Datamaskinen som bidro til å bringe atomkraft til verden

Den ombygde Harwell Computer ved National Museum of Computing Image: Nick Heath / TechRepublic

Hvis du synes matematikk er et arbeid i dag, kan du skaffe deg en tanke for 1940-tallets antall knasere.

Hver sum tok både en fysisk og en mental bompenge, hvor hver totting-up krevde en sveiv i en mekanisk kalkulator.

Dessverre fikk matematikerne fast med så tungvint teknologi også i oppgave å jobbe hvordan de skulle bygge Storbritannias første atomreaktor. Dette var en ingeniøroppgave som krevde lange kjeder med beregninger og hyppige kontroller, slik at det ikke var uvanlig at det håndtaket ble svevet titusenvis av ganger.

Utover å være en monoton og armbedøvende innsats, var denne manuelle tilnærmingen iboende upålitelig. Hver beregning var utsatt for feil, noe som ikke stemte godt overens med den lave toleransen for feil når man utnyttet energi fra en vedvarende atomreaksjon.

En mekanisk kalkulator med håndsvinget brukt den gangen. Bilde: Nick Heath / TechRepublic

Arbeiderne ved Atomer Energiforskningsinstitutt (AERE) i Harwell, England trengte en bedre måte, en måte å automatisere gryntarbeidet på.

"Det er forskerne selv som problemer løser og bestemmer seg for å bygge denne gigantiske datamaskinen, hva for dem ville vært en stor programmerbar kalkulator, " sa Chris Monk, læringskoordinator ved The National Museum of Computing (TNMOC).

I en tid da det bare var en håndfull datamaskiner i landet, var teamet heldige som hadde en slik maskin i nærheten. Den elektroniske kalkulatoren for elektronisk forsinkelse lagring eller EDSAC var nylig fullført på Cambridge, bare 60 miles fra Harwell. Skaperen Maurice Wilkes holdt jevnlige møter for å diskutere ideer om det nye feltet elektronisk databehandling, og Harwell-teamet var faste deltakere, og presset seg inn i en åpen sportsbil for å ta turen - ofte i bittert kaldt vær.

Bevæpnet med en forståelse av prinsippene og komponentene som trengs for å bygge en datamaskin, startet teamet byggingen av Harwell Computer i 1950. Den ble fullført på et drøyt år og uten dramatikk, bortsett fra at en av instituttlederne ved AERE ble fengslet. for å forsyne sovjetterne modeller av de første hydrogenbomber.

Forskerne hadde nå en måte å generere verdistabeller for ingeniører som bygger atomreaktorene uten dager med manuelt arbeid.

Men fordelen med Harwell Computer var ikke hastighet, for mens en moderne datamaskin kan utføre 100 000 matematiske beregninger på mindre enn ett sekund, vil Harwell-maskinen vanligvis ta 17 dager.

Slik var dens lave hastighet, en praktisert operatør av en håndkalkulator ville være i stand til å følge med Harwell Computer en tid. Men mens personen ville begynne å flagge og gjøre feil etter en halvtime med å krumme en kalkulator, fortsatte Harwell Computer. I tilfelle et problem, ble det bygget for å prøve den samme beregningen tre ganger før du stopper og avgir en alarm.

"Du kan reise på ferie og komme tilbake og være trygg på at den fremdeles vil gå, " sa Monk og understreket viktigheten av maskinens utprikkende presisjon.

"Mens Colossus datamaskin ble bygget for hastighet i midten av andre verdenskrig, ville dette vært mer bygget for nøyaktighet. Hvis de gjorde feil, ville disse feilene bli overført til konstruksjon av atomreaktorer."

Mens Colossus i dag er kjent for å være datamaskinen som knakk Lorenz-kodene som ble brukt av Hiter og hans høye kommando, hadde Harwell Computer en avgjørende fordel - den kunne laste instruksjoner i minnet.

Dette minnet var uendelig av dagens standarder - omtrent en tredjedel av en KB - og kunne bare inneholde rundt 90 desimalverdier.

Men å ha et minne gjorde at maskinen kunne bevege seg nærmere en programmerbar maskin med forgreningslogikk, som ligner på moderne datamaskiner.

