Леонид Черняк – История электронных компьютеров (страница 20)

Это и есть подлинное наследие Алана Тьюринга, Макса Ньюмана и их соратников: компьютинг как интеллектуальное приключение, а не только как индустрия.

Барабанные машины

В 1950–1970-х годах штат Миннесота был «тайной Силиконовой Долиной», не случайно его называют «Землей 10 000 самых засекреченных компьютерных проектов» (The Land of 10,000 Top-Secret Computer Projects). Третий компьютерный кластер после территории между Сан-Франциско и Сан-Хосе и окрестностей Бостона, растянувшихся вдоль Шоссе 128, он стал сначала резиденцией для компаний Univac, Control Data, IBM, Honeywell, а позже и для других, причастных к тому, что делалось в целях обеспечения национальной безопасности в период холодной войны. Флер таинственности сыграл не лучшую роль в развитии региона; сейчас делается многое для восстановления его статуса, но на этот раз упор делается на развитие медицинских технологий.

Здесь в 1946 году Уильям Норрис, позже возглавивший Control Data Corporation, и Говард Ингстрем (1902–1962), математик и криптограф, завершивший карьеру на посту заместителя директора Агентства национальной безопасности (АНБ), создали компанию Engineering Research Associates (ERA). Они собрали в ней несколько десятков специалистов для создания машин, способствующих раскрытию шифров, прежде всего советских. Им предстояло построить две такие машины – Goldberg и Demon, аналогичные более известному Colossus. В этом деле они не были одни: существовала целая индустрия, производившая подобные машины. Goldberg, Demon и другие описаны в книге Стивена Будянски «Борцы с кодами: Взломщики шифров АНБ и секретная война разведки против Советского Союза» (Code Warriors: NSA's Codebreakers and the Secret Intelligence War against the Soviet Union).

Третьей машиной стал Atlas, построенный в 1950 году; в нем впервые был использован магнитный барабан для программы и данных, который выполнял и функции оперативной памяти. На основе Atlas были созданы коммерческая версия ERA 1101 и секретная Atlas II. Вскоре Sperry Rand приобрела компании ERA и Eckert—Mauchly Computer Corporation с ее UNIVAC I, образовав компьютерное подразделение Sperry-UNIVAC. Недовольные этим, во главе с Норрисом, создали более успешную Control Data Corporation, среди них был великий Сймур Крей, основатель Cray Computers. ERA 1101 была переименована в UNIVAC 1101, а в обновленной версии 1954 года барабан был заменен ферритовой памятью.

По мотивам UNIVAC 1101 компанией Computer Research Corporation (CRC) была создана еще одна барабанная машина – CRC 102A. Она была небольшой и недорогой по тем меркам и удобной для математических расчетов. Однако проще и дешевле была машина LGP-30, созданная Стэнли Френкелем, чрезвычайно одаренным человеком: будучи аспирантом Роберта Оппенгеймера, он участвовал в Манхэттенском проекте и писал программы для расчета атомной бомбы на ENIAC. Он сумел придумать машину, состоящую всего из 119 двойных триодов и 1350 диодов. При весе 450 килограмм ее считали настольной, а стоимость по нынешнему курсу составляла чуть более 400 тысяч долларов. Не удивительно, что ее продали в количестве пятисот штук. В каком-то смысле ее можно считать предтечей мини-компьютеров.

Относительная простота барабанных машин открывала простор для творчества. Пример личного вклада показал Гарри Хаски, студент, которому повезло поработать в команде Моукли и Эккерта над проектами ENIAC и EDVAC, а затем еще год с Аланом Тьюрингом в NPL, когда тот создавал Pilot ACE. В 1953 году он работал в Университете Уэйна в Детройте и параллельно в компании Bendix, где возглавил разработку компьютера G-15, ставшего более удачной реализацией замысла Pilot ACE, чем то, что сделал сам Тьюринг. Со сложностями программирования справились программы INTERCOM 1000, прообраз будущих операционных систем, и компилирующая программа Algo, значительно опередившая появление языка Algol; она позволяла вводить формулы, не зная устройства машины. G-15 комплектовался богатым набором периферийных устройств: от обычных для ввода и вывода перфокарт и телетайпа до специализированного сопроцессора – разностного анализатора и рулонного графопостроителя. Все это богатство поддерживалось процессором из 450 ламп и диском, способным хранить 2160 29-битовых слов. Иногда G-15 называют первым персональным компьютером.

