IAS számítógép Neumann János Magyarországon született, itt tanult és doktorált matematikából, eközben Berlinben kémia és fizika előadásokat látogatott, Svájcban vegyészmérnöki diplomát szerzett. Tanulmányai után Németországban tanított, majd a II. világháború előtt Princentonba hívták, és mikor létrehoztak egy korszerű kutatóintézetet az Institute for Advanced Study-t (IAS), ő lett az intézet egyik matematikusa. A háború alatt kormányzati tanácsadó is volt. Főleg haditechnikai számításokat végzett, az atombomba fejlesztés tanácsadója volt. 1944-ben Neumann János figyelme a számítástechnika felé fordult, és elhatározta, hogy megépít egy számítógépet tudományos kutatás céljára. 1946-ban kezdett hozzá Princentonban egy új, tárolt programú számítógép megtervezéséhez. Mivel ekkor az Institut for Advanced Studies intézetben dolgozott, IAS lett a gép neve, de kollégái néha JONIAC-nak 1 hívták. Ez leginkább abban különbözött a korábbi két számítógéptől, hogy párhuzamos működésű volt, tehát sokkal gyorsabban számolt bármelyik korabeli számítógépnél, felépítése pedig - fő vonalaiban - megegyezett a mai modern számítógépekével. Neumann és munkatársai Arthur W. Burks és Herman H. Goldstine, a gép tervezésekor többek között megpróbálták utánozni az élő emberi agy néhány ismert működésmódját. A terv a következő volt: Legyen a számítógép teljesen automatikus, digitális és elektronikus. A régebbi számítógépekhez képest a sebesség a fő előnye. (Úgy becsülték, hogy kb. 105-ször lesz gyorsabb, mint egy asztali számológép.) Elég gyors legyen ahhoz, hogy egy száz ismeretlenes egyenletrendszert megoldjon elfogadható idő alatt. A sebességre hatással van a probléma betáplálása, memória kapacitása, átviteli sebesség, logikai vezérlés és a be- és kimenet. A lassú nyomtatás helyett oszcilloszkópot kapcsoltak a rendszerre az eredmények grafikus megjelenítésére, ezzel is növelve a sebességet. 1 Neumann János nem magyar nyelvterületen használt neve John von Neumann. 1
1951 tavaszától készen állt a számítógép, ekkor több volt a programozási hiba mint a géphiba. 1952. június 10-én avatták fel. 1952-53 első felében naponta 2-3 műszakban működtették. Az IAS számítógép műszaki adatai: Asszinkron időzítést használ, szekvenciális működés, a szavakat párhuzamosan kezeli. A számok ábrázolása kettes számrendszerben történik, 40 bináris jegy van egy szóban, 20 bináris jegy van egy utasításban. 2 utasítás egy szóban, 67 dekódolt utasítás, 44 utasítás használatban. Fixpontos aritmetikai rendszer, egycímes utasításkód-típus. Számtartomány: 1>x -1. Logikai vezérlésű, hogy többféle tudományos probléma megoldására is használható legyen. Az aritmetikai egység az összeadást 31 mikroszekum alatt végezte el, a szorzást 620 mikroszekundum, az osztást 920 mikroszekundum alatt végezte. Szinkron memória és asszinkron aritmetikai egysége volt. Vákumcsöves felépítésű. 4 gyors hozzáférésű szóregisztere volt. Párhuzamos működésű. A tárolásra Williams-csövet használt, 1024 40 jegyű szóval és 25 mikroszekundum hozzáférési idővel. Ez egy elektrosztatikus tárolócső amely katódsugárcsövekből épül fel. Töltéseloszlás formájában tárolja a bináris információt, egy katódsugárcső belső felületére felhordott foszforbevonatban. Ez egy közvetlen elérésű memória. 1. kép Williams-cső Kiegészítő memóriaként mágnesdobot használtak, 2048, 40 jegyű szóval és 140000 mikroszekundum hozzáférési idővel (egy 12 288, 40 jegyű szóval és 17 000 mikroszekundum hozzáférési idővel bíró nagyobb dobot később csatlakoztattak.) A sárgaréz dob felületét higított salétromsavval maratták meg, festékszóróval permetezték miközben forgott, az alapozást infravörös fénnyel ráégették, majd szórással vörös vas-oxidot hordtak fel rá 25 mikrométer vastagon. Így alakították ki a dob mágneses felületét. 2
Adatfeldolgozó egység AC MQ Aritmetikai-logikai egység Bemeneti és kimeneti egység DR IBR IR PC AR Központi memória Utasítás dekódoló. Vezérlő jelek Program vezérlő egység 1.ábra Az IAS számítógép processzora AR: Memória cím regiszter (Memory adress register) IR: Utasítás kód regiszter (Instruction opcode register) IBR: Következő utasítás puffer regiszter (Next-instruction buffer register) PC: Program számláló (Program counter) AC: Akkumulátor regiszter (Accumlator register) DR: Általános célú regiszter (General-purpose data register) MQ: Szorzó-hányados regiszter (Multiplier-quotient regiszter) 3
Az adatok beviteléhez IBM kártyákat használtak, amiről másodpercenként 20 szavat tudtak beolvasni, és kártyánként 12, 40 jegyű szó volt. Kimenetként szintén IBM kártyákat alkalmaztak, olyat mint a bemenetre. Ezen kívül volt egy grafikus, 7 hüvelykes katódsugárcső, 7000 pont másodpercenként sebességgel. A számítógép áramköre hozzávetőleg 3000 vákumcsőből, 5 csőtípusból, 5 kristálydiódából állt. Munka közben, osztáskor lehetőség volt a túlcsordulás ellenőrzésére és különleges összegző parancs volt a bemeneti és kimeneti műveletek ellenőrzéséhez. A fogyasztása 28 kw volt óránként, 36 köbláb (1,008 köbméter) helyet foglalt. Súlya kb. 1000 font (453,6 kg) volt. Átlagos hibamentes működési idő 4-8 óra volt. 1952-ben 70%-os volt a kihasználtsága, 1955 elején 80%. 2. kép. Neumann János az IAS számítógép előtt. Tőle balra láthatóak a Williams-csövek, az előtérben pedig az oszcilloszkópos kimenet. 4
3. kép Az IAS számítógép 4. kép Neumann János kollégáival az IAS gépnél. Készítette: Vas Katalin I. informatika szak Felhasznált irodalmak: William Aspray: Neumann János és a modern számítástechnika kezdetei (Vince kiadó, 2004) http://www.feltalaloink.hu/tudosok/neumannjanos/html/neujantal1.htm http://www.physics.umd.edu/robot/neum/vnc01.jpg http://www.physics.umd.edu/robot/neum/vnc16.jpg http://www.cs.clemson.edu/~mark/464/intro.html http://www.salemstate.edu/~tevans/vonneuma.htm#john_von_neumann 5