IBM 701: История создания одного из первых коммерчески успешных компьютеров

В 1952 году компания IBM, уже тогда известная своими новаторскими решениями в сфере вычислительной техники, представила миру свой первый электронный компьютер – IBM 701 ^[1]. Его появление стало началом нового этапа – эры цифровых технологий. Об IBM 701 мы упоминали в материале «История IBM: От табуляторов до суперкомпьютеров» ^[2]. В этой статье погрузимся в историю создания этого устройства и расскажем, что же сделало IBM 701 столь значимым.

«Оборонный калькулятор» для Корейской войны

В начале своей истории компания IBM занималась производством механических табуляторов, устройств, которые использовались для обработки данных в различных сферах: от переписи населения до бухгалтерского учета. Однако появление электронно-вычислительных машин – компьютеров, произвело революцию в обработке информации.

Генеральный директор IBM, Томас Дж. Уотсон-старший, поначалу не был уверен в потенциале этих новых машин. Он даже боялся, что слово «компьютер» ^[3]вызовет негативную реакцию у общественности, ведь изначально так называли людей, занимающихся арифметическими вычислениями. Из-за названия могло показаться, что эти устройства лишают людей работы. Именно поэтому IBM продолжала именовать свои ранние машины «калькуляторами».

Тем не менее правительство США активно инвестировало в развитие вычислительной техники, финансируя исследования и разработку электронных машин для военных, научных и гражданских целей.

В конце 1940-х годов IBM столкнулась с выбором: либо принять участие в этой новой эре вычислительных технологий, либо остаться на обочине, наблюдая, как мир движется дальше. Том Уотсон-младший, сын основателя, понимал важность компьютеров и активно продвигал их внедрение в IBM. Ему удалось убедить своего отца в необходимости перемен, ^[4]и компания начала разрабатывать собственные электронные машины.

В 1950 году, во время Корейской войны, Уотсон-старший написал письмо президенту Гарри Трумэну ^[5], предлагая услуги IBM для нужд национальной обороны. В правительстве ответили: необходим компьютер, который мог бы выполнять сложные вычисления за считанные минуты.

Война предоставила IBM шанс продемонстрировать возможности своих машин. Военные организации нуждались в вычислительных мощностях для решения различных задач, таких как криптоанализ, прогнозирование погоды, проектирование реактивных двигателей и стратегическое планирование. IBM предоставила своим инженерам задание разработать компьютер, который мог бы удовлетворить эти потребности.

В начале 1951 года началось проектирование IBM 701. Изначально новое устройство именовали «Оборонный калькулятор» ^[3]. Это название несло в себе не только техническое предназначение устройства, но и символизировало патриотизм и преданность компании.

В команду разработки входило более 150 инженеров. Сначала они работали на складе в Покипси.

Инженер-проектировщик, Кларенс Фриззелл ^[7] вспоминал: «Мы начали на третьем этаже фабрики по производству галстуков и закончили в супермаркете, который позже стал лабораторным зданием на Саут-Роуд. В жаркие дни с крыши текла смола. Чтобы продолжать работать, нам приходилось соскребать ее с чертежей. Как видите, в те дни мы не слишком беспокоились об офисных атрибутах».

Под давлением со стороны правительства и конкурентов IBM работала очень быстро.

Инженер-разработчик, Натаниэль Рочестер ^[7], создавал архитектуру IBM 701 во время болезни жены: «...У меня никогда не было времени. И вот однажды утром жена разбудила меня и сказала: «У меня свинка». Она ждала нашего четвертого ребенка, поэтому я остался дома, чтобы заботиться о ней. Пока я восстанавливался после свинки, я написал программу сборки».

Джерриер Хаддад ^[7], главный инженер 701, в шутку говорил, что они работали настолько быстро, потому что не имели графиков, замедляющих процесс.

Эта скорость оправдала себя. В апреле 1952 года, Уотсон анонсировал акционерам IBM 701.

К следующему месяцу 10 правительственных и оборонных клиентов разместили заказы. Через несколько месяцев их число увеличилось до 19 ^[8].

