Пол Фрейбергер - Пожар в Долине. История создания персональных компьютеров (без иллюстраций)

Хотя Бэббидж разработал три различные подробные схемы своей машины, он не воплотил в жизнь ни их, ни более простую, но чрезвычайно перспективную «Разностную машину» (Difference Engine). Более ста лет считалось, что с технологией машиностроения того времени было просто невозможно точно изготовить детали для этих устройств. Но в 1991 году Дорон Свейд, старший хранитель отдела компьютеров Лондонского музея науки, собрал «Разностную машину» Бэббиджа, используя технологию, инструменты и материалы прошлого столетия. Достижение Свейда доказало, насколько жизнь Бэббиджа была трагична. За сто лет до того, как кто-то смог повторить его попытку, гениальному англичанину удалось изобрести компьютер, который, как выяснилось позже, смог бы работать. Главной причиной неудачи Бэббиджа явилось то, что он не смог найти необходимой финансовой поддержки своего изобретения. Он попросту не желал общаться с теми, кто мог ее оказать.

Если бы Бэббидж не был таким резким и нетерпимым или если бы дочь лорда Байрона оказалась богаче, они смогли бы собрать вычислительную машину, работающую на паре, который сбрасывал бы клубы алгоритмов на Лондон времен Диккенса, сводил балансы настоящим скруджам [1] Скрудж (Scrooge) — персонаж романа Ч. Диккенса «Рождественская песнь в прозе» (Christmas Carols), чрезвычайно жадный и скупой человек. (Здесь и далее примечания переводчика.) или играл в шахматы с Чарльзом Дарвином и другими интеллектуалами, друзьями Бэббиджа. Но Мэри Шелли оказалась права: для того, чтобы появилась такая вычислительная машина, необходима была энергия другого рода, чем пар, — электричество.

В 60-х годах 19-го века американский ученый-логик Чарльз Сандерс Пирс начал читать лекции о работах Джорджа Буля, основателя Булевой алгебры (алгебры логики). Буль соединил математику и логику и изложил это достаточно убедительно. Пирс радикально изменил и расширил Булеву алгебру.

В 80-х годах прошлого века Пирс понял, что ее можно использовать в качестве модели электрической сети с переключателями. С помощью значения «истина/ложь» в Булевой алгебре можно было точно отобразить, как ток протекает через комплекс переключателей. Другими словами, логика могла быть представлена с помощью электрической сети. Это значило, что в принципе возможно создать электрические вычислительную и логическую машины. И действительно, в 1885 году один из студентов Пирса Аллан Маркванд разработал, хотя и не построил, машину для выполнения простейших логических операций.

Сеть с переключателем (также известная как переключатель, блок переключения, или реле), которую Пирс планировал использовать для реализации Булевой алгебры, стала одной из основ компьютера. Уникальное свойство этого устройства таково, что благодаря вводимой информации она заставляет ток течь или не течь.

Замена механических переключателей электрическими реле позволила, кроме всего прочего, уменьшить размеры вычислительных машин. В самом деле, первая электрическая логическая машина, построенная Бенджамином Бураком в 1936 году, была небольшим устройством и помещалась в чемодане. Она могла обрабатывать утверждения, сделанные в форме силлогизмов. Например, получая утверждения «Все мужчины — смертны», «Сократ — мужчина», она выдавала утверждение «Сократ — смертен» и отрицала то, что Сократ — женщина. Неправильные утверждения создавали замыкание в сети, тут же зажигались сигналы, различающие типы логических ошибок.

Однако большинство специально созданных вычислительных машин того времени имели дело только с цифрами, а не с логикой. За много лет до появления устройства Бурака Герман Холлерит изобрел табулятор, который использовали в переписи населения США в 1890 году. Компания Холлерита была в конечном счете поглощена компанией, вскоре получившей название IBM (International Business Machines). К концу 20-х годов IBM делала деньги, продавая бизнесменам особые вычислительные машины, позволяющие автоматизировать процедуру вычислений. Устройства IBM не были ни компьютерами, ни логическими машинами типа машины Бурака, а просто большими, ставшими впоследствии знаменитыми калькуляторами.

Вместе с тем, компания смотрела далеко вперед. После появления докторской диссертации Клода Шэннона из Массачусетсского технологического института, объяснявшей, как электрические переключатели могут моделировать Булеву алгебру (что Пирс продемонстрировал еще 50 лет назад), руководители IBM согласились финансировать работу над большой вычислительной машиной, в основе которой были электромеханические реле. Хотя в компании потом сожалели об этом, IBM выделила профессору Гарварда Говарду Айкену огромную по тем временам сумму в 500 000 долларов для разработки вычислительного устройства Mark-1, давним прототипом которого была «Аналитическая машина» Бэббиджа. Правда, Бэббидж изобрел чисто механическую машину, Mark-1 же был электромеханическим чудовищем с электрическими реле, служащими переключателями, и блоками реле для сохранения информации в памяти. Работа машины сопровождалась сильным шумом, электрические реле клацали, непрерывно открываясь и закрываясь. Когда работа над Mark-1 в 1944 году завершилась, о нем часто говорили как об электронном мозге из научной фантастики, ставшем реальностью. Но компания была весьма недовольна тем, что Айкену до конца не удалось оправдать возложенные на него ожидания. Были и другие причины для отказа продолжить финансирование. Это понятно: еще до того, как начались работы над Mark-1, достижения технологического прогресса делали его устаревшим.

Прежде всего электричество создало базу для появления электроники. Так же, как ранее за зубчатыми колесами паровой машины Бэббиджа пришли электрические реле, их должна была вытеснить электроника — так считал Джон Атанасофф, профессор математики и физики колледжа штата Айова. Незадолго до вступления Америки во Вторую мировую войну Атанасофф вместе с Клиффордом Берри изобрели АВС, компьютер Атанасоффа-Берри. Переключателями в нем служили электронные вакуумные лампы, а не реле. Такая замена стала важным технологическим прорывом. В принципе, машины на вакуумных электронных лампах делали вычисления значительно быстрее и действовали намного эффективнее, чем машины на реле. Но работа над АВС, как и над устройством Бэббиджа, не была доведена до конца опять же по причине недостаточного финансирования. В итоге Атанасофф и Берри создали только простой прототип своего изобретения, кучу проводов и ламп, которая напоминала примитивный настольный калькулятор. Тем не менее, используя электронные лампы в качестве переключающих элементов, Атанасофф своим открытием сделал шаг вперед в развитии компьютеров.