadores y cátodos de los tubos estaban sometidos al mayor estrés térmico. Los ingenieros redujeron las fallas de los tubos de ENIAC a una tasa más aceptable de un tubo cada dos días. Según una entrevista de 1989 con Eckert, "Teníamos una falla de tubo aproximadamente cada dos días y podíamos localizar el problema en 15 minutos". ^{[ 38 ]} En 1954, el período continuo de operación más largo sin fallas fue de 116 horas, cerca de cinco días.

Durante la Segunda Guerra Mundial , mientras el Ejército de los EE. UU. necesitaba calcular trayectorias balísticas, se entrevistó a muchas mujeres para esta tarea. Al menos 200 mujeres fueron contratadas por la Escuela de Ingeniería Moore para trabajar como " computadoras " ^{[ 24 ]} y seis de ellas fueron elegidas para ser las programadoras de ENIAC. Betty Holberton , Kay McNulty , Marlyn Wescoff , Ruth Lichterman , Betty Jean Jennings y Fran Bilas programaron ENIAC para realizar cálculos de trayectorias balísticas electrónicamente para el Laboratorio de Investigación Balística del Ejército . ^{[ 48 ]} Mientras que los hombres con la misma educación y experiencia eran designados "profesionales", estas mujeres eran designadas "subprofesionales", a pesar de tener títulos profesionales en matemáticas y ser matemáticas altamente capacitadas. ^{[ 48 ]}

Estas mujeres no eran "damas de la nevera", es decir, modelos posando frente a la máquina para fotografías de prensa, como descubrió la entonces estudiante de informática Kathryn Kleiman en su propia investigación, en contraposición a lo que le había contado un historiador de la informática. ^{[ 49 ]} Sin embargo, algunas de estas mujeres no recibieron reconocimiento por su trabajo en la ENIAC durante toda su vida. ^{[ 24 ]} Tras el fin de la guerra, las mujeres continuaron trabajando en la ENIAC. Su experiencia hizo que fuera difícil reemplazarlas con soldados que regresaban. ^{[ 50 ]} Más adelante, en la década de 1990, Kleiman se enteró de que la mayoría de las programadoras de la ENIAC no habían sido invitadas al evento del 50.º aniversario de la ENIAC. Así que se propuso localizarlas y grabar sus historias orales. "Se sorprendieron al ser descubiertas", dice Kleiman. "Estaban encantadas de ser reconocidas, pero tenían sentimientos encontrados sobre cómo se sentían por haber sido ignoradas durante tanto tiempo". ^{[ 49 ]} Kleiman publicó un libro sobre las seis programadoras de ENIAC en 2022. ^{[ 51 ]}

Estas primeras programadoras provenían de un grupo de aproximadamente doscientas mujeres empleadas como calculadoras en la Escuela de Ingeniería Eléctrica Moore de la Universidad de Pensilvania. El trabajo de las calculadoras consistía en producir el resultado numérico de fórmulas matemáticas necesarias para un estudio científico o un proyecto de ingeniería. Generalmente lo hacían con una calculadora mecánica. Las mujeres estudiaban la lógica, la estructura física, el funcionamiento y los circuitos de la máquina para comprender no solo las matemáticas de la computación, sino también la máquina en sí. ^{[ 24 ]} Esta era una de las pocas categorías de trabajo técnico disponibles para las mujeres en ese momento. ^{[ 52 ]} Betty Holberton (de soltera Snyder) continuó ayudando a escribir el primer sistema de programación generativa ( SORT/MERGE ) y a diseñar las primeras computadoras electrónicas comerciales, la UNIVAC y la BINAC , junto con Jean Jennings. ^{[ 53 ]} McNulty desarrolló el uso de subrutinas para ayudar a aumentar la capacidad de cálculo de ENIAC. ^{[ 54 ]}

Herman Goldstine seleccionó a los programadores, a quienes llamó operadores, de entre las computadoras que habían estado calculando tablas balísticas con calculadoras de escritorio mecánicas y un analizador diferencial antes y durante el desarrollo de ENIAC. ^{[ 24 ]} Bajo la dirección de Herman y Adele Goldstine , las computadoras estudiaron los planos y la estructura física de ENIAC para determinar cómo manipular sus interruptores y cables, ya que los lenguajes de programación aún no existían. Aunque los contemporáneos consideraban la programación una tarea administrativa y no reconocieron públicamente el efecto de los programadores en el funcionamiento exitoso y el anuncio de ENIAC, ^{[ 24 ]} McNulty, Jennings, Snyder, Wescoff, Bilas y Lichterman han sido reconocidos desde entonces por sus contribuciones a la informática. ^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]} Tres de las supercomputadoras actuales (2020) del Ejército, Jean , Kay y Betty, llevan el nombre de Jean Bartik (Betty Jennings), Kay McNulty y Betty Snyder respectivamente. ^{[ 58 ]}

