회오리바람 1세

Whirlwind I
회오리바람 1세
Museum of Science, Boston, MA - IMG 3168.JPG
회오리 컴퓨터 요소: 코어 메모리(왼쪽) 및 오퍼레이터 콘솔
제품 패밀리"회풍 프로그램"/"[1]Whirlwind 프로젝트"[2]
발매일1951년 4월 20일(1951-04-20)

Wirlwind I은 미 해군을 위해 MIT Servmechanism Laboratory에 의해 개발된 냉전 시대의 진공관 컴퓨터였다.1951년에 가동된 이 컴퓨터는 출력을 위해 실시간으로 작동하는 최초의 디지털 전자 컴퓨터 중 하나였으며, 단순히 오래된 기계 시스템을 전자적으로 대체하는 것이 아니었다.

직렬이 아닌 병렬로 계산한 최초의 컴퓨터 중 하나이며 마그네틱 코어 메모리를 사용한 최초의 컴퓨터입니다.

그 개발은 직접적으로 미국 공군 SAGE 방공 시스템의 기초로 사용된 Whirlwind II 설계로 이어졌으며, 특히 "짧은 단어 길이, 속도, 사람"[4]이라는 주문 때문에 1960년대에 [3]거의 모든 비즈니스 컴퓨터와 미니컴퓨터에 간접적으로 사용되었다.

배경

제2차 세계대전 중, 미 해군 연구소는 폭격기 승무원들을 훈련시키기 위한 비행 시뮬레이터를 운전할 수 있는 컴퓨터를 만들 가능성에 대해 MIT에 접근했다.그들은 컴퓨터가 조종사의 제어 입력을 기반으로 시뮬레이션 계기판을 지속적으로 업데이트하는 꽤 간단한 시스템을 구상했다.Link Trainer와 같은 이전 시스템과 달리, 그들이 구상한 시스템은 어떤 유형의 비행기에도 적응할 수 있는 상당히 현실적인 공기역학 모델을 가지고 있을 것입니다.이것은 많은 새로운 디자인이 도입되고 있던 당시 중요한 고려사항이었습니다.

MIT 건물[5] 32의 Servmechanism Lab은 그러한 시스템이 가능하다는 결론을 내린 짧은 조사를 수행했다.해군 연구실은 Project Windwird(및 자매 프로젝트인 Project Typhonic과 Project Cyclone)에 [6]따라 개발에 자금을 지원하기로 결정했으며 연구소는 Jay Forrester를 프로젝트의 책임자로 임명했다.그들은 곧 그 일을 위해 큰 아날로그 컴퓨터를 만들었지만, 그것이 부정확하고 융통성이 없다는 것을 알게 되었다.일반적인 방법으로 이러한 문제를 해결하려면 훨씬 더 큰 시스템이 필요하며, 아마도 구축이 불가능할 정도로 큰 시스템이 필요할 것입니다.Judy Clapp은 이 팀의 초기 시니어 기술 멤버였습니다.

MIT 팀의 또 다른 멤버인 페리 크로포드는 1945년에 ENIAC의 시범을 보았다.그리고 그는 디지털 컴퓨터가 최고의 해결책이라고 제안했다.이러한 기계는 기계에 부품을 추가하는 대신 컴퓨터 프로그램에 더 많은 코드를 추가함으로써 시뮬레이션의 정확성을 향상시킬 수 있습니다.기계가 충분히 빠르면 시뮬레이션의 복잡성에 이론적인 한계가 없었습니다.

이때까지 구성된 모든 컴퓨터는 단일 태스크 전용으로 배치 모드로 실행되었습니다.일련의 입력이 미리 설정되고 컴퓨터에 입력되어 답을 계산하고 인쇄합니다.이는 끊임없이 변화하는 일련의 입력에서 지속적으로 작동해야 하는 Whirlwind 시스템에 적합하지 않았습니다.속도가 큰 문제가 되었습니다.다른 시스템에서는 단순히 인쇄를 더 오래 기다려야 했지만, Wirlwind에서는 시뮬레이션에 포함될 수 있는 복잡성을 심각하게 제한해야 했습니다.

