-Восемь?
-Нет, восемь микрочипов может хранить 256 позиций. Поскольку это двойка в восьмой степени.
-Ясно, а почему именно 256, а не семь микрочипов и 128, или не шесть и 64.
-Во-первых, озвучим, что отныне ноль и единица будет называться битом, а восемь позиций, восемь бит, байтом. Я подобрал оптимальное на мой взгляд число позиций, чтобы перечислить все нужные мне действия под каждой позицией, и ещё осталось некоторое достаточно большое свободное количество знаков про запас. А также я учёл тот факт, что каждая лишняя цифра в байте увеличивает число позиций вдвое, и на одну восьмую, девятую или десятую, пропорционально снижает скорость работы машины. Я пришёл к выводу, что 256 вариантов от 8 позиций это золотая середина. 128 вариантов при 7 позициях в будущем может не хватить, а целиком переделывать всю машину, чтобы увеличить число бит в байте это крайне сложно, в то время как 512 вариантов слишком много, и не имеет смысла тратиться. В итоге у меня будет восемь бит в байте этого должно хватить на все типы нужных нам команд в будущем. В эти 256 позиций входят все буквы английского алфавита, а также все цифры и арифметические действия над ними совершаемые, включая операции команды для самой машины, такие как пробел, ввод, отмена, копировать и переместить данные.
-Тогда ясно. И всё же, как это работает?
-Итак, у нас с вами есть один микрочип, и он сохраняет один бит, мы взяли восемь чипов и получили байт. В одном байте у нас может быть закодирована одна цифра или операция. Представим, что нам требуется сложить два больших числа по 15 знаков в каждом, при условии, что полученное число тоже будет длинной не более 15 знаков. Для того чтобы это осуществить, нужно запомнить три числа, то есть 45 байт, или 360 микрочипов. А также нам понадобится ещё один чип на действие сложения, и один на знак равно, это означает 47 байт. Также, если машина будет складывать столбиком, на сами действия сложения, которые изначально обеспечены процессором механически, нам потребуется ещё около десяти чипов, при условии, что действия сложения будут сохраняться и сразу стираться, сохраняя число в ответ. Уточняю, сам процессор устроен так, что он знает простейшие команды, сложение, вычитание, умножение, деление и приравнивание, его структура при команде на сложение начинает выполнять строго определённую операцию с битами. То есть сама механика процессора устроена так, что при определённом знаке действия, умножения или деления будет запускаться та или иная операция с числами. В будущем набор операций процессора целесообразно будет расширить, чтобы повысить его производительность, однако, более сложные операции и команды могут быть разбиты и посчитаны через более простые. Для начала нам хватит четырёх функций простейшей алгебры. Процессор устроен так, что в одном случае число будет всегда вычитаться, в другом умножаться, а выбирать команду он будет через знак, заложенный программой. При этом компьютер не понимает, что он делает, просто в одной позиции срабатывает один триггер, а в другой ситуации другой. Также компьютер будет уметь логически работать с переменными, задавая порядок действий с ними через скобки. Таким образом, он сможет в верном порядке считать длинные и сложные уравнения. Итого для работы процессора потребуется около 57 бит или 456 микрочипов, и я думаю, лучше округлить это число до ближайшего кратного, чтобы память в процессоре совпадала с байтами. Это ближайшее кратное 64 байта и 512 микрочипов. Таким образом, устройство на 64 байта или знака, может выполнять простые арифметические действия по сложению и вычитанию, а также умножение и деление столбиком, используя для этого 512 чипов. Такое устройство сможет выполнять простые арифметические операции и делать это очень быстро. Хочу особо подчеркнуть, что для операций внутри процессора числа надо хранить по знакам, иначе невозможно обработать их, сложить, разделить уголком или умножить столбиком, а вот для хранения чисел на оперативной памяти, можно сохранять их как двойку в степени и остаток. Тогда даже самые большие числа в постоянной памяти, будут весить от 2 до 6 байт, чем больше число, тем больше нужно байт, чтобы его хранить. Логично, что бесконечно большое и сложное число компьютер хранить не в состоянии, но 6 байт хватит, чтобы запомнить число на 18 знаков, я думаю, более высокая точность нигде не требуется. При вытягивании чисел в процессор каждый раз потребуется их перекодировать, что займёт от 16 до 48 операций. Однако, я считаю перекодирование целесообразным, поскольку этот принцип резко увеличит объём запасаемых в оперативной и постоянной памяти данных.
