Потребность облегчить труд счетных работников возникла давно. Вначале этой цели служили простые счеты, которые 4–5 тысяч лет назад применялись в Китае, а затем попали в Европу. Столетие назад появились механические арифметические машины, применяющиеся до наших дней. В начале XX века была создана логарифмическая линейка, значительно облегчившая труд инженеров и конструкторов.

Первая в мире математическая машина для решения задач высшей математики была сконструирована и построена академиком А. Н. Крыловым в Петербурге в 1912 году.

Развитие радиоэлектронной техники дало возможность создать разнообразные виды математических машин, позволяющих производить с большой точностью и за очень короткое время огромное количество математических операций.

Как же работает электронная вычислительная машина?

Ученые, приступая к решению той или иной проблемы, формулируют, выражают ее в виде сложных математических уравнений. Зная физическую сущность исследуемого процесса и владея специальными математическими методами, можно любую сложную задачу свести при ее решении к определенной последовательности четырех действий арифметики: сложения, вычитания, умножения и деления. Электронная счетная машина выполняет все эти действия исключительно быстро. При этом машина сама «запоминает» результат промежуточных действий и хранит его до тех пор, пока он не потребуется для выполнения следующей счетной операции. Программа вычислений, их последовательность определяются математиками заранее. По нескольким таким заданиям или «командам» счетная машина может сделать за короткое время десятки и даже сотни миллионов арифметических действий.

В Академии наук СССР более трех лет работает быстродействующая электронная счетная машина «БЭСМ» (рис. 12).

Она сконструирована Институтом точной механики и вычислительной техники. За одну секунду машина совершает в среднем 7–8 тысяч арифметических действий. Опытному вычислителю, вооруженному арифмометром, для этого понадобилось бы около четырех рабочих дней, а несколько часов работы машины равноценны работе вычислителя в течение всей его жизни.

«БЭСМ» позволила ученым решить ряд задач физики, механики, астрономии, химии. Так, например, за несколько дней были подсчитаны орбиты движения около семисот малых планет солнечной системы с учетом воздействия на них Юпитера и Сатурна.

Вычисления на этой машине ведутся с числами от одной миллиардной доли единицы до миллиарда. Результаты вычислений печатаются специальным электромеханическим устройством со скоростью 1,5 числа в секунду. Они могут быть также отпечатаны на кинопленку.

В машине «БЭСМ» 5 тысяч электронных ламп, срок службы каждой лампы превышает 10 тысяч часов. Машина обслуживается двумя инженерами и техником.

Математические машины используются сейчас для решения задач в самых различных отраслях науки и техники, например в метеорологии. Для предсказания погоды на завтрашний день необходимо произвести столько математических операций, что вычислителям потребуется работать около двух недель. Счетно-решающая электронная машина выполняет эти вычисления за два часа, и предсказание можно дать своевременно.

Современные электронные машины «способны» не только к математическим действиям. Создана, например, «читающая машина». С ее помощью человек, лишенный зрения, может читать обычные газеты, книги, журналы. Электронный луч скользит по строчкам, накапливает сигналы и включает механизм, произносящий слова. Имеется и машина — переводчик. С ее помощью можно печатать текст на одном языке и через несколько секунд получать листы, отпечатанные на другом языке. Конечно, все задания, которые выполняют «читающие» и «переводящие» машины, дает человек.

В настоящее время ученые работают над созданием еще более совершенных математических машин. Очень важно создать машину небольшого размера, поскольку большинство действующих в наши дни электронных вычислительных машин занимают десятки и даже сотни квадратных метров площади. Портативная машина может найти место в лаборатории, в конструкторском бюро, в кабинете ученого. Чтобы математическая машина получилась небольших размеров, нужны миниатюрные радиолампы и детали. Теперь это достигается внедрением в радиотехнику так называемых полупроводниковых электронных приборов, или кристаллических элементов.

В двадцатых годах наш соотечественник О. В. Лосев открыл способ усиливать радиосигналы с помощью не радиоламп, а особого полупроводникового элемента.

Новый преобразователь и усилитель электрических колебаний был назван кристадином. По своим качествам он уступал радиолампе; это и понятно: наука того времени о полупроводниках знала очень мало. Изобретение О. В. Лосева было забыто.

Вспомнили о нем в годы второй мировой войны, когда стали строить радиолокаторы, работающие на сантиметровых волнах: кристаллический преобразователь на этих волнах работал значительно лучше радиолампы! С этого времени началось чрезвычайно быстрое внедрение полупроводников в технику.

Полупроводники составляют в природе особую группу тел. В обычных условиях они плохо проводят ток и этим похожи на изоляторы. Но стоит внешним условиям измениться, и полупроводник начинает сравнительно хорошо пропускать ток, приближаясь по своим свойствам к проводникам. К полупроводникам относятся различные окислы и минералы, а также такие химические элементы, как германий, кремний, селен, теллур, бор, фосфор.

Первое свое применение в современной технике полупроводники получили как выпрямители переменного тока. Переменный ток пропускают через соединение полупроводников двух различных типов, в результате чего получают выпрямленный ток, т. е. такой ток, который протекает только в одном направлении. Раньше для этой цели применялись радиолампы.

Усложнив устройство полупроводникового элемента, удалось применить его для усиления слабых электрических сигналов. Новый прибор выполняет те же функции, что и усилительная лампа, но отличается в десятки раз меньшими размерами и тем, что не имеет нити накала.

Это значительно сокращает потребление энергии источников питания.

Первый кристаллический триод был создан в 1948 г. В настоящее время разработаны десятки типов полупроводниковых приборов.

В создании радиоэлектронной аппаратуры небольших размеров велика роль и так называемых печатных схем. Это такие радиосхемы, которые печатаются способом, близким к типографскому. На стеклянные или пластмассовые пластины наносится «рисунок», включающий в себя конденсаторы сопротивления и далее небольшие катушки индуктивности. Такой двухмерный (плоский) монтаж очень удобен в массовом производстве радиоаппаратуры и позволяет намного уменьшить ее размеры.

Внедрение этих достижений радиотехники в производство позволит не только создать портативные электронные математические машины, но и сделает возможным по-новому подойти к конструированию телевизоров, радиолокаторов, радионавигационных устройств и другой радиоаппаратуры.