Комп'ютер Атанасова

Компьютер Атанасова.

Allan R. Mackintosh.

Те, кого протягом десятиліть вважали винахідниками перших електронних цифрових комп’ютерів, насправді були першими. Ця честь належить фізику Джону У. Атанасову.

История, нарешті, згадала про Джоні У. Атанасове. Після кількох десятиліть, прожитих невідомим, цей 84-річний професор із фізики, віддавна ідеться за рахунок пенсій, отримує тепер визнання фахівців із обчислювальної техніки через те, що він зробив майже півстоліття тому — за винахід першого електронного цифрового комп’ютера. Впоть впритул до останнього часу переважають у всіх офіційних працях з історії обчислювальної техніки ця заслуга зазвичай приписувалася іншим.

В цих працях говориться, що сучасні комп’ютери ведуть свій родовід від машин, що з’явилися наприкінці 30-х — початку 40-х років, коли було зроблено багато взаємно дополнявших і які стимулювали одне одного спроб автоматизувати, прискорити чи якимось чином усунути потреба у довгих, стомливих ручних обчисленнях.

Например, в 1932 р. Ванневар Буш з Массачусетського технологічного інституту побудував механічний комп’ютер, під назвою диференційним аналізатором, у якому обчислення виконувалися у вигляді обертових шестерень і валиків.

В кінці 1930;х Конрад Цузе в Німеччини, Джон Р. Стибиц з американської компанії Bell Telephone Laboratories і Говард Эйкен з Гарвардського університету (спільно з корпорацією IBM) незалежно друг від друга розробили «електромеханічні комп’ютери », у яких набори електрично керованих пристроїв, званих реле, представляли числа. «Включене «і «виключене «становище реле відповідали цифр 0 і одну двоичной системи числення, або системи з повним правом 2. (На відміну від стандартної десяткової системи числення, чи зміни системи з повним правом 10, в якої числа видаються цифрами від 0 до 9, в двоичной системі все числа виражаються комбінаціями з цих двох цифр — 0 і одну.).

Далее у тих працях говориться про тому, перші електронні комп’ютери винайшли у середині 40-х років. У на відміну від механічних і електромеханічних електронні комп’ютери збираються переважно на електронні лампи, транзисторах, а найсучасніші - на інтегральних мікросхемах. Першою такою машиною, як вважають, вважається «Колос », побудований математиками Аланом М. Тьюрингом, X.А. Ньюменом та його колегами зі Дослідницького центру на Блетчли (Англія). Ця машина, почала працювати у 1943 р., допомогла розшифрувати систему секретних німецьких кодів отже істотно вплинула хід Другої світової війни. Друга машина отримав назву «Електронного чисельного інтегратора і комп’ютера », скорочено «ENIAC », і було побудована Джоном У. Мочли і Дж. Преспером Экертом з групою працівників із Пенсільванського університету. Вона почала працювати 1945 р.

Однако насправді у період 1937 і 1942 рр., тобто. кілька років доти, як було створено згадані машини, Атанасов сконструював та побудував два порівняно невеликих електронних комп’ютера. Перший із низ послужив прототипом потужнішою машини, яка отримала назву комп’ютера Атанасова-Берри, чи скорочено «АВС ». Беррі - це покійний Кліффорд Є. Беррі, аспірант й найближчий помічник Атанасова, працював разом із з 1939 по 1942 р.

Запоздалое визнання заслуг Атанасова перестав бути результатом наукового дослідження. Швидше він був наслідком судовий процес, розпочатого в 1967 р. між корпорацією Sperry Rand і компанією Honeywell, Inc. Свого часу корпорація Sperry придбала патент на комп’ютер «ENIAC «і справляла певні проценти від рівня прибутків інших фірм, які виробляють електронні обчислювальні машини. Компанія Honeywell відмовилася платити. Sperry подав у суд, a Honeywell пред’явила зустрічний позов, звинувативши корпорацію Sperry порушення антитрестівського законом і спробі скористатися недійсним патентом.

Представители компанії Honeywell заявили, що патент можна вважати недійсним, оскільки час підготовки до судовому процесу зі Sperry юристи компанії наштовхнулися на нагадування про Атанасове. Коли вони розшукали його, Атанасов, доти невідь що добре знайомий із пристроєм комп’ютера «ENIAC », порівняв конструкцію останнього зі своїми машиною. З’ясувалося, що параграфи патенти «ENIAC «(сутнісно перекрывавшие всіх аспектів конструкції електронних обчислювальних машин) відбивали конструктивні особливості комп’ютера «АВС «і відповідали інформації, якої Атанасов поділився з Мочли на початку 40-х років.

