Введение в специальность

82

же касается следующего, четвертого поколения, то такой четкой и определенной линии раздела между соседними поколениями установитьнеудается. Влияниесистемы360 наразвитиевычислительной техники было столь велико, что на протяжении следующих 15

— 20 лет архитектура и даже система команд массовых компьютеров оставались почти неизменными, несмотря на постоянный прогресс в технологии. Например, выпущенная в середине 70-х годов система S/370 сохранила полную преемственность по отношению к своей предшественнице, хотя была выполнена на значительно болеесовершенныхинтегральныхмикросхемах.

В таблице приведены сведения о следующих двух поколениях ЭВМ. В качестве основного разделительного признака положена степень интеграции компонент в интегральных микросхемах. Первые интегральные схемы (ИС) имели 2 — 10 транзисторов в одном корпусе, пришедшие им на смену схемы средней степени интеграции (СИС) — от 10 до 100, а появившиеся в середине 70-х годов большиеинтегральныесхемы(БИС) насчитывалиуженесколькосот электронных компонентов в одном корпусе.

	Третье поколение		Четвертое поколение
Годы	1965--1975		1975--1980
Основной логический	ИС,	СИС	БИС
элемент
Быстродействие (оп/с)	10 5	- 10 7	10 6 - 10 8
Технология м емкость	Ф ерритовые матрицы,		Полупроводниковые БИС,
оперативной памяти	10 5	- 10 7	10 7 - 10 8
(байт)
Устройства ввода-	Алфавитно-цифровые		дисплеи, печатающ ие
вывода		устройства
Мировой парк	> 300 000 шт.		> 1 000 000 шт.
	(1975 г.)		(1980 г.)

Обратитевниманиенато, чтоемкость памятиуказананевсловах, авбайтах. Этотновыйтермин, какимногиедругие, например,

83

«процессор», «интерфейс», «операционная система» появились вместе с машинами серии 360 и прочно укоренились в информатике. Тогда же вошла в обиход и шестнадцатиричная система счисления, а до нее программисты предпочитали пользоваться восьмеричной.

После триумфа систем 360 и 370, корпорация IBM еще более укрепиласвоемогущество, захвативдо80 % мировогорынка. IBMсовместимые машины работали в банках, в магазинах, в научных организациях. Ониперекрылипочтивесьдиапазонпроизводительности ЭВМ общего назначения. Цена машин менялась в зависимостиотконфигурации, нонеменее200 тысячдолларов. Создатьболее дешевую машину в рамках серии совместимых ЭВМ было невозможно, таккаксамаархитектуратребоваладажедлясамыхнизших моделей реализацию всего набора команд и всех функций вводавывода.

Казалось, никакие события не могут нарушить благополучие «голубого гиганта». Как могучий Голиаф1, он возвышался над конкурентами, не зная страха и не ведая сомнений. Но скоро явится хитроумный Давид, и монополия IBM подвергнется первому серьезномуиспытанию.

2.6.Расслоение рынка ЭВМ. Супер- и миниЭВМ

Длянезависимыхкомпаний, непошедшихвфарватереIBM, на рынкеЭВМоставалисьтолькодвенезаполненныениши: оченьбольшиеи, наоборот, оченьмалыекомпьютеры; тудаиустремилиськонкуренты. В результате к концу 60-х годов рынок расслоился на три неравныхсектора:

1 ДавидиГолиаф— персонаживетхозаветногомифа(1-якнигаЦарств), повествующегообитвефилистимлянсизраильтянами. ФилистимлянскийвеликанГолиаф, облаченныйвмедныедоспехи, сорокднейвызывалнаединоборствопротивников, но нениходилосьникого, ктомогбыснимпобороться. Итолькоюноша-пастухДавид, одетый в легкие одежды смог победить богатыря, пустив ему из пращи камень в лоб.ВпоследствииДавидсталцаремИудеи.

Супер-ЭВМ

84

•супер-ЭВМ(supercomputers), специальноспроектированныедля особосложныхнаучныхрасчетов;

•ЭВМ общего назначения (mainframes), предназначенные для экономическихиинженерныхрасчетов. Этотсекторрынкабыл наиболее емким и заполнен в основном IBM-совместимыми моделями;

•мини-ЭВМ (minicomputers) — предельно простые и дешевые компьютерыстоимостьюменьше100 000 долларов.

Поскольку об ЭВМ общего назначения было подробно рассказано ранее, в этом параграфе мы остановимся на истории создания супер-иминикомпьютеров.