Los títulos de "programadora" y "operadora" no se consideraban originalmente profesiones adecuadas para las mujeres. La escasez de mano de obra provocada por la Segunda Guerra Mundial facilitó la entrada de mujeres en este campo. ^{[ 24 ]} Sin embargo, el campo no se consideraba prestigioso, y la incorporación de mujeres se veía como una forma de liberar a los hombres para trabajos más especializados. En esencia, se consideraba que las mujeres cubrían una necesidad en una crisis temporal. ^{[ 24 ]} Por ejemplo, el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica declaró en 1942: "Se considera que se obtiene un rendimiento suficientemente mayor al liberar a los ingenieros de los cálculos detallados como para compensar cualquier aumento en los salarios de las calculadoras. Los propios ingenieros admiten que las calculadoras femeninas realizan el trabajo con mayor rapidez y precisión que ellos. Esto se debe en gran medida a la sensación entre los ingenieros de que su experiencia universitaria e industrial se está desperdiciando y frustrando con meros cálculos repetitivos". ^{[ 24 ]}

Tras los seis programadores iniciales, se reclutó un equipo ampliado de cien científicos para continuar trabajando en el ENIAC. Entre ellos había varias mujeres, incluida Gloria Ruth Gordon . ^{[ 59 ]} Adele Goldstine escribió la descripción técnica original del ENIAC. ^{[ 60 ]}

Se desarrollaron varios sistemas de lenguaje para describir los programas del ENIAC, entre ellos:

Aunque el Laboratorio de Investigación Balística fue el patrocinador de ENIAC, un año después de iniciado este proyecto de tres años, John von Neumann , un matemático que trabajaba en la bomba de hidrógeno en el Laboratorio Nacional de Los Alamos , tuvo conocimiento de ENIAC. ^{[ 61 ]} En diciembre de 1945, ENIAC se utilizó para calcular reacciones termonucleares mediante ecuaciones . Los datos se utilizaron para respaldar la investigación sobre la construcción de una bomba de hidrógeno. ^{[ 62 ] [ 63 ]}

Relacionado con el papel de ENIAC en la bomba de hidrógeno, se encuentra su papel en la popularización del método de Monte Carlo . Los científicos involucrados en el desarrollo original de la bomba nuclear emplearon grandes grupos de personas que realizaban enormes cantidades de cálculos («computadoras», en la terminología de la época) para investigar la distancia que probablemente recorrerían los neutrones a través de diversos materiales. John von Neumann y Stanislaw Ulam se dieron cuenta de que la velocidad de ENIAC permitiría realizar estos cálculos mucho más rápidamente. ^{[ 64 ]} El éxito de este proyecto demostró el valor de los métodos de Monte Carlo en la ciencia. ^{[ 65 ]}

Unos meses después de la presentación de ENIAC en el verano de 1946, como parte de "un esfuerzo extraordinario para impulsar la investigación en el campo", ^{[ 69 ]} el Pentágono invitó a "las personas más destacadas en electrónica y matemáticas de Estados Unidos y Gran Bretaña" ^{[ 69 ]} a una serie de cuarenta y ocho conferencias impartidas en Filadelfia, Pensilvania; todas ellas denominadas en conjunto La teoría y las técnicas para el diseño de computadoras digitales —más conocidas como las Conferencias de la Escuela Moore . ^{[ 69 ]} La mitad de estas conferencias fueron impartidas por los inventores de ENIAC. ^{[ 70 ]}

ENIAC fue un diseño único y nunca se repitió. La congelación del diseño en 1943 significó que carecía de algunas innovaciones que pronto se desarrollaron plenamente, en particular la capacidad de almacenar un programa. Eckert y Mauchly comenzaron a trabajar en un nuevo diseño, que más tarde se llamaría EDVAC , que sería a la vez más simple y más potente. En particular, en 1944 Eckert escribió su descripción de una unidad de memoria (la línea de retardo de mercurio ) que almacenaría tanto los datos como el programa. John von Neumann, quien asesoraba a la Escuela Moore en el EDVAC, asistió a las reuniones de la Escuela Moore en las que se elaboró ​​el concepto de programa almacenado. Von Neumann redactó un conjunto incompleto de notas ( Primer Borrador de un Informe sobre el EDVAC ) que estaban destinadas a ser utilizadas como memorándum interno, describiendo, elaborando y formulando en lenguaje lógico formal las ideas desarrolladas en las reuniones. El administrador y oficial de seguridad de ENIAC, Herman Goldstine, distribuyó copias de este primer borrador a varias instituciones gubernamentales y educativas, lo que impulsó un gran interés en la construcción de una nueva generación de máquinas de computación electrónica, incluyendo la Calculadora Automática de Almacenamiento con Retardo Electrónico (EDSAC) en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, y la SEAC en la Oficina de Estándares de los Estados Unidos. ^{[ 71 ]}

