Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

Позже, в 1674 т., знаменитый математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц (1646–1716) разработал «пошаговый вычислитель» со сложной системой подвижных грузов. Вычислитель Лейбница имел возможность умножать числа при максимально возможной разрядности до 16. Ввод цифр приходилось выполнять при помощи рычажков, затем осуществлялись сложные повороты, требовавшие в каждом конкретном случае отдельных поправок. Непригодная к практическому использованию машина Лейбница была заброшена им на чердак, где ее обнаружили только в 1879 г.

Первый настоящий коммерческий успех в области вычислительной техники в истории закрепился за Шарлем Ксавье Томасом де Кольмаром (1785–1870), который в 1820 г. придумал арифмометр — механический прототип современного микрокалькулятора. Арифмометр выполнял четыре действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Причем машина отличалась крайней простотой в работе, из-за чего мгновенно заняла место на столах счетоводов Европы. За арифмометром де Кольмара пока закреплен мировой рекорд по продолжительности продаж вычислительной техники — почти 80 лет коммерческого успеха!

Простые вычислительные устройства, к которым в числе прочих относятся современные микрокалькуляторы, не имеют возможности программирования действий. Пользователю надо постоянно нажимать кнопки, чтобы получить результат. Поэтому даже в эпоху механических вычислений задумывались о том, каким образом автоматически производить не только отдельные действия, но задавать и их последовательность. Мы не будем рассказывать о других попытках создания механических машин, так как таких примеров в истории техники предостаточно, упомянем лишь два интересных факта.

«Аналитическая машина» Чарлза Беббиджа образца 1840 г. имела механическую память на 100 сорокаразрядных чисел и, что самое интересное, в ней впервые была сделана попытка программирования последовательности действий, которая задавалась на специальных перфокартах. Машина Беббиджа складывала числа за 3 секунды, а умножала их уже за 3–4 минуты. Другое перфокарточное вычислительное устройство сконструировал в конце XIX в. Герман Холлерит. Информация здесь кодировалась отверстиями в специальных бумажных картах и считывалась с помощью электромеханического устройства. Машину Холлерита в 1880 г. использовало Бюро переписи населения США при обработке данных. В 1897 г. Россия купила этот счетный агрегат, проводя собственную перепись населения.

Первая треть XX в. — время вычислительных машин, построенных на основе реле. В 1935 году американская корпорация IBM выпустила на рынок машину IBM-601, умножавшую числа за 1 секунду. Машина, несмотря на ее громоздкость, пользовалась большим успехом у инженеров, ученых и представителей бизнеса. Компания продала более полутора тысяч экземпляров этой модели. А спустя 4 года, в 1939-м, специалисты вездесущей Bell Labs создали первый калькулятор с кнопочной клавиатурой. Этот агрегат содержал около 450 реле, три кнопочные клавиатуры могли быть установлены в разных комнатах, наподобие современных систем «клиент-сервер», однако во время сеанса счета использовалась только одна клавиатура — остальные отключались.

Вторая мировая война «подстегнула» работы по созданию мошной вычислительной техники, и уже в 1943 году ученый Говард Айкен (1900–1973), специалист компании IBM, построил первую электронную программируемую машину «Harvard Mark I». Пятнадцатиметровое сооружение весило 5 тонн и состояло из 750 тысяч деталей! Вывод результатов осуществлялся на печатающее устройство. Операция сложения занимала в этой машине 0,3 секунды, а умножала машина за 1 секунду.

Послевоенное время — время огромных вычислительных машин, построенных на электронных лампах. В ноябре 1945 г. в США завершено создание машины «ENIAC» (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Вычислительная машина ENIAC

Отпущенный на ее создание бюджет разработчики превысили втрое, но все же создали работоспособную машину, не имеющую ни одной механической детали в электрической схеме. ENIAC включал в себя 17468 электронных ламп, 80000 других электронных компонентов, весил более 30 тонн. Эта машина могла работать с десятиразрядными числами со знаком, а ввод программы осуществлялся через панель переключателей и занимал не меньше недели. ENIAC использовали при расчете военно-ракетной техники, обработке метеорологических сводок, расчетов в области атомной энергетики, изучения космических излучений.

