Введение в специальность
.pdf
252
17.КакойязыкразработалиТомасКурциДжонКемени?
18.В разработке каких языков принимал участие Никлаус Вирт?
19.КакойязыкразработалАланКей?
20.КакойязыкразработалДжонМаккартни?
21.КторазработалязыкСи?
22.К каому времени относится разработка пакетных операционныхсистем?
23.Какова основная цель создания пакетных ОС?
24.Какие изменения были внесены в конструкцию ЭВМ для обеспеченияработыпакетнойоперационнойсистемы?
25.КаковыосновныефункциипакетнойОС?
26.К какому времени относится разработка диалоговых операционныхсистемсразделениевремени?
27.Где были разработаны первые ОС с разделением времени?
28.Где и когда была разработана ОС Unix?
29.КакиеособенностиОСUnix обеспечилиейпопулярность?
30.Какая ОС была фактическим стандартом для первого поколения8-разрядныхперсональныхкомпьютеров?
31.В како мгоду появилась первая версия MS DOS?
32.В каом году появилась первая версия Windows?
33.К какому времени относится интенсивная разработка СУБД?
34.Чтотакоесхемабазыданныз?
35.Чтотакоеподсхемабазыданных?
253
36.Чтотакоецелостностьбазыданных?
37.КкакомутипуотносилисьпервыепромышленныеСУБД?
38.К какому времени относится интенсивная разработка настольныхпакетовприкладныхпрограмм?
39.Для какой ЭВМ Майкл Шреер в 1975 году запрограммировал первый текстовый редактор под названием«Электронныйкарандаш»?
40.КакойпакетпрограммсоздалиСеймурРубинштейниДжон Барнэби?
41.Какой пакет программ создали Дэниэл Бриклин и Роберт Френкстон?
42.КакойпакепрограммсоздалМитчелКэпор?
Глава 4. Компьютерные сети
Как отмечалось во введении, переживаемая нами информационная революция происходит не только из-за быстрого развития компьютеров, но и во многом благодаря их плодотворному сотрудничеству со средствами электросвязи. На эту тему еще в начале 1970-х годов очень образно высказался профессор Роберт Фэно (Fano, Robert Mano; р. 1917), работавший вместе с Фернандо Корбато и MIT над проектом Multics и увековечивший свое имя в названии кода Шеннона-Фэно:
«Брак между вычислительной машиной и средствами связи состоялся. Свадьба сыграна, медовый месяц позади, и супруги начинают все больше и больше ощущать, как они стали зависеть друг от друга».
В наступившем XXI веке эти взаимозависимость и взаимодополняемость стали проявляться еще больше. Современный компьютер трудно себе представить существующим вне компьютерной сети, асовременные системы связибуквальнонапичканы разнообразными компьютерами - от микропроцессоров до супер-ЭВМ.
Для того. чтобы понять принципы построения и направления эволюциисовременныхкомпьютерыхсетей, необходимознать, хотя бы вкратце, историю электросвязи и основные понятия ее теории. Однако молодые люди, освоившие работу на компьютере и даже знающее его внутреннее устройство, на эти вопросы обычно внимание не обращают. В данной главе мы постааемся заполнить этот пробел.
258
4.1. История развития электросвязи
Историяэлектросвязинеме- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нее замечательна, чем исто- |
|
|
|
|
|
|
|
Скорость передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
рия компьютеров. Зародив- |
1010 |
|
|
|
|
|
данных, бит/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
109 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
шисьвпервойполовинеXIX |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВОЛС |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
108 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
века, электросвязь развива- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
лась исключительно бурны- |
107 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Телевидение |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
митемпами. Еслипостроить |
10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
график, показывающий, как |
105 |
|
|
|
|
|
Телефон |
|
|
Радио |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
росласкоростьпередачидан- |
103 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ныхпоканаламсвязизапро- |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
102 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
шедшиеполторастолетия, то |
10 |
|
|
|
|
|
Телеграф |
|
|
|
|
|
|
Годы |
|||||
легко уловить закономер- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ность, аналогичную закону |
|
1800 |
1850 |
1900 |
1950 |
2000 |
|||||||||||||
Мура: каждые пять лет происходит ее удвоение.
