La Harvard Mark I , o Calculadora Automática Controlada por Secuencia ( ASCC ) de IBM , fue una de las primeras computadoras electromecánicas de propósito general utilizadas en el esfuerzo bélico durante la última parte de la Segunda Guerra Mundial .
Uno de los primeros programas que se ejecutaron en el Mark I fue iniciado el 29 de marzo de 1944 [1] por John von Neumann . En ese momento, von Neumann estaba trabajando en el Proyecto Manhattan y necesitaba determinar si la implosión era una opción viable para detonar la bomba atómica que se utilizaría un año después. El Mark I también calculó e imprimió tablas matemáticas, que habían sido el objetivo inicial del inventor británico Charles Babbage para su " máquina analítica " en 1837.
Según Edmund Berkeley , los operadores del Mark I a menudo llamaban a la máquina "Bessy, el motor Bessel", en honor a las funciones de Bessel . [2]
El Mark I fue desmontado en 1959; parte fue entregada a IBM, parte fue al Instituto Smithsonian y parte entró en la Colección de Instrumentos Científicos Históricos de Harvard . Durante décadas, la parte de Harvard estuvo expuesta en el vestíbulo del Laboratorio de Computación de Aiken. Hacia 1997, se trasladó al Centro de Ciencias de Harvard . En 2021, se trasladó nuevamente al vestíbulo del nuevo Complejo de Ciencias e Ingeniería de Harvard en Allston, Massachusetts . [3]
El concepto original fue presentado a IBM por Howard Aiken en noviembre de 1937. [4] Después de un estudio de viabilidad realizado por ingenieros de IBM, el presidente de la empresa, Thomas Watson Sr., aprobó personalmente el proyecto y su financiación en febrero de 1939.
Howard Aiken había comenzado a buscar una empresa para diseñar y construir su calculadora a principios de 1937. Después de dos rechazos, [5] le mostraron un equipo de demostración que el hijo de Charles Babbage había regalado a la Universidad de Harvard 70 años antes. Esto le llevó a estudiar a Babbage y a añadir a su propuesta referencias a la Máquina Analítica ; la máquina resultante "llevó los principios de Babbage del motor analítico casi a su plena realización, al tiempo que agregó nuevas características importantes". [6]
El ASCC fue desarrollado y construido por IBM en su planta de Endicott y enviado a Harvard en febrero de 1944. Comenzó los cálculos para la Oficina de Buques de la Marina de los EE. UU. en mayo y se presentó oficialmente a la universidad el 7 de agosto de 1944. [7]
Aunque no fue la primera computadora en funcionamiento, la máquina fue la primera en automatizar la ejecución de cálculos complejos, lo que la convierte en un importante paso adelante para la informática. [8]
El ASCC se construyó a partir de interruptores , relés , ejes giratorios y embragues . Utilizó 765.000 componentes electromecánicos y cientos de kilómetros de cables, lo que comprende un volumen de 816 pies cúbicos (23 m 3 ): 51 pies (16 m) de longitud, 8 pies (2,4 m) de altura y 2 pies (0,61 m). profundo. Pesaba alrededor de 9.445 libras (4,7 toneladas cortas; 4,3 t). [9] Las unidades de cálculo básicas debían sincronizarse y accionarse mecánicamente, por lo que eran operadas por un eje impulsor de 50 pies (15 m) acoplado a un motor eléctrico de 5 caballos de fuerza (3,7 kW), que servía como fuente de energía principal y reloj del sistema . De los archivos de IBM:
La calculadora automática controlada por secuencia (Harvard Mark I) fue la primera máquina operativa que podía ejecutar cálculos largos de forma automática. Un proyecto concebido por el Dr. Howard Aiken de la Universidad de Harvard, el Mark I fue construido por ingenieros de IBM en Endicott, Nueva York. Una estructura de acero de 51 pies de largo y 8 pies de alto sostenía la calculadora, que consistía en un panel entrelazado de pequeños engranajes, contadores e interruptores. y circuitos de control, todos a sólo unos pocos centímetros de profundidad. La ASCC utilizó 500 millas (800 km) de cable con tres millones de conexiones, 3500 relés multipolares con 35 000 contactos, 2225 contadores, 1464 interruptores de diez polos y niveles de 72 máquinas sumadoras, cada una con 23 números significativos. Era la calculadora electromecánica más grande de la industria. [10]
La carcasa del Mark I fue diseñada por el futurista diseñador industrial estadounidense Norman Bel Geddes a expensas de IBM. A Aiken le molestó que el coste (50.000 dólares o más según Grace Hopper ) no se utilizara para construir equipos informáticos adicionales. [11]
El Mark I tenía 60 juegos de 24 interruptores para la entrada manual de datos y podía almacenar 72 números, cada uno de 23 dígitos decimales. [12] Podría hacer 3 sumas o restas en un segundo. Una multiplicación tomó 6 segundos, una división tomó 15,3 segundos y un logaritmo o una función trigonométrica tomó más de un minuto. [13]
El Mark leí sus instrucciones en una cinta de papel perforada de 24 canales . Ejecutó la instrucción actual y luego leyó la siguiente. Una cinta separada podría contener números para ingresar, pero los formatos de la cinta no eran intercambiables. No se pudieron ejecutar instrucciones desde los registros de almacenamiento. Debido a que las instrucciones no se almacenaban en la memoria de trabajo, se afirma ampliamente que Harvard Mark I fue el origen de la arquitectura de Harvard . Sin embargo, esto se cuestiona en The Myth of the Harvard Architecture publicado en IEEE Annals of History of Computing , [14] que muestra que el término 'arquitectura de Harvard' no entró en uso hasta la década de 1970 (en el contexto de los microcontroladores) y fue sólo se aplicaba retrospectivamente a las máquinas de Harvard, y que el término sólo podía aplicarse a las Mark III y IV , no a las Mark I o II .
