Гладких Б.А. Информатика от абака до интернета. Введение в специальность

Подождите немного. Документ загружается.

Oracle

Hewlett

Packard

Yahoo!

Xerox

PARC

Intel

Sun

3com

SGI

Netscape

CiscoApple Adobe

Тихий океан

Залив San Francisco

Мост Golden

Gate

Стенфордский

университет

Музей компьютерной

истории

Силиконовая долина с расположенным в ее центре Стенфордским университетом – самый большой в мире

конгломерат высокотехнологичных производств. Здесь же находится крупнейший Музей компьютерной истории,

в котором автором сделаны многие приведенные в настоящей книге фотографии

112 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

1962–1970-е годы. Фирмы Texas Instruments, Intel и некоторые дру-

гие развернули производство микросхем, вскоре названных чипами

(chip – тонкий ломтик,

стружка). Степень инте-

грации их все время по-

вышалась. Так, в 1964 го-

ду на одном кристалле

размещалось в среднем

10 транзисторов и других

элементов, а в 1970 году –

уже более 100 при той же

стоимости. Наивысшим

достижением этого времени была выпущенная

Intel микросхема памяти на 1024 бита.

1971 год. Выпущен первый микропроцес-

сор. История его изобретения такова. В 1969 го-

ду японская компания Nippon Calculating

Mashines заказала Intel набор микросхем для

печатающего калькулятора, который должен

был продаваться под торговой маркой Busicom.

По предварительным прикидкам, предстояло

разработать 12 специализированных микро-

схем, что было

большим испы-

танием для не-

большой еще фирмы. Однако инженер

Эдвард Хофф (Hoff, Marian Edward;

р. 1937)

нашел остроумное решение, со-

кратив число чипов до четырех и вклю-

чив в набор центральный процессор с

программным управлением, который

выполнял арифметические и логические

операции и заменял сразу несколько

микросхем. Руководство фирмы поддер-

жало проект, и через 18 месяцев первый микропроцессор Intel-4004 был

готов. Он содержал на одном чипе 2250 транзисторов, выполняя в се-

Увеличенная фотография первой

планарной микросхемы Нойса

Калькулятор Busicom

в музее компании Intel

Основатели компании

Intel Гордон Мур

(слева) и Роберт Нойс

§ 2.8] МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ 113

кунду до 60 000 операций с 4-битовыми числами при тактовой частоте

108 кГц. Начальная цена производства одного микропроцессора, экви-

валентного небольшой ЭВМ, составляла всего 200 долларов.

Руководители Intel быстро поняли, какая жар-птица находится у них

в руках, однако все права на микросхему принадлежали заказчику. То-

гда Нойс сел на самолет и, прилетев в Токио, выкупил авторские права

за 60

000 долларов. Оба участника были довольны сделкой, но отдален-

ные ее результаты были совершенно различными: через некоторое вре-

мя японская фирма обанкротилась, а Intel, развернув производство мик-

ропроцессоров, стала одной из могущественнейших корпораций с годо-

вым оборотом более 25 млрд долларов.

1972–1974 годы. Intel разрабатывает конструкции более мощных

8-битовых процессоров. В 1972 году был создан первый 8-разрядный

чип Intel-8008 с быстродействием 300

000 оп./с, работающий с 16 Кбайт

памяти, а в 1974 году на рынок выпущен ставший знаменитым i8080.

Именно этот микропроцессор вдохновил фирму MITS из Альбукерке

создать первый персональный компьютер «Альтаир». Восьмибитовый

микропроцессор i8080 с его 75 командами, 64 Кбайт доступной памяти

и тактовой частотой около 500 кГц стал фактическим стандартом для

первого поколения персональных ЭВМ.

1978–1979 годы. Выпущены первые 16-разрядные микропроцессо-

ры. Сначала, в 1978 году, была разработана полностью 16-разрядная

модель i8086, однако фирма Intel опасалась, что при продаже этой мик-

росхемы возникнут проблемы, так как имеющиеся на рынке контролле-

ры внешних устройств были 8-битовыми. Поэтому в следующем

1979 году фирма сделала временный «шаг назад», выпустив микропро-

цессор i8088, который оперировал с 16-разрядными числами, но для

совместимости с 8-битовыми внешними устройствами имел 8-разряд-

ную магистраль. Как мы узнаем в следующем параграфе, именно этот

Первый микропроцессор Intel 4004 (1971 г.)

