Назад
29
Рис. 1.9. Общий вид машины "Эниак",
1946 г.
Рис. 1.10.
Плата с
транзисторами,
1947 г.
Дальнейшее совершенствование компьютерной техники пошло по пути
повышения надежности работы, миниатюризации электронных устройств и
сокращения энергозатрат. Инженеры из фирмы Bell Labs Уильям Шокли, Джон
Бардин и Уолтер Брэттен в 1947 году изобрели транзистор (рис. 1.10). Заметка
в New York Times про это событие была помещена 1 июля 1948 года в самом
конце небольшого раздела "Новости радио" рядом с объявлением о времени
трансляции передачи ритме вальса". После почти трехлетних исследований,
потребовавших около миллиона долларов, фирма Bell Labs получила первый
полупроводниковый усилитель, кстати, не произведший особого впечатления
на представителей средств массовой информации.
С появлением транзисторов ламповые компьютеры морально устарели. В
1959 году фирма IBM создала свой
первый полностью транзисторный
большой универсальный
компьютер (мэйнфрейм),
способный выполнять 229 тыс.
арифметических операций в
секунду. Такие мэйнфреймы
позволили военно-воздушным
силам США создать систему
раннего предупреждения о
нападении баллистических ракет. В
1964 году на основе двух
мэйнфреймов модели 7090
американская авиакомпания SABRE впервые применила автоматизированную
систему продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.
Первые германиевые транзисторы стоили до 8 долл. за штуку, в то время
как цена лампы не превышала 75 центов, так как германий был и остаётся
довольно редким элементом, получаемым по особой
технологии и по себестоимости дороже золота.
Однако, в 1954 г. американский физик Гордон Тил
изготовил транзистор из кремниевого кристалла,
вместо германиевого. Это был очередной шаг вперёд,
так как кремний самый распространенный на Земле
(после кислорода) химический элемент.
Совершенствование технологий производства
транзисторов тоже способствовало снижению их
стоимости.
А интенсивные исследования продолжались.
Гениальная идея пришла в голову уроженцу Канзаса
Джеку Килби. Решение возникло в июле 1956 г.,
когда сотрудники компании Texas Instruments
отправились в двухнедельный летний отпуск, а он
как новичок, не заслуживший на это права, остался в
лаборатории практически один. Килби понял: элементы электрических схем
30
резисторы и конденсаторы можно делать тоже не только из того же материала,
что и транзисторы, но и изготавливать все компоненты на одной
полупроводниковой пластине. После нескольких месяцев длительных
разъяснений он убедил в правильности своей идеи скептически настроенного
шефа, изготовив первый опытный образец. Первая в мире интегральная схема
(ИС) представляла собой тонкую германиевую пластинку площадью в 1 см
2
.
Фирма сообщила о рождении нового устройства в январе 1959 г. А чтобы
продемонстрировать потенциальные возможности новой техники, компания
построила для военно-воздушных сил США компьютер объёмом около 40 см
3
на 587 ИС. Его размеры оказались в 150 раз меньше, чем у машин старого
образца.
1.3. Скачок в развитии вычислительной техники
В конце 60-х годов большая группа талантливых инженеров-электроников,
покинув фирму Fairchild Semiconductors, создали более 50-ти компаний для
разработки и создания интегральных схем (ИС). На то время ИС, вскоре
прозванные "чипами", представляли собой кристаллы кремния, содержащие все
необходимые для работы электронных схем компоненты: транзисторы,
резисторы и конденсаторы. По мере уменьшения размеров отдельных
компонентов на кристалле, количество их на одном чипе возростало с
невероятной быстротой, примерно удваиваясь каждый год. Например, в 1964
году на кристалле размером 7 см
2
умещалось 10 транзисторов и других
компонентов, а к 1970 г. в кристалле того же размера содержалось уже не менее
100 элементов приблизительно при той же стоимости ИС.
