Сектор «Б» Литерной Лаборатории №1 встретил меня лихорадочным, рваным писком контрольной аппаратуры. Осциллографы ЭО-7 на столах киевских инженеров недовольно мигали зеленоватыми экранами, лучи развёртки ломались, рассыпаясь мелкой рябью паразитных наводок.
У центрального стенда, где была смонтирована макетная плата распределителя тритов, шёл тяжёлый, глухой спор. Бурцев, ведущий конструктор из группы Лебедева, остервенело тёр воспалённые веки, указывая пальцем на принципиальную схему входного каскада. Сам академик Лебедев сидел чуть в стороне, подперев голову кулаком, и его массивный портфель лежал на полу раскрытым, сиротея ворохом забракованных листов миллиметровки.
— Это тупик, Сергей Алексеевич! Чистый физический тупик! — Бурцев сорвался на хриплый, надсадный шепот, едва завидев вошедшего в цех Серго Берию. — Товарищ Петров предложил красивую математику, но в железе его схема нежизнеспособна. Мы получаем двухбитную двоичную систему с кучей паразитных связей, а не троичный автомат!
Серго остановился у порога, его лицо мгновенно превратилось в сухую, опасную маску. Черкасов за его спиной машинально положил ладонь на планшетку с приказами Спецкомитета.
— Поясните, товарищ Бурцев, — ледяным тоном произнёс Берия-младший. — В чём затык?
— В физике ключа, Серго Лаврентьевич! — Бурцев подскочил к доске, выхватывая кусок мела. — Иван Петрович заложил в проект два встречных планарных транзистора на один трит информации. Да, на выходе мы можем искусственно сформировать три состояния: положительный потенциал плюс пять вольт, отрицательный минус пять, и ноль — когда оба транзистора заперты. Но система не способна принять эти же три состояния на входе следующего регистра! Нынешний транзистор — это двоичный вентиль. У него на базе либо есть порог отпирания, либо его нет. Когда оба транзистора заперты и тока в линии связи нет, входные каскады следующего узла мгновенно ловят любые наводки от силовых трансформаторов гидролаборатории. Ноль плывёт! Мы получаем хаос вместо логики.
Лебедев тяжело вздохнул, не снимая очков:
— Я предупреждал, Серго. Германиевые триоды слишком нестабильны для статических потенциальных схем такого рода. Средний логический уровень просто растворяется в помехах. Мы не сможем дешифрировать чистый ноль на входе.
Инженеры вокруг согласно загудели. Они упёрлись в реальный технологический барьер пятидесятых годов — грязные полупроводники, отсутствие комплементарных пар и высокий уровень паразитных емкостей. С точки зрения двоичной схемотехники ИТМиВТ, моя идея выглядела красивой, но нереализуемой утопией.
Я спокойно снял пальто, повесил его на крючок у двери и подошёл к макетному стенду. Лозовой, стоявший рядом с паяльником в руке, преданно заглядывал мне в рот, готовый по первому знаку Особого отдела зафиксировать вредительство со стороны киевской группы.
Динамический приоритет
— Вы совершаете классическую ошибку, коллеги, — ровно произнёс я, забирая у Бурцева мел. — Вы пытаетесь построить троичный автомат, копируя американскую потенциальную логику Буля. Вы привязываете логический трит к статическому уровню напряжения в линии. Но для германия потенциальная схема — это действительно смерть.
Я стёр наброски Бурцева и быстрыми, чёткими штрихами нарисовал структуру Литерной ячейки.
[ Входной тактовый импульс ]
|
+--------------+--------------+
| |
[Диод +] (Положительный) [Диод -] (Отрицательный)
| |
(Ферритовое (Ферритовое
кольцо связи +1) кольцо связи -1)
| |
[Транзисторный ключ] [Транзисторный ключ]
+--------------+--------------+
|
[ Выходной импульсный трит ]
— Мы отказываемся от статического напряжения, — я повернулся к Лебедеву. — «РАДАН-1» будет работать на динамической импульсно-фазовой логике. Логические состояния будут определяться не вольтами на базе, а направлением и наличием импульсов тока в строго фиксированный момент такта вычислителя.
Лебедев придвинулся ближе, его уставшие глаза за стёклами очков сузились.
