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

Подождите немного. Документ загружается.

§ 2.9] ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ 121

следующие годы Apple показала невиданные, поистине фантастические

темпы роста: в 1979 году ее доход составил 47 млн, в 1980 году –

96 млн, а в 1983 году – около 1 млрд долларов (точнее, 983 млн). Нико-

гда доселе ни одна компания не добивалась такого быстрого и феноме-

нального успеха, на компьютерном небосклоне внезапно вспыхнула

сверхновая звезда, затмившая всех конкурентов. Заслуги Apple в произ-

водстве массовых персональных компьютеров были столь велики, что в

общественном мнении (а иногда и в технической литературе) приоритет

создания первого персонального компьютера часто приписывается ей, а

не крошечной MITS из Альбукерке.

«Голубой гигант», как это с ним случалось и в про-

шлом, проспал начало нового этапа компьютерной

революции. Долгое время персональные компьюте-

ры считали в IBM несерьезными игрушками, которые в принципе не

могут тягаться с мэйнфреймами IBM-370 четвертого поколения. Однако

когда объемы продаж этих игрушек стали измеряться сотнями миллио-

нов долларов, в фирме забеспокоились. В 1981 году IBM, наконец, по-

няла, что персональные компьютеры – это серьезно и, памятуя об убыт-

ках, понесенных от недооценки мини-ЭВМ в 60-х годах, на сей раз ре-

шила попробовать свои силы в новом секторе бизнеса. Собрав в одном

из своих подразделений в городке Бока Ратон (Boca Raton), штат Фло-

рида, команду из 12 инженеров под руководством Филипа (Дона) Эст-

Штаб-квартира компании Apple Computer в Силиконовой долине

В игру

вступает IBM

122 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

риджа (Estridge, Philip D. (Don); 1937–1985),

руководство поставило перед ними задачу – в

кратчайший срок разработать собственную кон-

струкцию персонального компьютера, по всем

статьям превосходящего все, что было до сих

пор на этом рынке.

Учитывая сжатые сроки, фирма пошла на

беспрецедентный шаг, разрешив использовать в

своем изделии готовый микропроцессор посто-

ронней компании. После некоторых раздумий

выбор был сделан в пользу новейшего на тот

момент 16-битового микропроцессора Intel-

8088 с тактовой частотой 4.77 МГц.

Другая принципиальная особенность созда-

ваемого компьютера – его открытая архитекту-

ра. В отличие от Apple Computer, которая запатентовала все основные

технические решения и никого не подпускала к производству своих

компьютеров, фирма IBM, опираясь на удачный опыт Системы 360, с

самого начала открыла интерфейс общей шины и тем самым как бы

пригласила независимых производите-

лей к созданию совместимых уст-

ройств.

12 августа 1981 года новый компью-

тер был представлен общественности

под названием IBM PC (Personal

Computer). Он имел 64 кбайт ОЗУ,

40 кбайт постоянной памяти, один

5-дюймовый флоппи-дисковод и пред-

лагался по цене 3000 долларов вместе с

операционной системой MS-DOS 1.0

фирмы Microsoft. История подтвердила

правильность стратегического расчета

корпорации IBM. Уже за первые 8 меся-

цев было продано более 50 000 экземпляров IBM PC, затем объемы про-

изводства стали постоянно расти.

Главный конструктор

IBM PC

Филип (Дон) Эстридж

(1937–1985)

IBM PC (1981 г.)

§ 2.9] ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ 123

Честно говоря, фирма IBM сама не

ожидала такого успеха: «игрушеч-

ный» IBM PC вдруг оказался полез-

ным в самых различных областях дея-

тельности (образовании, науке, бизне-

се), что гарантировало ему широкий и

устойчивый сбыт. Так было положено начало второму поколению пер-

сональных ЭВМ, отличительной чертой которых были 16-разрядный

микропроцессор, расширенная оперативная память и жесткий магнит-

ный диск – «винчестер»

. Стандартом операционной системы для них

стала командная MS-DOS фирмы Microsoft.

Осознав открывающуюся перспективу, компания IBM стала разви-

вать успех, сохраняя при этом верность однажды сделанному выбору –

микропроцессорам фирмы Intel. Выпущенный в 1983 году новый ком-

пьютер назывался IBM PC XT (eXtended Technology), он имел микро-

процессор i8086, по внутренним параметрам аналогичный i8088, но

имеющий 16-разрядную системную шину, ОЗУ 256 кбайт, винчестер на

10 Мбайт. Цена компьютера составляла 5000 долларов. Хотя ничего

выдающегося в новом компьютере не было, три магические буквы –

IBM – сделали свое дело, число проданных экземпляров IBM PC XT

превысило 2 миллиона экземпляров. К 1983 году, ровно через два года

после выпуска PC, фирма IBM захватила 85% мирового рынка 16-

разрядных персональных компьютеров. В октябре этого года журнал

«Business Week» опубликовал статью с характерным заголовком: «Гон-

ка на рынке персональных компьютеров закончилась. IBM победила».