114 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

микропроцессор выбрала фирма IBM, когда в 1981 году она решила

вырваться на рынок персональных компьютеров. Система команд 86-й

серии стала промышленным стандартом для второго поколения 16-

разрядных IBM PC-совместимых персональных компьютеров.

Одновременно с улучшением качественных характеристик микро-

процессоров революционными темпами росли количественные показа-

тели выпуска (см. таблицу).

В погоню за Intel бросились другие электронные фирмы: Texas

Instruments, Motorola, Hewlett-Packard и др., однако драгоценное время

на старте было упущено; конкуренты, иногда опережая лидера в от-

дельных секторах рынка микропроцессоров, так и не смогли его дог-

нать по общему объему продаж, в настоящее время Intel, как в свое

время IBM, контролирует до 80% мирового рынка этой продукции.

Подавляющее боль-

шинство продаваемых

микропроцессоров в пер-

вые годы составляли OEM

– поставки для встраива-

ния в калькуляторы, авто-

мобили, сложную быто-

вую технику, различные

промышленные устройст-

ва. 4–8-битовые чипы бы-

ли несерьезными конку-

рентами для мэйнфреймов

третьего и четвертого по-

колений с их 32–64-

битовыми процессорами,

оперативной памятью в

Годы

Объем производства,

тыс. штук

1976 20

1977 50

1982 5000

1983 10000

Штаб-квартира компании Intel

в Силиконовой долине

§ 2.8] МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ 115

десятки мегабайт, мощнейшими внешними устройствами. Те, кому

нужно было серьезно работать, по-прежнему покупали или арендовали

системы 360/370 или, по крайней мере, мини-компьютеры, но большин-

ство населения имело представление о компьютерах лишь понаслышке.

Даже программисты, как правило, не видели тех замечательных машин,

для которых они писали программы. Эти чудеса электронной техники

очень боялись пыли, пе-

репада температур, они

размещались в простор-

ных залах с кондициони-

рованным воздухом, куда

разрешалось входить

только обслуживающему

персоналу в специальной

одежде и обуви.

Однако нашлись энту-

зиасты, которые не поте-

ряли надежду иметь свою

ЭВМ. Это были радиолю-

бители, готовые собст-

венными руками собрать

компьютер из деталей. Но даже самая простая машина, как мы знаем,

насчитывает тысячи логических элементов. Пока базовые элементы

строились на лампах и отдельных транзисторах, обычному любителю

было невозможно собрать полноценный компьютер, и лишь когда поя-

вились недорогие микропроцессоры, мечты доморощенных компьюте-

ростроителей начали сбываться.

Как мы увидим в дальнейшем, собранные на кухнях и в гаражах,

первые микрокомпьютеры вызвали такую волну интереса и массового

спроса, что через несколько лет «несерьезные» игрушки стали состав-

лять реальную рыночную конкуренцию производителям солидных

ЭВМ. Микрокомпьютеры, как термиты, за короткое время подточили

коммерческую основу гигантской индустрии мэйнфреймов, и в начале

80-х годов она рухнула. Это вовсе не значит, что производство мэйн-

фреймов вовсе прекратилось. Как мы увидим в дальнейшем, машины

этого класса, модернизировав элементную базу, благополучно дожили

до начала XXI века, однако их монополия на рынке ушла навсегда.

В музее компании Intel

116 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

§ 2.9. Появление и развитие персональных ЭВМ

Радиолюбительские эксперименты с компьюте-

рами начались сразу же после появления пер-

вых 8-разрядных микропроцессоров, однако

нас интересуют лишь те разработки, которые

производились серийно и имели коммерческий

успех. Как ни странно, первое такое изделие было создано не в при-

знанных центрах высоких технологий в Калифорнии или на Восточном

побережье, а никому не известной компанией MITS – Micro

Instrumentation and Telemetry Systems из заштатного города Альбукерке

(Albuquerque), штат Нью-Мексико, недалеко от знаменитого ядерного

центра Лос-Аламос.