-Но нам же требуется выполнить сложнейшие расчёты на много сотен листов бумаги, а вы рассмотрели арифметику...
-Я рассмотрел краткий пример, сам базовый принцип работы простейшего процессора, как он устроен. На самом деле вычислительная машина может быть гораздо сложнее, количество микрочипов может быть больше, как и скорость их работы, в неё могут быть заложены таблицы Брадиса для тригонометрических расчётов и другие сложные математические действия. Так вот эти 64 байта процессора называются кэш памятью процессора. Вся информация на процессор будет поступать с оперативной памяти с других микрочипов, при этом объём оперативной памяти может быть больше и составлять порядка 512 байт, для чего понадобится 4096 микрочипов. Правда, я планирую, что оперативная память будет проще процессора, поскольку в ней чип выполняет одну единственную задачу помнить, принимать и отдавать данные. То есть не требуется никакой особенной архитектуры связи между микрочипами, и тогда в самой оперативной памяти чипы могут быть маленькими, простыми и будут объединены в конгломераты по 64 или по 128 единиц памяти в одном элементе. Так что 4096 микрочипов это ещё не предел, правда, чтобы собрать большое количество чипов, понадобится ручная работа сотен людей под микроскопами. Однако, я полагаю, что мы сможем создать память на десятки килобайт. И на саму оперативную память информация будет закачиваться с магнитных лент, а вычисленная информация будет сохраняться на такую же ленту, также, как мы сейчас сохраняем кино на киноплёнке. Таким образом, единожды забив через систему интерфейса всю информацию в компьютер, мы сможем в последствии заставить его быстро рассчитать всё это.
-Насколько быстро?
-Если каждый чип процессора будет работать со скоростью 100 действий в секунду, то тогда процессор будет делать сложение двух крупных чисел примерно за 30-40 операций. Конечно, операция умножения потребует больше действий. В итоге компьютер сможет складывать или умножать два три крупных числа в секунду, а с мелкими числами будет работать ещё быстрее. Ни один человек не способен считать так быстро, несколько крупных чисел в секунду, точно и без ошибки, не требуя проверки. Хочу особо подчеркнуть, что я планирую в итоге создать компьютер, процессор которого будет работать со скоростью хотя бы 100 тысяч операций в секунду, такое возможно, если конструкция будет сильно оптимизирована. То есть частота работы составит 100 килогерц. При этом, хочу подчеркнуть, что любой процессор со скоростью работы более 50 действий в секунду выполняет операции расчёта немного быстрее человека. А компьютер со скоростью работы в 100 тысяч операций в секунду, будет работать минимум в тысячу раз быстрее человека. Таким образом, те вычисления, которые люди будут делать несколько лет, компьютер сможет произвести за один день.
-И насколько сложные вычисления способен делать компьютер?
-Всё зависит от рук его создателя, потенциально компьютер можно научить сколь угодно сложному счёту, правда, чем больше функций у компьютера, тем сложнее его построить. И на самом деле, я подозреваю, что, создавая компьютер, мы столкнёмся со многими сложностями логического характера, это весьма непросто. В связи с чем, я не думаю, что он сможет сравниться с человеком. Функция компьютера работать по заданной программе и только, заменяя простые ручные операции счёта. Вся его работа будет контролироваться человеком постоянно, фактически компьютер это крайне усовершенствованная версия механического калькулятора. Я думаю, вы все видели механические калькуляторы, и это весьма тупые машины.
