Il calcolatore IBM per la ricerca sugli ordigni navali

Source: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/norc.html

Faith Lillibridge alla console del NORC: quinto piano, Columbia University Watson Lab, 612 West 115th Street NYC, 1954.

Il Naval Ordnance Research Calculator (NORC) dell'IBM è stato il primo supercomputer ( 1 ) e il computer più potente sulla terra dal 1954 al 1963 circa, ed è rimasto in servizio fino al 1968. Costruito tra il 1950 e il 1954 presso il Watson Scientific Computing Laboratory 612 della Columbia University Posizione sulla West 115th Street , le specifiche NORC includevano [ 4,9 ]:

Interi decimali e notazione e operazioni in virgola mobile.
Dimensione parola: 16 cifre decimali + cifra di controllo (64 + 2 bit).
64 istruzioni a tre indirizzi.
Orologio: 1 µsec.
15.000 operazioni al secondo con controllo automatico degli errori.
Due registri universali, un milione di cifre al secondo.
Tre registri indirizzo/indice.
Aggiungere tempo: 15 µsec. Moltiplicazione: 31 µsec. Divisione: 227 µsec.
Memoria CRT ad accesso casuale: 3600 parole, accesso 8 µsec, fornita da 264 CRT di tipo Williams
Nastro magnetico: 8 unità, 4 tracce, 510 caratteri/pollice, 71.500 caratteri/sec.
Stampanti: 2 unità, 120 caratteri/riga, 150 righe/minuto.
Convertitore di schede/nastri offline.
Console di controllo: Visualizzazione decimale del contenuto del registro, controlli manuali, spie di stato.
Componenti scambiabili ( unità collegabili ).
Costo: circa 2,5 milioni di dollari (dollari degli anni '50).
Profitto IBM: $ 1,00 [ 40 ].

La memoria CRT è stata convertita in una memoria con nucleo in ferrite da 20.000 parole da 8 µsec in un progetto appaltato alla Daystrom Instrument nel 1958 per la consegna a metà del 1959, e effettivamente consegnata nel marzo 1960. Secondo i rapporti dell'epoca, NORC ha 2000 parole della memoria a tubo Williams, non 3600, nel qual caso l'aggiornamento ha rappresentato un aumento di dieci volte della capacità e "la riduzione della manutenzione e dei fermi per errori determinata dalla nuova memoria... ha fruttato circa un'ora in più di tempo utile su ogni 24 " [ 115.116 ].

"L'affidabilità era un obiettivo estremamente importante del team NORC, a partire dalla progettazione iniziale e dalla costruzione della macchina e continuando per tutta la sua durata di vita operativa. La longevità del NORC (14 anni), attesta il successo di questo sforzo" [ 61 ] . Una pagina NORC dell'Università di Manchester, ormai scomparsa, affermava: "Nonostante il [suo] elevato grado di complessità, il 92% del tempo [del NORC] è stato impiegato eseguendo in modo produttivo a 15.000 operazioni al secondo: un'affidabilità invidiata da molte macchine successive".

"Uno staff di quasi 60 persone è stato richiesto per assemblare [NORC] da parti prodotte da IBM e da vari piccoli subappaltatori nell'area di New York, incluso uno a Paterson, NJ, che impiegava casalinghe, part-time, per eseguire il cablaggio manuale" [ 40 ]. Nel frattempo "Mike the Expediter" (MJ Plum) faceva incursioni quotidiane a Cortland e Canal Street per cercare parti [ 59 ]. La gestione dell'equipaggio Watson Lab NORC includeva [ 9,61 ]:

Ingegnere responsabile:	Byron Havens
Assistente capo progetto:	WJ Deerhake (CU Adj Asst Prof EE)
Progettazione logica e controllo:	Ken Schreiner
Progettazione del circuito:	Confini CR
Disegno meccanico:	Roberto Schubert
Programmazione:	Joachim Jeenel