Фирма производила электронные калькуляторы и наборы деталей

для радиолюбителей и поддерживала тесные отношения с редакцией

радиолюбительского журнала «Popular Electronics» (аналог нашего «Ра-

дио»). В конце 1974 года, столкнувшись с большими финансовыми

проблемами, владелец фирмы Эд Робертс (Roberts, Edward; р. 1941) ре-

шил поправить дела, предложив на

продажу простейший микроком-

пьютер, который можно было со-

брать самому из предлагаемого

набора деталей.

Компьютер с броским «звезд-

ным» именем Altair-8800 разме-

щался в небольшом голубом ме-

таллическом ящике. Он базировал-

ся на новом интеловском 8-бито-

вом микропроцессоре i8080, опе-

ративная память имела объем все-

го 256 байт, устройства ввода-

вывода отсутствовали, их заменя-

ли ряды переключателей и лампо-

чек на передней панели. Конст-

руктивные недостатки компьюте-

ра с лихвой компенсировала цена

– в собранном виде Altair стоил

всего 650, а в виде набора деталей,

Первый

коммерческий

микрокомпьютер

Altair-8800

Altair-8800 (1975 г.)

§ 2.9] ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ 117

который можно было заказать по почте, и того меньше – 397 долларов.

Неслыханная дешевизна объяснялась тем, что Робертс договорился с

фирмой Intel об оптовой цене на микропроцессор в 75 долларов, в то

время как в розницу он стоил 360.

Реклама компьютера была опубликована в

январском (1975) номере журнала «Popular

Electronics», и вскоре в Альбукерке по почте

хлынул поток заказов. Altair стал любимой иг-

рушкой для тысяч американских энтузиастов,

они быстро приладили к нему клавиатуру и те-

левизор и с увлечением занимались программи-

рованием на языке Basic. Интерпретатор с этого

языка оперативно, уже к маю 1975 года, написа-

ли два недоучившихся студента Билл Гейтс

(Gates, William; р. 1955) и Пол Аллен (Allen,

Paul; р. 1954), вскоре после этого основавшие в

том же городе Альбукерке знаменитую впо-

следствии программистскую фирму Microsoft.

Популярность «Альтаира» была настолько ве-

лика, что всюду в США стали организовываться

клубы программистов, а в 1976 году в Альбу-

керке была проведена всемирная конференция по программированию

на первом персональном компьютере.

Фирма MITS за 1975–1976 годы выпустила 10

000 компьютерных

наборов, а в 1977 году Робертс продал саму фирму за 6.5 млн долларов.

Первый шаг на пути массового внедрения персональных компьютеров

был сделан.

Нежданный успех фирмы MITS вскружил голову

другим любителям быстрого обогащения. По всей

стране как грибы вырастали компьютерные фир-

мы. Большинство фирм-однодневок с несерьезны-

ми названиями вроде Itty Bitty Machines вскоре

лопнули, но некоторые развернулись всерьез. В это романтическое вре-

мя молодые предприниматели в одночасье становились миллионерами

и так же быстро разорялись, на глазах рождалась новая отрасль про-

мышленности ЭВМ супермалого класса, которые предназначались не

для оснащения вычислительных центров, а для индивидуального ис-

Обложка январского

(1975 г.)

номера журнала

«Popular Electronics»

Первое

поколение

персональных

компьютеров

118 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

пользования и поэтому стали называться персональными ЭВМ (ПЭВМ)

или персональными компьютерами (ПК).

Хотя разделение персональных ЭВМ на поколения не очень приня-

то в литературе, однако оно может быть сделано весьма естественным

образом на основании технических характеристик, прежде всего, раз-

рядности микропроцессора и базовому программному обеспечению.