Se hicieron varias mejoras a ENIAC después de 1947, incluyendo un mecanismo primitivo de programación almacenada de solo lectura que usaba las tablas de funciones como ROM de programa , ^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]} después de lo cual la programación se hacía configurando los interruptores. ^{[ 77 ]} La idea ha sido desarrollada en varias variantes por Richard Clippinger y su grupo, por un lado, y los Goldstine, por otro, ^{[ 78 ]} y fue incluida en la patente de ENIAC . ^{[ 79 ]} Clippinger consultó con von Neumann sobre qué conjunto de instrucciones implementar. ^{[ 71 ] [ 80 ] [ 81 ]} Clippinger había pensado en una arquitectura de tres direcciones mientras que von Neumann propuso una arquitectura de una dirección porque era más simple de implementar. Tres dígitos de un acumulador (n.º 6) se utilizaron como contador de programa, otro acumulador (n.º 15) se utilizó como acumulador principal, un tercer acumulador (n.º 8) se utilizó como puntero de dirección para leer datos de las tablas de funciones, y la mayoría de los demás acumuladores (1-5, 7, 9-14, 17-19) se utilizaron para la memoria de datos.

En marzo de 1948 se instaló la unidad convertidora, ^{[ 82 ]} que posibilitó la programación a través del lector desde tarjetas IBM estándar. ^{[ 83 ] [ 84 ]} La "primera ejecución de producción" de las nuevas técnicas de codificación en el problema de Monte Carlo tuvo lugar en abril. ^{[ 82 ] [ 85 ]} Después del traslado de ENIAC a Aberdeen, también se construyó un panel de registro para la memoria, pero no funcionó. También se añadió una pequeña unidad de control maestro para encender y apagar la máquina. ^{[ 86 ]}

La programación del programa almacenado para ENIAC fue realizada por Betty Jennings, Clippinger, Adele Goldstine y otros. ^{[ 87 ] [ 88 ] [ 72 ] [ 71 ]} Se demostró por primera vez como una computadora de programa almacenado en abril de 1948, ^{[ 89 ]} ejecutando un programa de Adele Goldstine para John von Neumann. Esta modificación redujo la velocidad de ENIAC en un factor de 6 y eliminó la capacidad de computación paralela, pero como también redujo el tiempo de reprogramación ^{[ 81 ] [ 71 ]} a horas en lugar de días, se consideró que valía la pena la pérdida de rendimiento. Además, el análisis había demostrado que debido a las diferencias entre la velocidad electrónica de computación y la velocidad electromecánica de entrada/salida, casi cualquier problema del mundo real estaba completamente limitado por E/S , incluso sin utilizar el paralelismo de la máquina original. La mayoría de los cálculos seguirían estando limitados por E/S, incluso después de la reducción de velocidad impuesta por esta modificación.

A principios de 1952, se añadió un selector de marchas de alta velocidad, lo que mejoró la velocidad de cambio en un factor de cinco. En julio de 1953, se añadió al sistema una memoria de núcleo de expansión de 100 palabras, que utilizaba la representación numérica decimal codificada en binario con exceso de 3. Para admitir esta memoria de expansión, ENIAC se equipó con un nuevo selector de tabla de funciones, un selector de dirección de memoria, circuitos de conformación de pulsos y se añadieron tres nuevas órdenes al mecanismo de programación. ^{[ 71 ]}

