Александр Харс - Я познаю мир. Компьютеры и интернет

Команда из 10 инженеров, 200 техников и нескольких тысяч рабочих–монтажников в течение двух с половиной лет трудилась над созданием «Электронного цифрового интегратора и вычислителя» (Electronics Numerical Integrator and Computer, сокращенно «ЭНИАК»).

«ЭНИАК»

Это было огромное сооружение, состоящее из 40 панелей, содержащих 18.000 электронных ламп и 1500 реле. Машина потребляла около 150 кВт электроэнергии – мощность, достаточная для работы небольшого завода.

Тем не менее использование электронных ламп вместо механических и электромеханических элементов позволило резко увеличить скорость выполнения машинных операций. «ЭНИАК» тратил на умножение всего 0,0028 секунды, а на сложение и того меньше – 0,0002 секунды. Основными схемами машины были так называемые ячейки «И», действовавшие как переключатели, ячейки «ИЛИ», предназначенные для объединения на одном выходе импульсов, идущих от разных источников, и, наконец, триггеры (так называются устройства, способные по команде занимать одно из двух положений – «О» и «1», «включено» или «выключено».)

В «ЭИИАКе» 10 триггеров соединялись в кольцо, образуя десятичный счетчик, который выполнял роль счетного колеса механической машины. 10 таких колец плюс 2 триггера для представления знака числа образуют запоминающий регистр. Всего в «ЭНИАКе» было 20 таких регистров. Каждый регистр мог быть использован также для выполнения операций суммирования и вычитания. Другие арифметические операции выполнялись в специализированных блоках. Помимо памяти, на триггерных ячейках в машине имелся блок механических переключателей, на котором вручную могло быть установлено до 300 чисел.

Работой отдельных блоков машины управлял задающий генератор, который определял последовательность тактовых или синхронизирующих импульсов, эти импульсы «открывали» и «закрывали» соответствующие электронные блоки машины.

Работа над «ЭНИАКом» проходила в обстановке чрезвычайной секретности. Не удивительно поэтому, что выдающийся американский математик Джон фон Нейман узнал о ней совершенно случайно. Будучи, консультантом крупнейшей в США Абердинской баллистической лаборатории, он летом 1944 года встретил на железнодорожной станции Абердина своего старого знакомого Германа Гольдстайна. В разговоре тот упомянул о работах Моучли–Эккерта. Заинтригованный Нейман захотел присоединиться к ним...

Тут надо, наверное, сказать, что авторитет Джона фон Неймана в среде ученых был очень высок. Кое–кто из посвященных знал, что Нейман частенько бывал в Лос–Аламосе, где создавалась атомная бомба, непосредственно участвовал во многих проектах, много консультировал. Причем его феноменальные математические способности иной раз вызывали шок у окружающих.

«Однажды один известный физик–экспериментатор и я целый день безуспешно ломали голову над задачей, для решения которой нужно было взять некий интеграл, – вспоминал Эмилио Сегре, ученик Энрико Ферми – одного из «отцов» американской ядерной бомбы. – Поставивший нас в тупик интеграл был написан на доске, когда через приоткрытую дверь нашей комнаты мы увидели идущего по коридору фон Неймана. «Не можете ли вы помочь нам с этим интегралом?» – спросили мы у него. Фон Нейман подошел к двери, глянул на доску и продиктовал ответ. Мы совершенно остолбенели, – не понимая, как это ему удалось сделать...»

Естественно, что фон Нейман не только мгновенно смог оценить огромное практическое значение быстродействующих вычислительных машин, но и был способен помочь в их совершенствовании.

Он присоединился к группе Моучли–Эккерта, когда конструирование «ЭНИАКа» подходило к концу. И тут же стал выдвигать идеи, как его можно усовершенствовать.

В конце концов, это привело к тому, что, едва закончив работу над одной машиной, все тут же переключились на создание другой, более совершенной.

Один из наиболее ощутимых недостатков релейных машин и «ЭНИАКа» заключался в способах программного управления ходом вычислений. «ЭНИАК», например, несколько дней готовили к работе, осуществляя необходимые соединения на коммутационной доске, а собственно решение задачи длилось всего несколько минут.

Для устранения этого недостатка фон Нейман и его коллеги предложили «принцип хранимой программы», в соответствии с которым программа, как и исходные числовые данные, вводилась и хранилась в памяти машины.

В 1945 году группа начала работу над «Электронной вычислительной машиной с дискретными переменными», сокращенно «ЭДВАК». Однако вскоре коллектив разделился: фон Нейман и Гольдстайн уехали в Принстон, Беркс – в Мичиган, а Моучли и Эккерт организовали собственную компанию по производству ЭВМ. Поэтому «ЭДВАК» был закончен лишь в 1950 году – на год позже, чем английская машина «ЭДСАК», которая оказалась, таким образом, первой в мире вычислительной машиной с хранимой программой.

Сложение занимало у «ЭДСАКа» 0,07 миллисекунды, умножение – 8,5 миллисекунды (1 миллисекунда = 10~ 6секунды), ввод данных в машину производился с помощью перфоленты, вывод – с помощью пищущей машинки.

Вслед за «ЭДСАК» и «ЭДВАК» в первой половине 50–х годов появляется множество других ламповых машин. Например, в США Гарвардская вычислительная лаборатория в марте 1950 года закончила работу над ЭВМ «Марк–3», в которой тоже использовался принцип «хранимой программы».

Новоявленная фирма «Эккерт–Моучли компьютер корпорейшн» начала свою деятельность с создания «БИНАКа». В начале 50–х годов к работам над вычислительными машинами приступило Национальное бюро стандартов США. Результатом этих работ явились машины «ДИСЕАК», а затем «СВАК».

И наконец, английские специалисты при непосредственном участии Тьюринга создали ЭВМ с названием «МАДАМ».

Вскоре слухи о создании вычислительных машин за рубежом проникли и в нашу страну. Однако первое время советское руководство отнеслось к созданию таких машин отрицательно. «Кибернетика – это буржуазная лженаука, а вычислительные машины нам не нужны – у нас достаточно счетоводов и бухгалтеров», – примерно такова была тогдашняя точка зрения.

Впрочем, довольно скоро ее пришлось изменить: применение за рубежом ЭВМ для расчетов самолетов, двигателей, первых ракет привело к тому, что мы стали в этих отраслях отставать. Пришлось пускаться вдогонку.

И вот в начале 50–х годов XX века появились первые советские электронные вычислительные машины. Прежде всего следует вспомнить о малой электронной вычислительной машине «МЭСМ», построенной в Киеве под руководством С. А. Лебедева, действительного члена Академии наук Украины.