Компьютеры первого поколения (1975–1980 годы) были 8-разрядными,

использовали, как правило, микропроцессоры i8080 или Zilog-80 (мо-

дификация i8080, выпускаемая конкурирующей фирмой), имели ОЗУ

емкостью 32–256 кбайт и внешнюю память на магнитной ленте или

5-дюймовом гибком диске емкостью до 360 кбайт. Российским пользо-

вателям этот тип ЭВМ знаком по компьютерам Spectrum и «Корвет».

Стандартной операционной системой была CP/M (Control Program for

Microcomputer), разработанная Гэри Килдолом (Kildall, Gary; р. 1942),

владельцем фирмы Digital Research.

К 1977 году на рынке персональных компьютеров выяви-

лось два лидера: канадская Commodore и американская

Tandy Radio Shack (TRS), объем их производства исчис-

лялся десятками тысяч штук. Однако скоро в спор двух лидеров вмеша-

лась третья компания – Apple Computer. Образованная в 1976 году, она

некоторое время пребывала в числе «несерьезных» (и название у нее

шуточное – «яблоко»), однако за несколько лет добилась таких фено-

менальных успехов и так активно завоевала рынок, что многие до сих

пор убеждены, что история персональных компьютеров берет свое на-

чало именно с этой фирмы.

Феномен

Apple

TRS-80

ПК первого поколения

Commodore PET (1977 г.)

§ 2.9] ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ 119

Основали компанию два очень

молодых человека, «два Стива» –

Стив Джобс (Jobs, Steven Paul;

р. 1955) и Стив Возняк (Wozniak,

Steven Gary; р. 1950), таким образом, в

начале 1976 года Джобсу было всего

20 лет, а Возняку – 24. Начальный ка-

питал корпорации составил 1300 дол-

ларов, а штаб-квартира размещалась в

гараже родительского дома Джобса.

Отцы-основатели удачно дополняли друг друга: Возняк, несмотря на

неоконченное высшее образование, прекрасно разбирался в технике и

работал в фирме Hewlett Packard, а Джобс был программистом в фирме

Atari, производящей компьютерные игры, в душе художником и, к тому

же, прирожденным бизнесменом.

Первой моделью, выпущенной новорожденной фирмой летом

1976 года, была Apple-I. Особенностью ее было то, что вместо попу-

лярного микропроцессора i8080, продававшегося по цене 130 долларов,

использовался чип MC6502 фирмы MOS Technology, который стоил

всего 25 долларов. Это позволило снизить стоимость компьютера (он

продавался без корпуса в виде набора плат) до 666 долларов 66 центов,

Основатели компании Apple

Computer Стив Джобс (р. 1955)

и Стив Возняк (р. 1950)

В этом гараже были собраны первые компьютеры Apple.

Снимок 2004 г.

120 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

однако особого успеха Apple-I не имел, всего в ближайших магазинах и

друзьям было продано около 200 экземпляров

Первая неудача не обескуражила начинающих предпринимателей.

Возняк разработал новую конструкцию, а Джобс привлек в дело новых

инвесторов и специалистов по маркетингу. В апреле 1977 года на Ком-

пьютерной ярмарке Западного побережья в Сан-Франциско они пред-

ставили новый компьютер, названный Apple-II. Собранная, как и пре-

дыдущая модель, на 8-битовом чипе MС6502, она имела 4 кбайт ОЗУ,

16 кбайт постоянной памяти, клавиатуру, 8-слотовую материнскую

плату, текстовый и графический интерфейс с графическим дисплеем и

встроенный Basic. Машина ве-

сом 5 кг была элегантно оформ-

лена и стоила 1300 долларов.

Apple-II был первым персо-

нальным компьютером с цвет-

ной графикой, изначально спро-

ектированным как для деловых

применений, так и для развлече-

ний. Это и предопределило его

коммерческий успех: за 1977 год

объем продаж фирмы Apple

Computer составил 700

000 дол-

ларов, а в следующем – уже 7 млн долларов. И хотя доход фирмы

Commodore за 1978 год превысил 50, а TRS – 105 млн, но конкуренция

со стороны молодого и зеленого еще «яблочка» была уже явной. В по-

В 1999 году антикварный экземпляр Apple-I продавался на аукционе за

000 долларов.

Apple-I (1976 г.)

Apple-II (1977 г.)