Аркадий Частиков - Архитекторы компьютерного мира
Маучли всегда использовал различные подходы к решению задачи, выбирая наиболее быстродействующий способ подсчета. Он пригласил в лабораторию дипломированных специалистов и начал проводить эксперименты с неоновыми лампами, закупив небольшую партию в компании "Дженерал", а вакуумные лампы он заимствовал из радиоприемников. Схемы Маучли, разработанные между 1936 и 1940 годами, включали в себя газовые, неоновые и вакуумные лампы, которые затем предполагалось применять в электронных цифровых вычислениях.
4 декабря 1940 года Маучли стал учеником Джона де Вайре и в течение года надеялся изобрести первым электронное вычислительное устройство, которое бы выдавало ответ сразу же после ввода всей необходимой для расчета информации. Затруднение заключалось в системе счисления. Итогом всех проведенных экспериментов явилось представление доклада на конференции в Пенсильванском университете. Сразу же после лекции он встретился с Джоном Атанасовым. В июне 1941 года Маучли отправился в штат Айова, чтобы взглянуть на машину Атанасова — АВС. Познакомившись с работой машины, он был разочарован методами Атанасова, машина не была автоматизирована и каждый шаг управлялся оператором. Он надеялся увидеть более совершенную и автоматизированную машину. Он отметил, что Атанасов не использовал основные преимущества вакуумных ламп, их быстродействие и многофункциональность. Кроме того, Атанасов не знал, как сделать надежными вакуумные лампы. Пока Маучли находился в штате Айова, он узнал, что его приняли в электротехническую школу Мура. Был разработан курс для обучения двадцати специалистов по математике и электроники. Здесь впервые пересеклись пути Джона Маучли и Джона Преспера Эккерта.
Подобно Маучли, Эккерт был талантливый молодой человек с мышлением инженера и готовностью разрабатывать самые необычные устройства. Он родился в Филадельфии 9 апреля 1919 года в семье инженера-строителя. В восемь лет он собрал детекторный радиоприемник. В двенадцать лет Преспер сделал маленькую лодку, которая перемещалась с помощью магнитного поля, и получил за это первый приз. В пятнадцать лет он разработал дистанционно-управляемое взрывное устройство, которое испытал в школе, нажав на кнопку блока управления в аудитории. Ко времени окончания школы в 1937 году Эккерт закончил также первый курс отделения математики. Хотя он поступил в MIT и был допущен к дальнейшей учебе, мать Эккерта не хотела этого. Его отец хотел, чтобы он учился в Бартонской школе финансов, в университете штата Пенсильвания. Следуя желанию своих родителей, он перевелся в Бартон, но проучился там недолго, поскольку не любил занятия по бизнесу. Он хотел изучать физику. Так как набор закончился, он пошел в школу Мура, которую закончил в 1941 году.
Он всегда был изобретателем. В течение одного лета он сконструировал устройство, которое измеряло концентрацию паров нафталина, используя ультрафиолетовое излучение. Позже он усовершенствовал схемы для распределения напряжения. Затем он разработал приборы, которые измеряют допустимое напряжение усталости в металлах. В течение Второй мировой войны он сконструировал устройство для отыскания вражеских магнитных морских мин. Устройство записывало малейшие изменения в магнитном поле. Он работал над проблемами радаров, над устройством синхронизации измеряемых радарами целей. Летом 1941 года он изучал в школе Мура электронику и подружился с одним из двадцати студентов — Джоном Маучли. Эккерту было двадцать два, он был моложе Маучли на двенадцать лет, но они этому не придавали никакого значения. В то время как другие думали, что планы Маучли нереалистичны, Эккерт, напротив, был убежден, что создание электронного компьютера на базе вакуумных ламп — вполне решаемая задача.
Как уже отмечалось, в июне 1941 года Маучли посетил Джона Атанасова. В сентябре он написал Атанасову, что у него есть концепции, которые "ничем не похожи на вашу машину" и что он "хочет провести исследования различных идей с надеждой получения очень быстрых результатов и не слишком дорогостоящих". Он спросил разрешения у Атанасова о включении некоторых особенностей его компьютера в свой. По просьбе своей второй жены Кэтлин Маучли, он просто хотел подключить Атанасова к совместной работе над новым компьютером. Однако ответ Атанасова был отрицательным.
