يونيفاك 1

في أوائل عام 1946، وبعد أشهر من إتمام مشروع إينياك ، تبنت جامعة بنسلفانيا سياسة جديدة لبراءات الاختراع، كانت ستُلزم إيكرت وماوكلي بالتنازل عن جميع براءات اختراعهما للجامعة إذا استمرا في العمل بعد ربيع ذلك العام. ولعدم تمكنهما من التوصل إلى اتفاق مع الجامعة، غادر الثنائي كلية مور للهندسة الكهربائية في مارس 1946، برفقة معظم كبار المهندسين. وفي الوقت نفسه، أسس الثنائي شركة التحكم الإلكتروني (التي سُميت لاحقًا شركة إيكرت-ماوكلي للحاسوب) في فيلادلفيا . ^{[ 5 ]} وعندما حصل الثنائي على وديعة قدرها 300 ألف دولار أمريكي من مكتب الإحصاء الأمريكي لإجراء البحوث ، بدأ التفكير في جهاز يونيفاك 1 في أبريل 1946، بعد شهر من تأسيس شركتهما. ^{[ 6 ]} في وقت لاحق من شهر أغسطس من ذلك العام، وخلال المحاضرة الأخيرة من سلسلة محاضرات مدرسة مور ، كان أعضاء فريق مدرسة مور يقترحون تصميمات تقنية جديدة لحاسوب EDVAC (الذي كان قيد التطوير آنذاك) ومفهوم برنامجه المخزن . كما كانوا في الوقت نفسه يبلورون أفكارًا لنموذج محتمل لخلافة EDVAC، والتي كانت تحمل عناوين العمل "EDVAC من النوع المتوازي" و"EDVAC الإحصائي" و"EDVAC II" ببساطة. ^{[ 7 ]}

في أبريل 1947، ابتكر إيكرت وماوكلي الشفرة البرمجية التجريبية، C-1، لنموذجهما المحتمل الذي سيخلف جهاز EDVAC، والذي كان أول وثيقة تُعنى ببرمجة حاسوب رقمي إلكتروني مُعدّ للاستخدام التجاري. وبعد شهر، أعادا تسمية مشروعهما التالي إلى "UNIVAC". وفي وقت لاحق من أكتوبر من ذلك العام، صاغ الثنائي براءة الاختراع الأمريكية رقم 2,629,827 ، والتي كانت عبارة عن نظام ذاكرة إلكترونية يعتمد على خط تأخير صوتي زئبقي. ^{[ 8 ]} وقد قُبلت براءة الاختراع في نهاية المطاف في فبراير 1953 باعتبارها "أول جهاز يحظى بقبول واسع النطاق كنظام ذاكرة حاسوب موثوق". وفي الوقت نفسه، في نوفمبر 1947، بدأت شركة التحكم الإلكتروني بالإعلان عن جهاز UNIVAC I (الذي لم يُعرض لأنه لم يكن قد اكتمل تصميمه في ذلك الوقت). في عام 1948، حصلت الشركة، التي أعيد تسميتها إلى شركة إيكرت-ماوكلي للحاسوب، على عقد مع مكتب الإحصاء الأمريكي لبدء بناء جهاز UNIVAC I. وفي الوقت نفسه، أقنع هاري ستراوس ، الذي أعجب بتطوير اختراع الثنائي التالي، مديري شركة أمريكان توتاليزيتور باستثمار 500 ألف دولار لدعم شركة إيكرت-ماوكلي للحاسوب المتعثرة مالياً. ^{[ 7 ]}