Свидетельские показання Атанасова справили моє найбільше враження, і окружної суд Міннеаполіса 19 жовтня 1973 р. ухвалив вважати патент на комп’ютер «ENIAC «недійсним. Суддя заявив, що Мочли і Экерт «були першими винахідниками автоматичного електронного цифрового комп’ютера, тільки скористалися ідеями якогось д-ра Джона Вінсента Атанасова ». І під час суду, і згодом Мочли відмовлявся визнати, що запозичив щось істотне у Атанасова. Вдова Мочли, Экерт, і ще і тепер дотримуються цього думки, але вважаю, що матеріали суду явно протилежні твердженням Мочли.

Решение судді Ларсона, прийняте корпорацією Sperry без апеляцій у вищі судові інстанції, не відразу принесло визнання Атанасову в широкими колами громадськості почасти оскільки американська преса тоді займалася уотергейтским скандалом, який спричинив відставку президента Ніксона. Проте інформацію про ролі Атанасова поступово почали просочуватися в науково-технічні кола, і те що, що Атанасов був охарактеризований першим, хто винайшов і сконструював електронний цифровий комп’ютер, сьогодні вже став загальновизнаним.

В значною мірою це визнання було заслугою А. Беркса, учасника розробці комп’ютера «ENIAC », та його дружини Аліси. Подружжя Берксов (він — професор, а вона — асистент кафедри електроніки та обчислювальної техніки Мічиганського університету) старанно досліджувала роботу Атанасова створення комп’ютера «АВС «і описали результати своїх досліджень (зокрема і судовий процес щодо патентних прав) в що отримала широку извесность статті, а нещодавно Грузія й у книзі.

Путь, який привів до створення комп’ютера Атанасова-Берри, сутнісно почався ще наприкінці 20-х, коли Атанасов працював над докторської дисертацією в Університеті прим. Вісконсін в Мадисоне. Дисертація присвячувалася електронної структурі атомів гелію і зажадала багатьох тижнів кропітких обчислень, які виконували на настільному калькуляторі. Втомлений нескінченними розрахунками, Атанасов став мріяти від автоматизованих обчислювальних пристроях. Ця ідея не полишала його й після того, як і успішно захистив свою дисертацію в 1930 р. і незабаром отримав посаду викладача в Коледжі (а пізніше університеті) прим. Айова.

Работая в університеті, Атанасов в протягом кілька років обмірковував можливі способи автоматизації обчислень. До зими 1937 р. вона вже прийняв рішення щодо кільком основним принциповим питанням. Наприклад, дійшла до висновку, що функції пам’яті - запам’ятовування даних — мали бути зацікавленими відділені в машині від обчислювальних функцій, і навіть що метод обчислення може бути скоріш цифровим, ніж аналоговим: машина повинна представляти вересня вигляді цифр, а чи не у вигляді аналога з якоюсь фізичної величиною, а саме відстань, отмеряемое на логарифмічною лінійці. Атанасов подумував також над ідеєю проводити обчислення в системах числення з повним правом, відмінними від 10. Але ці ідеї, очевидно, неможливо викристалізовувалися у єдине ціле, як і згадував пізніше, і це більше пригнічувало його. І нарешті, непогожим зимовим ввечері щодо нього відразу ж спала кілька найважливіших рішень.

Сначала в цей вечір виглядав особливо обіцятиме інвестору. Насправді Атанасов був такий роздратований, що, залишивши лабораторію, він у автомобіль і поїхав великий швидкості по шосе, повністю сконцентрувавши свою увагу водять, щоб розвіятися і абстрагуватися від неприємних переживань. За кілька годин він опинився в 200 миль від оселі, у штаті Іллінойс. Він зупинив машину у яскраво освітленого придорожнього бару, щоб чогось випити.

" Того дня було жахливо зимно й зі мною було досить важке зимове пальто, — згадував він у своїх свидетельских показаннях в суді. — Я зняв його, повісив, зробив замовлення офіціанту і, що він приніс спиртне, враз відчув, що заспокоївся і почав звертатися знову до своїм розмірковуванням про обчислювальних машинах. Не знаю, чому моя голова раптом запрацювала і чому її не працювала доти, але якось прояснилося, я думав чітко й спокійно… Напевно, я випив дві чарки, як зрозумів, що мені спадало на думку дуже гарні думки і це істотно просунувся вперед " .

И справді, думки виявилися дуже важливими. Замість механічних пристроїв Атанасов вирішив застосовувати електронні перемикачі (електронні устрою, управляючі проходженням електричних сигналів), з допомогою які мали виконуватися функції управління і арифметичні операції в комп’ютері. У цьому сенсі йому належить першість. Доти жодна машина, призначена на вирішення складних математичних завдань, була полягає в електроніці.

