Le calculateur IBM de recherche sur les munitions navales

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

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Le Naval Ordnance Research Calculator (NORC) d'IBM a été le premier superordinateur ( 1 ) et l'ordinateur le plus puissant au monde de 1954 à 1963 environ, et est resté en service jusqu'en 1968. Construit entre 1950 et 1954 au Watson Scientific Computing Laboratory de l' Université de Columbia 612 Emplacement de West 115th Street , les spécifications de NORC comprenaient [ 4,9 ] :

• Notation et fonctionnement des entiers décimaux et des virgules flottantes.
• Taille du mot : 16 chiffres décimaux + chiffre de contrôle (64 + 2 bits).
• 64 instructions à trois adresses.
• Horloge : 1 µsec.
• 15 000 opérations par seconde avec vérification automatique des erreurs.
• Deux registres universels, un million de chiffres par seconde.
• Trois registres d'adresse/index.
• Ajouter du temps : 15 µsec. Multiplier : 31 µsec. Diviser : 227 µsec.
• Mémoire CRT à accès aléatoire : 3 600 mots, accès en 8 µsec, fournie par 264 CRT de type Williams
• Bande magnétique : 8 unités, 4 pistes, 510 caractères/pouce, 71 500 caractères/sec.
• Imprimantes : 2 unités, 120 caractères/ligne, 150 lignes/minute.
• Convertisseur de carte/bande hors ligne.
• Console de commande : affichage décimal du contenu des registres, commandes manuelles, voyants d'état.
• Composants échangeables ( unités enfichables ).
• Coût : environ 2,5 millions de dollars (dollars des années 1950).
• Bénéfice IBM : 1,00 $ [ 40 ].

La mémoire CRT a été convertie en une mémoire à noyau de ferrite de 8 µs de 20 000 mots dans le cadre d'un projet confié à Daystrom Instrument en 1958 pour une livraison au milieu de 1959 et effectivement livrée en mars 1960. Selon les rapports de l'époque, NORC possède 2000 mots de mémoire à tube Williams, et non de 3600, auquel cas la mise à niveau représentait une capacité décuplée et "la réduction de la maintenance et des arrêts d'erreur provoqués par la nouvelle mémoire... rapportait environ une heure supplémentaire de temps utile sur chaque 24 heures". " [ 115 116 ].

"La fiabilité était un objectif extrêmement important de l'équipe NORC, dès la conception et la construction initiales de la machine et se poursuivant tout au long de sa durée de vie opérationnelle. La longévité du NORC (14 ans) atteste du succès de cet effort" [ 61 ] . Une page NORC de l'Université de Manchester, aujourd'hui disparue, disait : « Malgré [son] haut degré de complexité, 92 % du temps [de NORC] a été consacré à fonctionner de manière productive à 15 000 opérations par seconde – une fiabilité qui fait l'envie de nombreuses machines ultérieures. »

"Une équipe de près de 60 personnes était nécessaire pour assembler [NORC] à partir de pièces fabriquées par IBM et par divers petits sous-traitants de la région de New York, dont un à Paterson, dans le New Jersey, qui employait des femmes au foyer à temps partiel pour effectuer le câblage manuel" [ 40 ]. Pendant ce temps, "Mike the Expediter" (MJ Plum) ferait des incursions quotidiennes dans Cortland et Canal Streets pour des pièces [ 59 ]. La gestion de l'équipage Watson Lab NORC comprenait [ 9,61 ] :

"Bien que le NORC soit une machine unique en son genre, sans aucun coût et en dehors du courant dominant du développement informatique, son influence sur d'autres ordinateurs s'est fait sentir pendant de nombreuses années. Alors qu'il était en construction, les ingénieurs qui construisaient le 701 a non seulement utilisé le circuit à retard de la microseconde, mais a également bénéficié du travail de Deerhake pour surmonter les difficultés rencontrées dans le stockage électrostatique - que le 701 utilisait également. [ 9 ] Le NORC comprenait également le premier canal d'entrée-sortie, qui synchronisait le flux de données entrant et sortant de l'ordinateur pendant que le calcul était en cours, déchargeant le processeur central de cette tâche, un concept qui a été rapidement adopté dans toute l'industrie.