"Dette var viktig fordi muligheten til å lagre et program i minnet betydde at du kunne endre det på farten. Du kunne ta avgjørelser og hoppe til forskjellige steder basert på disse beslutningene, " sa Monk.

Mens Colossus-datamaskinen kan ha vært kjent for varmen som strålte fra ventilene, var Harwell Computer en kjøligere kunde.

Hoveddelen av panelene som utgjør maskinen var dekket i Dekatrons, gassrør som ble brukt til å telle til 10, som ikke varmet opp når de ble brukt. Dekatrons var et naturlig valg for forskerne, ifølge Monk, ettersom de allerede var vanlig utstyr ved forskningssenteret for måling av stråling oppdaget av Geiger tellere.

Dekatron-rørene som utgjorde Harwell Computer's minne. Bilde: Nick Heath / TechRepublic

For de som er interessert i hvordan datamaskiner fungerer derimot, kan Dekatrons være ganske avslørende. Se den ombygde Harwell Computer i aksjon, på National Museum of Computing (TNMOC) i Buckinghamshire, England, og du skimter de grunnleggende prosessene som ligger til grunn for dagens apper.

Hver gang Harwell-maskinen lagrer eller henter et nummer fra minnet som skal kjøres, klikker maskinens 90 rader med Dekatrons inn i livet og pulser oransje når maskinen går gjennom verdiene 0 til 9.

Studentene besøker nasjonalt museum regelmessig, og Monk bruker den ombygde Harwell-maskinen for å demonstrere hentesyklusen som oppstår hver gang en datamaskin henter en instruksjon fra minnet.

"Fordi det er så redusert, kan du vise noen av prinsippene for hvordan en moderne datamaskin fungerer, " sa han.

Et nærbilde av Harwell Computer. Bilde: Nick Heath / TechRepublic

Den andre hovedkomponenten i maskinen er telefonreléer, med 468 reléer av type 3000 som styrer behandlingen og lagringen av data. Denne avhengigheten av elektromekaniske komponenter bremset Harwell-datamaskinen. Maskinen ble imidlertid verdsatt for sin pålitelighet i forhold til andre ventilbaserte datamaskiner på det tidspunktet, hvorav mye er ned til den kjølige driftstemperaturen. Fordi Harwell-maskinens deler er utsatt for mindre varmestress, svikter de sjeldnere, og noen av Dekatronene på den ombygde maskinen på TNMOC kommer fra den 60 år gamle originale datamaskinen.

Mens det kan dateres tilbake generasjoner, hadde Harwell også noen ganske moderne triks opp ermet. Som andre datamaskiner fra den tiden, ble maskinens instruksjoner og data lastet ved å lese binært fra stanset bånd. Når et sett med instruksjoner måtte utføres gjentatte ganger, kan maskinen settes opp for å kjøre denne gruppen kommandoer på forespørsel - på samme måte som hvordan instruksjoner kan pakkes sammen til en funksjon ved hjelp av et moderne programmeringsspråk.

Å gjøre det krevde å dedikere en båndleser til å kjøre denne samlingen av instruksjoner, som ville bli stanset på papirbånd festet sammen for å danne en løkke. I motsetning til moderne programmering kunne disse underprogrammene bare kjøres så lenge før båndet skulle slites ut og må byttes ut.

Papirbåndinngangene til Harwell Computer Image: Nick Heath / TechRepublic

Da nye datamaskiner kom på nettet, ville Harwell Computer til slutt overleve dens nytte og i 1957 ble sendt videre til et college i Wolverhamption.

Høgskolen vant datamaskinen i en landsomfattende konkurranse for å gi bort det pressen den gang kalte en "elektronisk hjerne".

Maskinen ble holdt i tjeneste som WITCH (Wolverhampton Instrument for Teaching Computing fra Harwell) frem til 1973.

Men arven etter maskinens arbeid skulle vare inn i det 21. århundre. Blant datamaskinens mange oppgaver, håndterte den mer enn 34 samtidige ligninger som var nødvendige for å designe verdens første atomreaktor for generering av strøm. Den reaktoren, Calder Hall i Cumbria, ble først tatt ut i 2003, etter nesten 50 års bruk.

Harwell Computer er et bevis på at treg og stabil kan vinne løpet.

© Copyright 2021 | pepebotifarra.com