Однако вердикт уважаемого издания оказался преждевременным,

монополия IBM на рынке ПЭВМ существовала недолго. Поскольку ар-

хитектура «ПиСишек» была открытой, то сразу же после их появления

началось производство клонов

IBM PC, то есть персональных компью-

теров, производимых любыми фирмами на базе микропроцессоров Intel,

аппаратно и программно совместимых (compatible) с оригинальными

компьютерами IBM. Первой компанией, которая не побоялась в откры-

Название винчестер появилось совершенно случайно, в результате чисто внешней

ассоциации. Когда в 1973 году IBM выпустила в продажу сдвоенный дисковод с

емкостью по 30 Мбайт на каждом устройстве, то эта конфигурация напомнила од-

ному из инженеров калибр знаменитой двустволки «Винчестер 30/30».

«Клон» – термин, заимствованный из биологии. Там он означает популяцию жи-

вотных или растений, полученную путем вегетативного размножения, и поэтому

генетически идентичных родителю.

Второе поколение

персональных

компьютеров.

Клоны IBM-совместимых

ЭВМ

124 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

тую конкурировать с IBM в ее секторе рынка, была Compaq Computer,

образованная в 1982 году и уже в ноябре этого года представившая пер-

сональный компьютер Compaq Portable, положивший начало семейству

переносных компьютеров. Хотя по нынешним меркам это изделие мас-

сой 28 фунтов (около 14 кг) трудно назвать портативным, его рыночный

успех был ошеломляющим. В первый

год своего существования Compaq

Computer продала 53 тыс. компью-

теров. В 1984 году Compaq занялась и

настольными ПК, а три года спустя

объем продаж достиг миллиона штук.

К 1994 году компания обогнала IBM и

стала крупнейшим производителем

ПК в мире.

На рынке клонов IBM PC воцари-

лась ожесточенная конкуренция. Не-

зависимые производители со всего

света, число которых исчислялось

сотнями, чутко отслеживали все но-

вовведения «голубого гиганта», выпуская аналогичные машины по

фантастически низким ценам за счет использования дешевых комплек-

тующих, производимых в Юго-Восточной Азии.

Теснимая со всех сторон, IBM попыталась удержать рынок, выпус-

тив усовершенствованные модели PC. В 1984 году была объявлена ма-

шина PC AT (Advanced Technology) на процессоре i80286, однако тако-

го успеха, как XT, она не имела – за три года удалось продать всего

650

000 экземпляров. Неудачей закончилась и затея с моделью PCjr, в

результате доля «родных» PC на рынке неуклонно снижалась – до 63%

в 1984 году и до 40% в 1986 году.

Выдержав паузу, корпорация IBM в 1987 году сделала отчаянную

попытку одним мощным рывком оторваться от конкурентов. Подобно

ящерице, бросающей преследователям свой хвост, она оставила «клон-

мейкерам» устаревшие модели, а сама объявила о выпуске совершенно

нового семейства персональных компьютеров PS/2 (Personal System).

Когда шок от внезапного хода IBM прошел, специалисты внимательно

изучили технические характеристики машин нового семейства. Оказа-

лось, что в них установлены стандартные микропроцессоры i8086 и

i80286 (в самой старшей модели – i80386), а новизна сводится к некото-

рым технологическим улучшениям:

Первый портативный

компьютер Compaq (1982 г.).

С этого компьютера началось

производство клонов IBM PC

§ 2.10] ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА 125

• применена новая системная шина MCA (Micro Channel

Architecture), приводящая к аппаратной несовместимости с

прежними моделями, на что, по-видимому, и рассчитывали кон-

структоры;

• использованы гибкие диски нового формата 3,25 дюйма;

• применен новый стандарт графического монитора;

• усовершенствована сама технология изготовления компьютера

(новый способ пайки печатных плат, удобный корпус, надежная

клавиатура, хороший дизайн и т.п.).

Компьютеры PS/2 действительно

оказались надежными, удобными и

долговечными устройствами (хотя и

достаточно дорогими – стоимость

средней по характеристикам модели

50 составляла около $5000), однако

совершить революцию и стать «килле-

рами клонов» они не смогли. Громад-

ный рынок клонов IBM PC XT и AT

оказался слишком консервативным,

тысячи производителей во всем мире,

несмотря на активную рекламную

кампанию, не захотели круто менять

всю технологию в угоду IBM. «Голу-

бой гигант» явно переоценил силы,

противопоставив себя всему компью-

терному сообществу. После несколь-

ких лет неравной борьбы, в 1994 году производство PS/2 было сверну-

то, фирма IBM, смирив гордыню и растеряв монопольное лидерство в

производстве персональных компьютеров, была вынуждена вернуться в

лоно общепринятых промышленных стандартов.

