Хотя сам эффект прохождения электрического тока через вакуум от катода к аноду был открыт Томасом Эдисоном еще в 1883 году, первая электронная лампа – вакуумный диод – была построена Флеммингом лишь в 1904 году. Вскоре Ли де Форрест, как уже говорилось, изобрел вакуумный триод – лампу с тремя электродами, затем появилась газонаполненная электронная лампа – тиратрон, вслед за ней пятиэлектродная вакуумная лампа – пентод и т. д.
До 30–х годов XX века электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни Вильямс построил для нужд экспериментальной физики тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп.
Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер же, изобретенный в 1918. году М. А. Бонч–Бруевичем и – год спустя независимо от него – американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом, содержит две лампы, соединенные между собой таким образом, что в каждый момент ток проходит лишь через одну из них. То есть, говоря проще, триггер представляет собой электронный аналог механического реле. А стало быть, может быть использован подобно тому, как работали реле в релейных машинах.
В середине 30–х годов Моучли удалось построить несколько удачных моделей простых электронных счетчиков на газонаполненных лампах. Подобные же устройства создали Кроуфорд в США, Ямашита в Японии, Шрейдер в Германии. Все это говорило о целесообразности разработки «электронного вычислителя».
В 1941 году доктор Моучли переходит на преподавательскую работу в Пенсильванский университет, где уже был накоплен опыт использования электронных ламп в вычислительных машинах. Правда, это были машины другого типа – аналоговые. Так, под руководством известного инженера Ванневара Буша здесь была создана крупнейшая в мире специализированная аналоговая машина для решения дифференциальных уравнений.
Она затем была использована для составления и корректирования таблиц стрельбы и бомбометания. Но во время испытаний ряд специалистов обратил внимание на малую скорость и невысокую надежность устройства. И тогда Моучли предложил заменить его электронной цифровой вычислительной машиной.
Однако докладная записка, поданная Моучли в августе 1942 года своему начальству, осталась без ответа. Лишь через год на нее обратил внимание Герман Гольдстайп, бывший доцент математики Мичиганского университета, а в годы войны – офицер связи. Он попросил обновить и дополнить ее. Что и было сделано по просьбе Моучли его бывшим аспирантом Д. Преспером Эккертом.
В июне 1943 года новый вариант докладной записки Моучли–Эккерта был рассмотрен в Вашингтоне. И вскоре артиллерийское управление США заключило договор с Пенсильванским университетом на постройку «электронной машины для расчета баллистических таблиц». Руководителем работ был назначен Моучли, главным инженером – Эккерт, а техническим куратором от министерства обороны – капитан Герман Гольдстайн.
Команда из 10 инженеров, 200 техников и нескольких тысяч рабочих–монтажников в течение двух с половиной лет трудилась над созданием «Электронного цифрового интегратора и вычислителя» (Electronics Numerical Integrator and Computer, сокращенно «ЭНИАК»).
Это было огромное сооружение, состоящее из 40 панелей, содержащих 18.000 электронных ламп и 1500 реле. Машина потребляла около 150 кВт электроэнергии – мощность, достаточная для работы небольшого завода.
Тем не менее использование электронных ламп вместо механических и электромеханических элементов позволило резко увеличить скорость выполнения машинных операций. «ЭНИАК» тратил на умножение всего 0,0028 секунды, а на сложение и того меньше – 0,0002 секунды. Основными схемами машины были так называемые ячейки «И», действовавшие как переключатели, ячейки «ИЛИ», предназначенные для объединения на одном выходе импульсов, идущих от разных источников, и, наконец, триггеры (так называются устройства, способные по команде занимать одно из двух положений – «О» и «1», «включено» или «выключено».)