기술 설명

설계 및 시공

1947년에 Forrester와 공동 연구자인 Robert Everett은 이 작업을 위해 고속 저장 프로그램 컴퓨터 설계를 완료했습니다.당시의 컴퓨터는 대부분 비트 시리얼 모드로 동작하고 있으며, 싱글 비트 산술과 큰 단어(대개 48 또는 60비트 크기, 한 번에 한 비트)를 사용합니다.이것은 단순히 그들의 목적에 충분히 빠르지 않았기 때문에 Wirlwind는 16개의 연산 단위를 포함했고, 매 사이클마다 비트 병렬 모드에서 완전한 16비트 단어로 작동했습니다.메모리 속도를 무시한 Wirlwind(1951년의 [7]싱글 어드레스 연산수 20,000회)는 기본적으로 다른 기계보다 16배 더 빨랐다.오늘날 거의 모든 CPU는 "비트 병렬" 모드로 연산을 수행합니다.

그 단어의 크기는 심사숙고 끝에 선택되었다.이 기계는 거의 모든 명령과 함께 단일 주소를 전달함으로써 작동했고, 따라서 메모리 액세스 수를 줄였습니다.예를 들어 오퍼랜드가 2개인 경우 "기타" 오퍼랜드가 마지막으로 로드된 오퍼랜드로 간주됩니다.Whirlwind는 이 점에서 역폴란드 표기법 계산기와 매우 비슷하게 작동했습니다. 피연산자 스택은 없었고 축전지만 있었습니다.설계자는 메모리 2048 워드가 최소 사용 가능한 양이며, 주소를 나타내기 위해 11비트가 필요하며, 다른 5비트에 대해서는 16~[8]32개의 명령이 최소 사용 가능하므로 16비트가 될 것이라고 생각했습니다.

Whirlwind 설계에는 마스터 클럭으로 구동되는 제어 저장소가 포함되어 있습니다.클럭의 각 스텝은 기계의 게이트 및 기타 회로를 활성화하는 다이오드 매트릭스에서 하나 이상의 신호 라인을 선택했습니다.특수 스위치가 신호를 매트릭스의 다른 부분으로 유도하여 다른 [citation needed]명령을 구현했습니다.1950년대 초, '선풍 1호'는 평균적으로 20분마다 충돌했다."[9]

회오리바람 공사는 1948년에 시작되었으며, 70명의 기술자와 기술자를 포함하여 175명의 인원을 고용했다.1949년 3/4분기에 컴퓨터는 방정식을 풀고 그 해답을 오실로스코프에 [10]: 11.13 [11]표시할 수 있을 정도로 발전했으며 최초의 애니메이션 및 인터랙티브 컴퓨터 그래픽 [12][13]게임에도 사용할 수 있었다.마침내 Wirlwind는 1951년 [14][10]: 11.20–21 4월 20일 "요격 코스의 디지털 계산을 성공적으로 완료했습니다."이 프로젝트의 예산은 연간 약 1백만 달러로, 당시 대부분의 다른 컴퓨터 개발 비용보다 훨씬 비쌌습니다.3년 후, 해군은 흥미를 잃었다.하지만, 이 기간 동안 공군은 지상 통제 요격 임무를 돕기 위해 컴퓨터를 사용하는 것에 관심을 갖게 되었고, 그 임무에 적합한 기계는 회오리바람뿐이었다.그들은 클로드 계획 하에서 개발을 시작했다.

회오리바람의 무게는 20,000파운드 (10 쇼트톤, 9.1톤)[15]였다.

메모리 서브시스템

원래 기계 설계에서는 랜덤 액세스 스토리지에 각각 16비트의 2048(2K) 워드가 필요했습니다.1949년에 이렇게 많은 데이터를 저장할 수 있는 메모리 기술은 수은 지연선과 정전 저장 장치뿐이었습니다.

수은 지연선은 수은으로 채워진 긴 튜브, 한 쪽 끝에는 기계 변환기, 다른 쪽 끝에는 마이크로 구성되어 있었는데, 이는 나중에 오디오 처리에 사용되는 스프링 리버브 장치와 매우 유사했습니다.펄스는 한쪽 끝에서 수은 지연선으로 보내졌고 다른 쪽 끝에 도달하는 데 일정 시간이 걸렸다.마이크에 의해 검출되어 증폭되어 올바른 펄스 형상으로 변형되어 지연 라인으로 반송되었습니다.따라서 메모리가 재순환된다고 합니다.