§ 2.10. Проблемы человеко-машинного интерфейса и

его влияние на архитектуру персональных

компьютеров

Третье поколение персональных компьютеров, которое существует

до сих пор, ассоциируется прежде всего с 32-разрядными микропроцес-

сорами, появившимися в 1981–1985 годах. Однако граница раздела ме-

PS/2 (1987 г.)

126 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

жду вторым и третьим поколением микро-ЭВМ не только количествен-

ная, она значительно более принципиальная и связана с проблемой че-

ловеко-машинного интерфейса, то есть способа взаимодействия чело-

века и компьютера.

В эпоху «больших» ЭВМ и первых двух поколений микрокомпью-

теров, то есть до середины 80-х годов правила игры в этом взаимодей-

ствии задавал компьютер, а человек был вынужден приноравливаться к

его возможностям. Основным средством ввода информации в ЭВМ бы-

ла клавиатура, а вывода – алфавитно-цифровой дисплей. Общение че-

ловека с компьютером (точнее говоря, с операционной системой уровня

MS-DOS) осуществлялось на чудовищно далеком от естественного ко-

мандном языке, освоить который могли только профессионалы. Пока

ЭВМ было относительно немного, такое положение казалось приемле-

мым, но как только компьютеры стали товаром массового спроса

(в 1992 году во всем мире их было продано 1,4 млн, а в 1993 году – уже

10 млн, каждая девятая американская семья имела в доме компьютер) и

попали на стол школьникам и домохозяйкам, то проблема простого и

интуитивно понятного способа общения человека с компьютером вы-

шла на первый план. Без ее решения компьютер никогда бы не стал

действительно персональным. Как сказано в известной пословице: «Ес-

ли гора не идет к Магомету, то Магомет идет к горе». Путь компьютера

к человеку оказался долгим и непростым, на этом пути сделаны только

первые шаги, но и они весьма поучительны и заслуживают специально-

го рассмотрения.

Первым человеком, который

серьезно занялся проблемой соз-

дания дружественного интерфей-

са «человек – ЭВМ», был Дуглас

Энгельбарт (Engelbart, Douglas C; р. 1925) из Стен-

фордского исследовательского института (Stanford

Research Institute – SRI). В конце 1950-х годов при

поддержке Министерства обороны США он осно-

вал в местечке Менло-Парк (Menlo Park) недалеко

от Стенфордского университета, в известной нам

Кремниевой долине, самостоятельное подразделе-

ние института под названием Augmentation

Research Center – ARC. Девизом и целью работы

этого Центра было увеличение интеллектуальных

Работы

Дугласа

Энгельбарта

Дуглас Энгельбарт

(р. 1925)

§ 2.10] ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА 127

возможностей компьютера (augumentation – приращение, увеличение).

Вклад Энгельбарта в информатику велик и до конца еще не оценен. В

то время, когда ЭВМ первых поколений занимали огромные залы и об-

щались с операторами на языке перфо-

карт, Энгельбарт разрабатывал фантасти-

ческие идеи по интеллектуальной обра-

ботке текстов. В 1964 году он изобрел

манипулятор «мышь», без которой не-

мыслим современный компьютер, и

предложил принципы интерактивного

взаимодействия человека с компьютером.

Осенью 1968 года на конференции в Сан-

Франциско он устроил демонстрацию

своих достижений, вошедшую в историю

информатики. По словам очевидцев, эта демонстрация походила скорее

на концерт, который давала целая команда специалистов. Энгельбарт

восседал за необычным пультом управления на сцене большого зала

заседаний. С помощью СВЧ-антенны поддерживалась связь между

пультом управления и компьютером, расположенным на расстоянии

65 км в лаборатории ARC в Менло-Парке. За спиной Энгельбарта был

установлен огромный экран, на который проектировалось телевизион-

ное изображение всего, что происходило за пультом.

Первая компьютерная мышь

(1964 г.)

90-минутный доклад Энгельбарта на конференции

в Сан-Франциско осенью 1968 г. вошел в историю информатики.

На нем состоялся мировой дебют мыши, интерактивной работы

с текстом и телеобработки на расстоянии 65 км

по СВЧ-радиолинии

128 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

Зрители расценили представление как «сцены из будущего». С по-

мощью необычного приборчика с двумя кнопками, передвигаемого на

колесиках по столу, Энгельбарт управлял компьютером, открывал раз-

личные файлы, одним щелчком кнопки изменял целые фрагменты

текстов.

Несмотря на то, что демонстрация Энгельбарта произвела очень

большое впечатление на современников, практическое осуществление

его идей затянулось на долгие годы. Потребовалось еще несколько цик-

лов развития в различных инженерных коллективах, прежде чем графи-

ческий пользовательский интерфейс (Graphic User Interface – GUI) стал

обычной принадлежностью любого персонального компьютера.

