Леонид Черняк – История электронных компьютеров (страница 13)

Таймлайн ENIAC – первого в мире универсального электронного компьютера общего назначения – от замысла до снятия с эксплуатации:

• 1942 – физик Джон Моукли предлагает идею электронного дифференциального интегратора.

• Начало 1943 – у Моукли совместно с Преспером Эккертом складывается первое представление о будущей машине.

• Май 1943 – официальное одобрение проекта армией США, решение о финансировании через Бюро баллистики для расчетов артиллерийских таблиц.

• Июнь 1943 – начало работ в Университете Пенсильвании, Moore School of Electrical Engineering, под руководством Джона Моукли и Преспера Эккерта.

• 1944 – изготовление и тестирование компонентов.

• Осень 1945 – завершение физической сборки.

• 10 декабря 1945 – ENIAC полностью закончен.

• 14 февраля 1946 – официальная презентация ENIAC в Филадельфии. Проект вызвал огромный резонанс в научной и военной среде.

• 1946 – ENIAC передан Армии США и установлен в Абердинском испытательном полигоне, штат Мэриленд.

• Использовался для баллистических расчетов, ядерных симуляций в рамках проекта по водородной бомбе, криптоанализа и научных задач.

• 1948 – модифицирован механизм хранения программ, приближение к схеме фон Неймана.

• 2 октября 1955 – ENIAC официально выведен из эксплуатации.

Создание ENIAC

ENIAC представлял собой сложнейший инженерный комплекс. Построить его в 1940-х годах, когда электронная техника только зарождалась, было настоящим подвигом. Поразительно, что собственными силами сотрудников Школы Мура в подвале университета удалось собрать «монстр», состоявший из сорока отдельных шкафов с электроникой, каждый весом примерно шестьсот килограммов. Шкафы были модульными и выполняли разные функции: арифметические операции, управление программой, ввод и вывод данных и другие задачи. Каждый шкаф имел собственную систему охлаждения – встроенные вентиляторы для отвода тепла от ламп.

Набольшую техническую проблему составлял низкая надежность электронных ламп. А их было около восемнадцати тысяч, на них строилась вся логика и управление машиной. Они потребляли около сто пятидесяти киловатт, что создавало серьезные проблемы с охлаждением и питанием. Преспер Эккерт предложил простое, но эффективное решение: поскольку лампы не выполняли предусмотренное для них усиление сигналов, а использовались исключительно для логических функций, оказалось возможным понизить напряжение на нитях накаливания. Кроме того, в команде работали специалисты, которые проводили диагностику и меняли лампы «на лету». Благодаря этому, несмотря на сложность машины, удалось довести средний срок наработки всей машины на отказ до десяти – пятнадцати часов.

К моменту завершения работы над машиной война уже подходила к концу, и возникли новые приоритеты. Первым практическим применением ENIAC стало моделирование ядерного взрыва. Прежде такие расчеты занимали бы месяцы ручной работы, а машина справилась за сорок восемь часов непрерывной работы.

Несовершенство «первого блина» было очевидно как с точки зрения эксплуатации, так и еще более с точки зрения способа задания условий решаемой задачи. Сегодня мы называем это действием программированием, но тогда такого понятия не существовало. Текста программы как такового не было: программирование ENIAC являлось физическим процессом, состоявшим из ручной коммутации кабелей и установки в нужные позиции переключателей. До идеи программы, состоящей из последовательности команд, Джон Моукли и Преспер Эккерт еще просто не дошли.

Нам это может показаться странным, однако, размышляя об ENIAC, следует избегать снисходительного отношения к прошлому – того, что по-английски называют hindsight bias, или эффектом поздней очевидности – когнитивное искажение, при котором после того, как событие произошло или информация стала известна, прошлое кажется очевидным и предсказуемым, хотя до этого момента результат было трудно или невозможно предугадать.

Об этом эффекте важно помнить, говоря о Джоне Моукли и Преспере Эккерте. Пока другие сомневались, они действовали. Пока остальные обсуждали теорию и спорили о машине Тьюринга, они «на коленке» собрали машину, которая изменила ход истории. Без них история компьютинга пошла бы другим путем – каким, не нам гадать. И, что самое главное, они сами обнаружили врожденные слабости своей машины и компенсировали их в следующем проекте – EDVAC.

Великий дуэт

Джон Моукли родился в семье ученого-физика Себастьяна Моукли. Его предки эмигрировали из Швейцарии, а необычная фамилия является результатом языковой адаптации немецкоязычной формы к американской среде. Имя читается и как Мокли, и Мочли.

С детства Джон проявлял тягу к знаниям и увлекался изобретениями. Первым из них был контактный датчик на ступенях лестницы, ведущей в детскую. Он включал сигнальную лампочку, когда мать поднималась проверить, спит ли ребенок, и позволял Джону успеть выключить свет и спрятать книгу.

