A világ első számítógépei

Azt gondolnánk, hogy a számítógépek elsőségéért folytatott verseny már régen lezárult, hiszen egy ilyen találmány esetében minden adat pontosan ismert. Közelebb hajolva azonban némileg szemcsésebb lesz a kép. Múlt heti megállapításunk Neumann Jánosról és amerikai munkatársairól azért sejtette, hogy még a XX. század kétségkívül egyik legnagyobb találmányának esetében sem egyszerű igazságot tenni.

További problémákat okoz, hogy amikor az első számítógépekről beszélünk, mit értünk alatta. Az első látásra egyszerűnek tűnő fogalom ugyanis számtalan típust jelent. A mai egyszerűsített számítástechnikai világban elfelejtjük, hogy nem csak a PC a számítógép, és ráadásul csak pár évtizede néz ki úgy, ahogyan mi ismerjük, előtte számtalan formában létezett. És szintén hajlamosak vagyunk megfeledkezni valamiről: a számítógép számokkal számol – még most is, amikor ezt a cikket olvassuk, vagy éppen filmet nézünk rajta. A régi gépek leírásánál mindig olyasmikkel találkozunk, hogy egy egyenletet, vagy egy lövedék röppályáját, vagy az amerikai választások eredményét mennyi idő alatt számolták ki. A billentyűzet és a képernyő nem létezett, szalagokon és kártyákon tárolták az adatokat, és a régi telefonközponthoz hasonló vezetékek és dugók segítségével állították be, hogy mit is kell csinálnia a számítógépnek a beadott számokkal. Jelen cikkben nem térünk ki az elektro-mechanikus gépekre, csupán a teljesen elektronikus számítógépekkel foglalkozunk, mivel ezek jelentik a mai számítógépek valódi őseit.

Az első teljesen elektronikus számítógép címért tehát legalább három gép versenyzik – a mai napig is.

A legelső kísérlet egy elektromos számítógép megépítésére John Atanasoff nevéhez fűződik, aki matematika professzor volt Iowában. 1937-ben Atanasoff egyelőre még csak papírra vetett egy gépet, amellyel mindössze annyi volt a célja, hogy a tanítványai könnyebben tudjanak parciális differenciálegyenleteket számolni. Mivel a géppel kapcsolatban felmerültek problémák, először lássuk Atanasoffék verzióját az ABC-ről.

A tervezőnek meggyőződése volt, hogy a digitális rendszer és a kettes számrendszer lesz a megfelelő technológia egy bonyolult számítások elvégzéséhez való gép számára. 1939-ben John Clifford Berryvel együtt építették meg az első példányt, amely azonban inkább csak számítóberendezés volt (Atanasoff Berry Computer – ABC volt a neve). 1941-re tovább bővítették a számítógépet, amely így képes volt 29 ismeretlenes egyenletrendszer kiszámítására. A gép azonban még nem volt programozható, így nem tekinthető valódi számítógépnek. Viszont a kettes számrendszer, az elektromosan frissített memória, a teljesen elektronikus számítóegység miatt a teljesen elektronikus eszközök egyik őse. Atanasoff felajánlotta a gépét az IBM-nek további fejlesztések céljára, azonban ott azzal utasították vissza, hogy az IBM nem kíván elektronikus számítógépekkel foglalkozni.

Az ABC

Szintén korai számítógép volt a kalendáriumban már említett Colossus „család”, amelyből összesen tíz darab készült. A gépeket és leírásaikat megsemmisítették a háború után, mindössze a történészek kedvéért tettek félre egy leírást, amelynek titkosságát 2000 szeptemberében oldotta fel a brit kormány. A Colossusok első példánya 1943 végére készült el, felhasználási területe természetesen a hadászat volt, a németek ENIGMA kódoló berendezésével készült titkosítást ezekkel sikerült megfejteni. A gép másodpercenként 25000 karaktert tudott feldolgozni, de a kódfejtésen kívül szintén nem használták másra (mivel nem is lehetett volna), így számítógépnek nehezen lenne nevezhető. Lényege annyi volt, hogy a németek által kódolt információkat egyszerűen minden létező kombinációban megpróbálták visszafejteni. Ehhez a mechanikus munkához szükség is volt a 25000 karakter/mp-es sebességre… Ne feledjük, hogy egy Pentium I-en a program csak fele sebességgel futott! Hogy miért fontos a Colossus-t megemlítenünk, ha egyszer hadititok volt? Azért, mert azok a mérnökök, akik a kifejlesztésén dolgoztak, a háború után polgári pályájukon felhasználták ismereteiket.

