uk
en
ru
Смена поколений ЭВМ
В нашу эпоху многопроцессорности и распределенных вычислений уже немного забылось когда-то казавшееся важным деление компьютеров на поколения. Первое поколение – это ламповые компьютеры, второе – транзисторные, третье – компьютеры на интегральных схемах, а четвёртое – ЭВМ с использованием микропроцессоров.
Вначале были ферритовые кольца и электронные лампы.
Память прямого доступа, или RAM, которую в девичестве звали ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, или просто «память»), состояла из ферритовых колечек. Каждое колечко прошивалось несколькими обмотками. По одной шел ток записи, по другой – ток считывания, по третьей – ток восстановления.
Феррит (ферромагнетик), из которого состояло колечко, приводился в одно из двух стабильных состояний, которые трактовались как 0 или 1.
Память собиралась кубами. Один куб памяти обычно состоял из одного-двух килослов. Правда, слова тогда измеряли не байтами, а разрядами. В БЭСМ-6 длина слова составляла 48 разрядов, или, если по-теперешнему – битов.
Десятки тысяч электронных ламп, этаж, а то и несколько этажей здания, набитых шкафами с оборудованием, потребляющими мощность свыше сотни киловатт.
И работа в непрерывном режиме. Если ЭВМ была отключена, то для запуска требовалось не только подать питание – для синхронизации элементов требовалась длительная работа большой бригады специалистов. И раз запущенная, ЭВМ работала и работала, потребляя сотни киловатт-часов электричества, храня данные в ЭВМ на магнитных барабанах и вводя в ЭВМ данные с клавиатур, тумблерных пультов и с перфокарт и перфолент, выдавая результаты расчетов на принтер, на ту же перфоленту, или временно сохраняя их на магнитных барабанах.
Именно тогда появился термин «баг», означающий в наше время ошибку в софте. Когда инженеры тех давних времен вели очередной запуск ЭВМ, в журнале отмечались найденные при наладке причины неработоспособности. ЭВМ состояла из огромного количества плат, соединенных проводами, и ела много электричества. Электронные лампы требовали солидного тока для нагрева.
А если в контакт в такое время попадал таракан, он просто сгорал и, став угольком, вполне мог закоротить собой какую-то часть схемы ЭВМ. Вот так в журнале и появлялись надписи: «Найден баг». Со временем, когда компьютеры изменились и тараканы в них гореть перестали, поиск багов превратился в просто поиск неисправностей.
Со временем машины стали поменьше, они уже занимали только часть машинного зала и стали потреблять не сотни, а всего лишь несколько киловатт. И данные им уже подносили не только на перфоносителях, но и на магнитных лентах.
И хранить их стали не только на кубах ферритовых колец, но и на магнитных барабанах. А потом – и на магнитных дисках. Советская МЭСМ (малая электронно-счетная машина), созданная в 1950 году содержала 6000 электронных ламп и потребляла 15 кВт. При этом выполняла около 3000 операций в секунду.
Фирма IBM подготовила в 1954 году к серийному выпуску ЭВМ IBM 650. Общий вес с блоком питания – свыше 2 тонн. Размещался он в двух шкафах размером 1.5х0.9х1.8 метра. Стоил полмиллиона тогдашних долларов. Память на магнитном барабане – 2000 слов по 10 разрядов. Всего продали свыше 2000 таких машин. В 1956 году та же фирма IBM начала продавать первый магнитный диск. Объем памяти – до 5 МБ, цена – 50.000 долларов.
В СССР лучшая ЭВМ 2-го поколения – БЭСМ-6. Ее быстродействие составляло до 1.000.000 операций в секунду. Выпущено было 367 таких машин. Впрочем, считать ее только ЭВМ второго поколения – было бы не совсем корректно. Вначале ее выпускали на лампах, потом перешли на полупроводники, сохранив организацию и общую схему.
Была даже версия БЭСМ-6, выпускаемая для проекта Эльбрус – уже на интегральных схемах. И устройства ввода/вывода у нее менялись – от печатных машинок и ввода с перфокарт до мониторов, ввода с перфолент и магнитных лент. Для хранения данных в машине употреблялись магнитные барабаны и магнитные диски.
Советская МЭСМ Собственно, на этом первое поколение ЭВМ и закончилось – вместо ламп пришли транзисторы. Хотя ламповые ЭВМ производили до 70-х годов. Вопрос был не в современности продукта, а в его полезности для потребителя. Тем более, помещение, где размещалась ламповая ЭВМ, можно было не отапливать: включенная ЭВМ переводила в тепло почти всю потребляемую энергию.
Следующие поколения ЭВМ сменяли друг друга довольно быстро. Второе поколение относится к самому концу 50-х годов и 1960-му, третье – это тоже 60-е годы, четвертое началось в самом начале 70-х годов.
«Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом пять галлонов топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ». Scientific American 1983, №8.