— Импульсная логика? — пробормотал он. — Но как дешифрировать состояния?
— Физическим носителем трита у нас является не транзистор, а крошечное ферритовое кольцо с прямоугольной петлей гистерезиса, — я указал мелом на схему. — Транзисторы в Литерной Лаборатории №1 используются исключительно как мощные тактовые ключи и усилители импульсов. Логические операции сложения и сдвига происходят внутри самой ферритовой матрицы за счёт направления магнитной индукции.
Я вывел на доске базовое уравнение информационного баланса для основания системы счисления, используя стандартное соотношение Шеннона для оценки плотности кодирования:
I = N *ln(m)
Где m — основание логики, а N — число элементов. Математический экстремум этой функции достигается при m = e ≈ 2,718.
— Тройка ближе к идеалу, чем двойка, — продолжил я, чеканя слова. — В нашей динамической схеме состояние +1 — это положительный импульс тока в начале такта, переводящий феррит в состояние насыщения по часовой стрелке. Состояние -1 — это отрицательный импульс, намагничивающий кольцо против часовой стрелки. А состояние 0 — это полное отсутствие динамического импульса в данном тактовом цикле.
Бурцев перебил меня, подавшись вперёд:
— Но как входной каскад поймет, что отсутствие импульса — это именно ноль, а не обрыв линии или помеха от соседнего стенда?
— За счёт жесткой тактовой синхронизации, — я жестко посмотрел на инженера. — Входной вентиль опрашивает линию связи только в узком временном окне — строб-импульсе шириной в половину микросекунды. Если в этот момент на ферритовую обмотку дешифратора не приходит ни положительный, ни отрицательный перепад тока — ячейка аппаратно фиксирует ноль. Все помехи, наводки и дрейф напряжения, находящиеся за пределами этого строба, система просто не видит. Она к ним слепа.
В цеху повисла тишина. Было слышно, как на столах остывают массивные паяльники. Лебедев медленно поднялся со стула, подошёл к доске и начал въедливо изучать нарисованный мной контур феррит-диодной пары. Его пальцы, привыкшие к огромным стеклянным лампам, беззвучно выводили в воздухе траектории магнитных потоков.
— Феррит сам по себе работает как троичный сумматор... — негромко, со шёпотом истинного озарения произнёс академик. — Нам не нужны сложные схемы совпадения на транзисторах. Мы подаем сигналы на обмотки одного кольца, и магнитные поля либо складываются, либо вычитаются, либо гасят друг друга. Транзистор на выходе просто усиливает получившийся импульс считывания и передаёт его дальше. Потрясающе... Это же колоссальная помехоустойчивость! Ферриту плевать на температурный дрейф германия!
— Именно, Сергей Алексеевич, — я положил мел на бруствер доски. — Мы берём вашу идею дешевых ферритовых матриц, убираем громоздкие лампы накала и ставим на управление наши планарные транзисторы в качестве тактовых генераторов. Физика настоящего времени не способна выдать стабильный троичный полупроводник, но она способна дать стабильный импульсный ключ. И этого достаточно.
Серго Берия сделал три шага вглубь кабинета, останавливаясь между мной и Лебедевым. Его прагматичный, циничный ум уже перевёл импульсно-фазовую логику в плоскость конкретных цифр государственного снабжения.
— Петров, — сухо бросил он. — Дай мне ведомственные параметры. Если мы переписываем архитектуру «РАДАН-1» под этот троичный феррит-транзисторный контур, что мы выигрываем по габаритам и стоимости?
Я достал из папки заранее подготовленный лист с технико-экономическим обоснованием Литерной Лаборатории №1.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «РАДАН-1»
Элементная база: Феррит-диодные логические ячейки, планарные германиевые транзисторы ОГ-3 (в качестве тактовых ключей).
Быстродействие: до 200 000 операций в секунду на сквозных баллистических задачах.
Объём оперативной памяти: 1024 трита статического хранения на магнитных матрицах.
Габаритные размеры: Два стандартных приборных шкафа общего веса до 350 кг (полное размещение в кунге мобильного радиолокатора С-25).
Энергопотребление: не более 1,5 киловатт (питание от стандартного армейского дизель-генератора).
Себестоимость производства: 60 000 рублей в ценах 1953 года (с учётом 3% брака полупроводников).
