ПОКОЛЕНИЯ, ПОКОЛЕНИЯ...

В вычислительной технике существует своеобразная периодизация развития электронных вычислительных машин, в основу которой положен физико-технологи­ческий принцип. В соответствии с этим принципом ма­шину относят к тому или иному поколению в зависи­мости от типа основных используемых в ней физических элементов или от технологии их изготовления. Из ска­занного видно, что правильнее говорить не о периоди­зации, а о классификации: границы поколений в смысле времени сильно «размыты», так как в одно и то же вре­мя фактически выпускались машины раз-личных типов;

для отдельной же машины вопрос о ее принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто.

Первое поколение охватывает все первые вычисли­тельные машины, использовавшие ламповые триггеры и прочие ламповые элементы. Развитие машин первого поколения завершилось в основном к середине 50-х го­дов. Выпускались они, разумеется, значительно дольше и эксплуатировались до самого последнего времени.

Характерными чертами машин первого поколения можно считать не только использование электронных ламп в триггерах и вспомогательных усилительных схе-

198

мах, но и некоторые другие особенности, которые ча­стично сохранились и в последующих поколениях: парал­лельное арифметическое устройство; разделение памяти машины на быстродействующую оперативную ограни­ченного объема, выполненную на электронно-лучевой трубке или (позже) на ферритовых сердечниках, и мед­ленную внешнюю очень большого объема, использовав­шую магнитные барабаны и ленты; полупроводниковые диоды и магнитные сердечники в логических элементах машины; перфолента и перфокарта как внешний носи­тель информации при вводе и выводе данных. Типичное (среднее) быстродействие машин первого поколения из­мерялось десятками тысяч арифметических операций в секунду.

Начиная с середины 50-х 'годов на смену ламповым машинам пришли транзисторные машины второго поко­ления, в которых основными элементами были полупро­водниковые триоды — транзисторы.

1 июля 1948 года на одной из страниц «Нью-Йорк тайме», посвященной радио и телевидению, было поме­щено скромное сообщение о том, что фирма «Белл теле­фон лабораториз» разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уол­тер Браттэйн создали первый действующий транзистор. Это был точечноконтактный прибор, в котором два ме­таллических «усика» контактировали с бруском из по­ликристаллического германия.

Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую в 1938 или 1939 году начал физик-теоретик Уильям Шокли. Впрочем, если быть точнее, история транзистора началась гораздо раньше. Еще в 1906 году француз Писар предложил кристаллический детектор, затем в 1922 году советский радиофизик О. В. Лосев показал возможность усиления и генерирования колебаний с помощью таких детекто­ров. Спустя три года профессор Лейпцигского универ­ситета Юлиус Лилиенфельд попытался создать усили­тельный полупроводниковый прибор. Однако эти экспе­рименты были забыты. О них вспомнили лишь после то­го, как транзистор завоевал всемирное признание. Про­изошло это, кстати, довольно быстро: после нескольких лет поисков технологии изготовления полупроводнико­вых приборов и изобретения новых конструкций (в част-

199

ности, плоскостного транзистора, запатентованного У. Шокли в 1951) целый ряд американских фирм приступил к серийному выпуску транзисторов, которые на первых порах использов.ались в основном в аппарату­ре радио и связи. Примерно в 1956 году появляются первые транзисторные ЭВМ.



Транзисторные машины обладали значительно более высокой надежностью, чем их ламповые «родители», меньшим потреблением энергии, более высоким быстро­действием, которое достигалось не только за счет по­вышения скорости переключения счетных и запомина­ющих элементов, но и за счет изменений в структуре машин. Для наиболее мощных машин второго поколе­ния, таких, как «Стретч» (США), «Атлас» (Англия), БЭСМ-6 (СССР), характерен высокий параллелизм в работе отдельных блоков, начиная от «перекрытия» вре­мени выполнения отдельных команд и кончая парал­лельным выполнением двух или более последователь­ных команд из одной программы или из разных про­грамм, что позволило достичь быстродействия в милли­он операций в секунду!