Он прийшов також до переконання, що його цифрова машина повинна оперувати двоичными числами І що операції над цими числами здійснюватимуться відповідно до правилами логіки, а чи не прямим підрахунком (див. малюнок нижче). Того ж вечір Атанасов вирішив і отримувала важливу приватну проблему, що стосується способу зберігання ЕВР у пам’яті двійкових чисел. Воно й раніше подумував над ідеєю скористатися конденсаторами, пристроями, накапливающими і які зберігають електричний заряд, як запам’ятовувальних елементів комп’ютера. Наприклад, позитивного заряду якомусь одному виведення конденсатора міг цифру 1, а відсутність заряду відповідно 0. Проблема в тому, що конденсатори поступово втрачають свій заряд. Розслабившись в пришляховому барі, Атанасов придумав спосіб обійти це складне становище, скориставшись так званої регенерацією пам’яті. Періодично заряд конденсатора мав відновлюватися в такий спосіб, що, коли він був, скажімо, в позитивному стані, те він і далі у ньому залишався, та її позитивного заряду згодом не змінювався і доходив зрештою до нуля. Прийнявши рішення, згадує Атанасов, «пізнього вечора знову сіл в чужу машину і сьогодні вже повільно поїхав додому » .

.

Прототип комп’ютера «АВС «було побудовано 1939 р. із єдиною метою перевірити дві основні ідеї. Атанасов мав намір постійно перезаряджати, чи регенерувати, конденсатори пам’яті, що вони не втрачали заряд непередбачуваним чином. Він також мав намір проводити обчислення у вигляді логічних схем — набору електронних ламп, який складає чи віднімає двоичные вересня відповідність до логічними правилами, а чи не прямим підрахунком. Прототип виявився успішним. При повороті диска пам’яті (рожеве колесо), з кожної боці якого конденсатори зберігали по одному 25-разрядному двоичному числу, одна логічна схема (внизу посередині) складала чи вичитала числа, записані пам’яті на протилежних сторони диска. Поруч із тим, як логічна схема виконувала обчислення над черговим розрядом чисел (запам'ятовуючи у процесі розряд перенесення чи позики чи зчитуючи його з конденсатора перенесення), схема регенерації (зліва внизу) обновляла вміст пам’яті.

Поскольку сучасні комп’ютери як і оперують двоичными розрядами, збереженими у пам’яті, відповідно до логічним правилам, а функції обчислення і (регенерируемой) пам’яті розділені, основні рішення Атанасова стоять здобуття права розглянути їх понад детально. Чому, наприклад, цифрова машина краще аналогової для обчислювальних додатків?

Мудрость рішення, прийнятого цей рахунок Атанасовым, найкраще можна проілюструвати, порівнюючи комп’ютер «АВС «з диференційним аналізатором Буша, який був тоді найефективнішим обчислювальним пристроєм для науково-технічних розрахунків. Поза тим що він був сутнісно механічним пристроєм, диференціальний аналізатор був аналогову обчислювальну машину: його результати представляли кутом повороту валиків.

Аналоговые комп’ютери є непоганим засобом багатьох застосувань, але, оскільки замість операцій над числами у яких проводять виміри фізичних величин, точність обчислень неминуче втрачається, Цифровим комп’ютер Атанасова легко сягав точності в 1000 разів більше проти точністю диференціального аналізатора. Понад те, в разі потреби точність комп’ютера можна було легко підвищити, додавши ще кілька розрядів. У аналогових комп’ютерів підвищення точності досягається з великими труднощами і обходиться дуже дороге. Наприклад, щоби підвищити точність логарифмічною лінійки, скажімо, удесятеро, у стільки ж неодноразово доведеться збільшити її довжину.

В наші дні цифрові обчислення засновані на двоичной системі числення. Зрозуміло, Атанасов не була єдиною людиною, кому спала на думку ця ідея; кілька перших електромеханічних комп’ютерів було також двоичными, проте Атанасов був першим, хто вирішив скористатися електронними пристроями для операцій над двоичными розрядами. Як виглядає число по підставі 2? У десяткової системі кожен розряд числа представляє справа наліво певне цифрою в «тому розряді кількість одиниць, десятків сотень, тисяч тощо. Отже, позначення 237 представляє 2 разу по 102, плюс 3 разу по 101, плюс 7 раз по 100 (всяке число певною мірою 0 одно 1). У двоичном поданні кожен розряд, чи біт, як, означає певна кількість (нуль чи один) одиниць, двійок (21), четвірок (22), вісімок (23), 16 (24) тощо. Отже, десяткове число 237 в двоичной системі числення буде подано як 11 101 101. Підрахуємо їх кількість зліва-направо. Воно «містить «за одним числу 27 (тобто. 128 в десяткової системі), 26 (64), 25 (32), 23 (8), 23 (4) і 20 (1) і жодного числа 24 чи 21.