Поэтому неудивительно, что бизнес-план
объемом в одну страничку, который
собственноручно напечатал Боб Нойс в 1969 г. на
"текстовом процессоре" того времени пишущей
машинке вызвал нешуточный интерес у Артура
Рока, финансиста из Сан-Франциско. Полагаясь на
высочайшую репутацию основателей фирмы Intel
Энди Гроува, Гордона Мура и Роберта Нойса
(рис. 1.11) и их глубокие знания, мистер Рок в
течение двух дней предоставил им необходимые
деньги ни много, ни мало два с половиной
миллиона долларов!
Корпорация Intel начинала свою деятельность с
изготовления микросхем оперативной памяти.
Первым серийным изделием Intel была "микросхема
3101" 64-разрядная статическая оперативная
память. Это изделие имело некоторый успех. Однако надо признать: то особое
место, которое Intel заняла в компьютерной индустрии нынешнего времени
связано с совсем другими микросхемами 2001 году в ежегодно публикуемом
списке 500 крупнейших компаний США американского журнала Fortune
Рис. 1.11.
Основатели
фирмы Intel
31
Рис. 1.12.
Внешний вид ИС Intel
4004
компания Intel занимала 41-ое место с годовой прибылью в 33 млрд. долларов).
По данным же 1997 года, фирма Intel произвела кроме процессоров, ещё и
системных плат для ПК больше, чем все остальные восемь их призводителей
вместе взятых, общим числом 30 млн. штук на сумму более $3,6 млрд. Эти
цифры означают, что каждые восемь персональных компьютеров (ПК) из
десяти в настоящее время содержат материнские платы производства Intel.
А все началось с одной замечательной идеи
инженера Intel по имени Тед Хофф. Вместо
двенадцати специализированных микросхем,
заказанных японской фирмой Busicom для
карманных калькуляторов, создать одну
универсальную, которая смогла бы их заменить.
Как оказалось, это решение изменило историю,
позволив сделать программируемый
интеллектуальный процессор настолько дешевым,
что его можно было применять для бытовых
целей, и столь универсальным (мощным), что
каждый мог иметь свой индивидуальный
(персональный) компьютер.
Через 9 месяцев напряженной работы в
1971 году появился первый в мире
микропроцессор Intel 4004 (рис. 1.12). В нем
содержалось 2 300 полупроводниковых
транзисторов, и он свободно умещался на ладони.
Крошечный процессор 4004 имел такое же быстродействие, как огромный
компьютер ENIAC, занимающий объем 85 кубических метров и имевший
17 000 вакуумных ламп (сравните рисунок 1.9 и рисунок 1.12).
В этот момент руководство Intel поняло, что сделано выдающееся
изобретение. Но, к несчастью, авторские права на это изобретение
принадлежали не им, а фирме Busicom (Япония), заказавшей и оплатившей
расходы на разработку. В результате переговоров Intel выкупил у Busicom все
права на микропроцессор 4004 за 60 тысяч долларов. "Теперь вопрос состоял в
том, сможем ли мы продавать процессоры кому-либо, кроме Busicom... и
найдется ли достаточно много других применений для этих микросхем, чтобы
они стали приносить заметную прибыль", вспоминал впоследствии Роберт
Нойс
Фирме Intel пришлось взяться за непростую задачу: разъяснить
инженерному миру огромный потенциал использования программируемых
микропроцессоров во множестве областей. Компании пришлось проводить
семинары для инженеров, публиковать рекламные объявления и продавать
справочные руководства по микропроцессорам. Один из сотрудников Intel
вспоминал: "Бывали недели, за которые Intel продавал больше справочной
документации, чем самих микропроцессоров". Одновременно
совершенствовалась и конструкция самого чипа.
В 1974 году появилась новая модель Intel 8008. Мощность этого
32
Рис. 1.13.
Первый ПК Altair
Рис. 1.14.
Intel 8088
процессора, по сравнению с его предшественником, возросла вдвое. По
сообщению журнала Radio Electronics, известный энтузиаст вычислительных
технологий Дон Ланкастер применил процессор 8008 в разработке прототипа
персонального компьютера устройства, которое упомянутый журнал назвал
"гибридом телевизора и пишущей машинки". Использовалось оно в качестве
терминала ввода-вывода.
И только следующий шаг оказался
самым удачным. Процессор Intel 8080
1974 г. выпуска стал "мозгом" первого
персонального компьютера Altair (рис.
1.13), названного по имени звезды, к
которой был запущен межпланетный
корабль Энтерпрайз из американского
телесериала осмическая одиссея". По
нынешним меркам его параметры были
смехотворны оперативная память имела
объём всего 256 байт, а экрана не было и в
помине. Более того, машина не имела ни
клавиатуры, ни других внешних устройств.
Тем не менее, десятки тысяч экземпляров
комплекта для самостоятельной сборки Altair, по цене $397, разошлись всего за
несколько месяцев. И хотя его возможности были довольно ограничены, на
только что появившемся рынке ПК впервые образовался дефицит. Из
соображений экономии многие покупатели приобретали компьютер в виде
набора деталей, а затем собирали его собственными силами. Чтобы собранный
таким образом компьютер работал как надо, от его владельца требовались
немалые познания и практические навыки в электронике.
При работе пользователи вводили программы и
данные в двоичной форме, щелкая набором
маленьких ключей, которые могли занимать два
положения верхнее и нижнее (что соответствовало
двоичным кодам 1 и 0). Результаты считывали также
в двоичных кодах по светящимся и темным
лампочкам. Большинство покупателей заказывали
компьютерный набор по почте, узнав о нём лишь из
журнальной статьи. Их не пугали технические
трудности и недостатки Altair. Энтузиасты писали
собственные программы для машины и дополняли
её различными устройствами.
1978 год ознаменовался для фирмы Intel выпуском процессоров-
бестселлеров Intel 8086 и 8088 (рис. 1.14). К тому времени, образованная в
1924 г. Германом Холлеритом фирма IBM (International Business Machines),
занималась производством крупных вычислительных машин для
экономических и научных расчётов. В 1969-71 годах компьютеры IBM
обеспечивали высадку американских астронавтов на Луну, а в 1973 году фирма
33
Рис. 1.15. IBM PC XT,
1981 г.
выполнила заказ NASA на поставку компьютерного оборудования для
программы «Союз-Аполлон». Впоследствии IBM принял участие и в программе
полетов космических челноков «Шаттл». К концу 1960-х годов IBM
господствовала на рынке электронных вычислительных машин, где объем
сбыта ее продукции превышал 3 млрд. долларов ежегодно. В 2001 году в списке
журнала Fortune 500 крупнейших фирм США IBM занимала почетное 8-е
место с доходом 88 млрд. долл. в год.
В 1980 году руководство IBM обратило
внимание на зарождающийся рынок
микрокомпьютеров и приняло революционное
решение о создании собственной модели
персонального компьютера. При
конструировании был применен принцип
открытой архитектуры: составные части были
универсальными, что позволяло
модернизировать компьютер по частям. С целью
уменьшения затрат на создание персонального
компьютера IBM использовала для своего
детища разработки других фирм, в частности,
программное обеспечение фирмы Microsoft и
микропроцессор фирмы Intel. "Мозгом" вновь созданного хита сезона IBM
PC XT (рис. 1.15) стал процессор 8088, крупную партию которых, приобрело у
Intel специально образованное подразделение корпорации IBM по разработке и
производству персональных компьютеров.
Параметры нового ПК были уже достаточно внушительны операционная
система MS-DOS 1.0. фирмы Microsoft, процессор Intel 8088 с частотой 4,77
MГц, 64 айт оперативной пемяти, расширяемой до 640 Kбайт. Появление
IBM PC в 1981 году породило лавинообразный спрос на персональные
компьютеры, которые стали теперь орудием труда людей самых разных
профессий. Наряду с этим возник гигантский спрос на программное
обеспечение и компьютерную периферию. На этой волне возникли сотни новых
фирм, занявших свои ниши компьютерного рынка.
С этого момента началось победное шествие ПК по всему миру. Появилось
множество клонов (IBM-подобных компьютеров других фирм-
производителей). Их характеризовала программная и аппаратная
совместимость с IBM PC. Немногие из участников марафона продолжают ныне
начатую в начале 80-х гонку. В первой сотне наиболее удачливых, кроме IBM,
в 2001 году находились: Hewlett-Packard (19 место, доход 48 млрд. долл.),
Compaq Computer (27 место, доход 42 млрд. долл.), Lucent Technologies (28-е
место, доход 41 млрд. долл.), Motorola (34-е место, доход 37 млрд. долл.), Dell
Computer (48-е место, доход 31 млрд. долл.), Microsoft (79-е место, доход 22
млрд. долл).
Развитие вычислительной техники и информационных технологий вывело
компьютеры из больших машинных залов на рабочие столы пользователей,
сделав их предметом первой необходимости практически во всех сферах труда
34
Рис. 1.16.
Стив Джобс,
основатель Apple
Computer
Рис. 1.17
Кондор в полёте
орудием для упрощения рутинных операций и получения новой информации.
Этому способствовало открытие «феномена персонального компьютера и
персональных вычислений», которое в США связывают с именем Стива
Джобса основателя и руководителя фирмы Apple Computer (рис. 1.16).
В 1980 году Джобс определил этот тип
электронной вычислительной машины (ЭВМ), как
индивидуальный инструмент для усиления
природных возможностей человеческого разума. В
середине 1981 года Джобс сформулировал
концепцию ПК с помощью простой аналогии.
"Однажды, писал он, мне довелось разглядывать
список биологических видов, расположенных по
уровню эффективности, с которой они используют
свою мускульную энергию для передвижения. На
первом месте по эффективности в этом списке
находится кондор (рис.1.17) он почти не шевелит
крыльями при полете, а человек пребывает в нижней
трети этого обширного списка.
В то же время, из исследований биологов
известно, что человек, который едет на велосипеде,
по эффективности использования мускульной
энергии намного превосходит всех известных животных, включая кондора".
Другими словами, персональный компьютер выполняет для человека те же
функции повышения эффективности, что и велосипед, но в иной, мыслительной
сфере человеческих возможностей, позволяя заметно увеличить эффективность
его интеллектуальной деятельности.
Из всего этого Стив Джобс делает вывод, что
основное назначение ПК заключается в том, чтобы
освободить человека от гнета рутинной обработки
информации, оставляя ему "…делать то, что он
может делать значительно лучше, чем любой из
созданных им приборов
:
концептуально мыслить
".
Выпускник вуза на производстве для решения
поставленных перед ним задач, как правило,
выходит "один на один" с персональным
компьютером. И здесь от него требуется глубокое
овладение компьютерной грамотностью,
базирующейся на знаниях не только взаимодействия
программных и аппаратных средств самого ПК (рис.
1.18), но и последнего с окружающим его реальным
миром, без чего невозможно ожидать максимальной
отдачи от столь полезного и наукоёмкого устройства под названием
"персональный компьютер".
С невероятной скоростью изменяются технологии и концепции
комплексирования компьютеров и их элементов, но общие подходы в
35
Рис. 1.19 Основатель
Microsoft Билл Гейтс
конструировании моделей данных и программных компонент уже
сформировались.
Поэтому важно усвоить
фундаментальные представления об
информационных процессах в
компьютерных системах для
дальнейшего успешного применения
информационных технологий в
повседневной практике каждого
специалиста.
1.4.
Развитие операционны х
систем для персонального
компьютера
Когда в 1981 году был выпущен
первый промышленный вариант ПК,
никто не мог предположить, что к 2000
году 86% всех ПК во всём мире будут
работать под управлением
операционных систем фирмы
Microsoft, а сама фирма в 2001 году в списке журнала Fortune расположится
на 79 месте. Этому способствовало ежегодное увеличение её доходов и
прибыли на 30%, что, после уплаты всех налогов, в 2002 г. составляло 250 000
долл. в год на одного служащего (а в среднем в американской промышленности
17 000 долл. в год).
Как свидетельствует одно из многочисленных
жизнеописаний, дело начиналось так....
Уильям Генри Гейтс III (рис. 1.19) родился в
1955 году в Сиэтле (шт. Вашингтон, США) в семье
юриста и школьной учительницы. Родители
определили Билла в престижную частную школу,
где открылись его склонность к математике и
незаурядные способности к программированию.
Там же произошло знакомство с Полом Алленом
оказалось, что и тот и другой увлекались научной
фантастикой. Чуть позже в местном
вычислительном центре образовался детский
кружок, в который немедленно записались Пол и
Билл. Интерес к программированию повлек за
собой привычку тратить всё свободное время
часто и несвободное) на постижение
программистских премудростей. После перехода в
восьмой класс, Билл впервые приступил к
созданию программ для своей родной школы, за что последняя платила
Рис. 1.18. ПК фирмы Apple
образца 2003 года.
36
Рис. 1.20 Перфолента
с
кодом интерпре
татора
языка BASIC,
написанный Б.
Гейтсом
и П. Алленом для ПК
Altair 8800 в 1975 г.
машинным временем, которое, в свою очередь, использовалось для новых
разработок.
Последний класс мистер Гейтс аккуратно делил между школой и работой
программистом в аэрокосмической корпорации TRW, где получал 20 тысяч
долларов ежегодно.
В 1973 году свои объятия юному Биллу открыл Гарвард, куда вскоре из
Вашингтонского университета перешел и Пол Аллен.
Как-то раз, завладев журналом Popular Elerctonics, Гейтс и Аллен выудили
оттуда статью о настольном компьютере Altair. Его производитель компания
MITS из г. Альбукерка (шт. Нью-Мексико, США), желала приобрести язык
программирования, который позволил бы специалистам с ним работать. Пол и
Билл немедленно связались с MITS и поведали, что на данный момент
обладают готовой версией языка Бейсик, которого, скажем откровенно, у них
не было и в помине. После договоренности о встрече, на всё про всё Билл и Пол
получили в своё распоряжение три недели, по прошествии которых должен был
состояться очный контакт с представителями MITS. Теперь оставалась сущая
безделица сочинить обещанный интерпретатор, не имея на руках самого
компьютера Altair. Однако выход был найден незамедлительно! На имевшемся
под руками большом компьютере была эмулирована система команд новинки
процессора Intel 8080. Полученный таким образом интерпретатор языка Basic
Билл Гейтс и Пол Аллен продали MITS. Труд компаньонов был потрачен не
зря. Ведь в продаже каждая копия программы от MITS стоила "всего" 500 долл.
(рис. 1.20).
Успех окрылил Гейтса и в 1975 году он
досрочно расстался с гостеприимными стенами
Гарварда, не потрудившись закончить учебу и
получить диплом. Вдвоем с Полом Алленом они
перекочевали в штат Нью-Мексико, где и была
4-го апреля 1975 г. зарегистрирована компания
Microsoft (Microcomputer Software). На первых
порах Пол настаивал на специализации в области
аппаратного обеспечения, однако Билл
предложил сделать упор на разработку программ,
не без основания полагаясь на успех
программного обеспечения в компьютерной
индустрии.
Движимый естественными амбициями, Гейтс
приступил к набору достойной команды. Он
планомерно объезжал колледжи и университеты в
поисках одаренных студентов, честно
предупреждая об изнурительной работе,
гарантируя при этом полную свободу творчества.
Энтузиасты попадались крайне редко, но их всё же хватило,чтобы набрать
необходимый состав. Поначалу дела у фирмы шли не очень гладко. Компания
не могла позволить себе найм менеджера по сбыту продукции этим
37
занималась мать Билла, без малейшего смущения предлагавшая программы
Microsoft таким огромным корпорациям, как IBM и AT&T.
Мало помалу, лицензии на усовершенствованный BASIC стали покупать
такие фирмы как DTS, General Electric, NCR, Citibank, Radio Shack, Apple и
даже IBM. Неудивительно, что 4 апреля 1979 г. BASIC 8080 стал первым
официально отмеченым программным продуктом фирмы и получил премию
ICP (American College of Physicians) в 1 миллион долларов. Эта награда,
врученная Полу Аллену, явилась заслуженной наградой Microsoft за нелёгкий
труд на ниве создания программного обеспечения. Прояснилось новое
стратегическое направление и 18 июня 1979 г. Microsoft представляет новый
BASIC для компьютерных систем на микропроцессоре 8086. Это был первый
язык программирования высокого уровня, который появился для 16-битных
машин.
И неудивительно, что выбор голубого гиганта IBM на разработку
базовой операционной системы (ОС) для всех своих будущих ПК пал именно
на Microsoft, так как эта составная часть компьютера является одной из
наисложнейших и важнейших в его работе (рис. 1.21).
Задача для Microsoft была непростой, ведь к тому моменту компания
разрабатывала и поставляла только компиляторы и интерпретаторы для языков
программирования и насчитывала всего 39 человек. Естественно, что
подходящей операционной системы у Билла ещё не было. Первое, что пришло
Рис. 1.21. Области применения управленческих
и исполнительских обязанностей современной операционной системы
Клавиатура
Монитор
Операционная
система
Принтер
Мышь
Жёсткий диск
Приложения
(программы)
38
Рис. 1.22. Интерфейс первой
графической ОС Windows 3.1
ему в голову это порекомендовать IBM обратиться к сопернику Microsoft,
Digital Research, которая уже имела в своём распоряжении довольно
популярную систему CP/M, установленную на многих 8-разрядных
компьютерах. Однако, немного поразмыслив, Гейтс тут же среагировал и
руководству IBM была направлена целая диссертация о необходимости
перехода на более мощный 16-рязрядный процессор 8080 от Intel. Видимо,
текст оказался убедительным, вследствие чего CP/M была отвергнута, и
договор на разработку новой дисковой операционной системы достался
Microsoft.
В условиях сжатых донельзя сроков Пол Аллен установил контакт с
маленькой компанией Seattle Computer Products, располагавшей подходящей
дисковой операционной системой 86-DOS, нуждавшейся в серьёзной
оптимизации для установки на IBM PC, выпуск в продажу которого должен
был состояться уже через месяц. Microsoft поступила мудро, не только купив
86-DOS, но и пригласив на работу её создателя Тима Паттерсона. Гейтс и
компания активно доводили до ума выкупленную ДОС, работая «по 25 часов в
сутки», откуда пошла известная традиция хранить в шкафах фирмы спальные
мешки для круглосуточно работающих программистов. В результате 2 августа
1981 года IBM представила свой ПК, в котором использовались программные
продукты от Microsoft Inc: 16-битная дисковая операционная система MS-DOS
1.0 и языки программирования BASIC, COBOL и Pascal.
Начался быстрый рост количества инсталляций становок) MS-DOS. За
первые 16 месяцев лицензию у Microsoft купили 50 производителей подобных
компьютеров. Одновременно рос уровень производства ПК и у других фирм.
Таким образом, хотя IBM и сохраняло лидерство в производстве ПК,
монополистом уже считаться не могла. Были образованы и начали активно
развиваться Compaq, Hewlett-Packard, Texas Instruments.
И тут, уловив актуальность
момента, Билл Гейтс сделал
гениальный ход, призвав
ведущих производителей ПК
создавать продукцию,
рассчитанную на полную
совместимость с машинами IBM
для того, чтобы любая
программа, написанная для IBM
ПК, могла быть использована
для всех этих компьютеров. Дар
убеждения Гейтса привел к тому,
что MS-DOS стали скупать
оптом и в розницу, чуть ли не
встав
ая за ней в очередь. В
результате такого ажиотажа на
80 % всех ПК в мире была
установлена именно MS-DOS,