Дальнейшее увеличение быстродействия ЭВМ тормо­ зилось конструктивным выполнением электронных схем машин, которые собирались из отдельных элементов — резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов. Пре­пятствием увеличению скорости работы вычислительной машины служит недостаточная скорость распростране­ния электромагнитных сигналов, сравнимая со скоростью света.  Как  известно,  скорость света составляет 3-Ю10 см/с. Если переключательный элемент будет ра­ботать со скоростью 109 переключений в секунду, то за время переключения сигнала успеет пройти около 30 сантиметров, тогда как расстояние между элементами может оказаться в 2—3 раза большим. Весь выигрыш в скорости переключения окажется «съеденным» време­нем передачи сигнала.

Дальнейшая миниатюризация конструктивных эле­ментов затрудняется необходимостью работы с каждым в отдельности: например, к каждому транзистору нужно припаять три вывода. Выходом из этих затруднений яви­лась интегральная технология, позволившая объединить в одном электронном приборе несколько ячеек «и», «или» или триггеров. Такие малые интегральные схемы (МИС) явились отличительным признаком машин тре-

200

тьего поколения, временем возникновения которых мож­но считать годы от 1965 до 1970-го.

Развитие интегральной технологии привело » тому, что в

начале 70-х годов научились изготавливать интег­ральные схемы, содержащие до 50 вентилей, несколько десятков триггеров и т. д. Каждая такая средняя ин­тегральная схема может быть использована как отдель­ная операционная схема ЭВМ — регистр, счетчик, де­шифратор- и т. д. Применение средних интегральных схем характеризует четвертое поколение вычислительной техники, которое, вероятно, скоро достигнет расцвета.

Наряду с повышением скорости выполнения арифме­тических операций и увеличением «памяти» машин шло совершенствование устройств ввода-вывода данных. Раз­рабатывались принципиально новые средства, связанные с новыми применениями и ростом быстродействия ЭВМ.


На смену устройств, основанных на использовании пер­форационных карт, электрифицированных машинок и те­летайпов, пришли бесконтактные клавиатуры, панели графического ввода, читающие автоматы, дисплей со све­товым карандашом, плазменные панели, растровые гра­фические системы и т. д.

Конечно, развитие вычислительной техники идет не только по линии изменения элементно-технологической базы. Возникновение и развитие машин второго и треть­его поколений сопровождалось появлением новых идей по структуре вычислительных машин (или компьюте­ров — этот термин в последнее время приобретает все более широкое распространение), программированию, использованию и эксплуатации вычислительных систем и т. п. Но для того чтобы хотя бы кратко рассказать об этих идеях, потребовалась бы еще одна книга, не мень­шего объема, чем эта *. Мы ограничимся поэтому лишь высказыванием крупного голландского специалиста в области программирования и численных методов Дийк-стры: «Для появления джентльмена, по убеждению ан-

• Читатель, вероятно, заметил, что по мере приближения к на­шему времени, книга все больше и больше «худела». Такое «исху­дание» соответствовало целям авторов — мы не стремились расска­зать об идеях современной вычислительной техники, а лишь под­вести читателя к тому моменту в ее истории, когда эта техника вступила в свои права. Мы надеемся обратиться к этой теме в дру­гих своих книгах.

201

гличан, нужны три благородных поколения; очевидно, это справедливо и для вычислительных машин...»

Что же будет после того, как окончится век «машин-джентльменов»?

Пятое поколение — это Большие Интегральные Схе­мы (БИС), целые вычислительные машины в кубике размером 30 X 30 X 30 миллиметров, быстродействие, близкое к скорости света, компьютеры с искусственным интеллектом, электронный мозг, который...

Стоп! Здесь, наверное, самое время еще раз обра­титься к художественной литературе, неоднократно вы­ручавшей нас ранее. Вот что писал по сходному поводу Алексей Николаевич Толстой:



«Честность, стоящая за моим писательским креслом, останавливает разбежавшуюся руку: «Товарищ, здесь ты начинаешь врать, остановись—поживем, увидим. Поставь точку» («Ибикус, или Похождения Невзоро­ва»),

НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ. ЗАКЛЮЧАЮЩИЕ КНИГУ

Первая электронная вычислительная машина исполь­зовалась в 1945 году для баллистических расчетов, пред­сказаний погоды и некоторых научно-технических вы­числений.

Спустя двадцать лет досужие сотрудники американ­ского журнала «Компьютере энд аутомейшн» насчитали уже свыше 600 областей применения ЭВМ.