Для людини двоичная система, очевидно, незручною, але, бо всі вересня ній можна з допомогою лише двох символів, 1 і 0, вона дає дуже важливі переваги під час роботи з машиною, оскільки це дозволяє програмісту представляти будь-яке число як послідовності елементів у одному з двох станів, як-от заряджене і незаряджене сотояние конденсаторі комп’ютері Атанасова чи напрямок намагниченности, «вгору «чи «вниз », ділянок поверхні магнітного диска.

Атанасов вирішив зберігати розряди двійкових чисел в конденсаторах, розглянувши попередньо кілька альтернативних можливостей, наприклад використання електронних вакуумних ламп і ферромагнитных матеріалів (у яких можна змінювати орієнтацію магнітних частинок, прикладываямагнитное полі). Він обрав конденсатори, оскільки вони щодо недорогі і могли посилати сигнали арифметичному влаштуванню без додаткового посилення. Цей вибір, як і ідея періодичної перезарядження осередків пам’яті, продовжує домінувати в конструкції сучасних комп’ютерів. Сьогодні конденсатори є найважливішими елементами інтегральних мікросхем, граючих роль динамічної пам’яті комп’ютера, а регенерація, придумана Атанасовым, представляє найважливішу особливість функціонування запам’ятовувальних пристроїв.

Решение реалізувати запам’ятовуючий пристрій на конденсаторах, звісно, мало важливого значення, але самим значним досягненням Атанасова стало, мабуть, створення складного електронного перемикача — логічного схеми. Сидячи в придорожньої иллинойсской таверні, він подумки представив собі дві осередки пам’яті, які назвав рахунками. Потім він представив собі не те, що називав «чорним ящиком «- логічний схему, у якому надходитимуть числа, які у пам’яті. Відповідно до «запаяними «у ньому логічними правилами цей чорна скринька повинен видавати правильні результати при додаванні чи вирахуванні чисел, зчитувальні з його висновків.

Атанасов вирішив спорудити свій чорну скриньку з електронних ламп. Вони нібито будуть отримувати сигнали від конденсаторів блоку пам’яті, їхнім виокремленням два устрою, названі ним клавиатурной пам’яттю і пам’яттю лічильника за аналогією з клавішами і що просувалася кареткой — лічильником — популярного тоді механічного калькулятора. Лампи мають також отримувати сигнали та інших конденсаторів, берегли розряди перенесення (у разі складання) чи розряди позики (у разі вирахування). «Навчена людиною з паяльником «логічна схема має обрати пошук правильної відповіді і замінити вміст лічильника результатом операції. Електронні лампи обробляли дані з дуже високою швидкістю і могли багаторазово виконувати складання чи віднімання над різними розрядами двох довільних чисел, які у двох осередках пам’яті. Нині логічні схеми приховані в крихітних інтегральних мікросхемах, працюючих значно швидше електронних ламп, але з суті виконують самі функції, якими їх наділив Атанасов.

А як і доля інших конструктивних рішень Атанасова, приміром, про поділі пам’яті і процесора? І тут його доробок продовжує жити. У середовищі сучасних обчислювальних машинах, таких як настільний мікрокомп'ютер, можна назвати три самостійних функціональних елемента: система виводу-введення-висновку, яка полягає у основному з клавіатури, екрану й що друкує устрою (свого часу Атанасов вирішив вводити і виводити інформацію як перфокарт, котрі вже отримали тоді поширення калькуляторах); центральне процессорное пристрій, у якому здійснюється управління роботою комп’ютера та арифметичні операції; і пам’ять — внутрішня й зовнішня (диски).

Хотя Атанасов був переконаний, що знайшов правильні принципи побудови обчислювальної машини, він теж знав, що реалізація цих принципів практично зажадає чималих зусиль. У цьому сенсі йому дуже допоміг Беррі, що його ж, як і саме Атанасов, був одержимий ідеєю створення електронної обчислювальної машини. Атанасов пізніше згадував, що обидві вони були дуже зайняті у своїй основній роботі, проте, говорить він про: «Не пам’ятаю жодного випадку, щоб із нас потребу не знаходила часу для комп’ютера. У цей проект ми вкладали все своє душу » .

В ролі перший крок розв’язали побудувати маленький прототип машини, у якому можна було б практично перевірити основні тези концепції Атанасова: електронну логічний схему і регенерируемую двійкову пам’ять. Це завдання вони впоралися, навдивовижу, швидко. До жовтня 1939 р. досвідчений зразок вже працював. Він володів два запам’ятовувальних устрою, розташовані на протилежних сторони пластмасового диска. Кожне пристрій пам’яті складався з 25 конденсаторів і тому могло зберігати число, що складається з 25 двійкових розрядів, що еквівалентно 8-разрядному десятковому числу. Атанасов і Беррі вводили двоичные вересня запам’ятовуючі пристрої вручну, заражаючи конденсатори, які представляли цифру 1, і залишаючи незаряженными ті, які становили 0. При натисканні кнопки диск повертався однією позицію. У цьому електронна логічна схема, що складалася з 8 електронних ламп, зчитувала дані з конденсаторів пам’яті. З урахуванням сигналу від конденсатора, хранившего розряд перенесення, схема складала чергові два числа і поміщала відповідь в запам’ятовуючий пристрій, зване лічильником, яке зберігало результат. Одночасно число, здане на збереження на «клавишном «запоминающем устрої, регенерировалось з допомогою спеціальної електричної схеми.