Именно в это время Томас Уотсон-младший заявил, что в IBM ^[7] поняли: «мы занимаемся электронным бизнесом, и нам лучше двигаться довольно быстро».

Прадедушка суперкомпьютеров 

До создания IBM 701 в компании спроектировали Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC ^[9]). Это была электромеханическая система. SSEC, хотя и был впечатляющим достижением для 1948 года, был громоздким и медленным. Его скорость вычислений была ограничена механическими компонентами.

IBM 701 стал настоящим прорывом. Это был полностью электронный компьютер. Модель 701 опережала своих предшественников в скорости более чем в 25 — 50 раз. IBM 701 мог выполнять 16000 операций ^[10]сложения или вычитания в секунду, а также более 2000 операций ^[10]умножения и деления. Тогда его называли самым передовым компьютером в мире.

Оборудование

Модель IBM 701 отличалась от массивных устройств типа Марк I ^[11] или SSEC. Она состояла из нескольких машин, каждая из которых помещалась в грузовой лифт. Тестировать было гораздо легче, ее монтаж занимал не месяцы, как раньше, а несколько дней.

Более поздние версии компьютеров IBM также стали строиться по подобной модели – в виде модульных шкафов, соединенных кабелями для передачи данных между ними. В течение следующих сорока лет конфигурация вычислительных систем оставалась такой же.

IBM 701 состоял из таких элементов:

Аналитический блок управления ^[12]

Электростатическое запоминающее устройство ^[13]

Считыватель перфокарт ^[14] (150 карт/мин.)

Алфавитный принтер ^[15] (150 строк/мин.)

Устройство записи перфокарт ^[16](100 карт/мин.)

Считыватель/записывающее устройство магнитной ленты ^[17]

Считыватель/регистратор магнитных барабанов ^[18]

IBM 701, по сравнению с другими системами того времени, занимала относительно небольшую площадь. И все же установка системы требовала около ста квадратных метров, включая проходы между компонентами.

Память

В логической схеме IBM 701 использовались электронные лампы. Хотя к тому времени транзисторы уже были изобретены, в IBM 701 они не использовались.

Память была электростатической и состояла из 72 трубок Вильямса по 1024 бита каждая. Это обеспечивало высокоскоростную оперативную память. Однако обнаружение и исправление ошибок было недоступно.

Набор инструкций

IBM 701 выполнял каждую инструкцию по очереди, завершая выполнение каждой инструкции перед тем, как переходить к следующей. Это отличало его от современных компьютеров, которые используют конвейеризацию и другие методы для увеличения скорости. Однако такой подход в IBM 701 упрощал выполнение самомодифицирующегося кода.

Цикл обработки в IBM 701 длился 12 микросекунд ^[20]. Простейшие инструкции занимали от 2 до 4 циклов, тогда как более сложные арифметические операции (включая чтение памяти) требовали от 3 до 5 циклов.

Операции сохранения данных длились от 2 до 5 циклов, сдвиги — 4 цикла.

Наиболее ресурсоемкие операции, такие как умножение и деление, могли занять до 38 циклов.

Инструкция сложения или вычитания занимала около 60 микросекунд, инструкция умножения или деления — 456 микросекунд.

Таким образом, IBM 701 мог выполнять более 16 000 операций сложения или вычитания и более 2 000 операций умножения или деления в секунду.

Новые возможности

В 1954 году весь мир заговорил о компьютере IBM 701. Ведь с помощью этой машины стал возможным первый автоматический перевод.

В пресс-релизе IBM ^[21] от 8 января 1954 г. говорится, что лингвисты Джорджтаунского университета передавали компьютеру IBM 701 небольшие тексты на русском языке. А IBM 701 переводил их на английский язык.

Ученые набирали русские сообщения на специальных карточках. Компьютер выдавал переводы на автоматическом принтере. Ответ выходил с головокружительной по тем временам скоростью — две с половиной строки в секунду.

Процесс подготовки компьютера к переводу был тщательным. Сначала создали словарь из 250 русских слов и их английских эквивалентов. При этом в тех случаях, когда русское слово имело больше одного значения, каждому значению прописывали правило-знак. Этот набор электронных слов образовал словарь, к которому мог обращаться компьютер.