В ноябре 1942 года союзники высадились в Северную Африку, а т. к. различие между севером Африки и Мэрилендом было значительно, то таблицы огня были неверны. Поэтому артиллерийский департамент армии США получил заказ на новые баллистические таблицы, которые требовали вычисления сотен траекторий: для каждой траектории по шесть таблиц в день. Ученые Абердина, специалисты в области баллистических исследований, работали совместно со школой Мура над составлением таблиц. Дифференциальный анализатор, их самая лучшая машина в то время, не был достаточно точен, но только один Эккерт понимал ее бесперспективность. Маучли ждал момента, чтобы предложить школе Мура сконструировать электронный высокоскоростной компьютер на базе вакуумных ламп.
Школа Мура отнеслась безразлично к его идее, но Эккерт был на его стороне. Для Маучли и Эккерта наступило тяжелое время, т. к. было необходимо убедить других вкладывать деньги в электронику, особенно в электронные лампы. Оппоненты говорили, что лампы быстро выйдут из строя. Знаменитый Энрико Ферми, статистик и физик, информировал Джона фон Неймана, что с таким количеством ламп ENIAC проработает только пять минут. Но Маучли и Эккерт не были обеспокоены этим. Они знали, что компьютер будет в тысячу раз быстрее, чем любое другое устройство, и если он проработает только пять минут в час, это будет в сотню раз быстрее, чем любая другая машина.
В августе 1942 года Маучли составил проект "Использование быстродействующих устройств на электронных лампах для вычислений", в котором убедительно показал, что использование электронных схем значительно увеличит быстродействие вычислений. Машина, которую он задумал, выполняла тысячу умножений в секунду, вычисляла траектории за одну-две минуты, что в пятнадцать — тридцать раз быстрее, чем анализатор. Но реальное появление ENIAC произошло в сентябре, когда Абердин установил связь с университетом через своего посредника, лейтенанта Германа Голдстайна. В марте 1943 года Голдстайн попросил Маучли высказать свои идеи относительно электронных вычислений. Когда Голдстайн предложил, чтобы Маучли записал все свои идеи на бумаге, то он ответил, что это уже сделано. Но, к большому огорчению Маучли, доктор Джон Брайнерд, администратор школы Мура, руководитель проекта ENIAC, сообщил им о пропаже записки. Благодаря секретарше Маучли Дороти Шисла удалось восстановить записку из ее стенографических отчетов.
Некоторые члены правительства не одобряли этих разработок, т. к. думали, что компьютер технически невыполним при существующих технологиях. Но все-таки проект был одобрен 9 апреля 1943 года, в день рождения Эккерта, когда ему исполнялось 24 года. Артиллерийский департамент выделил 400 тыс. долларов для засекреченной разработки электронного универсального компьютера, самого быстрого, названного электронным числовым интегратором (ENIAC). Сначала ему было дано название ENI, но впоследствии он был переименован в ENIAC. План разработки ENIAC был засекречен и в школе Мура упоминался под кодовым названием '"Проект РХ".
Самое большое электронное оборудование, известное в то время, электронное радарное устройство, содержало около 200 электронных ламп, в то время как в ENIAC предусматривалось приблизительно 17 000 ламп.
Пятьдесят человек непрерывно работали над проектом за исключением Маучли, который еще и учился. Место для установки было выбрано прозаически, это была перестроенная аудитория в школе Мура.
ENIAC не использовал двоичную систему, упрощая работу операторов, читающих результаты сразу же, без преобразования из двоичных кодов. Самое длинное число, обрабатываемое ENIAC, содержало двадцать цифр. В главном программном устройстве была заложена информация для всех команд и переходов. Программа вычислений не сохранялась в памяти вместе с данными и не могла быть изменена.
Немногие могли забыть привычки работы Эккерта и Маучли. Эккерт любил работать вне кабинета в присутствии кого-нибудь, причем не имело значения, был ли это техник или сторож. Он был человеком движения и редко сидел на стуле, а чаше присаживался на край стола или ходил взад-вперед. Маучли был большой труженик, который мог иногда оставаться на работе несколько дней без перерыва на сон.
Мысли Маучли и Эккерта были заняты только ENIAC, пока в конце апреля 1944 года они не почувствовали себя на пороге успеха. Два сумматора обрабатывали данные взаимодействия, а также последующую информацию. Затем Маучли и Эккерт сформировали остальные восемнадцать сумматоров. Но это уже было двадцатью месяцами позже, прежде чем весь ENIAC впервые начал работать.