El mecanismo de secuencia principal fue unidireccional. Esto significaba que los programas complejos tenían que ser físicamente largos. Se lograba un bucle de programa desenrollando el bucle o uniendo el extremo de la cinta de papel que contenía el programa al principio de la cinta (creando literalmente un bucle ). Al principio, la bifurcación condicional en Mark I se realizaba manualmente. Modificaciones posteriores en 1946 introdujeron la bifurcación automática de programas (mediante llamada de subrutina ). [15] [16] [17] [18] [19] Los primeros programadores del Mark I fueron los pioneros de la informática Richard Milton Bloch , Robert Campbell y Grace Hopper . [20] También había un pequeño equipo técnico cuya tarea era operar la máquina; algunos habían sido empleados de IBM antes de que se les exigiera que se unieran a la Marina para trabajar en la máquina. [21] Este equipo técnico no fue informado del propósito general de su trabajo mientras estuvo en Harvard.
Los 24 canales de la cinta de entrada se dividieron en tres campos de ocho canales. A cada ubicación de almacenamiento, a cada conjunto de interruptores y a los registros asociados con las unidades de entrada, salida y aritméticas se les asignó un número de índice de identificación único. Estos números estaban representados en binario en la cinta de control. El primer campo era el índice binario del resultado de la operación, el segundo era el dato fuente de la operación y el tercer campo era un código de la operación a realizar. [12]
En 1928, LJ Comrie fue el primero en convertir el "equipo de tarjetas perforadas" de IBM para uso científico: cálculo de tablas astronómicas mediante el método de diferencias finitas, como lo había previsto Babbage 100 años antes para su motor diferencial. [22] Muy poco después, IBM comenzó a modificar sus tabuladores para facilitar este tipo de cálculo. Uno de estos tabuladores, construido en 1931, fue el tabulador diferencial de Columbia. [23]
John von Neumann tenía un equipo en Los Álamos que utilizó "máquinas de tarjetas perforadas IBM modificadas" [24] para determinar los efectos de la implosión. En marzo de 1944 propuso ejecutar ciertos problemas relacionados con la implosión del Mark I, y en 1944 llegó con dos matemáticos para escribir un programa de simulación para estudiar la implosión de la primera bomba atómica . [1]
El grupo de Los Álamos completó su trabajo en un tiempo mucho más corto que el grupo de Cambridge. Sin embargo, la operación de la máquina de tarjetas perforadas calculaba valores con seis decimales, mientras que la Mark I calculaba valores con dieciocho decimales . Además, Mark I integró la ecuación diferencial parcial en un tamaño de intervalo mucho más pequeño [o malla más pequeña] y así... logró una precisión mucho mayor . [24]
"Von Neumann se unió al Proyecto Manhattan en 1943, trabajando en la inmensa cantidad de cálculos necesarios para construir la bomba atómica. Demostró que el diseño de implosión, que luego se usaría en las bombas Trinity y Fat Man, era probablemente más rápido y más eficiente. que el diseño del arma." [25]
Aiken publicó un comunicado de prensa anunciando que el Mark I se enumeraba a sí mismo como el único "inventor". James W. Bryce fue la única persona de IBM mencionada, a pesar de que varios ingenieros de IBM, incluidos Clair Lake y Frank Hamilton, habían ayudado a construir varios elementos. El presidente de IBM, Thomas J. Watson , se enfureció y sólo asistió de mala gana a la ceremonia de inauguración el 7 de agosto de 1944. [26] [ página necesaria ] [27] Aiken, a su vez, decidió construir más máquinas sin la ayuda de IBM, y la ASCC vino ser conocido generalmente como el "Harvard Mark I". IBM continuó construyendo su Calculadora Electrónica de Secuencia Selectiva (SSEC) para probar nuevas tecnologías y brindar más publicidad a los esfuerzos de la compañía. [26] [ página necesaria ]
Al Mark I le siguieron el Harvard Mark II (1947 o 1948), el Mark III/ADEC (septiembre de 1949) y el Harvard Mark IV (1952), todos ellos obra de Aiken. El Mark II fue una mejora con respecto al Mark I, aunque todavía se basaba en relés electromecánicos . El Mark III utilizaba principalmente componentes electrónicos ( tubos de vacío y diodos de cristal ), pero también incluía componentes mecánicos: tambores magnéticos giratorios para almacenamiento y relés para transferir datos entre tambores. El Mark IV era totalmente electrónico y reemplazaba los componentes mecánicos restantes con memoria de núcleo magnético . El Mark II y el Mark III fueron entregados a la base de la Marina estadounidense en Dahlgren, Virginia . El Mark IV fue construido para la Fuerza Aérea de EE. UU. , pero permaneció en Harvard. [ cita necesaria ]
El Mark I fue desmontado en 1959 y partes de él se exhibieron en el Centro de Ciencias , como parte de la Colección de Instrumentos Científicos Históricos de Harvard . Se trasladó al nuevo Complejo de Ciencias e Ingeniería en Allston en julio de 2021. [28] Otras secciones de la máquina original habían sido transferidas mucho antes a IBM y al Instituto Smithsonian . [29]