수은 지연선은 음속 정도로 작동했기 때문에 1940년대 후반과 1950년대 컴퓨터의 표준으로도 컴퓨터로는 매우 느렸다.수은의 음속은 또한 온도에 매우 의존했다.지연 라인이 정의된 비트 수를 보유하고 있었기 때문에, 클럭의 주파수는 수은의 온도에 따라 변화해야 했습니다.지연선이 많고 항상 같은 온도를 가지지 않으면 메모리 데이터가 쉽게 손상될 수 있습니다.

Whirlwind 설계자들은 지연 라인을 가능한 기억으로 빠르게 폐기했습니다. 즉, 계획된 비행 시뮬레이터에 비해 너무 느릴 뿐만 아니라 Whirlwind가 기능적 프로토타입을 의도한 재현 가능한 생산 시스템에 대해서도 너무 신뢰성이 떨어졌습니다.

메모리의 다른 형태는 "정전기"라고 알려져 있었다.이것은 브라운관 메모리이며, 많은 면에서 초기 TV 화상관이나 오실로스코프관과 유사합니다.전자총은 전자빔을 튜브의 먼 끝에 보내서 스크린에 충격을 주었다.빔이 휘어져 화면의 특정 지점에 착지합니다.그러면 빔은 그 지점에서 음전하를 생성하거나 이미 있던 전하를 바꿀 수 있습니다.빔 전류를 측정함으로써 스팟이 원래 0인지 1인지를 판별할 수 있었고 빔에 의해 새로운 값을 저장할 수 있었다.

1949년에는 몇 가지 형태의 정전 기억관이 존재했다.오늘날 가장 잘 알려진 것은 영국에서 개발된 윌리엄스 튜브이지만, 여러 연구소에서 독자적으로 개발한 다른 것들이 많이 있었다.Wirlwind 엔지니어들은 Williams 튜브를 고려했지만 스토리지의 동적 특성과 잦은 교체 주기의 필요성이 Wirlwind I의 설계 목표와 양립할 수 없다고 판단했습니다.대신에, 그들은 MIT 방사선 연구소에서 개발되고 있던 설계에 합의했다.이건 이중 전자관이었어총 한 자루는 날카롭게 초점을 맞춘 빔을 만들어 각각의 비트를 읽거나 썼다.또 다른 총은 저에너지 전자를 화면 전체에 뿌리는 홍수포였다.설계 결과, 이 튜브는 동적 RAM Williams 튜브와 달리 새로 고침 사이클이 필요하지 않은 정적 RAM에 가까웠습니다.

결국 이 튜브의 선택은 유감이었다.Williams 튜브는 상당히 더 잘 개발되었고, 새로 고침의 필요성에도 불구하고 튜브당 1024비트를 쉽게 저장할 수 있었고, 올바르게 작동했을 때 꽤 신뢰할 수 있었습니다.MIT 튜브는 아직 개발 중이었고, 한 튜브당 1024비트를 유지하는 것이 목표였지만, 이 목표는 실제 크기의 기능 튜브를 요구하는 계획이 있은 지 몇 년이 지난 후에도 달성되지 못했다.또, 사양에서는, 6 마이크로초의 액세스 시간을 요구하고 있었습니다만, 실제의 액세스 시간은 약 30 마이크로초였습니다.Whirlwind I 프로세서의 기본 사이클 시간은 메모리 액세스 시간에 따라 결정되기 때문에 프로세서 전체가 설계보다 느렸습니다.

자기 코어 메모리

Whirlwind의 코어 메모리 유닛의 회로
Whirlwind의 코어 메모리 유닛의 코어 스택
Project Whirlwind 코어 메모리, 1951년경