Создание вычислительных машин наивысшей возможнойнаданныйисторическиймоментпроизводительности всегда было престижным делом для компьютерных фирм. Но, помимо престижа, для производства супер-ЭВМ имелись и веские экономические причины: в научных и военных кругах постоянно появляются задачи, предъявляющие экстремальные требования к параметрам компьютеров. Это — сложннейшие расчетывядернойфизике, метеорологии, космическойтехникеит. д. Хотярыночнаянишадлясуперкомпьютеров иневелика, затопо-

стоянна и хорошо оплачивается.

Лидером по производству суперкомпьютеров в середине 60-х годовстала фирма Control Data Corporation (CDC). Отказавшись от конкуренции с IBM в нише мэйнфремов, CDC под руководством талантливого инженера Сеймура Крея (Seimour Cray, 1925 - 1996) разработаласериюCDC-5000, затемCDC-6000. МашинаCDC-6600 этой серии производительностью 3 млн оп./с долгое время считалась самой быстрой в мире, пока не уступила пальму первенства CDC-8000 производительностью более 10 млн. оп./с. Для обеспеченияудаленногодоступаклиентовксвоимсуперкомпьютерамфирма создала вычислительную сеть «Cybernet» с коммутацией каналов(классификациювычислительныхсетеймыбудемрассматривать в гл. 4).

Наряду с Control Data на рынке суперкомпьютеров в 70-е годы

Мини-ЭВМ

85

фигурировали многопроцессорные модели STAR-100 (1970 г.) производительностью 100 млн. оп./с, а также ЭВМ серии Cyber (модели 70, 72 и

др.), Бэрроуз (Burruoghs B- 5000) и др. Совместно с Иллинойским университетом фирмаБэрроуз в1973 г. пост- роила64-процессорнуюЭВМ ILLIAC-IV, котораяпотемвре-

менам была самой мощной в ЭВМ CDC-6600 (1964 г.) мире и выполняла до 200 млн

оп./с.

Хотя принципиальное значение супер-ЭВМ для развития информатики очеь велико, с экономической точки зрения их присутствие нарынке ничтожно. Производство суперкомпьютеров всегда было штучным, число работающих машин этого класса никогда не превышалонесколькихсот(в1985 г. вмиреихнасчитывалось165), цена каждого превышала 10 млн. долларов.

Совсем иная судьба ожидала миникомпьютеры. Созданныепервоначальнодля задачуправления технологическимипроцессами, они постепеннопроникли ивнишу, традиционнозанятуюмэйнфреймами, принесясущественныеубыт-

ки их производителям.

Первые миникомпьютеры были выпущены фирмой Digital Equipment (DEC). Образованная в 1957 г. выпускником МассачусетскоготехнологическогоинститутаКеннетомОлсеном, фирмаспециализировалась на производстве контроллеров (управляющих устройств) длястанковсчисловымпрограммнымуправлением, конвейерныхлиний, ядерныхреакторов. Обычнодлякаждоготехнологического процесса разрабатывалась своя конструкция с жестко фиксированной логикой работы, однако в 1963 г. фирма выпустила универсальный контроллер PDP-5 (Programmed Data Processor), в

86

которомнастройканаобъектуправленияпроизводиласьнеаппаратно, ачистопрограммнымпутем. Нельзя сказать, чтоPDP-5 ожидалшумный успех(задвагодабылопродано100 шт.), но на ее основе в 1965 г. была создана новая модель PDP-8, которой суждено было произвести настоящую мини-компьютерную революцию.

Понынешниммеркам, машина PDP-8 предельнопроста, дажепримитивна. Процессорвыполнялвсего 7 простейших команд (для

сравнения, всистеме360 было144 ЭВМ PDP-8 (1965 г.) значительноболее сложныхкоман-

ды), длинамашинногослова12 разрядов, объем памяти 4096 слов. Зато цена машины по сравнению с монстрами IBM была невероятно низкой — 18 000 долларов.

Сначала машины поставлялись в OEM1-исполнении, но затем фирмарешиларискнутьипопытатьсяпродатьPDP-8 какзаконченныйкомпьютер. Еевставиливкорпусразмеромвхолодильник, подключили вводо-выводные устройства (пишущую машинку, клавиатуру), снабдили несложным программным обеспечением и выпустилинапродажу. Успехпревзошелвсеожидания: запоследующие5 летбылопродано100 тыс. экземпляров. Такогообъемапродаж не знал никто, включая IBM. Покупателей можно было понять

— впервые не только банки и промышленные гиганты, но и небольшие организации, учебные заведения могли позволить купить пусть простенькую, затособственную вычислительную машину.

1OEM-поставка(Original Equipment Manufacturer — производительоригинального оборудования) — поставкапродукции(оборудования, программ) недляконечного пользователя, авкачествекомплектующихэлементовдлявстраиваниявконечную продукцию. OEM-оборудованиепоставляетсяобычнобезкорпусаиисточниковпи- тания, OEM-программноеобеспечение— безпользовательскойдокументации.