"Sebbene il NORC fosse una macchina a costo zero, unica nel suo genere e al di fuori della corrente principale dello sviluppo informatico, la sua influenza su altri computer si fece sentire per molti anni. Mentre era in costruzione, gli ingegneri costruirono il 701 non solo ha utilizzato il circuito di ritardo del microsecondo, ma ha anche beneficiato del lavoro di Deerhake nel superare le difficoltà incontrate nell'immagazzinamento elettrostatico, utilizzato anche dal 701." [ 9 ] Il NORC includeva anche il primo canale di input-output, che sincronizzava il flusso di dati in entrata e in uscita dal computer mentre il calcolo era in corso, sollevando il processore centrale da tale compito, un concetto che fu rapidamente adottato in tutto il settore.

Ecco un'altra visione. Questa foto è stata pubblicata su IBM Business Machines , 23 dicembre 1954 [ 58 ]; Byron Havens è sulla destra. La copia mostrata qui (come l'immagine in alto) è stata scansionata da un originale lucido 8x10 della cartella stampa di IBM, fornito da Ken Schreiner, ingegnere capo della progettazione logica e controllo del progetto NORC.

Faith Lillibridge alla console del NORC; Byron Havens a destra, Columbia University, 1954.

Dall'articolo di JAN Lee nel numero del cinquantesimo anniversario di IEEE Computer :

Il Naval Surface Weapons Center di Dahlgren, in Virginia, è stato il sito principale dell'informatica navale statunitense, a partire dall'installazione nel 1948 del Mark II di Howard Aiken, seguito dal Mark III nel 1951. La macchina successiva del centro, il Naval Ordnance Research Calculator (NORC ), è stato costruito presso il Watson Scientific Computing Laboratory sotto la direzione di Wallace Eckert. Inizialmente, la consegna del NORC era stata programmata alla struttura navale di White Oak vicino a Washington, DC, ma la Marina lo ha reindirizzato all'equipaggio esperto di Dahlgren. Il fisico Edward Teller aveva cercato di dirottarlo al Lawrence Livermore National Laboratory, sostenendo che i calcoli nucleari del laboratorio erano più importanti dei calcoli balistici di Dahlgren. La Marina vinse e la NORC fu inaugurata a Dahlgren il 2 dicembre 1954. John von Neumann,

(In effetti l'inaugurazione si tenne al Watson Lab; il NORC non fu trasferito a Dahlgren fino all'estate del 1955 [ 4 ].)

DEDIZIONE NORC

Dedica NORC, Watson Lab, Columbia University, 2 dicembre 1954. Foto fornita da Herb Grosch .

All'inaugurazione del NORC al Watson Lab, il 2 dicembre 1954: il presidente dell'IBM Thomas J. Watson , il contrammiraglio EA Solomons (ufficio esecutivo, segretario della Marina), Jeannette Watson (signora Watson Senior), il professore della Columbia Wallace Eckert , John von Neumann , Capitano CK Bergin (Direttore, Ricerca e Sviluppo, Bureau of Ordnance, Dipartimento della Marina), Contrammiraglio CG Warfield (Ufficio esecutivo, Segretario della Marina) [ 9,59,61 ] :

L'ammiraglio Solomons era stato capitano del cacciatorpediniere USS Morris, che partecipò alle battaglie di Coral Sea e Midway e alla fine fu paralizzato da un attacco Kamikaze al largo di Okinawa. Non mostrati, ma presenti: il futuro presidente dell'IBM Thomas J. Watson Junior, il vice ammiraglio LT Du Bose (che aveva comandato l'incrociatore pesante USS Portland nella battaglia di Midway), il presidente della Columbia Grayson Kirk, alcuni altri rettori universitari , Ben della Columbia Wood e Hilleth Thomas , numerosi funzionari IBM, gli ingegneri NORC del Watson Lab e altri 200 "leader scientifici, economici e militari". La stessa NORC, che per l'occasione ha calcolato il π a 3000 cifre [ 9,58 ], resta sullo sfondo.