Компьютер Атанасова-Берри («АВС ») було побудовано період із 1937 по 1942 р. Атанасовым, у те час професором фізики в Коледжі прим. Айова (тепер Університет прим. Айова) і його помічником, аспірантом Клиффордом Беррі. «АВС «не була котра першою історії цифровим комп’ютером; перед ним було вже створено кілька машин, також оперировавших безпосередньо числами, а чи не фізичними величинами, такі як кут повороту стрілки. Проте «АВС «був охарактеризований першим комп’ютером, у якому до виконання цифрових арифметичних операцій було застосовано електронні елементи — вакуумні лампи (що з таких ламп показані справа внизу). Особливістю «АВС «й те, що запам’ятовуючі і обробні влаштування у нього був розділені. Блок пам’яті був набір конденсаторів, встановлених великих барабанах (на задньому плані). Введення інформації здійснювався перфокарточными считывающими пристроями.

Конечно, цей прототип чи можна назвати комп’ютером — обраховувати олівцем на папері було швидше, і зручніше. І все-таки вона має ж ставлення до електронних обчислювальним машинам, яке має, приміром, літак братів Райт до аеронавтиці. Продемонструвавши принципи Атанасова діє, прототип відкрив дорогу, що до сучасному комп’ютера.

Теперь Атанасов був готовий розпочати створення машини «АВС », що він будував з 1939 по 1942 р. Вона стала варта рішення часто трапляється у фізиці й техніці завдання — алгебраїчній системи лінійних рівнянь. Прикладом такої системи є пара рівнянь виду 2x + 5у = 9 і x + 2у = 4, де x і в — невідомі перемінні. Означимо перше рівняння чи друге — b.

Как відомо кожному, хто вивчав алгебру у шкільництві, таку систему рівнянь вирішується так званим методом винятку Гаусса: складанням чи відніманням одного рівняння з іншого з попереднім множенням їх у певні коефіцієнти, те щоб в результуючому рівнянні одне з змінних зникла. У цьому прикладі, віднімаючи помножена на 2 рівняння b з рівняння чому ми зводимо коефіцієнт при x до 0 і отримуємо рівняння у = 1. Тепер, якщо підставити 1 замість у до першого рівняння, а в результаті одержимо x = 2. Зауважимо, що ми могли двічі відняти рівняння b з рівняння що экивалентно множенню рівняння b на 2 з наступним його відніманням з тож під кінець кінців множення — це лише багаторазове складання.

Атанасов, зрозуміло, націлився на рішення складнішою завдання: він хотів, щоб машина вирішувала n рівнянь з n невідомими, саме 29 рівнянь з 29 невідомими від x до х29. Такі системи рівнянь вирішуються у той спосіб, який ми розглянули стосовно простенькому прикладу з цих двох рівнянь. Тут також треба взяти два рівняння, наприклад.

2x1 + 5×2 — 3×3 + 7×4 + … +6×29 = 9.

и.

x1 + 2×2 + 4×3 — 2×4 + … +8×29 = 4.

и відняти одне рівняння, помножена на підходяще число, з іншого, те щоб виключити одне з невідомих. Скажімо, щоб виключити x1, ми повинні помножити друге рівняння на 2 і відняти його з першого, після чого ж ми одержимо рівняння з одним виключеним невідомим:

x2 — 11×3 + 11×4 + … +10×29 = 1.

Повторяя таку ж процедуру коїться з іншими парами рівнянь, можна отримати роботу 28 рівнянь з виключеним невідомим x1. Тепер усі повторюється тих 28 рівнянь, з яких ми одержимо 27 рівнянь з виключеними невідомими x1 і x2 тощо., доки залишиться одне рівняння з однією невідомим. Потім, маючи значення цієї невідомого і повертаючись за ієрархією рівнянь, легко визначить значення інших невідомих.

Метод досить простий, але видно, що вимагає величезної кількості арифметичних операцій. Атанасов оцінив цілком реалістично, що розв’язання системи з 29 рівнянь з допомогою старомодного настільного калькулятора знадобилося б близько 10 тижнів виснажливій, отупляючої роботи, тоді як він комп’ютер мав упоратися з цим завданням за один-два тижні.

