Аркадий Частиков - Архитекторы компьютерного мира

Профессор математики Государственного университета Гумбольта, главный эксперт проекта истории компьютерной техники Смитсоновского Национального музея истории техники Генри Тромп писал: "Я убежден в том, что Айкен был одним из провозвестников компьютерной эры. Его личные качества оказали большое влияние на многих исследователей, сотрудничавших с ним в период 40—50-х годов".

Джон Атанасов и Клиффорд Берри

Изобретатели электронного цифрового компьютера

Хотя это доставляет мне некоторое удовлетворение, я не перестаю удивляться, что каждый из четырех принципов моей концепции используется в конструкциях современных компьютеров.

…д-р Атанасов сказал мне по телефону, что многие идеи в компьютере, а также практическая реализация принадлежат Клиффу.

Джон Атанасов

Кто изобрел электронный цифровой компьютер? До начала 70-х годов легко было ответить на этот вопрос — это Джон Маучли и Джон П. Эккерт, которые в 1943–1946 годах создали ENIAC, действующий электронный цифровой компьютер. Но после октября 1973 года по решению суда изобретателем электронного компьютера назвали Джона В. Атанасова.

По иронии судьбы Атанасов, физик из Айовы, который придумал в конце 30-х годов компьютер, был более известен в Европе, чем в Америке. Американские ученые и инженеры, создававшие в 40—50-х годах электронные компьютеры, мало что знали о нем.

И тем не менее в начале 70-х годов Атанасов выиграл юридическое право называться изобретателем электронного компьютера. Маучли и Эккерт заявили, что суд был несправедливым, что компьютер Атанасова никогда не работал и что они являются изобретателями электронного компьютера. Большинство ученых в настоящее время считают, что вопрос о приоритете до сих пор не решен и, в конечном счете, мало интересен. Что можно сказать с уверенностью, так это то, что Атанасов, Берри, Маучли и Эккерт внесли существенный вклад в развитие электронного компьютера.

Клиффорд Берри

Математика была центром интересов Джона Винсента Атанасова с детства. Родился он в Гамильтоне, штат Нью-Йорк, 4 октября 1903 года в семье математически мыслящих родителей. Его отец, болгарский эмигрант, был инженером-электриком, а мать-американка была учителем и занималась алгеброй до девяноста лет. Когда Джон был ребенком, его семья переехала во Флориду после того, как отец получил там работу инженера. Джон был развит не по годам. С помощью своей матери он научился рано читать и любил все, что мог почерпнуть из книг.

В 1913 году, когда ему было 9 лет, Джон Атанасов начал свой путь в электрический мир. Его отец, который руководил электрической системой на фосфатном руднике, провел электрическую проводку в своем доме, сделав ее одним из первых в округе. Благодаря старшему Атанасову Джон выучил основы электричества. В тот же год его отец купил Джону логарифмическую линейку, и Джон с февраля по август работал с логарифмами, пользуясь учебником Дж. М. Тейлора для колледжей, который достал из отцовской библиотеки.

В возрасте 10 лет он изучал физику и химию, а также продолжал заниматься математикой. Его мать дала ему книгу, в которой объяснялось, как производить вычисления в других системах счисления, отличных о десятичной. Позже Атанасов вспоминал: "Когда я приступил к работе над компьютером, одна из вещей, которая крутилась в моем мозгу, была та, что может быть компьютеры будут работать лучше с другим основанием, чем десять".

Во время обучения в школе Атанасов решил стать физиком-теоретиком, но, поступив в университет Флориды в 1921 году, выбрал профессию инженера- электрика. Он получил диплом инженера в 1925 году. В сентябре этого же года Атанасов уехал на север в колледж штата Айова, чтобы преподавать математику и руководить дипломными работами по физике и математике. Затем Атанасов переезжает в университет штата Висконсин, где в мае 1930 года защищает докторскую диссертацию. По возвращении в Государственный колледж штата Айова он работает ассистентом профессора по математике и физике.

В середине 30-х годов Атанасов задумывается над проблемой автоматизации решения больших систем линейных алгебраических уравнений. Аналоговые методы решения с помощью дифференциального анализатора Ванневара— Буша его не удовлетворяли из-за недостаточной точности, а устройства, реализующие цифровой подход, не существовали. Он пытался модифицировать калькулятор фирмы IBM для решения систем уравнений, но из-за сложности работы вскоре отказался (надо сказать, что ему был известен проект аналитической машины Ч. Бэббиджа).