NORC era una macchina a tre indirizzi ("moltiplica A per B e memorizza il risultato in C"). Era programmato direttamente in linguaggio macchina; gli assemblatori vennero dopo. Ken King (allora Watson Fellow, cioè studente della Columbia PhD al Watson Lab) programmò la demo e corresse il record come segue: "Ho calcolato π ed e (la base dei logaritmi naturali) a 1.000.000 di posti alla dedicazione del Norc perché John von Neumann voleva confermare che le cifre erano casuali." [ 65 ]

Ken Schreiner [ 61 ] ricorda: "I maggiori ospiti d'onore arrivarono la mattina, e fu allora che furono scattate le foto dei 'VIP' all'interno dei confini dell'installazione del NORC. Altri (il resto delle 200 persone) arrivarono per primi a il pranzo al Men's Faculty Club [sulla West 117th Street, sul lato opposto del campus]... John von Neumann era l'oratore principale. Durante le ore che seguirono il pranzo, gli ospiti filtrarono dentro e fuori dalla stanza del NORC, osservando la macchina, ricevere dimostrazioni e ricevere risposte alle domande. Poiché tutto è stato programmato in tempo, non credo che ci siano stati ingorghi." (Nel 1954, la Columbia aveva club di facoltà maschili e femminili separati; ora c'è solo un club di facoltà.)

Wallace Eckert , Frank Diehl Fackenthal , Robert J. Oppenheimer , Thomas J. Watson, Sr. , il vicepresidente della Columbia George Pegram (firma il libro degli ospiti), John von Neumann e II Rabi al ricevimento del NORC al Men's Faculty Club, 2 dicembre , 1954. Foto gentilmente concessa da Herb Grosch (fare clic per visualizzare l'immagine a dimensione intera e ad alta risoluzione).

Ken King ricorda [ 65 ] che nei sei mesi trascorsi tra il completamento della NORC e la sua consegna alla Marina, "Dan Tycho ed io, come studenti di tesi di LH Thomas, calcolammo le funzioni d'onda dell'atomo di elio sulla Norc (Ph.D di Dan Tycho tesi). Ciò è stato fatto nell'ambito del test della macchina." Naturalmente anche il professor Eckert aveva accesso alla macchina e la usò per lavorare sul problema della posizione della luna calcolando le effemeridi direttamente dalle equazioni di Brown . Il compito era immenso e coinvolgeva circa 1.650 termini trigonometrici, molti dei quali con coefficienti variabili, ma la precisione dei risultati era così buona che nel 1965 fu in grado di dimostrare correttamente che c'era una concentrazione di massa vicino alla superficie lunare (fonte:

Nel 1958, Eckert disse del NORC: "Un calcolo che coinvolge un miliardo di operazioni aritmetiche su grandi numeri può essere completato sul Norc in circa un giorno, ma sono previsti calcolatori più potenti per soddisfare le crescenti richieste della scienza e della tecnologia dove il La soluzione di un grande problema genera problemi ancora più grandi." [ 81 ].

GALLERIA FOTOGRAFICA NORC

Sei foto dalla cartella stampa NORC dell'IBM del dicembre 1954, oltre a ritagli di giornale e un programma, forniti da Ken Schreiner, oltre a molte altre immagini. Secondo il prof. Eckert "la maggior parte delle fotografie sono state scattate dal signor AW Hummers" [ 64 ]. Vale la pena notare l'uso della parola "computer" da parte di IBM nelle didascalie delle foto; questa potrebbe essere la prima volta che IBM utilizza questo termine (piuttosto che "calcolatrice automatica" o "macchina per l'elaborazione dati") per denotare un dispositivo di elaborazione di programmi memorizzati. Clicca su un'immagine per ingrandire. Le immagini a dimensione intera occupano il 100% della larghezza del tuo browser, quindi se ingrandisci la finestra del browser, otterrai un'immagine a schermo intero.