في أوائل عام 1949، ابتكرت بيتي هولبرتون ، إحدى مطورات المشروع، برنامج تعليمات UNIVAC C-10، وهو أول برنامج يسمح بتشغيل الحاسوب باستخدام أوامر لوحة المفاتيح بدلاً من الأقراص والمفاتيح. في الوقت نفسه، تركت غريس هوبر مختبر الحوسبة بجامعة هارفارد لتنضم إلى مركز الحوسبة الإلكترونية (EMCC) كرياضية ومبرمجة بارزة للمساعدة في تطوير UNIVAC I. وفي وقت لاحق من شهر يونيو من ذلك العام، ابتكر ماوكلي برنامج Short Code ، وهو أول لغة برمجة عالية المستوى للحاسوب الإلكتروني، لاستخدامه مع BINAC . تم اختبار الرمز المختصر لاحقًا على جهاز UNIVAC I في أوائل عام 1950. ^{[ 7 ]} في غضون ذلك، في سبتمبر 1949، وبحلول وقت تسليم جهاز BINAC إلى شركة نورثروب للطائرات ، تلقى إيكرت وماوكلي ستة طلبات جديدة لجهاز UNIVAC I، فقررا التركيز على إنجازه. لسوء حظهما، بعد شهر، قُتل هاري ستراوس عندما تحطمت طائرته ذات المحركين ، مما دفع شركة أمريكان توتاليزيتور إلى سحب وعدها بالدعم المالي. تم التراجع عن هذا القرار سريعًا عندما اشترت شركة ريمنجتون راند شركة الثنائي في فبراير 1950 للمساعدة في إكمال بناء جهاز UNIVAC I. أصبحت الشركة بعد ذلك "قسم إيكرت-ماوكلي" التابع لشركة ريمنجتون راند. اكتمل بناء جهاز UNIVAC I بحلول ديسمبر 1950، وتم تسليمه لاحقًا إلى مكتب الإحصاء الأمريكي في مارس 1951 حتى يتسنى معالجة البيانات بسرعة ودقة أكبر. ^{[ 8 ]}

كان جهاز UNIVAC I أول حاسوب أمريكي مصمم خصيصًا للاستخدامات التجارية والإدارية، حيث يتميز بسرعة تنفيذ العمليات الحسابية البسيطة نسبيًا وعمليات نقل البيانات، على عكس العمليات الحسابية المعقدة التي تتطلبها الحواسيب العلمية. ولذلك، نافس UNIVAC مباشرةً أجهزة البطاقات المثقبة ، على الرغم من أن UNIVAC لم يكن قادرًا في البداية على قراءة البطاقات المثقبة أو استخدامها. وقد أعاق هذا القصور مبيعاته للشركات التي كانت قلقة بشأن التكلفة العالية لتحويل كميات كبيرة من البيانات المخزنة على البطاقات يدويًا. تم تدارك هذا الأمر بإضافة جهاز معالجة البطاقات غير المتصلة بالإنترنت، وهو محول UNIVAC من الشريط إلى البطاقة، لنقل البيانات بين البطاقات وأشرطة UNIVAC المغناطيسية. ^{[ 9 ]} ومع ذلك، كانت الحصة السوقية المبكرة لجهاز UNIVAC I أقل مما كانت شركة Remington Rand تأمله.

لتعزيز المبيعات، عقدت الشركة شراكة مع شبكة سي بي إس لعرض جهاز يونيفاك 1 وهو يتنبأ بنتيجة الانتخابات الرئاسية الأمريكية لعام 1952 على الهواء مباشرة. تنبأ الجهاز بفوز دوايت د. أيزنهاور فوزًا ساحقًا على أدلاي ستيفنسون بنسبة 100 إلى 1، وحصوله على 32,915,949 صوتًا، وفوزه في المجمع الانتخابي بنتيجة 438 مقابل 93. تعارض هذا مع استطلاع غالوب النهائي الذي تنبأ بفوز أيزنهاور في منافسة متقاربة. كان فريق سي بي إس على يقين تام بأن يونيفاك مخطئ لدرجة أنهم اعتقدوا أنه لا يعمل، فقاموا بتغيير "عامل الاتجاه الوطني" من 40% إلى 4% للحصول على نتيجة بدت أكثر دقة (268-263)، وعرضوها على التلفزيون. سرعان ما لوحظ أن التنبؤ الذي افترض نسبة 40% كان أقرب إلى الحقيقة، فقاموا بإعادته إلى النسبة السابقة. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

في ليلة الانتخابات، حصل أيزنهاور على 34,075,029 صوتًا، محققًا فوزًا ساحقًا بنتيجة 442 صوتًا مقابل 89 في المجمع الانتخابي. بلغت نسبة هامش الخطأ في نظام UNIVAC 3.5% من إجمالي الأصوات الشعبية التي حصل عليها أيزنهاور، وكان الفرق بينه وبين مجموع أصواته في المجمع الانتخابي أربعة أصوات فقط. وقد ساهم هذا التوقع، واستخدامه في تغطية شبكة CBS للانتخابات، في زيادة الوعي العام بتقنيات الحوسبة، ^{[ 12 ]} بينما أصبحت التوقعات المحوسبة جزءًا أساسيًا من البث التلفزيوني ليلة الانتخابات.