Идеи и принципы создания цифрового компьютера к нему пришли, как он вспоминает, зимним вечером 1937 года в придорожной таверне. В поздние годы он сформулировал суть этих принципов:

□ в своей работе компьютер будет использовать электричество и достижения электроники;

□ его работа будет основана на двоичной, а не десятичной системе счисления;

□ основой запоминающего устройства будут служить конденсаторы;

□ будут использованы логические электронные схемы.

Для реализации проекта ему нужен был талантливый изобретатель, очень хорошо знающий электронику. Атанасов обратился к декану инженерного факультета с просьбой порекомендовать ему выпускника электротехнического отделения, хорошо знающего электронику. Ни минуты не колеблясь, декан предложил ему Клиффорда Эдварда Берри, блестящего, трудолюбивого, многообещающего ученого, уже имеющего впечатляющий перечень наград и достижений.

Они встретились, и родилась команда Атанасов и Берри, а в ноябре 1939 года появились наброски компьютера Атанасова — Берри — ABC (Atanasoff— Berry Computer, как позже Атанасов настоял, чтобы его так называли). Проектирование и конструирование компьютера осуществлялось с конца 1939 года до середины 1942 года. Что же представлял собою компьютер АВС? Вот, что пишет об этом Клиффорд Берри Р. Ричардсу в письме, датированном 30 апреля 1963 года: "Машина была сконструирована с единственной целью, а именно — для решения больших систем линейных алгебраических уравнений (до 30x30). В ней использована двоичная арифметика, длина слова составляла 50 бит. Основной метод решения (метод Гаусса) заключался в последовательном исключении коэффициентов из пар уравнений с тем, чтобы сократить первоначальную квадратную матрицу до треугольной. Так как внутренняя память компьютера одновременно сохраняла коэффициенты двух уравнений, промежуточные результаты (т. е. единые уравнения, результирующие из линейной комбинации двух для сокращения на единицу количества переменных) хранились на специальных перфокартах, каждая из которых содержала тридцать 50-разрядных двоичных чисел. Эти перфокарты затем снова считывались машиной на последующем этапе процедуры. Перфокарта перфорировалась или считывалась в течение одной секунды, но вставлять ее надо было вручную.

Клиффорд Берри и АВС-компьютер

Максимальное время, которое требовалось в худшем случае машине для исключения переменной между двумя уравнениями, составляло около 90 секунд, а в среднем гораздо меньше.

В машину входило два запоминающих устройства — по одному для коэффициентов каждой из пар скомбинированных уравнений. Эти запоминающие устройства состояли из вращающихся барабанов, с прикрепленными маленькими конденсаторами, каждый из этих конденсаторов был подключен к небольшому латунному контакту на поверхности барабана. Пять шестых периферийной поверхности барабана было занято этими контактами (30 рядов по 50 контактов в каждом), а шестая часть оставалась пустой, предоставляя время для других операций. Барабаны приводились в движение редукторным синхронным двигателем, обеспечивающим скорость 1 об./мин. Таким образом, скорость прохождения контактов мимо считывающей щетки составляла 60 в секунду. Полярность заряда на конденсаторе указывала "единицу" или "ноль", и каждый конденсатор сразу же после считывания перезаряжался, чтобы заряд никогда не оставался на нем более одной секунды. Все слова обрабатывались параллельно, но внутри каждого слова цифры обрабатывались последовательно. Интересно отметить, что прежде чем проектировать память на конденсаторах, мы серьезно рассматривали идею использования магнитных барабанов, но отказались от нее из-за низкого уровня сигналов.

Имелось 30 идентичных арифметических устройств, которые по существу были двоичными сумматорами. Каждое состояло из серии электровакуумных ламп с прямой связью (семь сдвоенных триодов), соединенных между собой таким образом, что они выполняли двоичное сложение. Каждое устройство имело три входа (два — для складываемых или вычитаемых чисел и один — для переноса с предыдущего места) и два выхода (один — для результата на том месте, а другой — для переноса на другое место).