Voici une autre vue. Cette photo a été publiée dans IBM Business Machines , 23 décembre 1954 [ 58 ] ; Byron Havens est à droite. La copie présentée ici (comme l'image en haut) est numérisée à partir d'un original 8x10 brillant du dossier de presse d'IBM, fourni par Ken Schreiner, ingénieur en chef de la conception de logique et de contrôle sur le projet NORC.

Faith Lillibridge à la console NORC ; Byron Havens à droite, Université de Columbia, 1954.

Extrait de la chronique de JAN Lee dans le numéro du 50e anniversaire d' IEEE Computer :

Le Naval Surface Weapons Center de Dahlgren, en Virginie, était le principal site de calcul naval américain, à commencer par l'installation en 1948 du Mark II de Howard Aiken, suivi du Mark III en 1951. La machine suivante du centre, le Naval Ordnance Research Calculator (NORC ), a été construit au Watson Scientific Computing Laboratory sous la direction de Wallace Eckert. Initialement, le NORC devait être livré à l'installation navale de White Oak, près de Washington, DC, mais la Marine l'a redirigé vers l'équipage expérimenté de Dahlgren. Le physicien Edward Teller avait tenté de le faire détourner vers le laboratoire national Lawrence Livermore, arguant que les calculs nucléaires du laboratoire étaient plus importants que les calculs balistiques de Dahlgren. La Marine a gagné et le NORC a été inauguré à Dahlgren le 2 décembre 1954. John von Neumann,

(En fait, la dédicace a eu lieu au Watson Lab ; NORC n'a été transféré à Dahlgren qu'à l'été 1955 [ 4 ].)

DÉVOUEMENT DU NORC

Dédicace NORC, Watson Lab, Columbia University, 2 décembre 1954. Photo fournie par Herb Grosch .

Lors de l'inauguration du NORC au Watson Lab, le 2 décembre 1954 : Thomas J. Watson , président d'IBM , contre-amiral EA Solomons (bureau exécutif, secrétaire de la Marine), Jeannette Watson (Mme Watson Senior), professeur Columbia Wallace Eckert , John von Neumann , Capitaine CK Bergin (Directeur, R&D, Bureau of Ordnance, Dept of the Navy), Contre-amiral CG Warfield (Bureau exécutif, Secrétaire de la Marine) [ 9,59,61 ] :

L'amiral Solomons avait été capitaine du destroyer USS Morris, qui participa aux batailles de la mer de Corail et de Midway et qui fut finalement paralysé par une attaque kamikaze au large d'Okinawa. Non représentés, mais également présents : le futur président d'IBM Thomas J. Watson Junior, le vice-amiral LT Du Bose (qui avait commandé le croiseur lourd USS Portland à la bataille de Midway), le président de Columbia Grayson Kirk, quelques autres présidents d'université , Ben de Columbia Wood et Hilleth Thomas , de nombreux responsables d'IBM, les ingénieurs NORC de Watson Lab, 200 autres « dirigeants scientifiques, commerciaux et militaires ». NORC lui-même, qui a calculé π à 3000 chiffres pour l'occasion [ 9,58 ], est en arrière-plan.