كانت العقود الأولى مع وكالات حكومية مثل مكتب الإحصاء الأمريكي ، والقوات الجوية الأمريكية ، وهيئة خرائط الجيش الأمريكي . ^{[ 1 ]} كما وقّعت شركة ACNielsen وشركة Prudential للتأمين عقودًا أيضًا . بعد بيع شركة Eckert–Mauchly Computer Corporation إلى شركة Remington Rand عام 1950، ونظرًا لتجاوزات التكاليف في المشروع، أقنعت Remington Rand شركتي Nielsen وPrudential بإلغاء عقودهما.

أُقيم حفل رسمي في 31 مارس 1951، في مصنع قسم إيكرت-ماوكلي الكائن في 3747 شارع ريدج، فيلادلفيا، بمناسبة أول عملية بيع لمكتب الإحصاء. لم يُشحن الجهاز فعليًا إلا في ديسمبر التالي، نظرًا لكونه النموذج الوحيد المُجهز بالكامل، فقد كان مطلوبًا لأغراض العرض التوضيحي، وكانت الشركة متخوفة من صعوبات تفكيك الجهاز الحساس ونقله وإعادة تجميعه. ^{[ 13 ]} ونتيجة لذلك، تم تركيب الجهاز لأول مرة مع الحاسوب الثاني، الذي سُلّم إلى البنتاغون في يونيو 1952. ^{[ 14 ]}

استخدم جهاز UNIVAC I ما مجموعه 6103 صمامًا مفرغًا ، ^{[ 25 ] [ 26 ]} وبلغ وزنه 16686 رطلاً (8.3 طن قصير؛ 7.6 طن متري) ، واستهلك 125 كيلوواط ، ^{[ 27 ]} وكان قادرًا على إجراء حوالي 1905 عملية في الثانية الواحدة بتردد ساعة 2.25 ميجاهرتز . بلغت أبعاد الوحدة المركزية وحدها (أي المعالج ووحدة الذاكرة) 4.3 متر × 2.4 متر × 2.6 متر ارتفاعًا. وشغل النظام بأكمله مساحة أرضية تزيد عن 35.5 مترًا ^مربعًا (382 قدمًا ^{مربعًا ).}  

تتألف الذاكرة الرئيسية من 1000 كلمة، كل كلمة منها تتكون من 12 حرفًا. عند تمثيل الأرقام، تُكتب على شكل 11 رقمًا عشريًا مضافًا إليها علامة الجمع . تتكون هذه الكلمات الألف من 100 قناة من مسجلات خط تأخير الزئبق ، كل منها مكون من 10 كلمات . أما مخازن الإدخال/الإخراج، فتتكون كل منها من 60 كلمة، وتتألف من 12 قناة من مسجلات خط تأخير الزئبق، كل منها مكون من 10 كلمات. توجد ست قنوات احتياطية من مسجلات خط تأخير الزئبق، كل منها مكون من 10 كلمات. بفضل الدوائر المُعدّلة، تتحكم سبع قنوات إضافية في درجة حرارة خزانات الزئبق السبعة، وتُستخدم قناة إضافية لمسجل "Y" ذي العشر كلمات. يحتوي إجمالي عدد قنوات الزئبق على 126 قناة موزعة على خزانات الزئبق السبعة المثبتة على ظهر الأقسام MT وMV وMX وNT وNV وNX وGV. ينقسم كل خزان زئبق إلى 18 قناة زئبقية.      

تتكون كل قناة من قنوات خط تأخير الزئبق المكونة من 10 كلمات من ثلاثة أقسام:

1. قناة في عمود من الزئبق، مع بلورات كوارتز كهرضغطية للاستقبال والإرسال مثبتة في طرفين متقابلين.
2. هيكل تردد وسيط، متصل ببلورة الاستقبال، يحتوي على مكبرات صوت وكاشف وتأخير تعويضي، مثبت على غلاف خزان الزئبق.
3. هيكل إعادة التدوير، الذي يحتوي على تابع الكاثود، ومُشكِّل النبضات، ومُعيد التوقيت، والمُعدِّل، الذي يُشغِّل بلورة الإرسال، وبوابات الإدخال، والمسح، ومفتاح الذاكرة، المثبتة في الأقسام المجاورة لخزانات الزئبق.