В начале 1950-х IBM начала активно входить в мир электронной обработки данных. Пока в известной серии компьютеров IBM 700 разрабатывались на предприятии компании в Пауккипси, Нью-Йорк, лаборатория в Эндикотте, штат Нью-Йорк, вносила свой вклад в историю информационных технологий – создавая передовую машину, которая в конце 1950-х называлась «рабочей лошадкой современной промышленности».

Самым массовым из барабанных компьютеров стал IBM 650, анонсированный в 1953 году. Название Magnetic Drum Data Processing Machine подчеркивало отличие от выпускавшихся тогда машин серии 700. Они служили для научных расчетов, а IBM 650 предназначался для обработки данных и может рассматриваться как первая попытка заменить табуляторы, занимавшие монопольное положение в государственных учреждениях и бизнесе. О нем говорили: «Это жизненно важный фактор продвижения машин с хранимой в памяти программой в индустрию и в бизнес». Успех превзошел все ожидания: вместо прогнозируемых 500–700 к 1962 году было произведено 2000 IBM 650. Ориентация на барабанную память оправдалась: машина оказалась достаточно надежной для операций с ограниченным объемом вычислений. Барабан диаметром четыре дюйма и длиной шестнадцать дюймов вращался со скоростью 12 500 оборотов в минуту и мог хранить 20 000 чисел, разделенных на 2 000 фрагментов. Для доступа к ним имелась специальная таблица. На протяжении всех лет выпуска IBM 650 машина комплектовалась новой периферией, в том числе магнитными лентами и дисками.

Глава 6. Второе поколение ЭВМ

К середине 1950-х годов вычислительная техника вошла в фазу переосмысления содеянного. Было ясно, что ламповая природа и отсутствие технологий для памяти в машинах первого поколения лишали их будущего, при том, что сами архитектурные принципы – последовательная обработка данных, программное управление, структура из функциональных блоков (память, процессор, устройства ввода-вывода) – показали себя эффективными. Эти принципы могли быть перенесены в конструкции второго поколения почти без изменений, особых новаций не предполагалось. В этом смысле машины второго поколения казались скучнее, чем машины первого.

На этом этапе перед инженерами встала задача не переизобрести компьютер, а используя доступные новые технологии, сделать его быстрее, надежнее и практичнее. Архитектура оставалась знакомой: арифметико-логическое устройство, устройство управления, память, шины обмена, периферийные устройства. Однако уже в это время появились первые попытки стандартизации интерфейсов и модульного построения. ЭВМ начали проектировать не как уникальные изделия, а как модели в линейке со сменными или масштабируемыми блоками. Яркий пример – элементная база «Урал-10», позволявшая строить на ее основе универсальные машины «Урал-14» и «Урал-16», а также управляющие машины.

Кроме того, появились в зародыше операционные системы, хотя до полноценных ОС оставались годы. Например, использовались мониторы пакетной обработки (batch monitors), которые управляли запуском программ с перфокарт и контролировали порядок выполнения заданий без участия оператора. Одна из них Мониторная система «Дубна» была разработана в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне в начале 1960-х годов. Она предназначалась для автоматизации вычислений на советских ЭВМ второго поколения, в первую очередь на машинах типа БЭСМ-2, М-20 и БЭСМ-4.

Появление языков программирования Fortran, Algol и Cobol, ассемблеров и первых трансляторов ускорило написание программ и сделало вычислительные машины более доступными для прикладных специалистов. ЭВМ становилась не просто инструментом расчетов, а многофункциональной вычислительной системой.

Начало второго поколения вычислительной техники связывают с переходом от электронных ламп к транзисторам. Этот шаг оказался не просто инженерным улучшением: транзисторы сделали компьютеры надежнее, компактнее и доступнее. Первые образцы показали, как быстро может измениться представление о вычислительной машине.

• TRADIC (1954, Bell Labs, США) – один из первых экспериментальных компьютеров, в котором использовались почти исключительно транзисторы. Он показал, что новая элементная база может заменить лампы и при этом потреблять в сотни раз меньше энергии. Хотя машина была специализированной и не получила широкого распространения, именно с нее начался практический путь к транзисторным ЭВМ.

• TX-0 (1956, MIT, США) – первый полностью транзисторный универсальный компьютер. Построенный в Массачусетском технологическом институте, он был относительно мал по размерам и стал удобной исследовательской платформой. На TX-0 программисты впервые опробовали новые методы взаимодействия с машиной, включая использование дисплея и клавиатуры – черты, которые позже станут привычными.

• Philco Transac S-2000 (1957, США) – первая серийная коммерческая ЭВМ, выполненная на транзисторах. В отличие от лабораторных экспериментов, эта машина уже предназначалась для клиентов и стала символом перехода индустрии к массовому выпуску «второпоколенных» компьютеров.