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

Подождите немного. Документ загружается.

§ 2.12] СОВРЕМЕННЫЙ РЫНОК ЭВМ И ЕГО СЕКТОРЫ 151

и ПК-рабочими станциями), а стандартные однопроцессорные системы

ценой от 500–700 до 2000–3000 долларов заполняют подавляющую

часть современного рынка персональных компьютеров, которые по

традиции называют IBM PC, хотя большинство их в настоящее время

производится отнюдь не самой IBM, а независимыми производителями.

Как мы уже говорили выше, первой фирмой, открыто бросившей

вызов IBM, была Compaq Computer, созданная в 1992 году тремя высо-

копоставленными сотрудниками компании Texas Instruments. Ее судьба

подобна сверхновой звезде, быстро и ярко вспыхнувшей на компьютер-

ном небосклоне и так же быстро угасшей. Гигант персональных ком-

пьютеров начал с малого. Отцы-основатели Compaq – Род Кэньон (Rod

Canion), Джим Харрис (Jim Harris) и Билл Марто (Bill Murto) – наброса-

ли эскиз своего первого продукта на ресторанной салфетке, а затем ка-

ждый внес по 1000 долл., чтобы открыть дело. Уже за первый год суще-

ствования фирма заработала 111 млн долларов, а за второй – 329 млн,

что не имело прецедентов в истории США. Compaq прославилась тем,

что первой выбросила на рынок переносной компьютер, а в 1986 году

она, опередив IBM, выпустила ПК на базе процессора Intel 80386. К

1994 году Compaq Computer стала крупнейшим производителем пере-

носных и настольных ПК в мире, однако ее непомерные амбиции про-

стирались дальше: она решила захватить рынок рабочих станций и сер-

веров. Именно с этой целью она купила в 1988 году ослабевшую Digital

Equipment. Однако это приобретение оказалось для нее слишком обре-

менительным, в результате в 2001 году сама Compaq оказалась на грани

банкротства и в 2002 году была приобретена компанией Hewlett Packard

за 18,6 млрд долларов. В итоге старейшая и уважаемая в Силиконовой

долине фирма Hewlett Packard, вложившая большие капиталы в разра-

ботку совместной с Intel перспективной архитектуры IA-64, стала круп-

нейшим производителем компьютеров на платформе Intel.

Всего в 2004 году в мире было произведено около 180 млн персо-

нальных компьютеров, из них около 150 млн на базе IA-32, причем поч-

ти половина этого числа выпущена пятью крупнейшими производите-

лями клонов PC: Dell – 18%, Hewlett Packard – 17%, IBM – 6%, Acer –

4%, Fujitsu – 4%. По прогнозам аналитиков в последующие несколько

лет этот рынок будет еще более монополизироваться, из этого бизнеса

уйдут компании, для которых производство ПК не является основным

видом деятельности. В частности, на исходе 2004 года весь мир облете-

ла сенсационная новость: фирма IBM уходит с рынка персональных

компьютеров и продает соответствующее подразделение китайской

152 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

компании Lenovo Group. Таким образом, само понятие «IBM PC» ста-

новится достоянием истории.

Ближайшее будущее сектора компьютеров на платформе Intel зави-

сит от того, насколько успешной окажется архитектура IA-64, идущая

на смену IA-32, и как она сможет выдержать конкуренцию со стороны

наиболее опасного конкурента – архитектуры PowerPC, развиваемой

консорциумом Motorola-IBM при поддержке Apple.

Платформа Macintosh компании Apple Computer. Со времен ве-

ликого противостояния Apple – IBM весь компьютерный мир расколол-

ся на два лагеря – сторонников и противников платформы Macintosh.

Доля Маков в мировом компьютерном парке относительно невелика –

по разным оценкам 3–8%, однако в некоторых сферах деятельности

пользователи предпочитают эту платформу всем другим. К ним прежде

всего относятся образование и рекламно-издательская деятельность.

Здесь в полной мере проявляются преимущества платформы – простота

использования, надежность, обеспеченность мультимедиа-технологи-

ями. Покупателю Мака не нужно думать о графических, звуковых и

сетевых платах – все эти устройства изначально встроены в компьютер.