كانت التعليمات تتألف من ستة أحرف وأرقام ، موزعة على كلمتين. استغرقت عملية الجمع 525 ميكروثانية، بينما استغرقت عملية الضرب 2150 ميكروثانية . وُجد تعديل غير قياسي يُسمى "أوفر درايف" يسمح باستخدام ثلاث تعليمات، كل منها مكونة من أربعة أحرف، في الكلمة الواحدة في بعض الحالات.

كانت الأرقام تُمثَّل داخليًا باستخدام نظام الحساب العشري المشفر ثنائيًا (BCD) ذي الزيادة الثلاثية (XS3)، بستة بتات لكل رقم، مستخدمةً نفس قيمة أرقام مجموعة الأحرف الأبجدية الرقمية (مع بت تكافؤ واحد لكل رقم للتحقق من الأخطاء )، مما يسمح بأعداد ذات قيمة مطلقة مُوقَّعة مكونة من 11 رقمًا . ولكن باستثناء تعليمة أو اثنتين من تعليمات الآلة، كان المبرمجون يعتبرون UNIVAC آلة عشرية، وليست ثنائية، ولم يكن للتمثيل الثنائي للأحرف أي أهمية. فإذا صادفت الآلة حرفًا غير رقمي في موضع ما أثناء عملية حسابية، فإنها تُمرِّره دون تغيير إلى المخرج، ويُفقد أي حمل إلى هذا الحرف غير الرقمي. (لاحظ، مع ذلك، أن إحدى خصائص دوائر الجمع/الطرح في جهاز UNIVAC I كانت أن أحرف "التجاهل" والمسافة والطرح كانت تُعامل أحيانًا كأحرف رقمية، بقيم -3 و-2 و-1 على التوالي، وأن الفاصلة العليا وعلامة العطف والقوس الأيسر كانت تُعامل أحيانًا كأحرف رقمية، بقيم 10 و11 و12.)

إلى جانب وحدة تحكم المشغل، اقتصرت أجهزة الإدخال/الإخراج المتصلة بجهاز UNIVAC I على ما يصل إلى 10 محركات أشرطة UNISERVO ، وآلة كاتبة كهربائية من نوع Remington Standard ، وجهاز راسم إشارة من نوع Tektronix . كان UNISERVO أول محرك أشرطة حاسوب تجاري يُباع في الأسواق. استخدم كثافة بيانات تبلغ 128 بتًا لكل بوصة (بمعدل نقل فعلي يبلغ 7200 حرف في الثانية) على أشرطة برونزية فسفورية مطلية مغناطيسيًا. كما كان بإمكان UNISERVO قراءة وكتابة الأشرطة التي أنشأها UNITYPER بسرعة 20 بتًا لكل بوصة. كان UNITYPER جهازًا لتحويل البيانات من آلة كاتبة إلى شريط، يُستخدم من قِبل المبرمجين ولتحرير البيانات البسيط. كانت عمليات قراءة وكتابة الأشرطة في الاتجاهين الأمامي والخلفي ممكنة على جهاز UNIVAC، وكانت متداخلة تمامًا مع تنفيذ التعليمات، مما يسمح بإنتاجية عالية للنظام في تطبيقات معالجة البيانات النموذجية للفرز والدمج. يمكن إدخال كميات كبيرة من البيانات عبر أشرطة مغناطيسية مُنشأة على نظام تحويل من بطاقة إلى شريط، وإخراجها عبر نظام تحويل منفصل من شريط إلى طابعة. كانت وحدة تحكم المشغل تحتوي على ثلاثة أعمدة من المفاتيح المشفرة بالأرقام العشرية، مما يسمح بعرض أي من مواقع الذاكرة الألف على راسم الإشارة. ولأن ذاكرة خط تأخير الزئبق تخزن البتات بصيغة تسلسلية، كان بإمكان المبرمج أو المشغل مراقبة أي موقع ذاكرة باستمرار، ومع قليل من الصبر، فك تشفير محتوياته كما هو معروض على راسم الإشارة. وكان يُستخدم جهاز الكتابة المتصل بالإنترنت عادةً للإعلان عن نقاط توقف البرنامج، ونقاط التحقق، ولتفريغ الذاكرة.