Когда в начале 70-х годов военные прекратили финанси-

ровать ARC, многие сотрудники Энгельбарта перешли на

работу в находящийся рядом с Менло-Парк местечке Па-

ло-Альто исследовательский центр фирмы Xerox (Palo

Alto Research Center – PARC, разница всего в одну букву!). Разбогатев

на продаже копировальной техники, эта фирма вложила очень большие

деньги в научные исследования, причем приоритетными считались не

сиюминутные усовершенствования, а принципиально новые высокие

технологии. Центр PARC в 1970–1980-е годы собрал многих выдаю-

щихся ученых и безусловно лидировал во многих областях вычисли-

тельной техники и информатики. Кроме компьютера Alto, здесь были

изобретены локальная компьютерная сеть Ethernet и лазерный принтер,

создан лучший по тем временам издательский пакет программ Ventura

Publisher и т.д.

Проекты

фирмы

Xerox

Исследовательский центр XEROX PARC в Силиконовой долине.

Фото 2004 г.

§ 2.10] ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА 129

В 1971 году в отделе вычислительной техники PARC стартовал

проект Alto, руководителем и вдохновителем которого был Алан Кей

(Kay, Alan; р. 1940), только что защитивший док-

торскую диссертацию в Стенфордском универси-

тете. Разносторонне образованный (его мать была

художницей, отец – ученым-физиологом), Кей вы-

полнил теоретическую работу по проблеме взаи-

модействия человека с компьютером будущего. По

его замыслу, идеальный компьютер по форме и

размерам должен напоминать книгу (было приду-

мано даже название Dynabook – динамическая кни-

га), иметь плоский цветной графический монитор

высокого разрешения, с помощью средств связи

подключаться к любым библиотекам мира и быть к

тому же дешевым (не дороже 500 долларов). Кроме того, гипотетиче-

ский компьютер должен поддерживать такой простой и интуитивно

понятный язык общения, чтобы с ним мог работать даже ребенок: «Ес-

ли человеку для работы с машиной придется листать руководство по

эксплуатации, то эта система обречена».

Даже по сегодняшним меркам проект Dynabook выглядит фанта-

стично, что же можно говорить о технической базе 70-х годов? Тем не

менее фирма Xerox предоставила Кею

возможность попытаться хотя бы частично

реализовать свою идею в прекрасных ус-

ловиях PARC. Проект Alto как раз и пред-

ставлял собой попытку создать «промежу-

точный» Dynabook.

В 1973 году компьютер Alto был по-

строен. Хотя его габариты и цена были

далеки от заявленных в проекте Dynabook,

он представлял собой выдающееся дости-

жение вычислительной техники тех лет.

Принципы, положенные в его основу, ока-

зались настолько прогрессивными, что

опередили свое время на целое десятиле-

тие и, как мы увидим в дальнейшем, стали

базовыми для следующего поколения пер-

сональных компьютеров.

Алан Кей (р. 1940)

Alto (1973 г.)

130 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

Компьютер имел графический дисплей, обычную и фортепианную

клавиатуру, синтезатор звуков (Кей был прекрасным музыкантом и не

мог оставить свое творение «глухонемым») и управлялся «мышью»,

заимствованной у Энгельбарта. Однако главным в новом компьютере

было его совершенно оригинальное программное обеспечение. Кей на-

прочь отказался от стандартных операционных систем и языков про-

граммирования (Basic, Fortran и др.) и разработал принципиально но-

вый язык Smalltalk. Об особенностях и роли этого языка для дальней-

шего развития программирования мы будем говорить в следующей гла-

ве, посвященной программному обеспечению компьютеров, здесь же

отметим то, что для взаимодействия с пользователем в системе

Smalltalk впервые появилась идея рабочего стола с окнами, в которых

отображались тексты и рисунки. Окна с помощью мыши могли пере-

мещаться по столу, открываться и закрываться. Таким образом, в про-

екте Alto впервые была предложена концепция оконного графического

пользовательского интерфейса – GUI; этот компьютер, созданный за

два года до Altair-8800 и за 8 лет до IBM PC, может считаться первым

истинно персональным компьютером.

Алан Кей занимался усовершенствованием компьютера Alto и сис-

темы Smalltalk вплоть до 1980 года, однако фирма Xerox так и не суме-

ла наладить их массовое производство и извлечь коммерческую выгоду

из своего выдающегося достижения. Этому мешали объективные труд-

ности, так как 8- и 16-разрядная микропроцессорная база 70-х годов не

Графический оконный интерфейс компьютера Alto отличался простотой

и интуитивной понятностью. В его тестировании принимали участие

группы детей