С 1994 года компьютеры Macintosh выпускаются на базе RISC-

микропроцессоров PowerPC. Таким образом, бывшие непримиримые

соперники – фирмы IBM и Apple Computer, загнанные в угол общими

врагами – клонмейкерами IBM PC, – объединили свои усилия в борьбе

за рынок персональных компьютеров. При этом разработчики Apple

стараются привлечь клиентов не только качеством и удобством, но и

необычным дизайном. Например, в 1998 году в продаже появился iMac,

полностью интегрированный в пластмассовый корпус самых различных

цветов. Самый модный – прозрачный голубой, сквозь который просве-

Компьютеры Apple iMac (2001 г.) отличаются оригинальным дизайном

§ 2.12] СОВРЕМЕННЫЙ РЫНОК ЭВМ И ЕГО СЕКТОРЫ 153

чивают все внутренности компьютера. Сразу после появления этой мо-

дели сбыт Макинтошей существенно возрос.

Естественно, за достоинства нужно платить. Так как клонирование

Маков не распространено, то любая комплектующая деталь для него

стоит в несколько раз дороже, чем для компьютера из клона IBM PC.

Этим, а также недоступностью пиратских программ для Макинтошей

объясняется тот факт, что в России компьютеры фирмы Apple являются

экзотической редкостью.

Стараясь отвоевать долю на рынке

дешевых компьютеров, компания Apple

Computer в январе 2005 года сделала ре-

шительный шаг, новый «бюджетный»

персональный компьютер Mac Mini. Цена

нового «яблока» составит, в зависимости

от комплекта поставки, от 499 до

599 долларов, при этом он содержит пол-

ный набор необходимых устройств. До

этого самая дешевая модель линейки Маков стоила 799 долларов.

Компьютеры общего назначения, о которых мы

говорили выше, составляют лишь малую долю со-

временного мирового компьютерного парка. По-

давляющее число микропроцессоров (а их выпуск измеряется сотнями

миллионов штук в год) встраивается в сложное бытовое и промышлен-

ное оборудование – часы, фотоаппараты, телефоны, холодильники, ви-

деомагнитофоны, микроволновые печи и т.д. Без встроенных компью-

теров невозможно представить современные станки и измерительные

приборы, не говоря уже об автомобилях, самолетах и ракетах. В каждом

лимузине фирмы General Motors можно обнаружить несколько кристал-

лов Pentium, а в некоторых гоночных машинах каждое колесо управля-

ется собственным микропроцессором.

Существует несколько типов микрокомпьютеров, которые зани-

мают промежуточное положение между персональными компьютерами

общего назначения и узкоспециализированными встроенными вычис-

лительными устройствами. Мы упомянем два: сетевые терминалы и

карманные компьютеры.

Сетевые терминалы. В середине 90-х годов, когда произошло бур-

ное развитие локальных вычислительных сетей и возникли клиент-

серверные технологии обработки данных (мы будем говорить о них в

Mac Mini (2005 г.)

Специальные

компьютеры

154 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

главе 4), стали переосмысливаться подходы к оборудованию персо-

нальных рабочих мест. Вначале считалось, что чем мощнее компьютер

у пользователя, тем лучше (концепция «толстого» клиента), но по мере

того, как серверы стали брать на себя все больший объем работ, покуп-

ка и содержание такого клиента стали нерентабельными. Детальный

экономический расчет показал, что в общей стоимости технологии с

«толстыми» клиентами значительная доля затрат приходится на адми-

нистрирование клиентского программного обеспечения. Если же все

рабочие программы хранить на сервере и загружать по мере надобности

по сети, то отпадет необходимость создавать и поддерживать много-

численные библиотеки программ у пользователей. Так возникла кон-

цепция «тонкого» клиента, при которой персональный компьютер поль-

зователя вырождается в сетевой компьютер (NC – Network Computer)

или, другими словами, сетевой терминал. Идею сетевых компьютеров с

энтузиазмом подхватили фирмы Oracle, IBM и Sun, которые увидели в

ней очередной инструмент для борьбы с конкурирующей идеологией

Wintel. За счет отсутствия жестких дисков, уменьшения объема памяти

и мощности процессора (все хранится и в основном исполняется на сер-

вере) цену NC удалось снизить до $500, однако большого коммерческо-

го успеха эта идея не имела. Будущее сетевых терминалов пока остается

под вопросом, а конкуренты презрительно расшифровывают NC как

«Not Computer – Не компьютер».

Карманные компьютеры. Стремление сделать компьютер пере-

носным возникло сразу же после появления микропроцессоров. Первый

портативный персональный компьютер за свои размеры получил назва-

ние «наколенного – laptop». В дальнейшем размеры портативных ком-

пьютеров еще уменьшились, и они стали сравнимы в размерах с боль-

шой тетрадью – «notebook». Следующий шаг –

попытаться и положить его в карман, создав

карманный персональный компьютер – КПК.