NORC était une machine à trois adresses (« multiplier A par B et stocker le résultat dans C »). Il était programmé directement en langage machine ; les assembleurs sont venus plus tard. Ken King (alors Watson Fellow, c'est-à-dire doctorant Columbia au Watson Lab) a programmé la démo et corrige l'enregistrement comme suit : « J'ai calculé π et e (la base des logarithmes naturels) à 1 000 000 de places lors de la dédicace du Norc parce que John von Neumann voulait confirmer que les chiffres étaient aléatoires. » [ 65 ]

Ken Schreiner [ 61 ] se souvient : « Les principaux invités d'honneur sont arrivés le matin et c'est à ce moment-là que les photos des « VIP » ont été prises dans l'enceinte de l'installation du NORC. D'autres (le reste des 200 personnes) sont arrivés en premier. le déjeuner au Men's Faculté Club [sur la 117e rue ouest, de l'autre côté du campus]... John von Neumann était le conférencier invité. Pendant les heures qui ont suivi le déjeuner, les invités sont entrés et sortis de la salle NORC, regardant " J'ai découvert la machine, reçu des démonstrations et obtenu des réponses aux questions. Comme tout cela s'est étalé dans le temps, je ne crois pas qu'il y ait eu d'embouteillages. " (En 1954, Columbia avait des clubs universitaires séparés pour hommes et femmes ; il n'y a plus qu'un seul club universitaire.)

Wallace Eckert , Frank Diehl Fackenthal , Robert J. Oppenheimer , Thomas J. Watson, Sr. , le vice-président de Columbia, George Pegram (livre d'or de signature), John von Neumann et II Rabi à la réception du NORC au Men's Faculté Club, le 2 décembre. , 1954. Photo gracieuseté de Herb Grosch (cliquez pour une image en taille réelle et à plus haute résolution).

Ken King rappelle [ 65 ] que dans les six mois entre l'achèvement du NORC et sa livraison à la Marine, " Dan Tycho et moi, en tant qu'étudiants en thèse de LH Thomas, avons calculé les fonctions d'onde de l'atome d'hélium sur le Norc (le doctorat de Dan Tycho thèse). Cela a été fait sous la rubrique des tests de la machine. Bien entendu, le professeur Eckert avait également accès à la machine et l'utilisait pour travailler sur le problème de la position de la lune en calculant les éphémérides directement à partir des équations de Brown . La tâche était immense, impliquant quelque 1 650 termes trigonométriques, dont beaucoup avec des coefficients variables, mais la précision des résultats était si bonne qu'en 1965, il fut capable de montrer correctement qu'il y avait une concentration de masse près de la surface lunaire (source :

En 1958, Eckert a déclaré à propos du NORC : « Un calcul impliquant un milliard d'opérations arithmétiques sur de grands nombres peut être effectué sur le Norc en une journée environ, mais des calculatrices plus puissantes sont prévues pour répondre aux exigences toujours croissantes de la science et de la technologie. la solution d’un problème majeur engendre des problèmes encore plus importants. » [ 81 ].

GALERIE DE PHOTOS DU NORC

Six photos du dossier de presse NORC d'IBM de décembre 1954, plus des coupures de journaux et un programme, contribué par Ken Schreiner, ainsi que plusieurs autres images. Selon le professeur Eckert, "la plupart des photographies ont été prises par M. AW Hummers" [ 64 ]. Il convient de noter l'utilisation par IBM du mot « ordinateur » dans les légendes de ses photos ; c'est peut-être la première fois qu'IBM utilise ce terme (plutôt que « calculatrice automatique » ou « machine de traitement de données ») pour désigner un dispositif informatique à programme stocké. Cliquez sur une image pour l'agrandir. Les images en taille réelle occupent 100 % de la largeur de votre navigateur, donc si vous agrandissez la fenêtre de votre navigateur, vous obtiendrez une image en plein écran.