После этого на IBM сохранили подробные инструкции.

В ходе эксперимента выяснилось, что перевод с одного языка на другой требует сложной логики. А инструкции к переводу по своему количеству превосходили требования для моделирования полета управляемой ракеты.

Тем не менее первый опыт был успешным. IBM 701 открыл новые перспективы в области машинного перевода, стал основой для будущих разработок.

Программа для игры в шашки

С IBM 701 связаны первые шаги машинного обучения ^[22]. Именно на этой модели Артур Сэмюэл создал программу ^[23] для игры в шашки. Считается, что это была одна из первых в мире самообучающихся программ.

В свою программу он включил книгу Джеймса Лиса «Руководство по шашкам», там были описаны партии профессиональных игроков. Этот справочник использовался в ситуациях, когда на доске возникали похожие позиции.

Машина «запоминала» все сыгранные партии (этот алгоритм Сэмюэл называл «зубрежкой»), анализировала свои предыдущие игры и корректировала стратегии выбора ходов. 

Интересно, что основатель IBM, Томас Дж. Уотсон-старший, предсказал, что демонстрация этой программы может привести к росту акций компании на 15 пунктов ^[3]. 

24 февраля 1956 года программа Сэмюэла была показана по телевидению, что стало значимым событием как для IBM, так и для развития искусственного интеллекта в целом. Эта демонстрация не только показала потенциал новых технологий, но и подтвердила важность исследований в области машинного обучения.

Значение и дальнейшее развитие

IBM 701, благодаря значительному обновлению памяти, позволял выполнять сложные вычисления всего за несколько минут. Модель имела широкий спектр применения: от аэродинамических измерений до проектирования ракетных двигателей и исследований молекулы азота.

Но чтобы использовать эту технологию, нужно было быть готовым выложить солидную сумму.

Изначально в IBM планировали сдавать машину в аренду за 8 100 долларов в месяц, что по тем временам было невероятно дорого. Со временем затраты на разработку увеличились, выросла и стоимость аренды. В пресс-релизе IBM ^[24] фигурирует арендная плата размером в 11 900 долларов.

Руководство компании полагало, что только государственные структуры смогут приобрести IBM 701. Однако было произведено 19 экземпляров IBM 701 ^[8], и все они нашли применение в самых разных сферах.

Пользовались компьютером правительственные структуры: ВМС США, Снабжение военно-морской авиации, Агентство национальной безопасности и другие ведомства. IBM 701 был нужен для обработки данных, анализа разведывательной информации и военных исследований.

В авиационной индустрии модель использовали для оптимизации маршрутов, планирования полетов и расчетов по аэродинамике. Клиентами IBM ^[8] стали 7 авиационных компаний, в том числе и корпорация Boeing.

Арендовали модель 701 и научные организации. Компьютер использовали в Бюро погоды США. IBM 701 установили в Калифорнийском университете.

Несколько компаний из других отраслей также арендовали IBM 701 для решения своих задач. Например, модели появились в General Electric Company, Rand Corporation, General Motors Corporation.

IBM 701 помог компании закрепить лидерство на рынке вычислительной техники, но он не получил массового распространения из-за высокой цены. 1 октября 1954 года модель сняли с продажи.

В дальнейшем IBM приступила к разработке более доступных моделей.

Следующие модели: IBM 702 ^[25]и IBM 704 ^[26] стали более популярными. Их разрабатывали специально для клиентов в коммерческой сфере. Хотя вычислительные мощности IBM 702 были меньше, чем у IBM 701, для бизнес-клиентов этого было достаточно.

Опыт с IBM 701 показал, что компьютеры могут быть коммерчески успешными, что в них нуждаются самые разные организации и заставил компанию IBM двигаться дальше.

В 1973 году Томас Дж. Уотсон-младший сказал о модели 701: «Корпорация сделала своего рода ставку. Мы создали машину, которая привела нас в электронный бизнес…»

Таким образом, IBM 701 открыл новую эру в области коммерческих вычислений компании IBM. Его архитектура и подходы к обработке данных заложили основы для будущих инноваций в программировании и компьютерной архитектуре.

Автор статьи: Роман Андреев

---

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS ^[27] (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.