Преподавание и наука в те годы не были доходным делом, поэтому отец порекомендовал более практичное инженерное образование, особенно актуальное после окончания Первой мировой войны. Джон согласился и без труда получил стипендию в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе. Однако после двух лет учебы он разочаровался в инженерии. В письмах отцу он сравнивал работу инженера с работой повара: оба действуют по книгам, содержащим рецепты (cookbook). Позже Джон осознал ошибку – он стал великим инженером-творцом. Продолжив обучение, он переключился на физику и добился заметных успехов, а в двадцать пять лет получил степень Ph.D.

Вскоре Джон обзавелся семьей и двумя детьми. Сочетание эрудиции, глубоких знаний и незаурядной внешности позволило ему стать одним из лучших молодых преподавателей в Ursinus College в Пенсильвании, известном своими либеральными взглядами на образование. Его «коронной» лекцией была научно-популярная рождественская демонстрация, на которой он показывал действие законов физики на эффектных опытах, придуманных им самим. Однажды он вызвал фурор, выехав на сцену на роликовых коньках в русском костюме. Затем он сделал волчок и продемонстрировал, как угловая скорость увеличивается, если исполнитель сжимается.

Научным увлечением Моукли стало применение расчетных методов в метеорологии. Это возникло в связи с появлением подходов к численному моделированию атмосферных процессов в конце XIX века. Не видя перспектив в существующих средствах, Джон задумался о создании альтернативных. В письмах он писал о своем непреодолимом упрямстве в стремлении к цели. Окружающие называли его underdog. Этот термин, часто переводимый как «аутсайдер» или «неудачник», точнее обозначает «темную лошадку», способную на неожиданные поступки. Жизнь показала, что Моукли оказался underdog именно в этом смысле – как Давид, победивший Голиафа.

Преспер Эккерт, известный как Прес, родился в Филадельфии в состоятельной семье застройщика и владельца недвижимости. Ему было предопределено получить образование, связанное с бизнесом, и войти в высшее общество. Однако природное дарование изменило этот путь. С пяти лет он увлекался радио. В двенадцать лет он победил на городском научном конкурсе, а затем строил самые разнообразные электронные приборы, включая музыкальную систему для местного крематория. В детстве он любил забавные поделки. Венцом его творчества стал шуточный прибор для измерения страстности поцелуев с индикаторной панелью из десяти лампочек.

Сначала Эккерт учился в местной привилегированной бизнес-школе. Не выдержав ее атмосферы, он перешел в Электротехническую школу Мура (Moore School of Electrical Engineering), позже слившуюся с Пенсильванским университетом. В то время школа считалась вторым по уровню подготовки техническим учебным заведением после Массачусетского технологического института. Выбор не в пользу MIT, вероятно, объясняется нежеланием переезжать в Бостон и жить в кампусе. Прес плохо ориентировался в формальностях повседневной жизни. Однокурсница вспоминала, что на вопрос, почему он всегда ходит в белой рубашке и черном галстуке, он ответил: «Я не знаю, это мне дает мама каждое утро».

После окончания школы в 1940 году Эккерт получает свой первый патент. Дальнейшая его деятельность связана с выполнением военных заказов в области радиолокации, где ему пришлось использовать один из немногих дифференциальных анализаторов конструкции Ванневара Буша. Летом 1941 года он участвовал в американской программе «Инженерное дело, наука и военное управление», организованной Министерством обороны. Именно там он познакомился с Джоном Моукли, который тоже перешел на работу в Школу Мура к аналоговым устройствам.

Так возник великий дуэт, которому предстояло изменить ход истории вычислительной техники. Моукли и Эккерт объединили свои таланты: рационализм и педантичность одного – с мечтательностью и изобретательностью другого, создав команду, способную решать задачи, которые поодиночке были бы непосильны.

Первый электронный компьютер

Если быть точным, то ABC следует признать первым электронным счетным устройством, однако компьютером в полном смысле слова оно не было. Тот факт, что в 1941 году Джон Моукли посетил Джона Атанасова в Университете штата Айова, где Атанасов продемонстрировал ему ABC и использование в ней электронных ламп, дал повод для разговоров о возможном заимствовании. Даже если удается обнаружить элементы «подсмотренного», их нельзя считать нарушением авторского права. Между двумя машинами дистанция колоссальна: ENIAC создавался как универсальный программируемый компьютер, тогда как ABC был лишь специализированной машиной для решения систем линейных уравнений. Сходство ограничивалось использованием ламповых регистров и последовательных схем. Вне всяких сомнений ENIAC по праву можно считать первым электронным компьютером.