Photo	Légende IBM
	Le calculateur de recherche sur les munitions navales, construit par International Business Machines Corporation pour la marine américaine, est l'ordinateur le plus puissant qui existe. Cette photo montre l'unité logique et arithmétique de NORC (à droite), la console (au centre), les unités de bande magnétique (à gauche, à l'arrière), le panneau indicateur (à l'arrière) et l'imprimante (à gauche, au premier plan).
	NORC... l'ordinateur électronique à grande échelle le plus puissant jamais produit. Il a été construit au Watson Scientific Computing Laboratory, exploité par l'Université de Columbia. Sur cette photo sont représentés la console (au centre), l'unité logique et arithmétique (arrière), le panneau indicateur (gauche, arrière), les imprimantes et les unités de bande (extrême gauche et droite).
	Cette vue... montre, au premier plan, l'une des deux imprimantes utilisées dans l'installation. Chacune peut imprimer à une vitesse de 18 000 caractères par minute. Les imprimantes, qui enregistrent les données sans interrompre le calcul, donnent à l'opérateur et au mathématicien une image complète de l'évolution du problème et fournissent un enregistrement imprimé permanent des résultats pour une étude ultérieure. ... Un seul opérateur ... peut démarrer et arrêter la machine et modifier le programme d'instructions lors des calculs.
	Voici la console de contrôle du NORC. Les interrupteurs peuvent être utilisés pour démarrer et arrêter la machine et pour modifier le programme écrit. Toutefois, en fonctionnement normal, la calculatrice procède automatiquement selon des instructions enregistrées sur bande magnétique, sans contrôle de l'opérateur. N'importe quel nombre ou instruction de la calculatrice peut être affiché sur les faces des tubes cathodiques, à gauche. Des parties sélectionnées du programme peuvent également être examinées au ralenti via cet affichage.
	La section logique et arithmétique entièrement électronique du NORC est composée de tubes à vide, de résistances, de condensateurs et de redresseurs à cristal disposés en circuits. Ces circuits effectuent des opérations arithmétiques et autres opérations logiques et contrôlent toutes les parties de la machine. Responsable de l'énorme vitesse du NORC, ce circuit est l'aboutissement du travail continu des scientifiques et des ingénieurs visant à exploiter la vitesse de l'électron pour l'informatique.
	Les instructions d'utilisation et les données du programme sont lues dans le NORC à partir des unités de bande magnétique ultra-rapide présentées ici. Plus de cinq fois plus rapide que les unités de bande magnétique les plus rapides actuellement utilisées , chacune de ces huit unités peut lire et écrire plus de 70 000 chiffres par seconde, une vitesse équivalente à celle de 14 000 dactylographes. En plus de leur utilisation en entrée et en sortie, les bandes stockent également les résultats intermédiaires lors des calculs.
Autres images	Description
	Plan d'étage NORC, salle 501 Laboratoire Watson, Université Columbia, 612 West 115th Street , New York City [ 64 ].
	Banque de mémoire de NORC, située derrière l'unité arithmétique et logique et donc hors de vue. 3600 mots de mémoire de 66 bits dans 264 tubes cathodiques. Chaque mot représente 16 chiffres décimaux et comprend deux bits de contrôle. Chaque tube possède 900 emplacements de bits ; quatre jeux de 66 tubes sont utilisés dans la mémoire complète de 3 600 mots. Quatre tubes sont emballés ensemble dans un tiroir métallique modulable. Photo et informations de [ 64 ].
	Machines Tape-to-Card et Card-to-Tape de NORC. NORC ne disposait pas de son propre lecteur de carte ni de son propre poinçon ; son seul périphérique d'entrée était une bande, et la sortie se faisait uniquement sur bande et imprimante. "L'être humain n'aime pas lire des points invisibles codés, emballés à 500 pouces par pouce, sur une bande d'un quart de mile de long." La machine CTC (Card-Tape-Card) convertit les cartes en bandes, et vice versa, permettant à NORC de s'interfacer avec des perforateurs, des trieurs, des assembleurs, etc. Photo et informations de [ 64 ].
	Gros plan de l'unité arithmétique-logique de NORC, à partir de la référence 2 ci-dessous.
	Photo et articles du New York Herald Tribune, 1er-3 décembre 1954.
	Programme de dédicace NORC, 2 décembre 1954.
	1954 Actualités IBM de NORC en action au Watson Lab (hors site).
	NORC au US Naval Proving Ground, Dahlgren, Virginie, vers 1957, d'après la référence 5 ci-dessous. Opérateur de console inconnu ; au centre : Mary Louise McKee, à droite : Dave Eliezer (chef adjoint de la Direction générale de la programmation). Mme McKee a été l'une des premières programmeuses du NORC ; elle raconte la fois où elle a écrit une routine pour tracer un message de bienvenue en russe sur le CRT, seulement pour que le visiteur militaire soviétique essaie de corriger l'orthographe en apportant une gomme sur le tube. CLIQUEZ ICI pour une autre version de la même photo tirée d'une brochure, "Careers in Mathematics", Département de mathématiques, Louisiana State University.
	Une version plus haute résolution de la photo précédente, avec des étiquettes et une légende.
	Un dessin animé Joyeux anniversaire de la boutique NORC à Dahlgren, par Jack S. Darling.
	Unité logique numérique IBM NORC NWL, de la succession du commandant de la marine américaine Glen Allen Snell.
	Gros plan d'un des tubes de l'unité logique numérique. La plaque d'identification identifie le contrat de la Marine en vertu duquel le NORC a été construit comme NORD 11866 et identifie l'unité comme 53A.
	Une autre unité logique numérique NORC, celle-ci de type 46A, présentée à Emma Payne McCall de Dahlgren à un moment donné de son mandat là-bas, qui s'étendait des années 1950 aux années 1970, soumise par son petit-fils, Gerhard S. Schoenthal, avec une notice biographique de son grand-mère par sa mère Rosemary : « Emma Payne McCall, ma mère, est allée travailler au laboratoire d'armes navales des États-Unis au début des années 1950. À l’époque, il y avait très peu de femmes occupant des postes autres que administratifs… »

