ретных ламп. Вы просто определяете состояние выключателей:
“вкл-выкл-выкл-выкл-вкл-выкл-выкл-вкл”. Имея такую информацию, Ваш зна-
комый точно отрегулирует освещение в комнате на 137 ватт. В сущности,
если каждый будет внимателен, это сообщение без искажений пройдет через
миллионы рук и на конце цепочки кто-то получит первоначальный результат
– 137 ватт.
Чтобы еще больше сократить обозначения, можно заменить “выкл” нулем
(0), а “вкл” – единицей (1).
Тем самым вместо “вкл-выкл-выкл-выкл-вкл-выкл-выкл-вкл” (подразуме-
вая, что надо включить первую, пятую и восьмую лампы, а остальные выклю-
чить), Вы запишете то же самое иначе: 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1 или двоич-
ным числом 10001001. Оно равно десятичному 137. Теперь Вы скажете своему
знакомому: “Я подобрал изумительное освещение ! 10001001. Попробуй”. И
он точно воспроизведет Вашу настройку, зажигая и гася соответствующие
лампы.
Может показаться, что этот способ чересчур сложен для описания яркос-
ти ламп, но он иллюстрирует теорию двоичного представления информации,
лежащую в основе любого современного компьютера.
Двоичное представление чисел позволяет составление чисел позволяет
создавать калькуляторы, пользуясь преимуществами электрических цепей.
Именно так и поступила во время второй мировой войны группа математиков
из Moore School of Electrical Engineering при Пенсильванском университе-
те, возглавляемая Дж. Преспером Эккертом (J. Presper Eckert) и Джоном
Моучли (John Mauchly), начав разработку электронно-вычислительной машины
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator – электронный чис-
ловой интегратор и калькулятор). Перед учеными поставили цель – ускорить
расчеты таблиц для наведения артиллерии. ENIAC больше походил на элект-
ронный калькулятор, чем на компьютер, но двоичные числа представляли уже
не примитивными колесиками, как в арифмометрах, а электронными лампами –
“переключателями”.
Солдаты, приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вок-
руг нее, скрипя тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило
перегореть хотя бы одной лампе, как ENIAC тут же вставал и начиналась
суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу. Одной из причин – возможно,
и не слишком достоверной – столь частой замены ламп считалась такая: их
тепло и свечение привлекают мотыльков, которые залетают внутрь машины и
вызывают короткое замыкание. Если это правда, то термин “жучки” (bugs),
под которым имеются в виду ошибки в программных и аппаратных средствах
компьютеров, приобретает новый смысл.
Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на
какую-нибудь задачу, вручную изменив подключения 6000 проводов. Все эти
провода приходилось вновь переключать, когда вставала другая задача. В
решении этой проблемы основную заслугу приписывают Джону фон Нейману,
американцу венгерского происхождения, блестящему ученому, известному
многими достижениями – от разработки теории игр до вклада в создание
ядерного оружия. Он придумал схему, которой до сих пор следуют все циф-
ровые компьютеры. “Архитектура фон Неймана”, как ее теперь называют, ба-
зируется на принципах, сформулированных им в 1945 году. В их число вхо-
дит и такой: в компьютере не придется изменять подключения проводов, ес-
ли все инструкции будут храниться в его памяти. И как только эту идею
воплотили на практике, родился современный компьютер.
Сегодня “мозги” большинства компьютеров – дальние потомки того мик-
ропроцессора, которым мы с Полом так восхищались в семидесятых, а “рей-
тинг” персональных компьютеров зачастую определяется тем, сколько бит
информации (переключателей – в нашем примере со светом) способен единов-
ременно обрабатывать их микропроцессор и сколько у них байт (групп из
восьми бит) памяти и места на диске. ENIAC весил 30 тонн и занимал
большое помещение. “Вычислительные” импульсы бегали в нем по 1500 элект-
ромеханическим реле и 17000 электронным лампам. Он потреблял 150000 ватт
электроэнергии и при этом хранил объем информации, эквивалентный всего
лишь 80 символам.
К началу шестидесятых годов транзисторы начали вытеснять электронные
лампы из бытовой электроники. Это произошло через десятилетие после то-
го, как в Bell Labs открыли, что крошечный кусочек кремния способен де-
лать то же, что и электронная лампа. Транзисторы – подобно электронным
лампам – действуют как электрические переключатели, потребляя при этом
намного меньше электроэнергии, в результате выделяя гораздо меньше тепла
и занимая меньше места. Несколько транзисторных схем можно объединить на
одной плате, создав тем самым интегральную схему (чип). Чипы, используе-
мые в современных компьютерах, представляют собой интегральные схемы,
эквивалентные миллионам транзисторов, размещенных на кусочке кремния
площадью менее пяти квадратных сантиметров.
В 1977 году Боб Нойс (Bob Noyce), один из основателей фирмы Intel, в
журнале Scientific American сравнил трехсотдолларовый микропроцессор с
ENIAC, кишащим насекомыми мастодонтом. Крошка-микропроцессор не только
мощнее, но и, как заметил Нойс, “в 20 раз быстрее, обладает большей па-