Во время обучения в школе Атанасов решил стать физиком-теоретиком, но, поступив в университет Флориды в 1921 году, выбрал профессию инженера- электрика. Он получил диплом инженера в 1925 году. В сентябре этого же года Атанасов уехал на север в колледж штата Айова, чтобы преподавать математику и руководить дипломными работами по физике и математике. Затем Атанасов переезжает в университет штата Висконсин, где в мае 1930 года защищает докторскую диссертацию. По возвращении в Государственный колледж штата Айова он работает ассистентом профессора по математике и физике.
В середине 30-х годов Атанасов задумывается над проблемой автоматизации решения больших систем линейных алгебраических уравнений. Аналоговые методы решения с помощью дифференциального анализатора Ванневара— Буша его не удовлетворяли из-за недостаточной точности, а устройства, реализующие цифровой подход, не существовали. Он пытался модифицировать калькулятор фирмы IBM для решения систем уравнений, но из-за сложности работы вскоре отказался (надо сказать, что ему был известен проект аналитической машины Ч. Бэббиджа).
Идеи и принципы создания цифрового компьютера к нему пришли, как он вспоминает, зимним вечером 1937 года в придорожной таверне. В поздние годы он сформулировал суть этих принципов:
□ в своей работе компьютер будет использовать электричество и достижения электроники;
□ его работа будет основана на двоичной, а не десятичной системе счисления;
□ основой запоминающего устройства будут служить конденсаторы;
□ будут использованы логические электронные схемы.
Для реализации проекта ему нужен был талантливый изобретатель, очень хорошо знающий электронику. Атанасов обратился к декану инженерного факультета с просьбой порекомендовать ему выпускника электротехнического отделения, хорошо знающего электронику. Ни минуты не колеблясь, декан предложил ему Клиффорда Эдварда Берри, блестящего, трудолюбивого, многообещающего ученого, уже имеющего впечатляющий перечень наград и достижений.
Они встретились, и родилась команда Атанасов и Берри, а в ноябре 1939 года появились наброски компьютера Атанасова — Берри — ABC (Atanasoff— Berry Computer, как позже Атанасов настоял, чтобы его так называли). Проектирование и конструирование компьютера осуществлялось с конца 1939 года до середины 1942 года. Что же представлял собою компьютер АВС? Вот, что пишет об этом Клиффорд Берри Р. Ричардсу в письме, датированном 30 апреля 1963 года: "Машина была сконструирована с единственной целью, а именно — для решения больших систем линейных алгебраических уравнений (до 30x30). В ней использована двоичная арифметика, длина слова составляла 50 бит. Основной метод решения (метод Гаусса) заключался в последовательном исключении коэффициентов из пар уравнений с тем, чтобы сократить первоначальную квадратную матрицу до треугольной. Так как внутренняя память компьютера одновременно сохраняла коэффициенты двух уравнений, промежуточные результаты (т. е. единые уравнения, результирующие из линейной комбинации двух для сокращения на единицу количества переменных) хранились на специальных перфокартах, каждая из которых содержала тридцать 50-разрядных двоичных чисел. Эти перфокарты затем снова считывались машиной на последующем этапе процедуры. Перфокарта перфорировалась или считывалась в течение одной секунды, но вставлять ее надо было вручную.
Клиффорд Берри и АВС-компьютер
Максимальное время, которое требовалось в худшем случае машине для исключения переменной между двумя уравнениями, составляло около 90 секунд, а в среднем гораздо меньше.
В машину входило два запоминающих устройства — по одному для коэффициентов каждой из пар скомбинированных уравнений. Эти запоминающие устройства состояли из вращающихся барабанов, с прикрепленными маленькими конденсаторами, каждый из этих конденсаторов был подключен к небольшому латунному контакту на поверхности барабана. Пять шестых периферийной поверхности барабана было занято этими контактами (30 рядов по 50 контактов в каждом), а шестая часть оставалась пустой, предоставляя время для других операций. Барабаны приводились в движение редукторным синхронным двигателем, обеспечивающим скорость 1 об./мин. Таким образом, скорость прохождения контактов мимо считывающей щетки составляла 60 в секунду. Полярность заряда на конденсаторе указывала "единицу" или "ноль", и каждый конденсатор сразу же после считывания перезаряжался, чтобы заряд никогда не оставался на нем более одной секунды. Все слова обрабатывались параллельно, но внутри каждого слова цифры обрабатывались последовательно. Интересно отметить, что прежде чем проектировать память на конденсаторах, мы серьезно рассматривали идею использования магнитных барабанов, но отказались от нее из-за низкого уровня сигналов.
Имелось 30 идентичных арифметических устройств, которые по существу были двоичными сумматорами. Каждое состояло из серии электровакуумных ламп с прямой связью (семь сдвоенных триодов), соединенных между собой таким образом, что они выполняли двоичное сложение. Каждое устройство имело три входа (два — для складываемых или вычитаемых чисел и один — для переноса с предыдущего места) и два выхода (один — для результата на том месте, а другой — для переноса на другое место).
Первоначальный ввод данных в машину осуществлялся с помощью карт ТЭЛ, которые считывались специальным устройством описанной конструкции. На каждой карте имелось пять 15-разрядных десятичных чисел, которые считывались в течение 15 секунд. Машина выполняла преобразование десятичных чисел в двоичные при помощи вращающегося барабана (в заднем левом углу машины), на котором находились контакты, представляющие двоичные эквиваленты 1,2–9,10,20 — 9х1014. На выходе для обратного преобразования использовался тот же аппарат в обратном порядке и на механическом счетчике появлялся десятичный результат".
И далее Клиффорд Берри пишет, что "единственным крупным узлом, не законченным к моменту прекращения работы в середине 1942 года, была схема считывания для двоичных карт. Основная вычислительная часть машины была закончена и работала более года, но от нее было мало толку без средств для хранения промежуточных результатов".
Первая встреча Атанасова с Джоном Маучли, физиком из колледжа Урсинуса, в Пенсильвании, произошла в декабре 1940 году, когда Атанасов все еще работал над улучшением АВС. Оба этих человека посещали собрание Американской ассоциации прогресса науки на территории университета Пенсильвании. Маучли прочитал лекцию о возможности использования аналоговых компьютеров для решения проблем метеорологии, он обсуждал использование гармонического анализатора, который построил при изучении некоторых погодных явлений. Атанасов был в аудитории. Подождав, пока все остальные поговорили с Маучли после лекции, Атанасов представился как некто, интересующийся компьютерами, особенно цифровым компьютером. Он потом рассказал Маучли о его незаконченной машине, компьютере, использующем электронные лампы, и о том, что, они, возможно, будут иметь большое влияние на цифровые компьютеры. Атанасов пригласил Маучли приехать в Айову посмотреть АВС.
Маучли принял приглашение 14 июня 1941 года. Он и его сын были в доме Атанасова, гостили в течении следующих 5 дней, в течение этого времени двое мужчин без конца говорили о компьютерах. Маучли рассматривал документацию, а Берри бегло показывал короткую демонстрацию АВС. Машина могла решать 29 одновременных уравнений с 29 переменными. Маучли попросил один экземпляр документации домой, но Атанасов отказал. Три месяца спустя, в сентябре 1941 года, Маучли написал Атанасову письмо, в котором спрашивал, возможно ли будет построить один "Атанасов калькулятор" в инженерной школе Мура при университете Пенсильвании. Отвечая 7 октября, Атанасов сообщал, что хочет, чтобы АВС оставалось секретным, по крайней мере, до тех пор, пока не будет подана заявка на патент.