Второе поколение: ЭВМ, основанные на транзисторах
Когда вместо ламп пришли транзисторы, это сразу подтолкнуло все технологии, связанные с ЭВМ. Резко уменьшилось потребление электричества, резко уменьшились размеры ЭВМ, увеличилось быстродействие. ЭВМ из монстров, занимавших целые этажи зданий, превратились сначала в устройства, размером со шкаф, потом – в чемодан, размещающийся на столе, потом – в небольшую коробку, потом стали еще меньше. А баги, вместо сгоравших на контактах тараканов, превратились в ошибки в программном обеспечении.
По мере совершенствования технологии компьютеры превратились из набора соединенных между собой пучками проводов шкафов, состоящих из соединенных между собой пучками проводов полок, состоявших из соединенных между собой проводами плат – в набор соединенных между собой проводами плат. Устройства внешней памяти и ввода/вывода тоже менялись очень быстро. Вместо магнитных барабанов пришли магнитные диски, чья емкость стала стремительно увеличиваться.
От нескольких мегабайт до десятков мегабайт (в наше время – уже до терабайт).
Из ЭВМ второго поколения хорошо известны мэйнфреймы IBM, фирма DEC выпустила свою первую модель PDP-1. В СССР, была выпущена БЭСМ-6.
Третье поколение: ЭВМ на интегральных схемах
Интегральные схемы, состоящие из сотен миллионов транзисторов, позволили разместить процессор уже всего на одной плате. IBM выпустила модели 360 и 370, а в СССР стали выпускать серию ЕС ЭВС (Единая Система), по сути – содранную с моделей IBM-360. Магнитные диски росли в емкости, уменьшаясь в размерах, магнитные ленты служили надежным средством архивирования данных.
Появились первые мониторы, заменившие электрические пишмашинки, служившие прежде терминалами операторов. Ввод данных производился на перфокартах, перфолентах и магнитных лентах.
Печатающие устройства множились, появились мозаичные печатающие устройства, и машинные залы заполнились стрекотаньем бьющих по копировальной ленте иголочек. Машины все еще были большими, но их применение все расширялось.
Четвертое поколение ЭВМ: на БИС
Большие интегральные схемы – БИС, и сверхбольшие – СБИС, иногда последних выделяют в 5-е поколение ЭВМ. Создание больших интегральных схем (БИС) позволило разместить процессор ЭВМ в одной микросхеме и таким образом резко увеличить быстродействие и уменьшить себестоимость одной ЭВМ.
По мере совершенствования технологии элементы ЭВМ постепенно уменьшались.
Наконец пришло время, когда процессор разместили на одной микросхеме. Так появились микропроцессоры, сделавшие возможным появление Персональных Компьютеров, или ПК. Быстродействие резко возросло, компьютеры стали меньше и дешевле.
БИС перевернули и технологию производства, и рынок компьютеров. Себестоимость уменьшилась настолько, что компьютер стал по карману обычному обывателю. Массовое производство резко снизило себестоимость. Так был создан новый рынок, новые горизонты потребления.
А где есть спрос – появляется и предложение.
В создании ПК – огромная заслуга Стива Джобса и Стива Возняка. Как говорится, капитализм в чистом виде, спрос рождает предложение. Но куда круче, когда сначала придумывается предложение, которое приходится по сердцу очень многим, порождая огромный спрос на новый продукт. В 1976 году на свет появился первый серийный ПК Apple.
Однако в самом ближайшем будущем проявилось превосходство корпораций над энтузиастами «сарайного» производства. «Законодателем мод» на рынке ПК стала фирма IBM с ее IBM PC (Personal Computer). Практически этот стандарт сохранился до нашего времени, хотя мощность компьютеров выросла в тысячи раз, а операционная система и программные оболочки изменились до неузнаваемости. И это при том, что фирма IBM – давно уже не законодательница мод на рынке ЭВМ. Ее давным-давно обогнали и отобрали значительную часть рынка молодые и агрессивные, которых тоже уже обогнали – еще более молодые.
Закон Мура
В середине 60-х годов Гордон Мур (ставший впоследствии одним из основателей компании Intel) случайно (он подготавливал выступление и прикидывал цифры, сколько было транзисторов в новых микросхемах в то время, сколько за год до этого, за два, за четыре...) обнаружил странную закономерность, что количество элементов микросхем новых моделей удваивается примерно каждые 2 года.
Вы, конечно, помните притчу об индийском мудреце, продавшем секрет шахмат и игры в шахматы некоему радже за пшеницу – на одну клетку надо было положить одно зерно, на каждую последующую – вдвое больше, и так на каждую из 64 клеток шахмат.
Помните, чем закончилась притча?
Так вот, с момента формулирования закона Мура уже прошло 40 лет, или 20 раз по 2! И закон сохраняется до сих пор. Когда технологии оказываются в силу физических причин неспособными поддерживать уменьшение размера элементов – происходит смена технологий.
Сам Мур, столь изрядно пошутивший в 1965 году, уже несколько раз в серьезных научных статьях предрекал крах закона Мура. Последний раз это было в 2007 году. Но закон по-прежнему соблюдается.
Автор: Игорь Вадимов источник