Телеграф |
Первым устройством электрической связи был |
|
телеграф, попыткисоздатькоторыйначалисьче- |
||
|
резтретьвекапослетого, какв1800 годуитальянскийученыйАлессандро Вольта (Volta, Alessandro; 1745-1827) изобрел химический источник тока - прообраз современных батареек.
В отечественной литературе изобретателем телеграфа принято считать петербургского дипломата и инженера Павла Львовича Шиллинга(1786-1837), продемонстрировавшеговоктябре1932 года первыйсеансэлектическойсвязипопроводамнарасстоянииоколо 100 метров. Конструкция аппарата не обеспечивала запись сообщения и для практического практического применения была неудобной, однако усовершенствовать ее барон Шиллинг не успел.
Англичанесчитаютосновоположникомтелеграфиизнаменитого физика, члена Королевского общества Чарльза Уитстона
(Wheatstone, Charles; 1802-1875), известного каждому школьнику поизобретенномуим«мосту Уитстона». ТелеграфУитстона, похожий на аппарат Шиллинга, был запатентован в 1937 году и одно время применялся на британских железных дорогах.
259
Былиидругиеконструк- |
|
ции телеграфных аппаратов, |
|
но широкого распростране- |
|
ния они не получили. Пер- |
|
вым телеграфным аппара- |
|
том, завоевавшимвесьмири |
|
обессмертившимимяегосо- |
|
здателя, был самопишущий |
|
прибор, изобретенныйв1837 |
Телеграфный аппарат Морзе |
годунефизиком, аталантли- |
|
вымнью-йоркскимхудожни- |
|
ком Самюэлем Морзе
(Morse, Samuel; 1791-1872). Годом позже он разработал знаменитую азбуку из точек и тире, а спустя двадцать лет телеграф стал привычныминезаменимымсредствомобщениявАмерикеиЕвропе.
Воздушные и кабельные линии связи тех лет позволяли передавать телеграфные сигналы нанескольких десятков, максимум до сотни километров, далее сигнал сильно ослабевал и терялся в шумах. Длятого, чтобыобеспечитьустойчивуюсвязьнабольшихдальностях, нужно было придумать систему восстановления ослабленногосигнала. Этузадачуудалосьблестящерешитьспомощьюэлектромагнитного реле, изобретенного, как мы уже знаем, в 1831 году американскимфизикомДжозефомГенри(Henry, Joseph; 1797-1878), в честь которого названа единица индуктивности. Слово реле (фр. relais, англ. relay) в переводе означает «почтовая станция, место смены лошадей». В старину на таких станциях путешественники заменялиуставшихпочтовыхлошадейсвежимиипускалисьвпуть дальше. Аналогично работает телеграфный ретранслятор (см. рисунок). Ослабевший от долгого путешествия по проводами электрический ток поступает на обмотку электромагнита чувствительного телеграфного реле. Электромагнит замыкает контакты, и в выходную линию передается в тысячи раз более сильный ток от свежей батареи, установленнойздесьже. Такимобразом, соединяя последовательно несколько участков ретрансляции, удается орга-
260
Передатчик Ретранслятор Ретранслятор Приемник
Принцип ретрансляции телеграфных сигналов
низовать телеграфную связь на трансконинетальных расстояниях. Например, в 1870 году была сооружена линия индо-европейского телеграфаЛондон-Берлин-Варшава-Одесса-Тбилиси-Тегеран-Кара- чи-Калькутта протяженностью 18 000 км, а в 1871 г. заработала линия Москва-Владивосток (12 00 км).