كان نظام UNIVAC I النموذجي يحتوي على العديد من الأجهزة المساعدة. وكانت هناك:

• كانت طابعة UNIPRINTER تقرأ الشريط المغناطيسي المعدني UNIVAC باستخدام قارئ الشريط وتكتب البيانات بسرعة 10 أحرف في الثانية باستخدام آلة كاتبة Remington معدلة.
• يقوم محول UNIVAC من البطاقة إلى الشريط بقراءة البطاقات المثقبة بمعدل 240 بطاقة في الدقيقة ويكتب بياناتها على شريط مغناطيسي معدني من نوع UNIVAC باستخدام محرك شريط UNISERVO.
• محول من الشريط إلى البطاقة، يقرأ الشريط المغناطيسي وينتج بطاقات مثقبة.

لم تُوفر شركة UNIVAC نظام تشغيل. كان المشغلون يُحمّلون شريط البرنامج على جهاز UNISERVO، والذي يُمكن تحميله تلقائيًا بواسطة منطق المعالج. ثم يتم تركيب أشرطة بيانات المصدر والإخراج المناسبة، ويُشغّل البرنامج. بعد ذلك، تُرسل أشرطة النتائج إلى الطابعة الخارجية، أو تُخزّن عادةً في وحدة تخزين مؤقتة لمعالجة البيانات، ليتم تحديثها بمجموعة البيانات التالية المُنتجة على وحدة تحويل البيانات من البطاقة إلى الشريط. كانت درجة حرارة خزان ذاكرة خط تأخير الزئبق تُضبط بدقة متناهية، نظرًا لتغير سرعة الصوت في الزئبق بتغير درجة الحرارة. في حالة انقطاع التيار الكهربائي، قد تمر ساعات عديدة قبل أن تستقر درجة الحرارة.

لم يكن إيكرت وماوكلي متأكدين من موثوقية دوائر المنطق الرقمي، إذ لم تكن المعلومات المتوفرة عنها كافية آنذاك. صُمم جهاز UNIVAC بدوائر حساب متوازية ومقارنة إحصائية للنتائج. مع ذلك، عمليًا، كانت المكونات المعيبة فقط، أي الصمامات المفرغة، هي التي تُسبب أعطال المقارنة، لأن تصميمات الدوائر نفسها أثبتت موثوقيتها العالية. وُضع نظام لضمان موثوقية الصمامات المفرغة الحساسة، التي تُمثل نقطة الاختناق في العملية برمتها. قبل الاستخدام، كانت تُختبر كميات كبيرة من النوع السائد من الصمامات 25L6 وتُشغّل لفترة طويلة. (غالبًا ما كان يُتخلص من نصف أي دفعة إنتاج). بعد ذلك، كان الفنيون يُركّبون صمامًا مُختبَرًا ومُشغّلًا في مكان يسهل تشخيصه، مثل مُضخّمات إعادة تدوير الذاكرة. ثم، بعد التأكد من قِدمه وموثوقيته، كان يُرسل هذا الصمام "الذهبي" إلى المخزون لاستخدامه في مواقع المنطق التي يصعب تشخيصها.

علاوة على ذلك، استغرق تشغيل الحاسوب حوالي 30 دقيقة، حيث تم رفع طاقة سخان الكاثود تدريجيًا لتقليل تيار البدء والإجهاد الحراري الناتج على الصمامات. ونتيجةً لهذه الإجراءات، تم تحقيق أوقات تشغيل ( متوسط ​​الوقت بين الأعطال ) تتراوح من عدة أيام إلى أسابيع للمعالج. (لم يكن جهاز UNISERVO مزودًا بأعمدة تفريغ، بل بنوابض وخيوط لتخفيف الضغط على الشريط من البكرات إلى الكابستان . وأصبحت هذه المكونات الميكانيكية المصدر الأكثر شيوعًا للأعطال).