Недолго длился век ламповых компьютеров. С изобретением транзисторов происходит революция в вычислительной технике. В 1957 г. фирма IBM создает компьютер «переходного периода» RAM АС, в котором использовались и электронные лампы, и транзисторы. Этот компьютер, хотя стоил по тем временам очень дорого, все же начал занимать места не только в ведущих университетах, но и в офисах крупных компаний. Примерно в это же время в Советском Союзе ведутся работы по созданию компьютеров для военных и гражданских целей.

В начале 60-х гг. XX в. появляются ЭВМ серий «М», «Урал», «Минск», «Днепр». Верхом отечественной инженерной мысли считается машина «БЭСМ-6» (Большая Электронная Счетная Машина), состоявшая из 40 тысяч транзисторов и производившая около 1 миллиона операций в секунду (есть фото на CD).

Что происходит дальше? А дальше лидерство в вычислительной технике захватывают американские специалисты, и положение остается таковым по настоящее время. В 1959 году

IBM создает первый персональный универсальный транзисторный компьютер с производительностью 229 тысяч операций в секунду. Эти компьютеры использовались в системе раннего предупреждения о нападении баллистических ракет на США.

Привычный на сегодняшний день внешний вид компьютера родился в 1960 году, когда компания DEC выпустила на рынок PDP-1 с монитором и клавиатурой. Размером персональный компьютер был с хороший холодильник, выполнял операции с 18-разрядными числами и стоил порядка 150 тысяч долларов, но тем не менее покупателей оказалось много.

К концу 1960 г. слово «компьютер» стало одним из наиболее модных. Вот как распределялось количество вычислительных машин во всем мире на тот момент: США — 3612, ФРГ — 172, Франция — 60, Япония — 37. Фирма IBM стала самым успешным производителем компьютерной техники: ее годовой оборот в 1957-м превысил 1 млрд долларов!

Сегодняшний рынок персональных компьютеров можно назвать рынком с достаточной степенью условности: огромная доля основных компонентов приходится на фирму Intel, которая производит микропроцессоры — сердце современных компьютеров. О микропроцессорах и их младших братьях — микроконтроллерах — мы поговорим в завершений этой главы, а сейчас наш рассказ о том, почему фирма Intel заняла ведущее место в области производства персональных компьютеров..

В 1965 г., работая над статьей для научного журнала, сотрудник компании Fairchild Semiconductor, специалист в области микроэлектроники, Гордон Мур обнаружил, что с момента начала производства в 1959 г. интегральных микросхем их сложность — насыщенность элементами — ежегодно возрастала почти вдвое. Как заметил Мур, уже в 1975 г. микросхемы смогут включать до 65 тысяч транзисторов, став «вычислительной машиной в одном кристалле». Судьба пассивного наблюдателя этого процесса не устраивала Мура, и он вместе со своими коллегами Робертом Нойсом и Эндрю Гроувом в 1968 г. основал компанию «N.М.Electronics», которая чуть позже была переименована в «Intel corporation».

В 1969 году молодая компания получила от одной ныне не существующей японской фирмы выгодный заказ на разработку набора микросхем для микрокалькулятора. В процессе разработки инженеры Intel решили объединить все микросхемы комплекта в один корпус, создать универсальную вычислительную микросхему — микропроцессор. В ноябре 1971 г. компания уже выпускала первые в мире процессоры Intel 4004, выполнявшие 60 тысяч операций в секунду.

Потом был не нашедший поддержки у потребителей процессор Intel 8008. Но настоящий бум вызвал процессор Intel 8080, выпускавшийся долгие годы даже у нас в России под маркой К580ВМ80. На основе этого процессора в декабре 1975 г. был выпущен первый малогабаритный персональный компьютер «MITS Altair 8800» (есть фото на CD). Компьютер «Altair» знаменит еще и тем, что интерпретатор языка программирования для него писали Бил Гейтс и Пол Аллен, основатели фирмы Microsoft.

Сегодня Intel — это компания, производящая процессоры Pentium с фантастическими возможностями, выпускающая микросхемы памяти, микроконтроллеры, наборы микросхем для персональных ЭВМ. Одна из последних разработок Intel на момент написания этой книги — процессор Intel Itanium.

Компьютер, созданный на основе этого процессора, способен хранить количество информации, по объемам сравнимой с одной из величайших библиотек мира — Библиотекой конгресса США. Этот процессор может пропустить через себя за минуту объем информации, равный одному этажу этой библиотеки…