Освоив сушу, телеграф дерзнул покорить Атлантический океан, однако это оказалось исключительно сложным делом. Проблемабылавтом, чтодажевсамомузкомместеширинаокеанапревышает 3500 км при глубине до 4500 м. Необходимо было сконструировать и построить такой кабель, который не только бы выдержал огромное давление воды, подводные течения и трение о прибрежные скалы, но и обеспечил малое затухание сигнала на огромном расстоянии. Многие считали эту затею невозможной, однако упорство инженеров и предпринимателей не знало границ. В 1858 году после многих лет подготовительных работ и нескольких неудачных экспедиций был проложен первый трансатлантический телеграфныйкабельдлиной3800 кммеждуИрландиейиостровомНьюфаунленд, который соединился с ранее построенными линиями до Нью-ЙоркаиЛондона. 16 августа1858 годапонемубылапередана приветственнаятелеграммаанглийскойкоролевыВикторииамериканскому президенту Джеймсу Бьккенену. Весь цивилизованный мир ликовал, знаменитый писатель Томас Манн назвал это событие «звездным часом человечества», установление электрической
261
связи между Европой и Америкой он считал поворотным моментомистории. Радость, однако, быланедолгой: кабельработалвсего две недели и по нему успели передать только 400 телеграмм. Сигнал был настолько слабым на фоне шумов, что для передачи нескольких слов требовались часы. Попытка увеличить отношение – сигнал/шум поднятием напряжения с 600 до 1000 вольт привела к выгоранию изоляции и краху всего проекта.
Ксчастью для потомков, неудача не сломила волю первопроходцев. В течение восьми лет были выполнены большие теоретическиеисследования, которымируководилзнаменитыйфизикУиль-
ям Томсон (Thomson, William; 1824-1907), получивший за исклю-
чительные научные заслуги титул лорда Кельвина, накоплен большой опыт по прокладке подводных кабелей через Средиземное море. Следующийтрансатлантическийкабель, проложенныйв1866 году, оказался вполне работоспособным, он прослужил почти 100 лет.
Кконцу XIX века телеграфный аппарат научился печатать буквы и стал незаменимым средством срочной связи между людьми по всему миру, число ежедневно передаваемых телеграмм достигло миллиона. В 1902 году был проложен первый кабель через Тихий океан – от Канады до Австралии, а всего к 1930 году по океанам было проложено 650 000 км телеграфных кабелей, телеграмму можно было отправить вокруг света, и на это ушло бы всего 20 минут. Простые и надежные буквопечатающие телеграфные аппа-
|
раты – телетайпы, очень |
|
похожие на электрические |
|
пишущие машинки, до сих |
|
пориспользуютсядлядоку- |
|
ментальной связи между |
|
организациями. Более того, |
|
вплотьдоизобретенияалфа- |
|
витно-цифровых дисплеев |
|
телетайпы применялись в |
|
качестведиалоговыхтерми- |
Современныйтелетайп |
нальных устройств ЭВМ. |
|
262
Хотя к концу XX века из-за развития телефонии и других современных систем, например, электронной почты, значение телеграфной связи для человечества несколько снизилось, сами принципы телеграфии оказались очень продуктивными. В частности, принципретрансляциителеграфныхсигналовпозволилпостроить цифровые высокоскоростные волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), но об этом мы будем говорить позже.
Телефон |
Изобретатель телефона Александр Белл (Bell, |
|
Alexander Graham; 1847-1922) родилсявШотлан- |
||
|
дии, по основной специальности он был филологом. Получив приглашение преподавать в школе для глухонемых в городе Бостоне, БеллпереехалвАмерикуисталглубокоизучатьакустикуифизиологию слуха. Результатом этих исследований стал телефонный аппарат, запатентованный в 1876 году.
Первая телефонная линия была построена в 1877 году в Бостоне, она соединяла магазин электротоваров Чарли Вильямса с его квартирой и имела в длину три мили, но уже к началу XX века общаядлинателефонныхлинийпревысиланесколькомиллионовкилометров.