.

Каждая логічна схема виконувала складання двох чисел, як і розглянутий тут прикладі (а відповідність до правилами, представленими у таблиці (b). Припустимо, потрібно скласти двоїчний еквівалент числа 19 в лічильнику з эквивалентомчисла 11 на клавіатурі. Потому щоб ці числа перетворені на двійкову форму, тобто. розкладені по ступенів двійки (20, 21, 22, 23, чи 1,2,4,8), їх можна записати як 10011(16+0+0+2+1) і 1 011 (0+8+0+2+1). Логічний схема почне виконувати операцію зі складання розрядів в крайньому правом стовпці (2°). У цьому вона визначить, що поєднання розрядів в лічильнику, на клавіатурі й в бите перенесення — 1,1,0 відповідає третьої від кінця рядку в таблиці. (Вихідний значення біта перенесення завжди одно 0.) Відповідно до графі «вихід «в таблиці, схема (з) пошле сигнал 0 {чорний) на лічильник (де фіксуються результати), замінюючи старе значення 1. Сигнал 1 {червоний) буде посланий в осередок перенесення. Цю процедуру еквівалентна підрахунку «1 плюс 1 одно 2 «за умови, що їх кількість 2 по підставі 2 записується як 10. Так схема складе потім послідовно розряди у решті колонках, поки що не отримано оцінку.

Для досягнення своєї мети — рішення системи багатьох рівнянь із багатьма невідомими — Атанасов помістив запам’ятовуючі пристрої «клавіатури «і «лічильника «не на диску, але в великих барабанах. Кожен барабан міг зберігати 30 двійкових чисел, які з 50 розрядів.

Компьютер «АВС «виконував процедуру винятку Гаусса щоразу обох рівнянь. Їх коефіцієнти, закодовані попередньо на перфокартах в десятковому вигляді, перетворювалися на двійкову форму спеціально сконструйованим при цьому перетворює барабаном і записувалися до запам’ятовуючий пристрій. Коефіцієнти одного рівняння завантажувалися в барабан лічильника, коефіцієнти другого — в барабан клавіатури. При кожному повороті барабана, обіймав близько однієї секунди, логічні схеми виконували одне складання чи віднімання над двома наборами коефіцієнтів. Точніше, одна логічна схема, що перебуває тепер із 7 ламп, складала чи вичитала коефіцієнт, скажімо при x1 на клавиатурном барабані з коефіцієнтом при x1 на барабані лічильника, залишаючи суму чи різницю у лічильнику. У той самий саме час інші логічні схеми аналогічним способом обробляли інші пари коефіцієнтів. (Такий процес, під час якого ряд ідентичних дій виконується паралельно, називається векторної операцією, а комп’ютер, виконує подібні операції, — векторным процесором.) Одночасно спеціальні схеми регенерації пам’яті оновлюють вміст запоминающего устрою «клавіатури ». Пізніше, по тому як численні складання і вирахування виконані й відповідне невідоме було виключено, комп’ютер «АВС «перфорировал набір решти коефіцієнтів (в рівнянні з виключеним невідомим) картами в двоичном вигляді. Ці карти зберігалися до того часу, поки знову були потрібні на одному з таких етапів обчислень. У цьому спеціальний електронний пристрій читання двійкових перфокарт переводило записану ними інформацію в запам’ятовуючі устрою комп’ютера. Коли значення всіх невідомих були враховано в двоичном вигляді, пристрій читання десяткових карт здійснювало зворотний операцію, переводячи двоичные дані у звичайні десяткові числа.

.

Компоненты «АВС «були підібрані те щоб машина вирішувала систему з 29 рівнянь з 29 невідомими, від х1 до x29. Такі системи вирішуються шляхом повторного поповнення (чи вирахування) одного рівняння до іншого до того часу, поки одне з змінних у другому рівнянні нічого очікувати виключена. Перш ніж остаточне рішення, тобто. обчислити значення всіх змінних, вимагалося багаторазове повторення цього процесу. Щоб виконати це вираховування, «АВС «зчитував коефіцієнти при змінних (наприклад, двійку в члені 2×1) з перфокарт, перетворював в двійкову форму і завантажував коефіцієнти одного рівняння в барабан «клавіатурного «запоминающего устрою, а коефіцієнти іншого — в барабан «лічильника ». При одному повороті барабанів кожна логічна схема (по сім вакуумних ламп на схему) виробляла складання чи віднімання коефіцієнтів, записуючи результат в «лічильник ». У той самий час регенерирующие схеми перезаряджали конденсатори «клавіатури ». Віднявши певну зміну, машина запам’ятовувала залишаються коефіцієнти рівняння на перфокартах, аби пізніше скористатися ними.

