До появления линий задержки экраны радаров были переполнены шумами от неподвижных объектов
Оригинальное решение этой проблемы было найдено довольно быстро. Отражённый радиоимпульс разделялся на два сигнала, один из которых попадал на экран, а другой в так называемую линию задержки (delay line) - устройство, замедляющее его распространение на время очередного цикла сканирования. На выходе линии задержки сигнал инвертируется и подается на экран вместе с сигналом нового цикла. Поскольку время задержки отражённого от неподвижного объекта сигнала совпадает со временем сигнала, побывавшего в линии задержки, то два эти противоположных по фазе импульса взаимно гасят друг друга. Неподвижный объект исчезает с экрана.
Элегантно? Конечно. Но одно дело придумать идею, а другое - воплотить её в реальном устройстве. Инженеры всего мира бились над поиском материалов и способов реализации delay line. Принципиальное решение было найдено быстро: преобразовать электрический импульс в акустическую волну. Скорость распространения звука значительно ниже скорости потока электронов, а значит, правильно настроенная акустическая волна задержит радарный импульс на требуемое время. На выходе
линии задержки звук вновь преобразовывают в электрический сигнал, который и подают на инвертор. И если со способом всё было понятно, то с материалами для его реализации возникли трудности. Чего только не перепробовали инженеры. В ход шли пьезокристаллы, стекло с металлизированным напылением, хитро переплетённые стальные сердечники и сплавы различных металлов.
Несмотря на массу усилий, полученные линии задержки были далеки от совершенства. До того момента, пока свой вариант не предложил Джон Экерт Младший. Направленный после окончания знаменитой школы инженеров-электронщиков Мура в физическую лабораторию Университета Пенсильвании, Экерт вплотную занялся радарными проблемами, и в частности линиями задержки. Эксперименты Экерта не прошли даром. Ему удалось найти вещество, удельное акустическое сопротивление которого совпадало с сопротивлением кварцевых пьезокристаллов - генератора и детектора звуковых волн на концах линии задержки. Этим веществом оказалась ртуть.
Будучи помещённой в стальную трубку, на концах которой расположены пьезокристаллы, ртуть работала переносчиком акустической волны от кристалла-генератора к кристаллу-детектору. Подобрав трубку нужной длины и диаметра, вмещающей требуемое количество ртути, можно было создать линию задержки, работающую с беспрецедентной точностью. Свое изобретение Экерт запатентовал. Дивиденды от этого патента позволили Экерту чуть позже начать собственный бизнес его мечты.
Экерт и Мочли
Тем более что задача, для которой требовался компьютер, была весьма актуальна: военному ведомству США нужна была машина для автоматизации расчётов таблиц стрельбы. В 1943 году Экерт и Мочли предлагают министерству обороны архитектуру компьютера ENIAC. Особенностью этой вычислительной машины было использование десятичной системы исчисления. Реализован ENIAC был в Лаборатории баллистических испытаний. Позже, в 1946 году, к тандему Экерта и Мочли присоединяется Джон фон Нейман, именем которого чуть позже назовут архитектуру компьютеров с хранимыми в памяти программами и данными - основу практически всех современных ЭВМ. Их совместным детищем стал компьютер EDVAC, разработка которого также финансировалась военными.
Накопив бесценный опыт создания компьютеров на благо обороноспособности Родины, Экерт и Мочли решают начать пожинать плоды трудов своих на полях частного бизнеса. Основанная ими в 1946 году Electronic Control Company чуть позже переименовывается в фирму имени себя любимых - Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC). Напористый Экерт успешно находит первого крупного клиента - Бюро переписи населения США. Он убеждает работающих по старинке переписчиков в острой необходимости автоматизации их работы (на носу перепись 1950 года) и получает заказ на EDVAC II. Переманив много талантливых инженеров из школы Мура, Экерт и Мочли берутся за дело.
Сотрудники EMCC в 1949 году
Результатом их работы становится UNIVAC I, который в 1951 году и приобрело Бюро переписи. В UNIVAC Экерт развивает идеи фон Неймана о хранимой в памяти программе. В качестве долговременного запоминающего устройства в UNIVAC I используются бобины со стальной лентой. А вот для организации оперативной памяти изобретательный Экерт применяет свою давешнюю разработку - ртутную линию задержки. Как же устройство из радара попало в компьютер?
UNIVAC I представлял собой целый комплекс оборудования, занимающий отдельный этаж здания. Саркофаг слева - контейнер для хранения памяти на ртутных линиях задержки
Storage) сквозит идея физической организации устройства хранения. Компьютер EDSAC во многих смыслах был экспериментальным. И именно в нём была впервые реализована идея превращения ртутной линии задержки в оперативную память.
Идея эта брала начало из простого вопроса: что, если в линии задержки выходной сигнал снова завернуть на вход? Электрические импульсы, соответствующие двоичной единице, превращённые в акустические волны, распространяемые по ртути, будут бесконечно циркулировать внутри линии задержки. Таким образом, она превращается в ячейку памяти. Только вот хранится в такой ячейке не один бит, а сразу несколько. Ведь пьезоэлемент на входе линии задержки может создать сразу несколько акустических волн, двигающихся друг за другом к детектору.