В борьбу за перспективный сектор рынка

включились несколько фирм. Apple Computer,

преуспевшая на рынке персональных компью-

теров, выпустила в 1993 году модель Newton,

имевшую по тем временам вполне приличные

характеристики: 640 кбайт оперативной и

3 Мбайт постоянной памяти, 32-битовый про-

цессор с тактовой частотой 20 МГц, жидкокри-

Apple Newton (1993 г.)

§ 2.12] СОВРЕМЕННЫЙ РЫНОК ЭВМ И ЕГО СЕКТОРЫ 155

сталлический экран с разрешением 240×336 точек. Весьма оригинально

была решена проблема ввода данных. При таком размере компьютера

на нем затруднительно разместить клавиатуру, поэтому была реализо-

вана технология «электронного карандаша», в которой вводимый текст

пишется от руки специальным стерженьком на экране, а потом проис-

ходит распознавание символов. Между прочим, программу оптического

распознавания американцы заказали российским программистам, из-

вестным своими достижениями в этой области. Вокруг проекта Newton

фирма развернула широкую рекламную кампанию и даже одно время

заявляла, что эти миниатюрные устройства, названные Personal Digital

Assistant (PDA) – «персональный цифровой помощник» – важнейшее

стратегическое направление в компьютеростроении. Однако, несмотря

на все усилия, Newton не повторил судьбу легендарных Macintosh –

всего было продано 80

000 экземпляров, после чего проект тихо скон-

чался.

Неудача Apple не обескуражила остальных производителей миниа-

тюрных компьютеров – фирмы Psion, Hewlett-Packard и др., которые

под общим названием «palmtop – наладонный» выпустили на рынок

несколько моделей карманных компьютеров.

Они вполне успешно продаются и удачно до-

полняют обычные настольные (desktop) персо-

нальные компьютеры. Более того, чтобы поль-

зователь мог работать в привычной среде, фир-

ма Microsoft разработала облегченную версию

операционной системы Windows с названием

Windows CE (Compact Edition), специально

предназначенную для карманных компьютеров.

Поиски удачных конструкций миниатюр-

ных компьютеров продолжаются. Например,

несколько фирм объявили о проекте создания

гибрида карманного компьютера с сотовым

телефоном. Это устройство, названное комму-

никатором (communicator), специально предна-

значено для работы в интернете, в частности

для электронной коммерции.

Карманные компьютеры постепенно начинают приживаться на по-

требительском рынке, однако их функциональные возможности огра-

ничены малыми размерами экрана. Поэтому в ноябре 2002 года корпо-

рация Microsoft и ее партнеры Compaq Computer (уже в качестве под-

Коммуникатор – гибрид

PDA с сотовым

телефоном

156 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

разделения Hewlett Packard), Toshiba и Acer объявили о начале продаж

нового типа планшетных ПК (Tablet PC), занимающих промежуточное

положение между карманными и обычными персональными компьюте-

рами. Компьютер размером с лист писчей бумаги толщиной 4–5 см и

весом около 1 кг снабжен сенсорным экраном высокого разрешения,

удобным для чтения книг. Наиболее интересной его особенностью яв-

ляется технология электронной бумаги и электронных чернил, дающая

возможность вводить и распознавать рукописный текст. Очевидно, Mi-

crosoft рискнула повторить на новой технологической основе экспери-

мент Apple с компьютером Newton. Другой особенностью Tablet PC

является беспроводное подключение к компьютерной сети. В качестве

операционной системы будет использоваться ОС нового поколения

Whistler. Гейтс назвал Tablet PC первым ПК с естественным интерфей-

сом. За ним последует другое подобное устройство под названием

Wallboard – с гигантским сенсорным ЖК-экраном. В основу концепции

этого ПК ляжет принцип «прямой манипуляции» – когда пользователи

указывают на значки и буксируют текст просто пальцем.

Таким образом, подводя итог эволюции персонального компьютера

с точки зрения пользователя, можно утверждать, что он постепенно

приближается к идеалу, предсказанному Аланом Кеем в проекте

Dynabook в начале 70-х годов.