Foto	Didascalia IBM
	Il Naval Ordnance Research Calculator, costruito dalla International Business Machines Corporation per la Marina degli Stati Uniti, è il computer più potente esistente. Questa foto mostra l'unità logica e aritmetica del NORC (a destra), la console (al centro), le unità a nastro magnetico (a sinistra, sul retro), il pannello degli indicatori (sul retro) e la stampante (a sinistra, in primo piano).
	NORC... il più potente computer elettronico su larga scala mai prodotto. È stato costruito presso il Watson Scientific Computing Laboratory, gestito dalla Columbia University. In questa foto sono raffigurate la console (al centro), l'unità logica e aritmetica (dietro), il pannello indicatore (a sinistra, dietro), le stampanti e le unità nastro (estrema sinistra e destra).
	Questa vista... mostra, in primo piano, una delle due stampanti utilizzate nell'installazione. Ciascuno può stampare alla velocità di 18.000 caratteri al minuto. Le stampanti, che registrano i dati senza interrompere il calcolo, danno all'operatore e al matematico un quadro completo dell'andamento del problema e forniscono una registrazione stampata permanente dei risultati per studi successivi. ... Un solo operatore ... può avviare e arrestare la macchina e modificare il programma di istruzioni durante i calcoli.
	Qui è mostrata la console di controllo del NORC. Gli interruttori possono essere utilizzati per avviare e arrestare la macchina e per modificare il programma scritto. Nel normale funzionamento, invece, la calcolatrice procede automaticamente secondo le istruzioni, registrate su nastro magnetico, senza controllo da parte dell'operatore. Qualsiasi numero o istruzione nella calcolatrice può essere mostrata sulle facce dei tubi a raggi catodici, a sinistra. Parti selezionate del programma possono anche essere esaminate al rallentatore attraverso questo display.
	La sezione logica e aritmetica completamente elettronica del NORC è composta da tubi a vuoto, resistori, condensatori e raddrizzatori a cristallo disposti in circuiti. Questi circuiti eseguono operazioni aritmetiche e altre operazioni logiche e controllano tutte le parti della macchina. Responsabile dell'enorme velocità del NORC, questo circuito è il culmine del lavoro continuo di scienziati e ingegneri nel sfruttare la velocità dell'elettrone per l'informatica.
	Le istruzioni operative e i dati del programma vengono letti nel NORC dalle unità a nastro magnetico ultraveloci mostrate qui. Più di cinque volte più veloci delle più veloci unità a nastro magnetico attualmente in uso , ciascuna di otto di queste unità può leggere e scrivere più di 70.000 cifre al secondo, una velocità equivalente a quella di 14.000 dattilografi. Oltre all'utilizzo per l'input e l'output, i nastri memorizzano anche i risultati intermedi durante i calcoli.
Altre immagini	Descrizione
	Pianta del NORC, Stanza 501 Watson Laboratory, Columbia University, 612 West 115th Street , New York City [ 64 ].
	Il banco di memoria del NORC, che si trova dietro l'unità aritmetica e logica e quindi fuori dalla vista. 3600 parole di memoria a 66 bit in 264 tubi a raggi catodici. Ogni parola rappresenta 16 cifre decimali e include due bit di controllo. Ogni tubo ha 900 posizioni di bit; quattro set di 66 tubi sono impiegati nella memoria completa da 3600 parole. Quattro tubi sono confezionati insieme in un cassetto metallico modulare. Foto e informazioni da [ 64 ].
	Macchine da nastro a scheda e da scheda a nastro NORC. NORC non disponeva di un proprio lettore di schede o perforatore; il suo unico dispositivo di input era il nastro e l'output era solo su nastro e stampante. "All'essere umano non piace leggere punti invisibili codificati, compressi 500 per pollice, su un nastro lungo un quarto di miglio." La macchina CTC (Card-Tape-Card) converte da card a nastro e viceversa, consentendo a NORC di interfacciarsi con perforatrici, selezionatori, fascicolatrici e così via. Foto e informazioni da [ 64 ].
	Primo piano dell'unità aritmetico-logica del NORC, dal riferimento 2 di seguito.
	Foto e articoli del New York Herald Tribune, 1-3 dicembre 1954.
	Programma di dedicazione del NORC, 2 dicembre 1954.
	1954 Cinegiornale IBM del NORC in azione al Watson Lab (fuori sede).
	NORC al Naval Proving Ground degli Stati Uniti, Dahlgren, Virginia, intorno al 1957, dal riferimento 5 di seguito. Operatore della console sconosciuto; al centro: Mary Louise McKee, a destra: Dave Eliezer (vice capo della filiale, filiale di programmazione). La signora McKee è stata una dei primi programmatori NORC; racconta di quando scrisse una routine per tracciare un saluto in russo sul CRT, solo per far sì che il visitatore militare sovietico provasse a correggere l'ortografia inserendo una gomma nel tubo. CLICCA QUI per un'altra versione della stessa foto tratta da una brochure, "Careers in Mathematics", Dipartimento di Matematica, Louisiana State University.
	Una versione ad alta risoluzione della foto precedente, con etichette e legenda.
	Una vignetta di buon compleanno dal negozio NORC di Dahlgren, di Jack S. Darling.
	Unità logica digitale IBM NORC NWL, dalla proprietà del comandante della marina statunitense Glen Allen Snell.
	Primo piano di uno dei tubi dell'unità logica digitale. La targa identificativa identifica il contratto della Marina in base al quale il NORC è stato costruito come NORD 11866 e identifica l'unità come 53A.
	Un'altra unità logica digitale NORC, questa del tipo 46A, è stata presentata a Emma Payne McCall di Dahlgren ad un certo punto del suo mandato lì, dagli anni '50 agli anni '70, presentata da suo nipote, Gerhard S. Schoenthal, con uno schizzo biografico del suo nonna da sua madre Rosemary: “Emma Payne McCall, mia madre, andò a lavorare presso il Laboratorio di armi navali degli Stati Uniti all'inizio degli anni '50. All’epoca c’erano pochissime donne in posizioni diverse da quelle impiegatizie...”