Система вводу-виводу на перфокартах добре працювала під час попередніх випробувань, але її подсоединили до «АВС », стали виникати помилки, приблизно одна на кожні 10 000 операцій читання чи перфорирования. Це означало, що ця машина без складної системи перепроверок же не бути надійним засобом рішення великих систем рівнянь, хоча маленькі системи вона вирішувала добре. Атанасов і Беррі намагалися розв’язати щодо нескладну технічну проблему, але що почалася друга світова війна змусила їх залишити роботу над комп’ютером. Беррі було переведено в іншу роботу у очікуванні призову, а Атанасов влаштувався військову службу в ролі співробітника військово-морської артилерійської лабораторії.

Теперь про оставленом ними комп’ютері часто говорять про незавершеною машині. Точніше було б охарактеризувати її як комп’ютер, функціонуючий зі збоями, комп’ютер, у якому власне електронна вычисляющая частина суспільства була виконано з блискучим успіхом. З огляду на, як дивовижно бракує часу знадобилося для конструювання і виготовлення «АВС », напевно, нічого очікувати помилкою вважати, що проблему, виникла з перфокарточной системою вводу-виводу, було вирішено нас дуже швидко. У дійсності цих цілей цілком підійшла б перфокарточная система, розроблена корпорацією IBM десятиліттями раніше (й до речі, застосована згодом у комп’ютері «ENIAC »). Понад те, продемонструвавши можливості свого комп’ютера, Атанасов легко б заручився фінансової підтримкою завершення проекту.

Если б Атанасов і Беррі змогли продовжити своєї роботи, то безсумнівно «АВС «було б повністю готовий піти на роботі у 1943 р. Натомість його спіткала доля більшості застарілих машин: кілька днів він був розібрано на деталі демонтований без відома самого Атанасова.

Но якщо комп’ютер «АВС «був такий надовго забутий, хоч чином ідеї Атанасова вплинули надалі розвиток обчислювальної техніки? Відповідь це питання залежить від роботі Мочли, що використовував нововведення Атанасова в конструкції комп’ютера «ENIAC » .

" ENIAC ", звісно, дуже сильно відрізнявся від «АВС ». То був перший універсальний електронний комп’ютер, тоді як «АВС «був специализированой машиною, розрахованої влади на рішення самого класу завдань. («ENIAC «можна було перепрограмувати на вирішення різних завдань, змінюючи комутацію провідників на панелі управління.) Машина Мочли і Экерта було значно більше «АВС », вона налічувала не сотні, а тисячі електронних ламп і мала значно більшою швидкодією, бо її пам’ять була електронної у ній зовсім не було обертових барабанів. Понад те, «ENIAC «виконувала обчислення прямим підрахунком, а чи не з допомогою логічних схем, і обчислення проводились десяткової системі.

Тем щонайменше очевидно, що Мочли і Экерт скористалися вигаданими Атанасовым основними принципами побудови електронного цифрового комп’ютера та заклали в «ENIAC », та і до іншої машину — «EDVAC ». Зрозуміло, що у «ENIAC «і «EDVAC «керувати роботою комп’ютера використовувалися електронні перемикаючі пристрої; «EDVAC «при цьому використовував логічні схеми для арифметичних операцій, які виконували в двоичной системі числення, та, крім цього у цієї машині використовувалася регенерируемая пам’ять. Мочли також запозичив у Атанасова ідею про те, що у цифрових електронних елементах можна побудувати машину, виробляла обчислення зі значно більшої влучністю і швидкістю проти диференційним аналізатором Буша.

Как згадує Атанасов, у травні 1941 р. «ми сьогодні вже знали, що можемо побудувати машину, здатну виконувати будь-які обчислення ». Він вирішив тоді, що «АВС «можна перетворити на цифровий електронний диференціальний аналізатор, коли з його колег із Массачусетського технологічного інституту мовив, що в ній група співробітників розглядає можливість нової аналогової версії аналізатора з урахуванням електроніки. Атанасов написав про ідею Мочли, і вони докладно обговорили її, коли Мочли у червні 1941 р. приїхав до Атанасову, пробувши у нього проголосувало близько тижня. Під час цей візит Атанасов продемонстрував також свій комп’ютер «АВС », який на той час була майже готовий до роботи. Чотири року ідеї Атанасова втілено в комп’ютері «ENIAC » .

" ENIAC «і «Colossus », який був программируемым, підготували грунт такого кроку у розвитку обчислювальної техніки — розміщення програми в пам’яті комп’ютера. Ця ідея дозволила як полегшити програмування універсальних машин, а й дала тиможность програмі змінювати подальший розвиток дій залежно від результатів, одержуваних на проміжних етапах виконання завдання.