Jay Forrester는 자신의 컴퓨터에 적합한 메모리를 찾는 데 필사적이었다.처음에 컴퓨터에는 32단어밖에 저장되지 않았고, 이 중 27단어는 토글 스위치로 만들어진 읽기 전용 레지스터였다.나머지 5개의 레지스터는 플립 플랍 스토리지로, 5개의 레지스터는 각각 30개 이상의 진공 튜브로 제작되었습니다.이 "테스트 스토리지"는 메인 메모리가 준비되지 않은 상태에서 프로세싱 요소를 체크 아웃하기 위한 것입니다.주 메모리가 너무 늦었기 때문에 실시간 레이더 데이터로 비행기를 추적하는 첫 번째 실험은 수동으로 테스트 저장소로 설정된 프로그램을 사용하여 수행되었습니다.Forrester는 회사에서 생산 중인 새로운 자성 재료 광고를 우연히 접했다.Forrester는 이것이 데이터 스토리지 매체가 될 가능성이 있다는 것을 인식하고 랩 구석에 있는 워크벤치를 입수하여 실험할 재료의 샘플을 몇 개 입수했습니다.그 후 몇 달 동안 그는 전체 프로젝트를 관리하는 사무실과 마찬가지로 연구실에서 많은 시간을 보냈습니다.

그 달 말, 그는 자기 코어 메모리의 기초를 발명했고 그것이 실현 가능성이 있다는 것을 증명했다.그의 시연은 각각 직경 8분의 3인치인 32개의 코어로 이루어진 작은 코어 평면으로 구성되었다.이 컨셉이 실용적이라는 것을 증명한 후, 실행 가능한 디자인으로 축소하기만 하면 되었다.1949년 가을, Forrester는 대학원생인 William N. Papian에게 수십 개의 개별 코어를 테스트하도록 의뢰하여 최고의 [10]특성을 가진 코어를 판별했습니다.Forrester가 학생 Dudley Allen[16][17][18] Buck에게 재료 작업을 의뢰하고 워크벤치에 배치한 반면 Forrester는 풀타임 프로젝트 관리로 돌아갔습니다(Buck은 연구실에서 크라이오트론과 내용 주소 지정 가능한 메모리를 발명했습니다).

약 2년간의 추가 연구 개발 후, 그들은 1024비트의 데이터를 보유한 32x32 또는 1024코어로 구성된 코어 플레인을 시연할 수 있었다.따라서, 최신 설계 세대에서는 튜브당 512비트밖에 보유하지 않는 목표인 정전 튜브의 원래 저장 크기에 도달했습니다.매우 빠르게 1024단어의 코어 메모리가 제작되어 정전 메모리를 대체했습니다.정전 메모리 설계 및 생산이 즉시 취소되어 다른 연구 분야에 재할당되는 비용이 대폭 절감되었습니다.이후 2개의 코어 메모리 유닛이 추가로 제작되어 사용 가능한 총 메모리 크기가 증가했습니다.

진공관

설계에는 약 5,000개의 진공관이 사용되었습니다.

Wirlwind에 사용된 튜브의 수가 많으면 단일 튜브에 장애가 발생하면 시스템 장애가 발생할 수 있으므로 문제 발생률이 높아집니다.당시 표준 펜토드는 6AG7이었지만 1948년 테스트 결과 이 응용 프로그램에는 사용 수명이 너무 짧다는 것이 확인되었습니다.그 결과, 7AD7이 대신 선택되었지만, 이 역시 서비스 장애율이 너무 높았습니다.고장 원인을 조사한 결과 히터 필라멘트의 텅스텐 합금에 있는 실리콘이 음극 중독을 일으키고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 음극에 형성된 바륨 오르토규산염이 전자 방출 기능을 감소시키거나 방지했습니다.고순도 텅스텐 필라멘트를 가진 7AK7 튜브는 실바니아에 [19]: 59–60 의해 Wirlwind용으로 특별히 개발되었습니다.

음극 중독은 히터를 켠 상태에서 튜브를 차단하여 가동할 때 가장 심각합니다.상업용 튜브는 이러한 상태에서 거의 작동하지 않는 라디오 (그리고 나중에는 텔레비전) 어플리케이션용으로 제작되었습니다.이와 같은 아날로그 애플리케이션은 튜브를 선형 영역에 유지하는 반면, 디지털 애플리케이션은 튜브를 차단과 완전 전도 사이에서 전환하여 선형 영역을 잠시 통과합니다.게다가, 상업적인 제조업체들은 그들의 튜브가 하루에 [19]: 59 몇 시간만 사용될 것으로 예상했다.이 문제를 개선하기 위해 장시간 개폐가 예상되지 않는 밸브에서 히터를 껐습니다.히터 필라멘트에 [20]: 226 대한 열 충격을 방지하기 위해 느린 램프 파형으로 히터 전압을 켜고 끕니다.