Appunti:

Il primo supercomputer nel senso che fu il primo il cui scopo dichiarato era quello di superare tutti gli altri computer e che c'era un numero significativo di altri computer da superare (per questo non si chiamerebbe ENIAC o ASCCun supercomputer); secondo le parole di Eckert, "L'obiettivo è stato quello di incorporare in questo calcolatore 'unico nel suo genere' gli sviluppi più avanzati per produrre un calcolatore particolarmente adatto alla soluzione di problemi grandi e complessi. A tal fine non è stato risparmiato alcuno sforzo per garantire velocità estremamente elevata, grande affidabilità e semplicità di funzionamento". Von Neumann la definì "la macchina più avanzata possibile allo stato attuale della tecnica". Non fu superato fino alla comparsa del CDC 6600 di Seymour Cray nel 1964, che a volte viene anche citato come il "primo supercomputer", ma 10 anni dopo il NORC. È vero, tuttavia, che il termine "supercomputer" fu coniato solo alcuni anni dopo il NORC, molto probabilmente per il Ferranti Atlas o il CDC 6600. Tuttavia,]). Un altro [ 40 ] chiama SSEC (anch'esso progettato presso Watson Lab) il primo supercomputer.

Secondo l' archivio storico IBM , "la fama del NORC si estese letteralmente fuori dal mondo quando l'astronomo Dr. Paul Herget, direttore dell'Osservatorio di Cincinnati, fece in modo che il computer desse un nome a un asteroide scoperto nel 1953. (L'asteroide Norc ruota attorno al Sole una volta ogni 5,6 anni in un'orbita tra Marte e Giove.) Sotto la direzione del dottor Herget e il patrocinio dell'Ufficio di ricerca navale e della National Science Foundation, il NORC terrestre è stato utilizzato per calcolare l'asteroide orbite dei corpi celesti, inclusa l'orbita più precisa della Terra per il periodo 1920-2000. Discutendo uno dei risultati ottenuti dal NORC nel maggio 1956, il dottor Herget disse: "Abbiamo impiegato nove ore di esecuzione e completato più calcoli di quanti ne fossero mai stati fatti in una sola volta nella storia dell'astronomia.'"