С часу, коли наприкінці 40-х років поя-пились перші комп’ютери з збереженими у пам’яті програмами, обчислювальні машини ставали все міцніше, та їх архітектура не перетерплювала корінних змін. Відлуння минулого відчуваються іноді й у сучасних комп’ютерах. Наприклад, останнім часом відродився інтерес до спеціалізованим обчислювальним машинам, особливо серед фахівців, зайнятих рішенням приватних класів завдань. Насправді «АВС «і його сучасний векторний процесор на вирішення лінійних рівнянь навдивовижу схожі (хоча швидкодія нових машин незрівнянно вищий).

Несомненно, заслуги Атанасова були б визнані набагато раніше, якщо він отримав патент за свої винаходи. Як зазначають Берксы, він міг на авторські права на саму концепцію електронного цифрового комп’ютера, і навіть на електронні перемикачі в комп’ютерах, логічні схеми складання і вирахування, роздільне збереження і обробку даних, напам’ять з допомогою конденсаторів і барабанів, регенерацію пам’яті, використання двоичной системи числення в електронному обчислювальному устрої, на модульність конструкції, векторну обробку та тактируемое управління електронними операціями, і навіть на цілий ряд інших нововведень.

Наверное, замало сказати, що це було б одне з найважливіших патентів за історію авторського права. До жалю, через загального сум’яття, внесеного війною, і неефективною роботи людей, зайнятих на патентної роботі, жодна заявка на винаходи Атанасова так не була подано. Зі свого боку Атанасов в післявоєнний період не починав жодної спроби отримати патент, бо вважав, що «ENIAC «принципово відрізняється від «АВС «стане прототипом майбутніх комп’ютерів, і тому будь-який патент на принцип дії і конструктивне рішення, втілені «АВС », буде застарілим і безплідним. До того ж він був дуже зайнятий інший роботою, та створенням власної науково-технічної компанії.

История Атанасова як проливає світло одне з найважливіших досягнень техніки, а й змушує замислитися над деякими аспектами науково-технічного підприємництва. По-перше, цю історію показує, наскільки тернистим іноді виявляється шлях винахідника. Попри величезних зусиль, Атанасов міг зібрати будівництва «АВС «лише 6 тис. дол., тоді як і «ENIAC «вклали близько півмільйона, оскільки у нього був зацікавлені військові (крім вирішення інших завдань, вона розраховувала таблиці стрільби для артилерійських знарядь).

Во-вторых, певні висновки можна зробити щодо природи наукового творчості. Осяяння, зайшле до Атанасову на той зимовий вечір 1937 р., яскраво показує, перебіг творчий процес. Заразившись ідеєю, Атанасов повністю занурився в усі аспекти автоматизації обчислень. Протягом тривалого часу він намагався рішення що виникли проблем, дедалі більше дратуючись відсутністю суттєвих результатів, але розум продовжував посилено працювати, значною мірою підсвідомо. І раптом, коли його зайнятий зовсім іншими справами, прийшло рішення.

Непосвященным 200-мильное подорож Атанасова до пришляховому бару, можливо, видасться цілком зайвим, щоб знайти місце, де можна випити, але він чудово віддавав собі звіт у цьому, що робив. Він зрозумів, що мозок потребує свіжих відчуттях і розслабленні, як налаштуватися на творчий лад. Відчувши, як у його мозку стали формуватися основні засади втілення ідеї, він повністю віддався перебігу думок та зрозумів, що відчуває якесь особливе стан, своєрідне осяяння. Така віра у інтуїцію, можливо, і цілком узгоджується з загальноприйнятим поданням щодо наукову творчість і суто раціональному процесі, проте інтуїція допомагала багатьом ученим.

Наконец, навряд можна вважати простим збігом те, що багато найбільші досягнення у техніці зроблено завдяки ученим: дослідницька робота часто вимагає винаходи нових інструментів, і науковці, зайняті цілком і повністю рішенням наукових проблем, можуть успішно створювати їх. Те, що наукою і технікою існує така зв’язок, слід усвідомити тим, хто вважає, які можна обмежити фінансування фундаментальних наукових досліджень про, не знижуючи темпів технічного прогресу.

Arthur W. Burks and Alice E.Burks. The ENIAC: First general-purpose electronic computer. // In Annals of the Hystory of Computing, Vol. 3, No. 4, pages 310−399; October, 1981.

John Vinsent Atanasoff. Advent of electronic digital computing. // In Annals of the Hystory of Computing, Vol. 6, No. 3, pages 229−282; July, 1984.

Alice R. Burks and Arthur W. Burks. The first electronic computer: the atanasoff story. University of Michigan Press, 1988.

Dark R. Mollenhoff. Atanasoff: Forgotten farther of the computer, Iowa State University Press, 1988.

Allan R. Mackintosh. The first electronic computer. // In Physics Today, Vol. 40, No. 3, pages 25−32; March, 1988.