История развития компьютерной техники
й широко
использовался при эксплуатации больших электроорганов в концертных залах:
на лампы стали подавать несколько меньшее напряжение, и количество аварий
снизилось до одной-двух в неделю.
В конце 1945 г., когда “Эниак” был наконец собран и готов к
проведению первого официального испытания, война, нуждам которой он был
призван служить, окончилась. Однако сама задача, выбранная для проверки
машины,—расчеты, которые должны были ответить на вопрос о принципиальной
возможности создания водородной бомбы,—указывала на то, что роль компьютера
в последние годы и годы “холодной войны” не снижалась, а скорее возростала.
“Эниак” успешно выдержал испытания, обработав около миллиона
префокарт фирмы IBM. Спустя два месяца машину продемонстрировали
представителям прессы. По своим размерам (около 6 м в высоту и 26 м в
длину) этот компьютер более чем вдвое превосходил “Марк-1” Говарда Эйкена.
Однако двойное увеличение в размерах сопровождалось тысячекратным
увеличением в быстродействии. По словам одного восхищенного репортера,
“Эниак” работал “быстрее мысли”.
ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММ, ХРАНИМЫХ В ПАМЯТИ
Не успел “Эниак” вступить в эксплуатацию, как Мочли и Экерт уже
работали по заказу военных над новым компьютером. Главным недостатком
компьютера “Эниак” были трудности, возникавшие при изменении вводимых в
него инструкций, т. е. программы. Объема внутренней памяти машины едва
хватало для хранения числовых данных используемых в расчетах. Это означало,
что программы приходилось буквально впаивать в электронные схемы машины.
Если требовалось перейти от вычислений баллистических таблиц к расчету
параметров аэродинамической трубы, то приходилось бегать по комнате,
подсоединяя и отсоединяя сотни контактов, как на ручном телефонном
коммутаторе. В зависимости от сложности программы такая работа занимала от
нескольких часов до двух дней. Это было достаточно веским аргументом, чтобы
отказаться от попыток использовать “Эниак” в качестве универсального
компьютера.
Следующая модель—машина “Эдвак” (EDVAC, от Electronic Discrete
Automatic Variable Computer—электронный дискретный переменный
компьютер)—была уже более гибкой. Ее более вместительная внутренняя память
содержала не только данные, но и программу. Инструкции теперь не
“впаивались” в схемы аппаратуры, а записывались электронным образом в
специальных устройствах, о которых Экерт узнал работая над созданием
радара: это заполненные ртутью трубки, называемые линиями задержки.
Кристаллы, помещенные в трубку, генерировали импульсы, которые,
распространяясь по трубке, сохраняли информацию, как ущелье “хранит” эхо.
Существенно и то, что “Эдвак” кодировал данные уже не в десятичной системе,
а в двоичной, что позволило значительно сократить количество электронных
ламп.
НАЧАЛО КОНКУРЕНЦИИ
Летом 1946 г. Мочли и Экерт читали цикл лекций об электронных
компьютерах в Высшем техническом училище. Среди слушателей оказался
английский исследователь Морис Уилкс, которого особенно заинтересовал
способ хранения программ в памяти, который предполагалось использовать в
машине “Эдвак”. Вернувшись в Кембриджский университет, он в 1949 г. (на два
года раньше, чем построили машину “Эдвак”) завершил сооружение первого в
мире компьютера с программами, хранимыми в памяти. Компьютер получил
название “Эдсак” (EDSAC, от Electronic Delay Storage Automatic
Calculator—электронный автоматический калькулятор с памятью на линиях
задержки).
Это первое успешное воплощение принципа хранения программы в памяти
явилось завершающим этапом в серии изобретений, начатых в военное время.
Теперь был открыт путь для широкого распространения все более
быстродействующих компьютеров, способных мгновенно извлекать програмы из
памяти и не только выполнять баллистические расчеты или расшифровывать
коды, но и обрабатывать самую разнообразную информацию.
ЭВОЛЮЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
1
июля 1948 г., через два с половиной года после публичной демонстрации
первого в мире большого цифрового компьютера “Эниак”, в самом конце газеты
“Нью-Йорк таймс” была напечатана короткая заметка. В ней сообщалось об
изобретении нового устройства, “электронного прибора, транзистора, который
может найти применение в радиотехнике вместо обычных электронных вакуумных
ламп”. Хотя позже транзистор был признан одним из важнейших изобретений
века, в то время мало кто смог по достоинству оценить его. Заметка в “Нью-
Йорк таймс” была помещена в самом конце малоприметного раздела “Новости
радио” рядом с объявлением о времени трансляции передачи “В ритме вальса”.