Лебедев практически выхватил лист из рук Серго. Когда его взгляд дошёл до строчки «200 000 операций в секунду», академик медленно опустился обратно на табурет. Его лицо побледнело.
— Двести тысяч... — прошептал он, и его голос сорвался. — Иван Петрович, моя БЭСМ-1, на которую министерство выделило целое крыло здания и миллионный бюджет, выдаёт в лучшем случае тысячу двести операций. И занимает тридцать квадратных метров площади! Вы... вы понимаете, что вы сейчас написали?
— Я написал реальные цифры, Сергей Алексеевич, — спокойно ответил я. — Ваша БЭСМ тратит половину времени на поиск сгоревших ламп и прогрев контуров. Троичный «РАДАН» на ферритах считает симметричные числа без знакового бита. Операции умножения у нас происходят за один такт, без задержек на перенос знака. Машина не тратит время на лишние циклы. Отсюда — колоссальная скорость при мизерных габаритах.
Серго Берия взял лист из рук Лебедева, его зрачки сузились, фиксируя цифру «60 000 рублей».
В 1953 году любая ламповая ЭВМ, создаваемая в Москве или Ленинграде, обходилась казне в сотни тысяч, а порой и миллионы рублей, требуя дефицитных радиоламп, которые поставлялись поштучно по спецнарядам Совмина. Троичный «РАДАН» за счёт использования копеечных ферритовых колец, которые девчонки в ОГ-3 мотали километрами, стоил как три служебные «Победы». Это был сокрушительный, неопровержимый аргумент для Госплана и Специального комитета. Лаврентий Берия получал в руки технологическое оружие, которое стоило гроши, но меняло всю архитектуру противовоздушной обороны империи.
— Шестьдесят тысяч... — Серго коротко, хищно улыбнулся. — Под такую смету отец подпишет литерные фонды без единого вопроса на Президиуме ЦК.
Я кивнул.
Хрущёв со своими экономистами из Госплана даже не поймет, откуда прилетел удар. Они будут доказывать, что оборонка жрёт миллионы, а мы выкатим им готовый цифровой мозг ПВО по цене ведомственного гаража.
Он повернулся к притихшим инженерам из Киева:
— Бурцев! Вопросы по входу и выходу триггеров сняты?
Конструктор лихорадочно кивнул, его лоб был покрыт испариной.
— Сняты, Серго Лаврентьевич. Динамический строб полностью закрывает проблему помех. Я... мы немедленно приступаем к переделке топологии шины адреса под феррит-диодные пары. Иван Петрович, позвольте забрать ваши расчеты по стробированию?
— Забирайте, Бурцев, — я протянул ему тетрадь. — И проследите, чтобы напыление на текстолите шло строго по третьему технологическому листу. Лозовой выдаст вам кондиционные ферриты под личную роспись.
Инженеры мгновенно бросились к столам. Скепсис и усталость испарились, сменившись тем самым неистовым, фанатичным рабочим зудом, который двигал советскую науку в эпоху атомного проекта. Они поняли, что прямо сейчас, на этих дубовых столах КБ-1, создается техника, которая превратит американские ламповые калькуляторы в музейные экспонаты ещё до конца лета.
Через два часа Бурцев обернулся, вытирая рукавом пот со лба: — Иван Петрович, Сергей Алексеевич… Вроде готово. Первая триггерная ячейка собрана по динамической схеме. Можно подавать тактовый импульс.
Лебедев мгновенно поднялся со стула, едва не опрокинув подстаканник с остывшим чаем. Мы подошли к демонстрационному стенду. На металлическом шасси, среди густого сплетения проводов в шелковой оплетке, тускло поблескивали два планарных транзистора и крошечная ферритовая матрица.
Лозовой щелкнул тумблером питания. Массивный трансформатор под столом низко, утробно заурчал. На круглом зеленом экране ЭЛТ-осциллографа вспыхнул изумрудный луч.
— Подаю сигнал «плюс один», — выдохнул лаборант, замыкая тумблер регистра.
На экране осциллографа мгновенно вырос четкий, прямоугольный пик положительной полярности. Луч замер, удерживая амплитуду.
— Теперь «минус один».
Короткий щелчок — и пик ушел вниз, зеркально отразившись относительно осевой линии. Идеальная симметрия. Никакого температурного дрейфа, никакой размытости уровней.
