Джон фон Нейман — человек, который начертил компьютер, между делом работая над атомной бомбой

Джон фон Нейман — человек, который начертил компьютер, между делом работая над атомной бомбой. Если прошлый герой этого цикла доказал, что универсальная вычислительная машина в принципе возможна, то фон Нейман вместе с командой, о которой вспоминают куда реже, дал конкретный инженерный чертёж того, как такую машину построить. И этот чертёж оказался настолько удачным, что почти восемь десятилетий спустя мы всё ещё живём внутри его логики.

Он родился в 1903 году в Будапеште, в состоятельной еврейской семье. Легенды говорят, что в шесть лет он мог в уме делить восьмизначные числа и запоминал целые страницы телефонного справочника. Были ли эти истории приукрашены задним числом — неизвестно, но и без них факты говорят сами за себя. В 1921 году, ещё подростком, его признали лучшим математиком Венгрии. Он учился в Будапеште, Берлине и Цюрихе. В 1925-м получил диплом инженера-химика в Цюрихском политехникуме, а годом позже — докторскую степень по математике в Будапештском университете. Уже тогда было видно редкое сочетание чистой теории и прикладной инженерии, которое определило всю его карьеру.

В 1930-м он переехал в США, в Принстон. А в 1933 году, когда только что основанный Институт перспективных исследований набирал первый постоянный факультет, фон Нейман оказался одним из четырёх приглашённых — вместе с Альбертом Эйнштейном и Германом Вейлем. Курт Гёдель присоединился к ним чуть позже. Это было, пожалуй, одно из самых интеллектуально насыщенных мест на планете, и фон Нейман был там своим.

При этом компьютеры для него были далеко не первой и не последней областью. До этого он уже успел внести фундаментальный вклад в математическую формализацию квантовой механики, основать теорию игр вместе с Оскаром Моргенштерном и написать труд «Теория игр и экономического поведения», который заложил основы целой дисциплины. А во время Второй мировой он участвовал в Манхэттенском проекте: занимался математическими расчётами имплозии для плутониевой бомбы, предложил и обосновал линзовую систему взрывчатых веществ, обеспечивающую симметричное сжатие плутониевого ядра. Эта система взорвалась и на испытании «Тринити», и над Нагасаки.

И вот прямо в эти же годы, параллельно с работой над оружием абсолютного разрушения, он узнал о проекте ENIAC. Чтобы понять, почему это важно, нужно разобраться, в чём была проблема той машины. ENIAC — первый по-настоящему масштабный электронный вычислитель США, законченный в 1945 году. Он был невероятно мощным для своего времени. Но у него был фундаментальный недостаток: программа задавалась не данными в памяти, а физической конфигурацией машины. Переключатели, ручное соединение кабелей между блоками. Чтобы перепрограммировать ENIAC для новой задачи, требовались дни ручной коммутации проводов. Машина могла молниеносно считать, но была крайне медленной и трудоёмкой в переключении между задачами. Это прямая противоположность универсальной машине Тьюринга, где программа — просто данные на той же ленте, что и всё остальное.

Фон Нейман узнал о проекте в августе 1944 года. По легенде, всё произошло случайно, на вокзальной платформе в Абердине, штат Мэриленд, в разговоре с Германом Голдстайном — математиком, который курировал вычислительную часть проекта ENIAC для армии. Голдстайн потом вспоминал, что узнал фон Неймана по лекциям и сам решился подойти. Когда разговор зашёл о вычислителе, делающем порядка 333 умножений в секунду, тон беседы сразу изменился. Отдельные детали этой истории биографы оспаривают, но вскоре после той встречи фон Нейман присоединился к разработке следующей машины — EDVAC, которая должна была устранить главный недостаток ENIAC.

В июне 1945 года фон Нейман составил черновой отчёт под названием «First Draft of a Report on the EDVAC». По легенде, он писал его от руки прямо в поезде по дороге в Лос-Аламос и пересылал рукописные страницы в Филадельфию по почте. Голдстайн распечатал и растиражировал получившийся текст. Это был незавершённый, толком не отредактированный рабочий документ на сто с небольшим страниц. И тем не менее он разошёлся среди специалистов по всему миру и стал фактическим стандартом описания того, как должен быть устроен цифровой компьютер. Именно знакомство с этим отчётом, как говорят, побудило британского учёного Мориса Уилкса приехать в США на знаменитые лекции Мур-Скул летом 1946-го.

Давайте разберём архитектуру по частям, потому что это тот случай, когда важно понять суть. Есть арифметико-логическое устройство — блок, который выполняет операции. Есть управляющее устройство — оно определяет, какая операция выполняется сейчас, считывая инструкции по порядку. Есть память — и вот здесь ключевая инновация. Данные и сама программа хранятся в одной и той же памяти, в одном и том же виде, как числа. Это называется концепцией хранимой программы. И есть устройства ввода-вывода для взаимодействия с внешним миром.

Смысл в том, что программу теперь можно изменить так же легко, как любые другие данные. Не нужно перекоммутировать провода — достаточно загрузить в память другую последовательность чисел. У Тьюринга программа и данные лежали на одной бесконечной ленте. У фон Неймана — в одной физической памяти. Это не совпадение. Это практическое инженерное решение, которое

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: