Компьютер становится системой

«Открытые системы»

Замена ламп транзисторами открыла возможность для совершенствования архитектуры и развития программного обеспечения

В компьютерной истории, как и в истории вообще, нет безусловных истин. Отсчет эпохи второго поколения компьютеров, скорее всего, следует вести с 1955 года — именно тогда появились транзисторная машина TRADIC, — однако всю логику процессора впервые удалось реализовать на твердотельных компонентах в компьютере Standards Electronic Automatic Computer, который был построен в Национальном бюро стандартов США и вступил в эксплуатацию в 1950 году. В нем использовалось 10,5 тыс. германиевых триодов и лишь 1,5 тыс. ламп, причем лампы применялись только в усилителях. Во втором поколении лампы заменили транзисторами, но остальные технологии остались практически прежними. Самыми значимыми отличиями второго поколения стали, во-первых, количественный рост числа логических элементов, во-вторых, массовое применение ферритовой памяти и, в-третьих, языки программирования, от простейших ассемблеров до языков высокого уровня: Фортран (1956), Алгол (1958) и Кобол (1959).

Компьютер TX-0 разрабатывался в Линкольновской лаборатории Массачусетского технологического института в продолжение проекта Whirlwind и точно также предназначался для систем ПВО

Первое и второе поколения роднит не только общность технологий, но и главный источник финансирования — военные ведомства. К примеру, из названия компьютера TRADIC (TRansistorized Airborne DIgital Computer) явствует, что он предназначался для установки на борт летательного аппарата. Действительно, в 1951 году, когда Джин Фелкер из Bell Labs по заданию ВВС приступил к проектированию, транзисторы были чрезвычайно дорогими, в 20 раз дороже ламп. Тогда ни о каком «гражданском» применении полупроводниковых триодов и речи быть не могло, зато военные в разгар Корейской войны могли позволить себе серьезные траты. Их задача состояла в усовершенствовании бомбометания B-52; установленный на борт «летающей крепости» компьютер TRADIC, построенный всего на 800 транзисторах, справился с этой задачей.

Судьба TRADIC характерна для большинства специализированных разработок: если они не имеют серьезных преемников, то сохраняются только в памяти авторов. У разработки двойного назначения судьба обычно складывается иначе. Наследие отставшего от TRADIC менее чем на год TX-0 можно проследить вплоть до современных процессоров. Компьютер TX-0 (Transistorized eXperimental computer zero) разрабатывался в Линкольновской лаборатории Массачусетского технологического института в продолжение проекта Whirlwind и точно так же предназначался для систем ПВО. В серию он не пошел, зато остался полигоном для исследователей, работавших в нескольких лабораториях МТИ. Это был первый компьютер с ферритовой памятью достаточного большого размера: 64 тыс. 18-разрядных слов. Самое значительное отличие TX-0 от предшественника — «миниатюрность», он занимал всего одну комнату, в то время под Whirlwind требовался целый этаж. Попытка усложнить TX-0 в проекте TX-1 оказалась безрезультатной, зато упрощенная версия TX-2 оказалась настолько удачной, что ее демилитаризованный вариант PDP-1, выпущенный в 1961 году, стал первым продуктом вновь образованной Digital Equipment Corporation. Мини-ЭВМ, позднее разработанные в DEC, оказали заметное влияние на архитектуру будущих ПК.

Решающим фактором в становлении компьютеров второго поколения стало снижение цены на транзисторы. Оно стало возможным из-за того, что в конце 50-х — начале 60-х был налажен массовый выпуск транзисторов для специальной техники и в еще больших тиражах для бытовой радиотехники. Доступность элементной базы позволила усовершенствовать архитектуру, увеличить число регистров (появились индексные регистры), создать специализированные процессоры для выполнения операций с плавающей точкой, отказаться от самомодифицирующихся программ, потребность в которых была вызвана необходимостью экономить память. Последнее нововведение открыло возможность для создания языков программирования высокого уровня.

Следующим шагом стало совершен?ствование систем ввода/вывода. Между внешними устройствами и процессорами и центральным процессором устанавливалась связь, поддерживаемая системой прерываний. По совокупности все эти дополнения к архитектуре первого поколения позволили освободить программиста от необходимости непосредственного общения с машиной. При работе в пакетном режиме общение программиста с машиной свелось к формированию пакета задания, обычно в виде колоды перфокарт, и передаче его операторам. Такая процедура существенно повышала пропускную способность компьютера — он работал с непрерывной нагрузкой, — но отсутствие интерактивности, которая, пусть в зародышевом виде, пусть на уровне двоичных кодов, существенно снижала производительность программистов. Работа «через окно» позволяла в лучшем случае несколько раз в день запустить программу и получить распечатку, нетрудно представить себе насколько растягивался процесс отладки программ.

Как бы ни были несовершенны методы программирования, реализованные на машинах второго поколения, они позволили перевести этот вид профессиональной деятельности на новый уровень. Сегодня трудно поверить, что программисты, работавшие в условиях жесточайших ограничений первого поколения, не могли себе представить, что задачу распределения памяти сможет взять на себя какая-то программа.

Во втором поколении производительность была главным критерием оценки компьютеров. Среди лидеров был UNIVAC LARC (Livermore Advanced Research Computer), представлявший собой попытку компании Remington Rand построить суперкомпьютер. Он имел два процессора и специализированный процессор ввода/вывода. Стоимость каждого из двух построенных экземпляров превысила 3 млн. долл., а производительность находилась в пределах 1-2 MIPS.

Опасаясь, что UNIVAC может добиться монополии в области высокопроизводительных вычислений, IBM выдвинула в качестве альтернативы проект Stretch. Его возглавил Джин Амдал. Он имел опыт разработки IBM 704, а его новое детище должно было продемонстрировать в 100 раз большую производительность — 4 MIPS. Правда, и цена IBM 7030 первоначально оценивалась почти в 15 млн. долл. В окончательном виде цена и производительность уменьшились вдвое.

Еще одним разработчиком высокопроизводительных машин была компания Control Data Corporation. Один из ее основателей, Сеймур Крей, в период работы в CDC построил первые коммерческие суперкомпьютеры, модели 6600 и 7600. Девиз Крея — «Быстрый процессор может построить каждый, но фокус в том, чтобы построить быструю систему», отражал особенности его школы проектирования; поэтому созданные им компьютеры были существенно дешевле изделий конкурентов.

По понятным причинам в СССР основной упор делался на разработку ЭВМ специального назначения, поэтому в массовом количестве компьютеры второго поколения появились с существенным отставанием, только во второй половине 60-х. Самыми популярными были наследники первых БЭСМ — БЭСМ-4 и ее военная версия М-220, «Минск» (22, 23 и 32), созданный В.В.Пржиялковским, и «Урал» (11, 14, 16) разработки Б.И.Рамеева.

Башир Рамеев родился в 1918 году. Его отец в 1938 году был арестован, и сыну «врага народа» пришлось оставить Московский энергетический институт. С началом Великой Отечественной войны Рамеев пошел добровольцем в батальон связи Министерства связи.

В мае 1948 года Рамеев был принят в Лабораторию электросистем Энергетического института. И уже в в августе Исаак Брук и Рамеев представили первый в СССР проект «Автоматическая цифровая электронная машина», содержащий описание принципиальной схемы этого устройства.

В начале 1950 года на базе Московского завода САМ было создано СКБ-245, которому поручалось создание цифровых вычислительных машин. На должность заведующего одной из лабораторий СКБ-245 был приглашен Рамеев, а в 1953 году появился образец ЭВМ «Стрела». В 1953-1954 годах Рамеев начал разработку «Урал-1».

В 1967 году Рамеев возглавил Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники, который занялся созданием машин серии ЕС ЭВМ.

Когда в 1969 году произошел отказ от «оригинальной» архитектуры в пользу архитектуры IBM-360 Рамеев подал заявление об освобождении его от обязанностей заместителя генерального конструктора ЕС ЭВМ.

Виктор Пржиялковский

родился второго марта 1930 года. В 1953 году окончил Московский энергетический институт и поступил на работу в Пензенский филиал СКБ-245. Он участвовал в создании сеточной модели ЭИС (блок центрального управления и блок инжекционных скважин), был главным конструктором ЭВМ «Гранит», предназначенной для обработки результатов артиллерийской стрельбы.

С 1956 по 1959 год он — старший инженер в/ч 06669 в Ногинске. Участвовал в создании полупроводниковой ЭВМ (арифметическое устройство и устройства местного и центрального управления).

С 1959 по 1971 год Пржиялковский работал на различных должностях в СКБ Минского завода им. Г.К. Орджоникидзе, с 1964 года он главный инженер СКБ, затем заместитель директора филиала НИЦЭВТ по научной работе, главный конструктор ряда ЭВМ серии «Минск», ЕС-1020. В 1 977 году он был назначен директором НИЦЭВТ, до 1988 года был генеральным директором НПО «Персей», генеральным конструктором ЕС ЭВМ, главным конструктором БЦВМ комплекса «Аргон».

Ныне Пржиялковский — начальник лаборатории технико-экономического анализа ОАО НИЦЭВТ.

Сеймур Крей

родился в 1925 году. В 1950 году Крею присвоена степень бакалавра в университете Миннесоты. Годом позже — степень магистра прикладной математики.

В 1950 году Крей приходит на работу в фирму Engineering Research Associates.

Молодой инженер приступил к работе над компьютерами серии 1100, которые впоследствии получили название UNIVAC. В 1957 году усилиями ряда сотрудников ERA была образована фирма Control Data Corporation. Крей не принадлежит к числу создателей Control Data Corporation, однако стал первым техническим специалистом фирмы.

В 1972 году стало понятно, что рынок больших компьютеров, предназначенных для решения узкоспециализированных научных проблем, сокращается. CDC приняла решение о постепенном уходе с этого рынка и переориентации на коммерческие ЭВМ. Крей решил уйти из фирмы. Так было положено начало Cray Research.

Первый Cray 1 был установлен в Национальной лаборатории в Лос-Аламосе. Он побил все рекорды по скорости вычислений и объему оперативной памяти. При проектировании третьей модели супер-ЭВМ были использованы открытия Крея в области полупроводников. Он нашел замену кремнию — арсенид галия. Но ни один экземпляр этой машины не был востребован.