§ 2.13. Выводы

1. Эксперименты по созданию быстродействующих вычислитель-

ных машин, построенных на электронных лампах, начались в конце

30-х годов, перед началом Второй мировой войны. Исторически первым

считается проект Джона Атанасова (США), разработавшего специали-

Презентация Tablet PC

§ 2.13] ВЫВОДЫ 157

зированный вычислитель для решения систем алгебраических уравне-

ний. Начавшаяся война не дала возможности завершить постройку ма-

шины. В Великобритании в первые годы войны под руководством вы-

дающегося математика Алана Тьюринга была создана крупная специа-

лизированная электронная вычислительная машина для взлома немец-

ких военных шифров под названием Колосс (Colossus). Детали этого

проекта до сих пор содержатся в секрете.

2. Первая универсальная ЭВМ ENIAC была построена в 1945 году в

Пенсильванском университете под руководством Джона Моучли и

Джона Эккерта по заказу Министерства обороны США. Она работала в

десятичной системе счисления, а программа вычислений набиралась на

коммутационных панелях, как в табуляторах. 1945 год считается годом

рождения электронных компьютеров.

3. Опыт разработки ENIAC привел его создателей к мысли усовер-

шенствовать конструкцию машины. Соображения по перспективной

архитектуре были опубликованы в 1945 году в отчете, наиболее извест-

ным соавтором которого был выдающийся математик Джон фон Ней-

ман. Принципиальными особенностями этой, ставшей классической

(фоннеймановской), архитектуры были двоичная система счисления и

хранение программ в оперативной памяти.

4. Первая ЭВМ, реализующая принцип хранимой программы, была

создана в Англии в 1949 году под руководством Мориса Уилкса, она

называлась EDSAC.

5. Первый серийный компьютер для коммерческого использования

UNIVAC был разработан Моучли и Эккертом в 1951 году и выпускался

фирмой Remington Rand. Почувствовав спрос, к производству ЭВМ в

начале 50-х годов стали подключаться многие американские и европей-

ские компании, выпускавшие точную механику и канцелярское обору-

дование. Фирма IBM вышла на этот рынок позже других, однако к кон-

цу 50-х годов благодаря крупным военным заказам и специальной по-

литике продаж она превратилась в крупнейшего производителя ЭВМ,

контролировавшего до 70% мирового рынка.

6. Электронные вычислительные машины принято делить на поко-

ления, различающиеся прежде всего природой основных логических

элементов. Первое поколение (1950–60-е годы) основывалось на элек-

тронных лампах, второе поколение (1960–1965 годы) использовало по-

158 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

лупроводниковые транзисторы. Машины первых двух поколений отли-

чались физической и программной несовместимостью, невозможно-

стью масштабирования.

7. Третье поколение ЭВМ появилось в 1964 году, когда фирма IBM

выпустила систему машин IBM S/360, имеющей ряд революционных

особенностей:

• использование в качестве элементной базы интегральных мик-

росхем (ИС);

• микропрограммное управление для реализации сложного набо-

ра команд (CISC);

• наличие жестких дисков и дисплеев;

• модульность и масштабируемость архитектуры.

Успех системы 360 обеспечил ей доминирующее положение на

рынке ЭВМ общего назначения. Независимые производители ЭВМ бы-

ли вынуждены в 60-х и 70-х годах следовать ее архитектуре как факти-

ческому промышленному стандарту, образовав клон совместимых с

системой 360 моделей.

8. В середине 60-х годов произошло расслоение рынка ЭВМ на три

сектора:

• компьютеры общего назначения (mainframes) для коммерческих

и научных расчетов, обеспечиваемые моделями семейства IBM

S/360 и совместимыми с ними ЭВМ других производителей.

Цена машин такого класса измерялась в то время сотнями тысяч

долларов;

• суперкомпьютеры, необходимые для особо трудоемких науч-

ных расчетов, стоящие миллионы долларов. В этом секторе

рынка доминировали Control Data Corporation (CDC) и выде-

лившаяся из нее фирма Cray, а также компания Burroughs;

• мини-компьютеры, представляющие чрезвычайно простые

конфигурации с ценой не более 20 000 долларов для примене-

ния в управляющих устройствах и в небольших организациях.

Здесь инициативу перехватила фирма DEC, выпустившая попу-

лярные модели PDP-8 и PDP-11.

9. Отечественная история ЭВМ может быть условно поделена на

четыре этапа:

• зарождение (1948–1952 годы);

• расцвет (1950–60-е годы);

§ 2.13] ВЫВОДЫ 159

• подражание (1970–80-е годы);

• крах и надежда на возрождение (1990-е годы).