El Z3 y el Colossus se desarrollaron independientemente entre sí, y del ABC y el ENIAC durante la Segunda Guerra Mundial. El trabajo en el ABC en la Universidad Estatal de Iowa se detuvo en 1942 después de que John Atanasoff fuera llamado a Washington, D.C. , para realizar investigaciones de física para la Marina de los EE. UU., y posteriormente fue desmantelado. ^{[ 94 ]} El Z3 fue destruido por los bombardeos aliados de Berlín en 1943. Como las diez máquinas Colossus formaban parte del esfuerzo bélico del Reino Unido, su existencia permaneció en secreto hasta finales de la década de 1970, aunque el conocimiento de sus capacidades se mantuvo entre su personal británico y los estadounidenses invitados. El ENIAC, por el contrario, fue puesto a prueba para la prensa en 1946, "y capturó la imaginación del mundo". Por lo tanto, las historias más antiguas de la informática pueden no ser exhaustivas en su cobertura y análisis de este período. Todas las máquinas Colossus, excepto dos, fueron desmanteladas en 1945; Los dos restantes fueron utilizados para descifrar mensajes soviéticos por el GCHQ hasta la década de 1960. ^{[ 95 ] [ 96 ]} La demostración pública de ENIAC fue desarrollada por Snyder y Jennings, quienes crearon una demostración que calcularía la trayectoria de un misil en 15 segundos, una tarea que le habría llevado varias semanas a un humano . ^{[ 54 ]}

Por diversas razones , incluido el examen que Mauchly realizó en junio de 1941 de la computadora Atanasoff-Berry (ABC), cuyo prototipo fue creado en 1939 por John Atanasoff y Clifford Berry , la patente estadounidense 3,120,606 para ENIAC, solicitada en 1947 y concedida en 1964, fue anulada por la decisión de 1973 ^{[ 97 ]} del histórico caso del tribunal federal Honeywell, Inc. v. Sperry Rand Corp. La decisión incluyó: que los inventores de ENIAC habían derivado el objeto de la computadora digital electrónica de Atanasoff; otorgó reconocimiento legal a Atanasoff como inventor de la primera computadora digital electrónica; y puso la invención de la computadora digital electrónica en el dominio público .  

Las siguientes instituciones conservan fragmentos de ENIAC:

• La Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania posee cuatro de los cuarenta paneles originales (Acumulador n.° 18, Panel Transmisor Constante 2, Panel Programador Maestro 2 y la Unidad de Ciclo) y una de las tres tablas de funciones (Tabla de Funciones B) de ENIAC (cedida en préstamo por el Smithsonian). ^{[ 98 ]}
• El Smithsonian tiene cinco paneles (acumuladores 2, 19 y 20; paneles transmisores constantes 1 y 3; divisor y extractor de raíz cuadrada; tabla de funciones 2, panel 1; tabla de funciones 3, panel 2; paneles multiplicadores de alta velocidad 1 y 2; impresora, panel 1; unidad de iniciación) ^{[ 98 ]} en el Museo Nacional de Historia Americana en Washington, DC ^{[ 24 ]} (pero aparentemente no están en exhibición actualmente).
• El Museo de Ciencias de Londres tiene una unidad receptora en exhibición.
• El Museo de Historia de la Computación en Mountain View, California, tiene tres paneles (Acumulador n.° 12, Panel 2 de la Tabla de Funciones 2 y Panel 3 de la Impresora) y la mesa de funciones portátil C en exhibición (cedida por la Institución Smithsoniana). ^{[ 98 ]}
• La Universidad de Michigan en Ann Arbor tiene cuatro paneles (dos acumuladores, panel multiplicador de alta velocidad 3 y panel programador maestro 2), ^{[ 98 ]} rescatados por Arthur Burks . ^{[ 99 ]}

• El Museo de Artillería del Ejército de los Estados Unidos en Aberdeen Proving Ground , Maryland , donde se utilizó el ENIAC, cuenta con la Mesa de Funciones Portátil A.
• El Museo de Artillería de Campaña del Ejército de los EE. UU. en Fort Sill , a partir de octubre de 2014, obtuvo siete paneles de ENIAC que anteriormente estaban alojados por The Perot Group en Plano, Texas. ^{[ 100 ]} Hay acumuladores n.° 7, n.° 8, n.° 11 y n.° 17; ^{[ 101 ]} panel n.° 1 y n.° 2 que se conectaban a la mesa de funciones n.° 1, ^{[ 98 ]} y la parte posterior de un panel que muestra sus tubos. También se exhibe un módulo de tubos.
• La Academia Militar de los Estados Unidos en West Point, Nueva York, cuenta con uno de los terminales de entrada de datos del ENIAC.
• El Museo Heinz Nixdorf en Paderborn, Alemania, cuenta con tres paneles (Panel de la impresora 2 y Mesa de funciones de alta velocidad) ^{[ 98 ]} (cedidos en préstamo por la Institución Smithsoniana). En 2014, el museo decidió reconstruir uno de los paneles del acumulador; la pieza reconstruida tiene el aspecto y la sensación de una contraparte simplificada de la máquina original. ^{[ 102 ] [ 103 ]}