А в июльском номере 1973 года этот же журнал опуб­ликовал перечень 2500 «профессий» компьютеров, в том числе 1300, относящихся к деятельности коммерческих фирм и государственных органов, 900 — в области на­уки и техники, 200—на производстве и 100—в гума­нитарных науках.

Удивительно?

Да, удивительно. Но и закономерно.

Удивительно потому, что даже самые смелые футу­рологи и самые дерзкие писатели-фантасты не смогли предугадать столь бурного развития вычислительной техники, столь неудержимого проникновения компьюте­ров во все сферы человеческой деятельности.

А закономерно потому, что когда в обществе возни­кает техническая потребность, то она, по выражению Ф. Энгельса, двигает науку вперед быстрее, чем дюжина университетов.

Потребность человеческого общества в вычислитель­ных машинах — одна из характерных черт современной научно-технической революции.

30—40 тысяч лет назад человек научился добывать и поддерживать огонь, но лишь примерно в середине

203

XVIII столетия он смог использовать это умение для создания первых паровых машин. Промышленная рево­люция конца XVIII — начала XIX века самым радикаль­ным образом преобразовала производство. Руки и физи­ческую силу человека постепенно заменили механизмы, машины, станки. Научное и промышленное применение электричества, разработка и использование приборов и средств автоматизации позволили уже в наш век не только механизировать, но и автоматизировать многие технологические процессы.


По данным академика А. И. Берга, 99 процентов всей полезной работы, выпол­няемой на земле, осуществляется в настоящее время машинами и лишь один процент — механизированной рабочей силой.

Быстрое нарастание объема информации, связанное с бурным развитием науки,, усложнением техники и тех­нологии, ускорением темпов развития производства и об­щественной жизни, привело к такому же увеличению затрат нервной энергии и умственного труда. В ряде случаев (особенно в сфере управления производством, экономическими и социальными процессами) уже невоз­можно обходиться без совершенных технических средств, способных взять на себя часть интеллектуальной ра­боты.

Смысл сегодняшней автоматизации и состоит в пере­даче автоматам значительной доли информационной де­ятельности человека: восприятие обстановки, понима­ние знаков, способность рассуждать, сопоставлять, оце­нивать, ставить цели, принимать решения и находить пути к их достижению.

Таким универсальным «информационным автоматом» и стала ЭВМ. Широкое применение компьютеров прямо или косвенно воздействует на все стороны жизни об­щества, причем чрезвычайно многообразные последствия этого воздействия можно разделить на две группы. К первой относятся процессы, возникающие из самой сущности науки и техники как средств активизации че­ловеческой деятельности. Вторую образуют процессы, зависимые от социальных условий и, следовательно, различные для капиталистических стран и стран со­циализма.

Автоматизация в мире капитала — это средство уси­ления эксплуатации. Она выбрасывает из сферы труда рабочих и служащих, делая их так называемыми техно'

204

логическими безработными, обрекает массу людей на физическую и интеллектуальную деградацию. Главная цель капиталистического  производства — извлечение прибыли, этой цели подчинены темпы и ритмы трудо­вого процесса. Капиталиста не интересует, что происхо­дит с человеком в системе «человек — машина», его ин­тересует только одно: как, каким образом с помощью этой системы добиться интенсификации производства для получения сверхприбыли.


Если человек в этой си­ стеме становится лишним звеном, тем хуже для него.

Так, в мире капитала «новые, до сих пор неизвест­ные источники богатства благодаря каким-то странным непонятным чарам превращаются в источники нищеты. Победы техники как бы куплены ценой моральной де­градации. Кажется, что по мере того, как человечество подчиняет себе природу, человек становится рабом дру­гих людей, либо же рабом своей собственной подлости» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 12, с. 4).

Совершенно иначе обстоит дело в социалистическом обществе.

Здесь автоматизация как физического, так и ум­ственного труда имеет своей целью облегчение его ус­ловий, создание такой ситуации, когда в максимальной степени проявляются творческие способности человека, устранение однообразных и утомительных операций и изменение тем самым характера самой производствен­ной деятельности человека. При этом ЭВМ органически входит в основные технические средства создания мате­риально-технической базы коммунизма.

Злоключения и машины сэра Сэмюэла . . Новые действующие лица в старой истории

Содержание раздела

---