10. Отцами-основателями отечественной вычислительной техники

являются трое ученых, пришедших к идее создания компьютеров, исхо-

дя из задач энергетики:

• Сергей Алекссевич Лебедев в 1948–1951 годах в Институте

электротехники АН УССР в Киеве построил работающую мо-

дель электронной счетной машины МЭСМ. В 1952 году в Мо-

скве под его руководством была построена «большая» машина

БЭСМ, считающаяся первой отечественной ЭВМ. В дальней-

шем в возглавляемом им Институте точной механики и вычис-

лительной техники (ИТМ и ВТ) АН СССР были созданы попу-

лярные отечественные ЭВМ М-20 и БЭСМ-6.

• Исаак Семенович Брук, работая в стесненных условиях в Энер-

гетическом институте АН СССР, в 1951 году построил малую

ЭВМ М-1, которая положила начало семейству управляющих

вычислительных машин для гражданских и военных примене-

ний. На базе его лаборатории был создан отраслевой Институт

электронных управляющих машин (ИНЭУМ), а ученики Брука

М.А. Карцев и Н.Я. Матюхин создали и возглавили секретные

институты, в которых впоследствии реализовывались крупней-

шие отечественные проекты информационных систем для про-

тивовоздушной и противоракетной обороны страны.

• Башир Искандарович Рамеев еще в 1948 году получил вместе с

И.С. Бруком авторское свидетельство на программно-управ-

ляемую вычислительную машину, но этот проект не был реали-

зован. После принятия правительственного решения о создании

отечественных ЭВМ, он, работая в промышленном СКБ-245,

был в числе основных разработчиков первой серийной ЭВМ

«Стрела». Впоследствии коллектив Рамеева переехал в Пензу и

основал там НИИ математических машин, в котором были соз-

даны разнообразные модели ЭВМ под фирменной маркой

«Урал».

11. В эпоху расцвета отечественной вычислительной техники

(1950–60-е годы) в различных городах Советского Союза были созданы

научные школы, НИИ, построены заводы по производству вычисли-

тельных машин. Кроме упоминавшихся коллективов Лебедева, Брука и

160 ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ [ГЛАВА 2

Рамеева, были созданы институты и заводы в Минске, Киеве, Ереване и

др. Наибольшей оригинальностью отличались разработки Института

кибернетики Украинской академии наук, возглавляемого выдающимся

ученым академиком Виктором Михайловичем Глушковым.

12. Несмотря на отдельные успехи, общий уровень электроники и

вычислительной техники в СССР по объективным причинам (необхо-

димость восстанавливать разрушенное войной народное хозяйство,

гонка стратегических вооружений в «холодной войне») к началу

70-х годов существенно отстал от западного. Этому способствовали

неповоротливость административно-командной системы управления и

информационная изоляция страны. В этих условиях руководство стра-

ны, провозгласившее курс на быструю и всеобщую компьютеризацию,

приняло решение о прекращении оригинальных разработок мэйнфрей-

мов и мини-компьютеров и развертывании производства клонов попу-

лярных американских ЭВМ (IBM S/360, PDP-11). Хотя такими мерами

отставание от мирового уровня удалось сократить, «большого скачка»

не получилось, промышленность была не в состоянии преодолеть тех-

нологический барьер, отечественные аналоги получались ненадежными

и дорогими. Пока наши производители клонировали существующие

архитектурные решения, западные фирмы уходили вперед. Так про-

должалось до начала 90-х годов, когда перестройка и открытые грани-

цы окончательно разрушили неконкурентоспособную отечественную

электронную промышленность.

13. Микропроцессорная революция, коренным образом преобразо-

вавшая мир вычислительной техники, началась с выпуска в 1971 году

фирмой Intel первого 4-битового микропроцессора Intel-4004, пригод-

ного для встраивания в калькулятор. В течение 70-х годов микроэлек-

троника бурно развивалась, технические характеристики микропроцес-

соров увеличились настолько, что стало возможным на их основе соз-

дать полноценный микрокомпьютер. Признанным центром полупро-

водниковой и компьютерной промышленности в США стала Кремние-

вая (Силиконовая) долина, расположенная в штате Калифорния недале-

ко от Сан-Франциско.

14. Исторически первым персональным компьютером, выпущенным

в продажу в 1975 году, стал компьютер Altair-8800 фирмы MITS из

Альбукерке, штат Нью-Мексико. Он продавался в виде набора радиоде-

талей, не имел ни дисплея, ни клавиатуры, зато стоил менее 500 долла-