— А теперь сброс на ноль.
В момент стробирования линия на экране осталась абсолютно ровной, прямой как стрела. Генераторы гидролаборатории за стеной продолжали гудеть, насосы качали воду, но импульсный вентиль Литерной Лаборатории №1 даже не колыхнулся. Он отсек помеху подчистую.
Лебедев медленно снял очки, его лицо было бледным, но в глазах горел фанатичный огонь исследователя.
— Работает… — тихо, почти со страхом произнес Бурцев. — Товарищ академик, она держит три состояния на обычных двоичных ключах. И ноль не плывет.
— Она не просто работает, Бурцев, — Лебедев бережно, словно хрустальную вазу, взял макетную плату в руки. — Она считает симметричные числа без знакового бита. Вы понимаете, что это значит для программирования? Нам больше не нужно тратить машинные циклы на проверку знака числа перед каждой операцией сложения или вычитания. Арифметика становится сквозной!
Он повернулся ко мне, и в его взгляде впервые проступило полное, безоговорочное признание моего технологического превосходства: — Иван Петрович, вы правы. Это не модернизация БЭСМ. Это шаг через поколение!
Остаток дня прошел в жесткой, изнурительной работе над топологией команд. Лебедев со своими математиками переписывал систему машинных инструкций под троичный код, разбивая вычисления на триты вместо привычных битов. Я координировал работу монтажниц, следя за тем, чтобы укладка проводников в матрицах шла строго по выверенным координатным сеткам.
*
Невада.
В подземном бункере сектора «7».
Длинные ряды металлических стоек вычислительного комплекса EDVAC гудели, как встревоженный пчелиный рой. Каждые тридцать-сорок минут один из дежурных техников в белом халате и защитных очках сорвался с места со свинцовыми щипцами, чтобы заменить очередную перегоревшую вакуумную лампу в блоке умножения. Из восемнадцати тысяч ламп две-три вылетали стабильно каждый час, превращая процесс дешифровки в бесконечную войну с хрупким стеклом.
Генерал-майор Артур Вэнс стоял у длинного стола, на котором были разложены синьки аэрофотосъемки Подмосковья, доставленные три дня назад высотным разведчиком RB-45. Рядом, лениво постукивая карандашом по планшету, сидел доктор Мейер — ведущий аналитик Агентства передовых разработок Пентагона.
— Данные объективного контроля подтверждаются, Артур, — Мейер не поднимал глаз от графиков. — Анализ сигналов наших станций радиолокационной разведки в Западном Берлине указывает на технологическую аномалию. Советские радары наведения системы «Беркут» под Москвой внезапно изменили частотную сетку. Дальность обнаружения выросла минимум на треть. Но самое скверное не это. Почерк фильтрации шумов стал другим. Они отсекают наши штатные помеховые контейнеры AN/APT-5 так, словно их вообще нет в воздухе.
Вэнс нахмурился, глядя на затянутые тучами квадраты советских позиций вокруг Раменского. — EDVAC выдал математическую модель? Мы можем смоделировать профиль прорыва для группы B-36 «Миротворец»?
— Выдаст. Примерно через шестнадцать часов непрерывной работы, — Мейер горько усмехнулся. — Если не сгорит еще пара десятков триодов в логических цепях. Наша машина тратит слишком много времени на обработку знаковых битов и промежуточный перенос чисел. Математика Буля неповоротлива, генерал. Чтобы рассчитать траекторию уклонения одного крыла бомбардировщиков от этой новой советской сетки, нам нужны недели непрерывных вычислений.
— У нас нет недель, — отрезал Вэнс. — Аналитики из ЦРУ докладывают, что за этим прорывом стоит закрытая структура внутри КБ-1 под кураторством Берии-младшего. Какая-то Литерная Лаборатория Петрова. Если они автоматизируют эту сеть на ходу, наш ядерный потенциал сдерживания превратится в груду дорогого лома до того, как Берию успеют сожрать его конкуренты в ЦК.
Мейер поднялся, собирая бумаги в папку.
— Если мы не найдем способ считать траектории быстрее их ПВО, стратегическому доминированию Соединенных Штатов придет конец. Похоже, мы должны задействовать Её…