Обязанности вычислителя

Итак, имеется реальная возможность создать электронный арифмометр, который будет затрачивать на выполнение арифметического действия миллионную часть секунды (практически приемлемая длительность электрического импульса). Сколько же действий можно выполнить на таком арифмометре за целую секунду? Миллион? Или хотя бы тысячу?

Это зависит от того, сумеем ли мы достаточно быстро задавать ему задачи и записывать получающиеся результаты. Ведь если все это проделывать вручную, то и одного действия за каждую секунду выполнить не удастся!

Чтобы электронный арифмометр действительно выполнял за каждую секунду хотя бы несколько тысяч действий, необходимо полностью автоматизировать весь вычислительный процесс, совершенно исключив из него участие человека.

Присмотримся к работе вычислителя в каком-нибудь вычислительном бюро. Ему даются таблица исходных данных и специальная инструкция, определяющая порядок действий. Все арифметические операции выполняются на арифмометре, промежуточные результаты записываются на специальном бланке, а окончательные заносятся в таблицу.

Самый простой пример - составление таблицы значений площади круга в зависимости от его радиуса (по формуле S = πR²). В инструкции указывается, что каждое значение радиуса (скажем, от 500 до 1000 мм через каждые 2 мм) следует умножить на самого себя и на π =3,14 с занесением полученного результата в соответствующую графу таблицы.

К чему сводятся действия вычислителя? Прочитав в инструкции наименьшее значение радиуса (500), он устанавливает его на арифмометре, умножает сперва на точно такое же число, а потом на 3,14. Прочитав на арифмометре полученное произведение, вычислитель переносит его вместе со значением радиуса 500 в таблицу окончательных результатов.

Далее, вычислитель должен прибавить 2 мм к прежнему значению радиуса, записывая полученное новое (наращенное) значение радиуса в свой бланк, и повторить с этим новым значением все ранее описанные действия. Когда же в результате многократного повторения указанных операций он дойдет до значения радиуса, превышающего установленный инструкцией верхний предел (1000), вычисления следует прекратить.

Как видим, собственно вычислений, то есть арифметических действий над многозначными числами, человек не производит: они выполняются арифмометром. На долю вычислителя остается управление работой арифмометра, перенос числовых данных из инструкции или своего бланка на арифмометр и с арифмометра в таблицу результатов, а также "записывание" или, если угодно, "запоминание" необходимых промежуточных результатов. Чтобы полностью исключить участие человека в вычислительном процессе, нужно создать автомат, который самостоятельна выполнял бы все эти действия в соответствии с данной ему инструкцией.

Работа автомата по инструкции не таит в себе, конечно, ничего сверхъестественного или непостижимого. Ведь "умеет" же аппаратура АТС безошибочно выполнять команды, которые мы посылаем ей набором номера. Нужно только, чтобы каждая команда была выражена на "языке", доступном "пониманию" машины, например, в виде определенной последовательности импульсов электрического тока.

Если требуется длительная работа аппаратуры в соответствии с инструкцией, включающей множество команд, эту инструкцию следует тем или иным способом записать. Для хранения информации, выраженной электрическими импульсами, можно использовать магнитофон: комбинации электрических импульсов могут быть зафиксированы путем намагничивания участков магнитофонной ленты точно таким же способом, как это делают в звукозаписи. Впоследствии записанные команды по мере их воспроизведения будут управлять действиями автоматической аппаратуры. Записанную тем или иным способом "инструкцию", которой должен "руководствоваться" автомат, принято называть программой.

На таких же магнитофонных лентах может быть записана не только инструкция, но и таблица исходных данных: ведь цифры, которыми оперирует электронная вычислительная машина, тоже изображаются электрическими импульсами.

Первоначальный ввод в вычислительную машину исходных данных (а также команд инструкции) может осуществляться с помощью клавиатуры, похожей на ту, которая используется в буквопечатающих телеграфных аппаратах. При нажатии каждой клавиши в определенной последовательности замыкаются контакты, и тем самым создается нужная комбинация импульсов электрического тока.

Электрические импульсы, обозначающие окончательные результаты, могут воздействовать на электромагниты печатающегося механизма (наподобие телеграфного), в результате чего мы получим интересующие нас данные в виде обычной телеграммы"

Таким образом, в современной технике мы находим прообразы всех устройств, которые необходимы для полной автоматизации вычислительного процесса. Это свидетельствует о принципиальной разрешимости такой задачи, хотя для достижения достаточно быстрого действия почти все механические устройства придется заменить менее инерционными (например, электронными или полупроводниковыми).