Джон фон Нейман вошел в историю информатики в
неспокойный период, во время Второй мировой войны, когда он работал над
атомной бомбой в рамках «Проекта Манхэттен». Для проекта требовались
новые вычислительные машины, которые в то время становились все более
мощными и продвинутыми. Фон Нейман начал поиски ведущих исследователей в
области вычислений по всей стране. Он обратился к Джону Пресперу Эккерту (1919–1995) и Джону Уильяму Мокли (1907–1980) из Пенсильванского университета, которые сконструировали компьютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer
— электронный числовой интегратор и вычислитель), американский ответ
британскому «Колоссу». Они хотели разработать новую, улучшенную машину
под названием EDYAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer —
электронный автоматический вычислитель с дискретными переменными). В
марте 1945 года фон Нейман изложил свои идеи в ставшем знаменитым
документе «Первый черновик отчета об EDYAC», автором которого значился
он один, что стало причиной разногласий Неймана с Эккертом и Мокли.
В «Первом черновике» была представлена архитектура
фон Неймана, описывавшая наиболее эффективное устройство компьютера. В
архитектуре фон Неймана программы хранятся во внутренней памяти
компьютера, а устройства обработки и хранения данных разделены. Кроме
этого, фон Нейман предложил хранить программы и данные в одной и той же
памяти в целях экономии. Работа компьютера в архитектуре фон Неймана в
общем виде состоит из трех этапов.
1. Извлечение инструкции из памяти.
2. Декодирование.
3. Исполнение.
* * *
ENIAC
ENIAC был завершен и представлен прессе в 1945 году,
проработав десять лет до окончательной остановки в 1955 году. Учеными,
внесшими основной вклад в его создание, были Герман Хайн Голдстайн, Джон
Пресперт Эккерт и Джон Уильям Мокли. Этот огромный компьютер занимал
площадь в 63 м2, весил 30 тонн и имел 2,6 метра в высоту, 0,9
— в ширину и 26 — в длину. В нем использовалось 18000 электронных ламп,
72000 диодов, 70000 резисторов и 1500 реле. Чтобы построить ENIAC,
потребовалось выполнить примерно 5 миллионов соединений ручной пайки.
Его стоимость составила почти полмиллиона долларов. В нем отсутствовала
память, однако в его 20 накопителях могло сохраняться 20 десятизначных
чисел. Переключатели также позволяли сохранять значения функций (104
двенадцатизначных числа). Сложение выполнялось за 0,2 миллисекунды,
умножение — за 2,8 миллисекунды. При работе ENIAC температура в машинном
зале поднималась до 50 °C. Ходили слухи, что во время его работы в
Филадельфии, где располагался компьютер, случались кратковременные
отключения электричества, так как он потреблял 160 кВт электроэнергии.
 * * *
Таким образом обрабатывались все инструкции,
последовательно записанные в памяти компьютера, если только среди
инструкций не встречалась инструкция условного перехода. Эта архитектура
не слишком отличалась от той, что использовали Чарльз Бэббидж и Конрад
Цузе. Эта же архитектура используется в современных компьютерах.
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.
 |
