Машина решает задачу


Молниеносный автоматический счет выполняет быстродействующая электронная счетная машина — БЭСМ (см. цв. рис., стр. 497). Когда впервые смотришь на электронную счетную машину, кажется, что находишься на складе радиозавода. В одних шкафах разместилось множество небольших блоков, похожих на радиоприемники с незакрытыми футлярами, в других видны знакомые части телевизоров, магнитофонов, бесконечные вереницы поблескивающих серебром ламп, конденсаторов, электронных трубок, сопротивлений, катушек с магнитными лентами. Все это причудливо соединено между собой тысячами проводников.

 

ЭЛЕКТРОННАЯ «ВЕРТУШКА»

Основная деталь машины — своеобразное реле, так называемый триггер. Это устройство, с помощью которого в электронных машинах ведется запись и счет чисел.

Упрощенно триггер можно представить в виде двух электронных ламп, смонтированных в одной колбе. Электрически они соединены так, что если первая лампа включена, то вторая обязательно будет выключена, и наоборот. Одно из таких устойчивых состояний триггера можно считать единицей (1), а другое — нулем (0).

Каждый новый электрический импульс, подаваемый на сетки ламп, поочередно то пропускает поток электронов в одной из них, то останавливает его. И в точном соответствии с этим импульсом триггер тотчас меняет свое состояние — показывает то единицу, то нуль.

В любом из двух состояний он, подобно кнопочному выключателю настольной лампы, может пребывать как угодно долго, пока не поступит новый импульс. Следовательно, триггер может хранить, «помнить» 1 или 0 до тех пор, пока не поступит новый сигнал. Так, словно выключатель, переходя из одного состояния в другое, или, как говорят, «опрокидываясь», триггер позволяет отмечать импульсы.

Механическое устройство обычно срабатывает за 1/2 сек., электрическое (выключатель) — уже за 1/300 сек., а «опрокидывание» триггеров благодаря особенностям электронных ламп происходит с невероятной быстротой — за 1/1000000 сек. Как мы увидим в дальнейшем, в этом и заключается один из секретов быстрого счета электронной машины.

Но законно возникает вопрос: триггер записывает только 1 и 0, а как же записать в машине все остальные числа? Чтобы ответить на это, надо познакомиться с необычайной двоичной системой счисления.

 

ЧУДЕСНЫЕ ЦЕПОЧКИ

Чтобы триггеры считали, их собирают в триггерные цепи — счетчики. Перед нами четыре триггера, объединенных в цепь. У каждого из них по два входных и выходных контакта. Перед началом на триггерах зафиксировано состояние нуль, т. е. цепь-счетчик показывает 0000.

Теперь представим себе, что на входные контакты первого справа триггера подан электрический сигнал — импульс. Он «опрокинется» и покажет 1, а на остальных останется 0. Следовательно, цепь даст 0001.

Передадим теперь второй импульс. Первый триггер выключится (опять даст 0) и передаст импульс на следующий триггер. На нем зафиксируется единица. Цепь покажет 0010.

Такую систему триггеров можно сравнить со счетами, на каждой палочке которых всего по две костяшки. Чтобы считать на них, как на обычных счетах, необходимо соблюдать одно правило: когда все костяшки данной палочки «израсходованы», т. е. передвинуты справа налево, надо передвинуть одну костяшку на следующей палочке, а эти вернуть в исходное положение. А то, что на счетах делают пальцы, в триггерах-счетчиках производят электрические импульсы.

Такие цепи триггеров могут считать и записывать очень большие числа, причем со скоростью в 100 тыс. раз большей, чем та, с которой считает человек. Для подобной работы у машин есть еще и другие устройства.

Среди них важную роль играют так называемые вентили.

Представьте себе цепь из источника тока, звонка и двух выключателей, включенных последовательно. Чтобы звонок зазвонил, нам надо одновременно включить и «первый» и «второй» выключатели. Это модель схемы вентиля совпадения. В нем на выходе импульс напряжения появится только при совпадении во времени двух поступивших импульсов.

Теперь в той же цепи расположим выключатели параллельно. В этом случае, чтобы звонок зазвонил, надо включить «или» первый, «или» второй выключатель. Это модель схемы вентиля разделения. Он позволяет подать в одну точку напряжения от различных линий, не замыкая их между собой. Наконец, существует и третья схема вентиля — ее иногда называют «схемой наоборот». Здесь звонок «не» будет звонить тогда, когда включен выключатель. Эта схема противоположна схеме совпадений.

Так получаются электронные цепи трех логических операций: «и», «или», «не».

Мы разобрали, что происходит в каждой клетке-ячейке машины. Нам теперь известно, что она может фиксировать, считать, даже «говорить» — «да» (1) или «нет» (0) — и «рассуждать», «понимая» значение «и», «или», «не».

Но, оказывается, даже этих чудодейственных устройств еще недостаточно, чтобы машина могла решать задачи!