이러한 조치들조차 요구되는 신뢰성을 달성하기에 충분하지 않았다.초기 고장은 유지관리 기간 동안 밸브를 테스트하여 사전 예방적으로 찾아냈습니다.이들은 설계 여유도까지 밸브에 전압과 신호를 적용했기 때문에 한계 테스트라고 불리는 스트레스 테스트의 대상이 되었다.이러한 시험은 사용 중 고장났을 밸브의 조기 고장을 유발하도록 설계되었다.그것들은 테스트 프로그램에 [19]: 60–61 의해 자동으로 수행되었다.1950년의 유지관리 통계는 이러한 조치의 성공을 보여준다.사용 중인 1,622개의 7AD7 튜브 중 243개가 고장 났으며, 이 중 168개가 한계 테스트에서 발견되었습니다.사용 중인 1,412개의 7AK7 튜브 중 18개의 튜브가 고장 났으며, 그 중 2개만이 한계 점검 중에 고장났습니다.그 결과, Wirlwind는 시판되는 어떤 [19]: 61–62 기계보다 훨씬 더 신뢰할 수 있었다.

Whirlwind 튜브 테스트 시스템의 다른 많은 기능들은 표준 테스트가 아니었고 특별히 제작된 장비가 필요했습니다.특별한 테스트가 필요한 조건 중 하나는 튜브 내부의 보풀과 같은 작은 물체에 의해 발생하는 몇 개의 튜브에서 순간적인 단락이었습니다.아날로그 회로에서는 때때로 스플리어스 쇼트 펄스가 사소한 문제이거나 전혀 눈에 띄지 않지만 디지털 회로에서는 치명적일 수 있습니다.이것들은 표준 테스트에서는 나타나지 않았지만, 유리 봉투를 눌러 수동으로 검출할 수 있었습니다.이 [20]: 225 테스트를 자동화하기 위해 티라트론 트리거 회로가 구축되었습니다.

방공망

잭 해링턴의 장비와 상업용 [21]전화선을 사용하여 한스컴 필드에서 실험적인 마이크로파 조기경보(MEW) 레이더를 연결한 후, 항공기는 Wirlwind [22]I에 의해 추적되었다.케이프 코드 시스템은 뉴잉글랜드 [specify]남부 지역을 포괄하는 컴퓨터화된 방공망을 보여주었다.3개의 장거리 레이더(AN/FPS-3), 11개의 갭필러 레이더 및 3개의 높이 찾기 레이더로부터의 신호는 전화선을 통해 매사추세츠주 캠브리지에 있는 Wirlwind I 컴퓨터로 전송되었습니다.더 크고 빠른 기계(완성되지 않음)를 위한 Whirlwind II 설계는 SAGE 방공 시스템 IBM AN/FSQ-7 Combat Direction Central의 기초가 되었습니다.

레거시

Wirlwind는 약 5,000개의 진공관을 사용했다.또한 Wirlwind 디자인을 TX-0으로 알려진 Ken Olsen이 주도하는 트랜지스터화 형태로 변환하기 위한 노력도 시작되었습니다.TX-0은 매우 성공적이었고 TX-1로 알려진 더 큰 버전을 만들 계획이 세워졌습니다.그러나 이 프로젝트는 너무 야심적이어서 TX-2로 알려진 더 작은 버전으로 축소해야 했습니다.이 버전도 귀찮은 일이었고, 올슨은 프로젝트 도중에 DEC(Digital Equipment Corporation)를 설립하기 위해 떠났습니다.DEC의 PDP-1은 기본적으로 TX-0 및 TX-2 개념을 더 작은 [23]패키지로 모은 것입니다.

SAGE를 지원한 후 Wirlwind I은 1959년 6월 30일부터 1974년까지 프로젝트 멤버인 Bill Wolf에 의해 임대되었습니다.

회오리바람 건물의 기념 명판

켄 올슨과 로버트 에버렛은 1979년 보스턴 컴퓨터 박물관의 기반이 된 이 기계를 구했다.그것은 현재 캘리포니아 마운틴 뷰에 있는 컴퓨터 역사 박물관의 소장품이다.