87

С машиной PDP-8 связан забавный эпизод. Роберт Меткалф, будущий изобретатель технологиилокальных вычислительных сетейEthernet, былталантливымученикоми, учасьвстаршемклассе школы, посещал курсы для одаренных детей в Колумбийском университете. Придя однажды на занятия, он обнаружил, что миниЭВМ, на которой он учился программировать, бесследно исчезла. Ужасаясь, чтоемупридетсявсюжизньрасплачиватьсязапропажу, Меткалфнашелвсе-такивсебесилыпозвонитьвDEC исообщило случившейся беде. На следующий день в университете появились люди из фирмы, они бесплатно привезли новую машину и развернули рекламную кампанию, заявив, что фирма создала первый в мирекомпьютер, достаточномаленькийдлятого, чтобыегоможно было УКРАСТЬ!

ФирмаDEC развивалауспех. Ееследующаяразработка, 16-раз- рядная серия машин PDP-11, стала общепризнанным промышленнымстандартомвсектореминикомпьютеров, занявтампрактически такое же положение, как модель IBM S/360 в секторе ЭВМ общего назначения. Врезультатев1982 г. DEC переместиласьс6-гона2-е, после IBM, место по объему продаж, ее выручка составила 4 млрд. долларов. Правда, IBM втомжегодузаработала30 млрд. долларов, ноупущенные4 млрд. былиужесущественнойпотерей. Для"голубогогиганта" этобылопервымгрознымпредупреждением, накоторое он, впрочем, никак не отреагировал. Последующее развитие событийпоказало, чтовсфере высоких технологийнедооценивать конкурентов, даже если они на первый взляд кажутся несерьезными, очень опасно.

Границыразделамеждусуперкомпьютерами, мэйнфреймамии миникомпьютерами всегда были очень условными и с развитием технологиипостоянносдвигалисьвсторонуболеевысокихпоказателей. Например, фирма DEC в развитие серии PDP-11 выпустила 32-разрядную систему машин VAX. Сохранив малые габариты и относительно невысокую цену, эти машины по производительностиоставлялипозадимногиемоделисистемы360. Назватьэтимодели миникомпьютерами было как-то неудобно, поэтому им дали странное определение «супер-мини-ЭВМ». К середине 80-х годов

88

границамеждуминикомпьютерамиимэйнфреймамистерласьисталанеактуальной, анизшийсекторрынказанялиперсональныеЭВМ. Чтожекасаетсясуперкомпьютеров, тоэтопонятиесегодняозначает машины, явно опережающие по основным парамертам средний уровень развития вычислительной техники.

2.7. Вычислительная техника в СССР

Молодому человеку, вступающему в жизнь в конце 90-х годов, и привыкшему видеть вокруг себя только иностранную радиотехнику, трудно представить себе, что в России (точнее говоря, в Советском Союзе) когда-то была самостоятельная электронная промышленность и собственные оригинальные компьютеры. Тем не менее это так. Более того, на начальном этапе развития наша страна почти не отставала от Запада, а по уровню идей иногда опережалаиностранныеразработки.

Драматическаяисторияотечественнойвычислительнойтехникиможетбытьусловноподеленаначетыреэтапа: зарождение(1948

— 1952 годы), расцвет (50-е — 60-е годы), подражание (70-е — 80- е годы) и, наконец, крах (начало 90-х годов).

Зарождение	Историяотечественныхвычислительныхмашин
(1948—1952 )	начинается в 1948 году и неразрывно связана с
	именамитрехотцов-ос-
нователей: Сергея Алексеевича Лебедева
(1902 —1974), Исаака Семеновича Брука
(1902 —1974) иБашираИскандаровичаРа-
меева (1918-1994). Все трое по образова-
нию были энергетиками, они пришли к
идеесоздания ЭВМ, исходяизпотребнос-
тейтрудоемкихэнергетическихрасчетови
имеяопытработынааналоговыхвычисли-
тельныхмашинах. ВСоветскомСоюзебыло
известно об американских проектах циф-
ровых машин, но эти сведения были очень		С.А.Лебедев
поверхностными, поэтомупервыесоветские

89

компьютерысоздавались совершеннонезависимо отзарубехных.

В 1948 году в Институте электротехники Академии наук Украинской ССР под непосредственным руководством директора института С.А.Лебедева началась постройка эксперимен-

тальной Малой Элект- МЭСМ (1951 г.) ронной Счетной Машины (МЭСМ). Работы ве-

лись в секретной лаборатории в местечке Феофания под Киевом коллективом из 12 научных сотрудников и 15 техников. Через два года, в 1951 г. эта первая отечественная ЭВМ заработала. Она содержала6000 электронныхлампизанималацелоекрылодвухэтажного здания. Оперативная память насчитывала 94 16-разрядных слова, быстродействие составляло около 50 оп./с. В машине Лебедев независимо от фон Неймана реализовал основные принципы классической архитектуры: хранение программ в оперативной па-

мяти, двоичнуюсистемусчисления. Несмотрянато, чтоМЭСМпосуществубылалишь макетомдействующеймашины, онаиспользовалась для решения реальных задач, требовавшихбольшогообъемавычислений.