Созданная в 1881 году Беллом фир-
маAmerican Bell Telephone заложилаос-
новы гигантской корпорации American Telephone and Telegraph (AT&T). Внауч-
ном центре AT&T, называемом Bell Laboratories, сделаны крупнейшие открытия XX века в области радиотехники, связи и информатики: изобретены электронная лампа, транзистор, создана ОС Unix и т. д.
Вотличиеоттелеграфа, которыйизначально создавался как устройство междугородной связи, телефон долгое время был типично внутригородским средством общения. На междугородные просторы телефония выходила с боль-
263
шим трудом, этому были объективные при- |
|
чины. Из-за того, что переменный ток звуко- |
|
вой частоты, вырабатываемый микрофоном |
|
телефонного аппарата, очень слаб, радиус |
|
действия первых телефонов не превышал 10 |
|
километров. После изобретения угольного |
|
микрофона дальность телефонной связи по |
|
толстыммеднымпроводам, подвешеннымна |
|
столбах, достигла 500-600 км, и это был пре- |
|
дел. Дальнейшееувеличениедальностителе- |
|
фонной связи без промежуточного усиления |
|
сигналов было невозможно, а усиливать сиг- |
|
нал, сохраняя его форму, неизмеримо слож- |
|
нее, чем просто ретранслировать телеграф- |
|
ный сигнал посредством электромагнитных |
|
реле. Изобретение электронных ламп в нача- |
|
леXX векаиразвитиерадиотехникисделало |
|
телефонию междугородной и международ- |
|
ной, однакопрошлоещемноголет, покалам- |
|
повыеусилителинаучилисьвстраиватьвпод- |
|
водные кабели так, чтобы они выдерживали |
|
гигантскоедавлениеокеанскихглубин. Толь- |
|
ко в 1956 году, ровно через 90 лет после со- |
Телефонный аппа- |
оружения межконтинетального телеграфа, |
рат фирмы Ericsson |
был проложен первый трансатлантический |
начала XX века |
телефонныйкабель.Стехпорпоморямиоке- |
|
анампроложеномножествомагистральных кабелей связи, телефония распространилась по всему миру.
Возникает закономерный вопрос: каким же образом велись телефонныепереговорымеждуЕвропойиАмерикойдосерединыXX века? Эту возможность предоставила радиосвязь.
Радиосвязь |
Изобретениерадиосвязаносименемрусскогоин- |
|
женера Александра Степановича Попова (1859- |
1905). 7 мая 1895 годаонпродемонстрировал назаседании Русского физико-химического общества в Петербурге изобретенный им
264
прибор для приема электромагнитных волн. В ознаменование этого события ежегодно 7 мая отмечается День радио.
Спустя год после опытов Попова аналогичное устройство в ЛондонепредставилГульельмоМаркони(Marconi, Guglielmo; 18741937). В отличие от Попова, Маркони поставил дело на широкую коммерческую основу, создав в 1897 году компанию по производству радиоаппаратуры, существующую по сей день. В 1898 году Маркони впервые передал радиосигнал через Ла-Манш, а 12 декабря 1901 года – через Атлантику. С помощью проволочной антенны, прикрепленной к воздушному змею, запущенному на острове Ньюфаунленд, была принята радиограмма, посланная с южной оконечности Англии. Эта радиограмма состояла всего из трех точек, что по азбуке Морзе означало букву S. В 1909 году за достижения в области радиотехники Маркони вместе с изобретателем электронно-лучевойтрубкиБрауном(Braun, Karl; 1850-1918) была присуждена Нобелевская премия по физике. Поскольку посмертно премия неприсуждается, Попова небыло среди лауреатов. Кстати, именно по этой причине никогда не получат Нобелевскую премию изобретатели первых ЭВМ.
После создания электронных ламп радиотехника стали разви-
А.С.Попов |
Первый радиоприемник — |
«грозоотметчик» Попова |