2009년 2월 현재 코어 메모리 유닛은 매사추세츠주 월섬에 있는 Charles River Museum of Industry & Innovation에 전시되어 있습니다.컴퓨터 역사 박물관에서 대여한 비행기 한 대가[clarification needed] 스탠포드 게이츠 컴퓨터 사이언스 빌딩에 전시된 역사 컴퓨터 사이언스 전시회의 일부로 전시되어 있다.

Wirlwind가 입주한 건물은 최근까지 MIT 캠퍼스 전체의 IT 부서인 Information Services & Technology가 소재하고 있었으며, 1997-1998년에는 원래의 외부 설계로 [24]복원되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Redmond, Kent C.; Smith, Thomas M. (1980). Project Whirlwind: The History of a Pioneer Computer. Bedford, MA: Digital Press. ISBN 0-932376-09-6. Retrieved 2012-12-31.
  2. ^ "Compaq donates historic SAGE, Whirlwind artifacts to museum". MITnews. September 26, 2001. Retrieved 2013-08-12.
  3. ^ "IBM Benefits from the Cold War". Grace Hopper and the Invention of the Information Age. Book Baby. 2015.
  4. ^ Larry Watkins (May 1982). "A DEC History of Minicomputers". Hardcopy. pp. 12–19. Of these, speed is the least important factor from a historical standpoint .. people are a very important factor .. Ken Olsen .. Ben Gurley
  5. ^ Ross, Douglas T.; Aspray, William (21 February 1984), An Interview with DOUGLAS T. ROSS (pdf transcript of vocal recording), retrieved 2013-08-12
  6. ^ Project Wirlwind는 미국 해군연구국(ONR)과 미국 공군이 매사추세츠공대(MIT)의 서보메카니컬 연구소의 일부였던 Digital Computer Laboratory에서 후원하는 고속 컴퓨터 작업입니다.IEEE 컴퓨터 협회
  7. ^ Everett, R. R. (1951). "The Whirlwind I computer". Papers and Discussions Presented at the December 10–12, 1951, Joint AIEE-IRE Computer Conference: Review of Electronic Digital Computers. ACM: 70–74. doi:10.1145/1434770.1434781. S2CID 14937316. Retrieved 2013-08-12.
  8. ^ Everett, R. R.; Swain, F. E. (September 4, 1947). Report R-127 Whirlwind I Computer Block Diagrams (PDF) (Report). Servomechanisms Laboratory, MIT. p. 2. Archived from the original (PDF) on 2006-09-08. Retrieved 2012-12-31. The basic impulse rate for operation of the computer will be one megacycle. […] The Whirlwind I Computer is being planned for a storage capacity of 2,048 numbers of 16 binary digits each.
  9. ^ Corbató, F. J. (14 November 1990), An Interview With Fernando J. Corbató (pdf transcript of vocal recording), retrieved 2013-08-12
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  11. ^ "2. Whirlwind I". Digital Computer Newsletter. 2 (1): 1–2. 1950-01-01. Archived from the original on March 11, 2021.
  12. ^ Peddie, Jon (2013-06-13). The History of Visual Magic in Computers: How Beautiful Images are Made in CAD, 3D, VR and AR. Springer Science & Business Media. pp. 81–82. ISBN 9781447149323.
  13. ^ Angeles, University of California, Los; Inc, Informatics (1967). Computer graphics; utility, production, art. Thompson Book Co. p. 106.
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    20,000파운드:
    • Weik, Martin H. (June 1957). "WHIRLWIND I". ed-thelen.org. A Second Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems.
  16. ^ http://dome.mit.edu/bitstream/handle/1721.3/38908/MC665_r04_E-504.pdf[베어 URL PDF]
  17. ^ http://dome.mit.edu/bitstream/handle/1721.3/39012/MC665_r04_E-460.pdf[베어 URL PDF]
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  24. ^ Waugh, Alice C. (January 14, 1998). "Plenty of computing history in N42". MIT News Office.

외부 링크

기록.
선행
-
 세계에서 가장 강력한 컴퓨터
1951–1954		 에 의해 성공자

좌표:42°21°42°N 71°5′48″w/42.36167°N 71.09667°W/ 42.36167; -71.09667