В том же 1948 году И.С.Брук, руководившийлабораториейвЭнергетическоминститутеАНСССРиегомолодойколлегаБ.И. Рамеевпредставилипроектвычислительной машиныспрограммнымуправлением. Хотя проектнебылреализован, оноказалогромное влияние на все последующие разработ-

И.С.Брук ки их авторов. В 1950 году Брук все-таки

90

приступил к практической реализации проекта создания ЭВМ. Поскольку небольшой коллектив лаборатории работал в отрыве от другихорганизацийиполучалфинансирование только от Академии Наук, то масштабы работыбыливынужденнонебольшими. Задва годаусилиями9 человекбылапостроенаЭВМ М-1, насчитывающая всего 750 ламп (сравните с 6000 у МЭСМ). М-1 оказалась первой в Москве работающей ЭВМ и сразу вызвала большойинтересвнаучныхкругах. Работаю-

щая со скоростью 15-20 операций в секунду, М-1 (1951 г.) онавыполняласерьезныерасчетыдляведом-

ства академика Курчатова и для КБ под руководством Королева.

	Расцвет	Дальнейшееразвитиевычислительнойтех-
		ники в Советстком Союзе тесно связано с
	(50-е – 60-е годы)
		военными приложениями и окружено ат-

мосферойсекретности. Инициаторомправительственныхрешений был академик Михаил Алексеевич Лаврентьев, будущий организатор новосибирского Академгородка. В 1950 году он обратился к Сталинусписьмом, вкоторомобращалвниманиенабольшуюважностьвычислительныхмашиндляобороныстраны. Реакциявождя была немедленной: постановлением правительства предписывалосьначатьпараллельнуюразработкуЭВМвАкадемиинаукСССР

и Министерстве машиностроения и приборостроения. Такая практика была типичной для важнейших военных заказов, она создавала конкуренцию между разработчиками. В результате в 1953 году почти одновременно на свет появились две полномасштабные отечественные ЭВМ.

БольшаяЭлектроннаяСчетнаяМашина(БЭСМ) былапост-

роенавакадемическомИнститутеточноймеханикиивычислительной техники (ИТМиВТ) АН СССР, который возглавил переехавший в Москву из Киева С.А.Лебедев. Машина имела оперативную

91

память в 2048 слов и быстродействие 8000 оп./с, что по тем временам было рекордным для Европы.

«Стрела» — перваяотечественнаясерийнаяЭВМсреднейпроизводительности с быстродействием около 2000 оп./с. — была создана в московском СКБ-245 под руководством Юрия Яковлевича Базилевского (1912 -1983) и Б.И.Рамеева. Всего было построено 7 экземпляров этой машины.

Ксередине50-хгодоввнесколькихгородахразличныхреспуб- лик Советсткого Союза были организованы проектные институты, развернувшие широким фронтом работы по созданию различных моделей ЭВМ. Для работ тех лет характерны чрезвычайное разнообразие разработок, ничем не скованный технический поиск, здоровая творческая конкуренция научных школ.

Наиболее авторитетной была московская школа под руководствомС.А.Лебедева, специализирующаясянасозданииЭВМвысокой производительности. В руководимом им институте в 1958 г. была создана ламповая ЭВМ М-20 с рекордным для машин того временибыстродействием20 000 оп./с, объемпамятисоставлял4096 45-разрядных слов. М-20 знаменита рядом интересных новшеств, авторами которых был главный идеолог машины Лебедев и его заместитель, видныйматематикиодинизпервыхсоветскихпрограммистов Михаил Романович Шура-Бура. Шура-Бура вместе с Лебедевым разрабатывал систему команд и руководил созданием матобеспеченияМ-20. ЭтобылаперваясоветскаяЭВМссобственнымсистемнымпрограммнымобеспечением — пакетомстандартных подпрограмм ИС-2. Машина считалась секретной, так как она обслуживала советсткие космические программы, но затем ее рассекретили и стали устанавливать в вузах и научных организациях. М-20 и ее полупроводниковые аналоги (М-220, БЭСМ-4, М-222) долгоевремяоставалисьосновноймашинойдлянаучныхрасчетов в СССР.

НаивысшимдостижениемколлективаС.А.Лебедеваявиласьразработка в 1966 году полупроводниковой ЭВМ БЭСМ-6 с произво-