История ракетно-ядерной гонки США и СССР - Евгений Вадимович Буянов

Шокин Александр Иванович. 15.10.1909-31.01.1988

Старос Филипп Георгиевич (Альфред Сарант). 1917-1979

Берг Иосиф Вениаминович (Джоэл Барр). 01.01.1916-01.08.1998

Китов Анатолий Иванович. 09.08.1920-14.10.2005

Имелись и аналоговые вычислительные машины непрерывного действия, – они позволяли с помощью электроники моделировать процессы, которые описываются такими же дифференциальными уравнениями, которые закладывались в электрику аналоговых ЭВМ. Такие машины использовали, например, для исследования систем управления ракет и самолётов, но процесс совершенствования цифровых ЭВМ с импульсным режимом работы привёл к их абсолютному доминированию в части точности и быстроты действия.

Попытки создания первых ЭВМ предпринимались ещё в 19-м веке Бэббиджем и исторически первые машины, которые уместно называть «электронно-счётными машинами» (по аналогии с механическими «счётами» и арифмометрами) и которые были электромеханическими. В основу современных ЭВМ были заложены идеи аналитической машины Бэббиджа, «машины Тьюринга», математические идеи Н. Винера, Д. Неймана и другие глубинные исследования математиков для создания алгоритмов, которые фактически явились «фундаментальными исследованиями» (как в атомной физике – исследования элементарных частиц) и основаниями современной вычислительной техники и «кибернетики» (от древне-греч. Κυβερνητική «искусство управления» – т. е. науки об управлении на основе приёма, обработки и передачи информации), как технической прикладной науки. Практическое же развитие вычислительной техники началось с решения задач технической разведки по криптологии (расшифровке перехваченных сообщений) и по баллистическим расчётам таблиц для артиллерийской стрельбы, – в том числе при радиолокационной наводке морских орудий при отсутствии визуального видения цели (ночью, в тумане, за горизонтом).

Активно современная вычислительная техника стала развиваться с конца 30-х – начала 40-х годов прошлого века. В 1936 году английский математик Алан Тьюринг создал концепцию «машины Тьюринга», которая могла реализовать любой вычислительный алгоритм в виде последовательных операций. С участием Тьюринга в британском центре дешифровки в Блетчли-Парке была создана электромеханическая машина «Бомба» для дешифровки сообщений, зашифрованных машиной «Энигма», – в том числе и более сложных модификаций этой машины, использовавшихся ВМС нацистской Германии. Более сложную задачу дешифровки представил «взлом» немецкой шифровальной машины «Лоренц», передававшей сообщения по телетайпу с использованием поточного шифра Вернама. Взломать код и структуру «Лоренца» удалось из-за ошибки немецкого оператора, который дважды передал одно и то же сообщение с одним и тем же кодом, причём с запросом на повтор, переданным открытым текстом. После очень тщательного многомесячного анализа сообщений опытному криптоаналитику Джону Тилтману удалось найти закономерности, понять систему шифровки и создать алгоритм для дешифрования сообщений (это произошло в январе 1942 года). Для реализации алгоритма и расшифровки сообщений «Лоренца» была создана сначала машина «Хит Робинсон» (в феврале-июне 1943 года), а затем и машина «Colussus» (1943–1944). Инженер Томми Флауэрс впервые создал эту машину для вычислений на основе электронных ламп, а не механических реле, – это принципиально сказалось на быстродействии машины. Эта первая ЭВМ всё же не считается обладающей «полнотой по Тьюрингу». Поскольку она была ориентирована на определённый алгоритм вычислений и структурно не содержала памяти для хранения программ, – программа набиралась на коммутационной панели машины (как, впрочем, и в американской машине ENIAC). Для расшифровки было создано десять машин «Colussus» (из них сейчас сохранились только две), – вся информация о них до 90-х годов была тщательно засекречена.

Электрическая шифровальная машина «Энигма»

Дешифровальная машина «Бомба»

ЭВМ Colossus-Mark-2 и современный суперкомпьютер

Карл Цузе (Zuse) и ЭВМ-23

Немецкий инженер Конрад Цузе создал электромеханическую машину Z-1 в 1938 году, а затем и машины Z-2 (1940), Z-3 (1941) и Z-4 (1949) – первый проданный в мире компьютер. Он же создал первый в мире алгоритмический язык высокого уровня – Планкалкюль («создание планов»). Языки высокого уровня позволяли создавать алгоритмы не в цифровых кодах, а в виде более наглядных предложений, задающих определённые операции с наборами данных (и в первую очередь многочисленные циклические операции для обработки больших объёмов информации). Специальная программа-транслятор переводила программу на языке высокого уровня в программу из машинных кодов. Внедрение языков высокого уровня позволило упростить создание программ, но, всё же, программы в машинных кодах и «автокодах» (например, Ассемблер) продолжают использовать из-за их большего быстродействия, небольшого объёма памяти для хранения и хорошей совместимости с ЭВМ.

ЭВМ МАРК -2 (MARK-1)

ЭВМ «ЭНИАК» (ENIAK)

В США первая электромеханическая машина «Mark-1» Говарда Эйкена – в 1941 г. прошла первые тесты, в 1944 г. – стала реально использоваться в Гарвардском университете. Она, по сути, была крупным «арифмометром», заменявшим 20 операторов, но в ней были заложены и отработаны принципы, которые легли в основу будущих ЭВМ. И в первую очередь – возможность ввода программ и полностью автоматизированная система вычислений, не требовавшая участия человека. «Mark-1» считывал и выполнял инструкции, записанные на перфорированной бумажной ленте. Быстродействие её реле было небольшим (3 операции сложения в с, умножение – 6 с, деление – 15,6 с).

Более совершенная и уже «электронная» машина на электронных лампах ENIAC, (сокр. От Electronic Numerical Integrator and Computer) – была первым электронным цифровым вычислителем общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач. Создан в 1943–1945 годах в Пенсильванском университете под рук. Д. П. Эккерта и Д. У. Мокли. Его использовали для расчёта таблиц артиллерийских стрельб, а потом и для расчёта термоядерного взрыва – в том числе по схеме Улама-Теллера (с использованием метода Монте-Карло). Привлечённый в качестве научного консультанта Джон фон Нейман внёс ряд предложений и помог создать ещё более совершенную ЭВМ EDVAK с использованием двоичной системы счисления. После создания этих ЭВМ пошёл процесс их быстрого совершенствования и внедрения для решения многих практических задач. Д. Л. Нейман был выдающимся учёным-математиком и в других областях (квантовой механики, информатики и т. д.). Он был активным участником Манхэттенского проекта, членом комиссии по атомной энергии США и сторонником превентивной ядерной войны с СССР (за что в СССР заслужил «тихое презрение» и «забвение» среди сторонников мира).

В СССР активная работа по созданию ЭВМ началась в 1948 году в московском энергетическом институте (МЭИ) под руководством Исаака Семёновича Брука и в Киеве в институте электротехники под руководством профессора Сергея Алексеевича Лебедева, который с 1950 г. работал в Москве в институте точной механики и вычислительной техники АН СССР (ИТМВТ). И в СКБ-245 (НИЦВТ), созданном в Москве 1