В заметке ничего не говорилось о возможной связи между этим
изобретением и компьютерами типа “Эниак”, статьи о которых помещались на
первых полосах газет, ибо по-прежнему вызывали большой интерес, и все же
благодаря транзистору—германиевому кристаллу величиной с булавочною
головку, заключенному в металлический цилиндр длиной около
сантиметра,—электроника вступила на путь миниатюризации, которая позволяла
конструкторам разместить всю логическую систему “Эниака” на плате величиной
в игральную карту.
СОЗДАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ
В июле 1958 г. сотрудник “Тексас инструментс” Джек Килби создал
первую в мире интегральную схему (ИС). Она представляла собой тонкую
германиевую пластинку длиной 1 см. Это устройство еще не отличалось особым
изяществом. Пять компонентов схемы (транзисторов, резисторов и
конденсаторов) были изолированы друг от друга благодаря своей форме в виде
букв U, L и т. п. Крошечные проволочки, соединяющие компоненты схемы друг с
другом и с источником питания, просто припаивались. Вся конструкция
скреплялась воском. Тем не менее схема работала. Фирма сообщила о рождении
нового устройства в январе 1959 г. А чтобы продемонстрировать потенциальные
возможности новой технологии, компания построила для ВВС США компьютер,
состоявший из 587 ИС, объем которого составлял около 40 см3, т. е. в 150
раз меньше, чем у аналогичной машины старого образца.
Однако у нового устройства были существенные недостатки. И вскоре
интегральные схемы Килби быстро вытеснила другая модель, технология
изготовления которой оказалась проще.
ИС Херни Нойса были настолько практичнее схем Килби, что даже фирма
“Тексас инструментс” приняла их на вооружение. В 1962 г. началось массовое
производство ИС, вскоре прозванных “чипами”. В 60-е годы, по мере
уменьшения в размере отдельных компонентов на кристалле количество их на
одном чипе возрастало с головокружительной быстротой, примерно удваиваясь
каждый год. Например, в 1964 г. на кристалле размером 7 см2 умещалось 10
транзисторов и других компонентов, а к 1970 г. в кристалле того же размера
содержалось уже не менее 100 элементов приблизитеьно при той же стоимости
ИС.
Интегральные схемы значительно сократили размеры изделий, устранили
необходимость трудоемкого процесса пайки соединений между компонентами, а
уменьшение числа соединений способствовало повышению надежности приборов.
Не менее существенно и то, что они стали работать быстрее. Электрическим
импульсом, распространяющимся от одного переключателя к другому со
скоростью, приблизительно равной половине скорости света, теперь
приходилось преодолевать расстояния лишь в сотые доли сантиметра.
Специалисты, работавшие над военными и космическими проектами, с
воодушевлением приняли эти крошечные удивительные устройства и стали
встраивать их в системы управления все более сложных ракет и космических
аппаратов. Большая скорость действия новых ИС открыла также путь к
разработке менее громоздких, более быстродействующих и мощных компьютеров
для административно-управленческих и научных приложений.
Первая ИС для компьютерной памяти была разработана компанией “Интел”
(Intel, integrated electronics—интегральная электроника). В 1968 г. фирма
организовала предприятие в районе Пало-Альто. Через два года она изготовила
первую ИС памяти, способную хранить целый килобит информации. (Килобит, или
сокращенно К, равен 1024 битам, двоичным элементам информации, что
эквивалентно приблизительно 25 пятибуквенным словам.)
Но в это время 34-летний инженер фирмы “Интел” Хофф работал над еще
более замечательным проектом. Выпущенный в конце 1970 г. микропроцессор
получил наименование 4004. Хотя он и не совсем точно соответствовал своему
описанию, в котором фирма охарактеризовала его как “компьютер в одном
кристалле”, но был недалек от этого. Он выполнял все функции центрального
процессорного устройства универсального компьютера. И в сочетании еще с
четырьма микросхемами—памяти, блока управления и интерфейса ввода и
вывода—представлял собой микрокомпютер—машину, не уступавшую по мощности
большим ЭВМ середины 50-х годов.
К 1981 г., спустя лишь десятилетие после изобретения Эдварда Хоффа,
фирма “Хь
| | скачать работу |
История развития компьютерной техники |