-Перед вашим приходом Эдвард расписал нам радужные перспективы, касательно навигации, сложных расчётов, а также он считает, что в будущем технология будет оптимизирована, и мы сможем получить компьютеры, на которых можно будет проектировать сложные машины и механизмы, быстро проводить расчёты конструкций, реально ли это?
-Я не знаю точно, что сказал вам Эдвард, но да эра сложных вычислительных систем позволит нам очень многое, и эта эра будет не менее важна для человечества, чем внедрение в жизнь парового двигателя. Я считаю, что создание всё более сложных систем управления и автопилотов неизбежна, и вопрос лишь в том, кто будет доминировать в этой гонке. Как вы знаете, попытки создавать механически самоуправляющиеся устройства ведутся давно, и компьютер это просто ещё один шаг в этом направлении. При этом, я полагаю, что за такими системами будущее, что несёт их военное применение, а также это способ повышения производительности труда. Через столетия, крайне совершенные и мощные компьютеры смогут самостоятельно считать геометрию сложных машин и механизмов будущего, управлять некоторыми элементами производства. И то, что я описал вам сейчас, это всего лишь начало новой эры совершенных вычислительных устройств самого широкого применения. Эта технология, в чём-то подобна радио, ещё тридцать лет назад мы восторгались тем, что радиостанции позволяют по воздуху передавать сигнал на огромное настояние в пять километров. А сейчас никого не удивишь тем, что мощные радио башни передают сигнал на сотни километров. И при этом, все мы понимаем, что появление и развитие радио это неизбежность. И если первый компьютер будет стоить 100 миллионов долларов, то через двадцать лет, в сто раз более мощная машина будет стоить 100 тысяч долларов. Впрочем, скорее всего, прогресс компьютеров будет идти медленно, но очевидно, что мой компьютер будет первым и далеко не последним. В будущем новые более мощные компьютеры будут создаваться снова и снова, всё чаще и чаще, и потребность в них будет расти. Потому что они смогут выполнять такие задачи, на которые люди не способны. Вопрос лишь в том, кто станет лидером этой электронной гонки, если вы сейчас обеспечите меня всем необходимым, я сделаю огромный рывок в этом направлении, на который у других государств уйдут годы, и они отстанут от нас. И да, эра компьютеров неизбежна, вопрос лишь в том, кто будет в ней первым, мы, Германия или Советский союз?
-Не опасно ли это? Создавать умные машины?
-До нашего ума компьютеру ещё долго будет очень далеко, ведь он умеет выполнять лишь простые операции счёта, пусть даже очень быстро. Опасен ли калькулятор? Лучше задайтесь вопросом, не опасно ли создавать атомную бомбу как оружие массового убийства? Мы вступаем в новый век страшной разрушительной силы, опасно ли любое современное оружие? Опасен ли паровой двигатель, паровой броненосец или железная дорога, что соединила наши города? Это технология, которая никогда не заменит человека, и приход её в мир неизбежен, а влияние колоссально, но да, кой что она может, с её помощью труд людей станет гораздо более производителен, и это единственное что мне полностью очевидно.
-Мы создадим компьютер и окажем вам любое финансирование, — вдруг принял решение президент. — И да, поскольку вам нужны люди, мы доставим их к вам в вашу резиденцию, и любые материалы с инструментами. Составьте на бумаге подробный список всего, что вам нужно, и мы доставим вам это. Мы хотим, чтобы вы начали работы в ближайшие три дня. Мы очень надеемся на вас год. И даже если компьютер не станет дорогой к созданию ядерной бомбы, мы верим, что от него будет много пользы.
-Спасибо.
-Если желаете, вы можете остаться в Белом доме на пару дней. Я знаю, вам было скучно в вашей горной резиденции, мы пытались вас развлечь, но смена окружения полезна. Поверьте, такая неволя вынужденная, нам приходится прилагать большие усилия, чтобы обеспечить вашу безопасность. Наши спецслужбы уже фиксировали неоднократные попытки Германии и СССР узнать о вас побольше, и о месте вашего пребывания. Но если война будет окончена, мы обещаем сделать вашу жизнь более свободной, вы не правите нашей страной, но любые безопасные развлечения будут вам доступны.