A Colossusról készített korabeli fénykép

Az első általános célokra felhasználható számítógép az Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) volt, amelynek építésében a jelenleg uralkodó felfogás szerint Presper Eckert and John Mauchly jeleskedtek. Mi azonban hozzátesszük, hogy Neumann János is ott volt abban a laborban, ahol összerakták a gépet, és minden bizonnyal nem csak épp arra járt – főleg, hogy úgy hívták oda, hogy segítsen a munkálatokban. A munka 1943-ban kezdődött és 1945 őszére fejezték be teljes egészében. A gépet ballisztikai számításokra használták, majd a hidrogénbomba létrehozásánál tett kétes értékű szolgálatokat. Aztán szélcsatornák és időjárás-előrejelzések számításaihoz alkalmazták.

ENIAC

A fenti három számítógép versenyez tehát az első teljesen elektronikus számítógép címért. A Colossus közvetlen befolyást nem gyakorolt a későbbiekre, a valódi első tehát az ABC lenne – annál is inkább, mert tény, hogy Atanasoff és az ENIAC-ot építő Mauchly és Eckert ismerték egymást, sőt, utóbbiak fel is kérték Atanasoffot, hogy dolgozzon velük. Akik az ABC prioritását tagadják, azzal érvelnek, hogy az ENIAC-ot programozni lehetett, ennek megoldása Atanasoff számára sohasem sikerült. Azt is felhozzák érvként, hogy Atanasoffnak sohasem sikerült olyan számítógépet építenie, amelyre a szabadalom-kérelmét benyújtotta, ráadásul amikor a US NAVY-nek kellett volna bemutatnia gépét, az nem működött. És a végső érv egészen hihetetlen: nincs olyan ember, aki valaha látta volna, a gépet működés közben. Sajnos ma már nemigen lehet eldönteni, hogy így volt-e, azonban tény, hogy még maga Atanasoff sem tudott egyetlen tanút sem felvonultatni a Mauchly elleni perében, aki bizonyította volna, hogy az ABC kész lett.

A mai computer ősének viszont vitathatatlanul az EDVAC tekinthető. Mielőtt még befejezték volna az ENIAC-ot, vagyis még a háború alatt Neumann és munkatársai nekiláttak az EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) nevű gép megépítésének. Miért kellett belekezdeni az EDVAC-ba, mielőtt az ENIAC kész lett volna?

Az EDVAC forradalmi volt abban az értelemben, hogy tárolt programot alkalmazott. A fenti gépeknél láttuk, hogy minden gépet beállítottak valamire, és azok azt tudták, de azon kívül semmi mást. Igaz, hogy a kettes számrendszer, a memória, a részadatok eltárolása már mind felhasználásra kerültek, de a meghatározott feladaton kívül mást nem tudtak. Az ENIAC már előrelépést jelentett, bár kezelése, mint a fenti ábrán is látszik, meglehetősen nehézkes volt, hiszen a telefonközponthoz hasonlóan kellett „programozni”. Persze a megelőzőekhez képest már az is komoly eredmény volt, hogy egyáltalán programozni lehetett. Ha valamit meg kellett változtatni a végrehajtandó programon, akkor akár napokig (!) kellett ide-oda dugdosni a vezetékeket. Ez finoman szólva lelassította a munkát. A fenti képen a szoba bal alsó részében álló szekrény és a gép alsó részén végigfutó egy méter magas sáv a vezetékekkel az ENIAC szoftvere. A nőies nevű ENIAC egyébként minden perifériájával együtt 140 négyzetméteren terült el, 30 tonnát nyomott és 150 kW teljesítményt vett fel. Sebessége 5000 művelet másodpercenként volt – amikor éppen nem szervizelni kellett…

Visszatérve tehát a kérdésre, hogy miben állt az EDVAC nagyszerűsége: az EDVAC minden eddigi géppel szemben könnyen programozható volt, hiszen tárolt programot alkalmazott. Azaz a gép memóriája képes volt az adatokon túl azt is tárolni, hogy mit kell csinálni az egyes bevitt számokkal. Az EDVAC elkészítésékor készült pár tíz oldalas dokumentáció volt Neumann János kétségkívül legnagyobb hatású munkája, a First Draft of a Report on the EDVAC. Ebben írta le Neumann azokat az elgondolásait, amelyek alapján a mai napig is készülnek a számítógépek. A gép működési elvei, jellemzői mellett felsorolta, hogy mit kell tartalmaznia egy számítógépnek: aritmetikai egység, központi vezérlő egység, memória, be- és kimeneti egység – ismerős fogalmak, csak ma processzornak, billentyűzetnek, monitornak hívjuk őket.

Az EDVAC 56 kW-ot fogyasztott, 45 négyzetméteren elfért, és csak 8 tonna volt a tömege. Az impozáns adatokról tudnunk kell, hogy négy kilobájt memóriát fedtek. Viszont 1951-től 1961-ig meglepően megbízhatóan működött, és 30 embernek adott munkát egy műszakban.

Neumann János és Robert Oppenheimer az EDVAC előtt