Remarques:

1. Le premier supercalculateur dans le sens où il était le premier dont le but déclaré était de surpasser tous les autres ordinateurs et qu'il y avait un nombre important d'autres ordinateurs à surpasser (on n'appellerait donc pas ENIAC ou ASCCun supercalculateur) ; selon les mots d'Eckert, "L'objectif a été d'incorporer dans cette calculatrice 'unique en son genre' les développements les plus avancés pour produire une calculatrice particulièrement adaptée à la solution des grands problèmes complexes. À cette fin, aucun effort n'a été épargné pour garantir une vitesse extrêmement élevée, une grande fiabilité et une simplicité de fonctionnement". Von Neumann l'a qualifiée de "machine la plus avancée possible dans l'état actuel de la technique". Il ne fut devancé qu'avec l'apparition du CDC 6600 de Seymour Cray en 1964, qui est aussi parfois cité comme le « premier supercalculateur », mais 10 ans après NORC. Il est vrai, cependant, que le terme « supercalculateur » n'a été inventé que quelques années après NORC, très probablement pour le Ferranti Atlas ou le CDC 6600. Néanmoins,]). Un autre [ 40 ] appelle SSEC (également conçu chez Watson Lab) le premier supercalculateur.

Selon les archives historiques d'IBM , "la renommée du NORC s'est étendue littéralement hors de ce monde lorsque l'astronome Dr Paul Herget, directeur de l'Observatoire de Cincinnati, a donné un nom à un astéroïde découvert en 1953 pour l'ordinateur. (L'astéroïde Norc tourne autour du Soleil une fois tous les 5,6 ans sur une orbite entre Mars et Jupiter.) Sous la direction du Dr Herget et le parrainage de l'Office of Naval Research et de la National Science Foundation, l'astéroïde NORC terrestre a été utilisé pour calculer la orbites des corps célestes, y compris l'orbite la plus précise de la Terre pour la période 1920-2000. En discutant de l'une des réalisations du NORC en mai 1956, le Dr Herget a déclaré : « Nous avons utilisé neuf heures de temps d'exécution et effectué plus de calculs que jamais auparavant dans l'histoire de l'astronomie. »