-Вам следует знать, я не против иногда развеяться, но развлечения в вашем понимании, давно претят мне, куда интереснее лично для меня, заняться чем-то важным и полезным, например, созданием компьютера. Я думаю, работа над компьютерами будет продолжаться даже после завершения всех испытаний ядерного оружия, так что, дайте мне интересную работу и возможность делать нечто своими руками, и этого мне достаточно. Хотя я и не отказываюсь от роскоши.
-Спасибо год, мы не сомневались в вас. И кстати, есть хорошие новости из Англии.
-Да?
-Битва за Англию идёт полным ходом уже два месяца, гигантские силы задействованы Германией, тысячи самолётов, бомбардировщиков. Ваши самолёты speedfire демонстрируют в небе Германии невероятную эффективность, я знаю, вы лично принимали участие в их создании, и это лучшие самолёты в мире. Однако, немецкие истребители тоже оказались крепким орешком. Но самое главное, Англия не пала, она держится, и враг так и не решился на десантную операцию, сейчас мы уверены, долгая битва ещё впереди, но Англия устоит. Несмотря на ваши поражения на суше и невероятную сухопутную армию Германии, ваш морской флот превосходит немецкий, а авиация не уступает. И, тем не менее, Англия теряет людей, но держится, и мы будем помогать ей, пока не одержим победу над Германией.
-А что с Советским союзом, он передумал нападать на Германию?
-Военные аналитики СССР, вероятно, напуганы высокой боеспособностью немецкой армии, и не решились напасть. Но нам известно, что танковые войска СССР сильно превосходят немецкие, в СССР множество тяжёлых танков, массой иногда свыше 50 тонн, с мощной бронёй и орудиями больших калибров. Авиация СССР уступает немецкой, однако она многочисленна, и в СССР множество заводов по производству боевых самолётов разного типа. При этом в отличие от Франции СССР есть куда отступать, и его военные резервы огромны. Мы полагаем, что численность армии СССР в данный момент составляет не менее 3х миллионов человек, и он способен за два месяца поставить под ружьё ещё 7 миллионов человек. При этом, очевидно, что в отличие от царской России СССР не будет испытывать нехватку боеприпасов, его промышленный потенциал огромен, и вероятно, даже превосходит немецкий. Единственное на что может сделать ставку Германия, это на превосходство в воздухе, воздушный флот Германии совершеннее Советского, это, несомненно. При этом, мы не думаем, что Германия сможет захватить полное тотальное превосходство в воздухе. Опыт боёв в воздухе на Халхин-Голе показал, что авиация СССР радикально отличается от польской, и может дать отпор врагу. Поэтому, война между СССР и Германией, скорее всего, сильно затянется. При этом нужно помнить, что Англия обладает некоторым количеством бомбардировщиков и, следовательно, Германии всегда придётся держать часть своей авиации на западном фронте, пока стоит Англия. И ещё, мы кой что придумали, чтобы бомбить Германию, да, истребители не могут далеко лететь за стратегическими бомбардировщиками, прикрывая их. Однако, можно вооружить стратегическую авиацию зубами и когтями, мощными пулемётами спереди и сзади, тогда авиация сможет атаковать Германию на большую глубину, даже без сопровождения истребителей. Мы сейчас работаем над новыми тяжёлыми бомбардировщиками и начнём поставлять их в Англию примерно через год. Как только СССР ударит по Германии, и та перебросит свои авиационные армии на восток, мы начнём бомбардировки её северо-западных областей и всех промышленных зон, до которых только сможем дотянуться. При этом мы уверены, что война между СССР и Германией неизбежно начнётся в течение года. Если Германия не решится напасть, СССР нападёт сам, однако, результат войны неизбежен и непредсказуем.
