Бизенц Торра - Том 15. От абака к цифровой революции. Алгоритмы и вычисления

После публикации «Первого черновика» фон Нейман занялся поисками финансирования для постройки более мощной вычислительной машины. Этой машиной стал ADIVAC, разработанный в IAS ( Institute for Advanced Study — Институт перспективных исследований) в Принстоне в 1953 году.

* * *

ДЖОН ФОН НЕЙМАН (1903–1957)

Американец венгерского происхождения Джон фон Нейман — одна из ключевых фигур в науке XX столетия. Он был пионером современных цифровых вычислений и совершил открытия во многих областях: квантовой физике, кибернетике, экономике и, разумеется, математике. Фон Неймана называли вундеркиндом; в 1926 году, когда ему было всего 23 года, он получил степень доктора математики, защитив диссертацию по аксиоматике теории множеств. В Европе он занимался исследованиями в области математики и квантовой механики.

Он преимущественно работал в Гёттингене под руководством Давида Гильберта и написал книгу ««Математические основы квантовой механики» на немецком языке. В 1930 году Нейман эмигрировал в США, в возрасте 29 лет занял одну из пяти первых профессорских должностей в принстонском Институте перспективных исследований. Еще одну из этих должностей занимал Альберт Эйнштейн. Фон Нейман считается создателем теории игр и автором понятия MAD ( Mutually Assured Destruction — «Взаимное гарантированное уничтожение»). Он работал над Манхэттенским проектом и созданием водородной бомбы.

* * *

ENIAC как компьютер общего назначения был огромным шагом вперед, однако некоторые технические решения, использованные при его постройке, оставляли желать лучшего. Основная проблема заключалась в том, что для смены программы требовалось изменять конфигурацию электрических цепей вручную. Так как программа не сохранялась в памяти, в отличие от современных компьютеров, то для определения того, какие расчеты и в каком порядке следует произвести, требовалось подключать и отключать переключатели, как на старинных телефонных станциях. Эта задача была очень трудоемкой и требовала столько времени, что выгода от использования компьютера была крайне сомнительной.

С целью решить проблемы ENIAC были начаты работы над новым компьютером — EDVAC. Эккерт, Мокли и фон Нейман очень подробно проанализировали, как должно производиться программирование компьютера, и пришли к выводу, что оптимальным вариантом будет хранение программы в памяти подобно тому, как в ней сохранялись числа. Трудно поверить, что в прошлом компьютерные программы и аппаратное обеспечение не были разделены. Результатом этой идеи стало рождение языков программирования и программирования как отдельной дисциплины.

Создание EDVACстало значимым событием в истории информатики.

Работы над EDVAC были закончены в 1949 году в Институте Мура Пенсильванского университета. К тому времени Эккерт и Мокли уже не участвовали в проекте, так как покинули его в 1946 году. В EDVAC использовалось 6000 ламп и 12 000 диодов, он весил 7850 килограммов и занимал площадь в 45,5 квадратных метров. Для работы ему требовалось 56 кВт электроэнергии. Он был намного легче ENIAC, учитывая масштаб этих цифр. Он также был быстрее своего предшественника: сложение выполнялось за 864 микросекунды, умножение — за 2900 микросекунд.

В это же время на «Первый черновик» фон Неймана обратили внимание в Великобритании. Морис Уилкс из Кембриджского университета в том же 1949 году сконструировал EDSAC ( Electronic Delay Storage Automatic Calculator — автоматический вычислитель на электронных линиях задержки). Это была первая электронная вычислительная машина с набором внутренних команд. Однако первым компьютером с набором внутренних программ стал SSEM. Его память состояла из 512 ячеек по 17 бит каждая. Первая компьютерная игра в мире — крестики-нолики под названием ОХО — была создана на EDSAC. На основе этой вычислительной машины был создан первый компьютер, применявшийся в коммерческих целях — LEO I.

Вырезка из британской газеты, в которой рассказывается о создании EDSAC.

Оставив Пенсильванский университет, Эккерт и Мокли основали компанию Eckert-Mauchly Computer Corporation для постройки UNIVAC — акроним от Universal Automatic Computer, универсальный автоматический компьютер, где слово «универсальный» означало, что компьютер будет способен решать научные, технические, экономические и другие задачи.

Первой организацией, которая приобрела UNIVAC Эккерта и Мокли, стало Бюро переписи населения США. По завершении работ над компьютером в 1951 году компания Эккерта и Мокли была поглощена более крупной компанией Remington Rand. Второй компьютер был куплен Пентагоном в 1952 году. Эти вычислительные машины считаются первыми коммерческими компьютерами в мире.

В большинстве случаев они использовались для обработки данных, а не для физических или математических расчетов. Бюро переписи населения США использовало UNIVAC для обработки результатов переписи и формирования классификаций.

Пульт управления UNIVAC I, хранящийся в Музее науки Бостона.

Основным преимуществом UNIVAC для многих пользователей была не только скорость вычислений, но и использование лент вместо перфокарт для чтения и записи информации. Перфокарты требовали вмешательства оператора, и их замена на ленту означала увеличение степени автоматизации расчетов. Отбор данных производился самой машиной. UNIVAC производил сложение двух чисел за 0,5 микросекунды.

До выхода UNIVAC на рынок компания IBM уделяла основное внимание выпуску калькуляторов, работавших на перфокартах. Однако увидев интерес к новому компьютеру, IBM начала развивать проекты в этом направлении. Первой вычислительной машиной подобного типа стал IBM 701, который был схож с UNIVAC и назывался «электронной машиной для обработки данных». Фон Нейман, который в то время работал над созданием своего компьютера в Принстоне, участвовал в этом проекте в качестве консультанта. Работы над IBM 701 были завершены в 1952 году, а в начале 1953-го он был отправлен в лабораторию Лос-Аламоса, где велась разработка ядерного оружия.

Развитие аппаратного обеспечения в течение XX века позволило вычислить τ с более высокой точностью. В настоящее время известно более триллиона знаков этого числа. Последний результат содержит почти 2,7 триллиона знаков после запятой, то есть 2,7·10 12знаков [1] На момент написания книги (2010). .