Развитие производства ЭВМ

Первые модели ЭВМ, появившиеся в середине XX в., зачастую создавались в единственном экземпляре, в процессе испытаний которого выявлялись недостатки и определялись пути их устранения. Таким образом, следующая модель уже существенно отличалась от предыдущей. Наиболее удачные модели выпускались в нескольких экземплярах, но размеры серии были невелики — в пределах сотни.

В нашей стране в 1960-е годы серийно выпускались машины семейства «Днепр», «Проминь» и др. Последовательное улучшение характеристик БЭСМ привело к созданию самой производительной модели БЭСМ-6, которая также выпускалась серийно.

Подлинный рывок в производстве ЭВМ произошел после появления персональных компьютеров. В 1976 г. двое молодых людей Стив Джобе и Стефан Возняк увлеклись идеей создать доступную по цене ЭВМ, в которой можно было бы устанавливать программы для любых игр. Оба они посещали клуб любителей компьютерных игр (в то время очень простых). Для каждой игры существовало отдельное устройство, перепрограммировать которое на другую игру было невозможно. Играть в несколько игр можно было только на довольно большой стационарной ЭВМ, установленной в клубе. С. Джобе и С. Возняк видели огромную увлеченность молодежи компьютерными играми и поэтому считали, что спрос на небольшую ЭВМ с возможностью перепрограммирования на различные игры будет обеспечен.

Технической основой для реализации проекта должна была стать созданная к тому времени сверхбольшая интегральная схема, объединяющая в себе столько полупроводниковых элементов, что они могли бы выполнять функции всего процессорного устройства ЭВМ. Это был микропроцессор фирмы Intel. Для реализации проекта нужны были деньги — начальный капитал. Друзья продали все, что у них было более-менее ценного (подержанный автомобиль и калькулятор), заняли на месяц еще 15 тыс. долл. и купили на 20 тыс. долл. радиодетали для сборки полусотни компьютеров. За месяц упорной работы они собрали 50 компьютеров, быстро их продали, рассчитались по долгам и остались с прибылью. Для организационного подкрепления всей этой затеи 1 апреля 1976 г. была создана фирма Арр1е Computer. В январе 1977 г. фирма взяла кредит уже на 250 тыс. долл. и выпустила первый в истории персональный компьютер в пластиковом корпусе и с цветной графикой. Стоил он 1300 долл. Через шесть лет объем производства ПК фирмы Арр1е Computer достиг миллиарда долларов. Это — рекорд в мире бизнеса.

Популярность яблочного компьютера (арр1е — яблоко) привлекла к идее выпуска ПК крупные фирмы, способные вкладывать в это дело большие деньги. Лидером здесь была (и остается) фирма IВМ. Свой персональный компьютер эта фирма выпустила в 1981 г. на базе микропроцессора Intel 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц и памятью 16 Кбайт. За месяц было продано более 200 тыс. ПК. К концу 1980-х годов ежегодный выпуск ПК фирмой IBM превысил миллионный рубеж, а число компьютеров в США составило более 50 млн.

Во всем мире к началу 1990-х годов пользователей ПК насчитывалось уже более 100 млн. В наши дни общее число компьютеров во всем мире превысило миллиард, при этом половина из них объединены в мировую сеть, т.е. имеют выход в сеть Интернет. Число владельцев мобильных телефонов также близко к миллиарду.

Следует отметить, что по отдельным странам компьютеры распределены весьма неравномерно. В развитых странах на каждую сотню человек приходится около 50 компьютеров (или даже больше).

В среднем по всем странам мира только каждый десятый человек имеет компьютер. Наша страна по числу компьютеров на душу населения пока занимает место в третьем десятке среди более чем ,100 стран мира. Но и у нас распределение компьютеров по отдельным регионам весьма неравномерно. В Москве, например, средняя обеспеченность компьютерами такая же, как в среднем во всей Европе.

Средства вычислительной техники очень широко применяются теперь в устройствах связи, т.е. для телекоммуникации. Фактически произошло слияние (объединение, интеграция, конвергенция) вычислительной техники и телекоммуникационной техники. Например, современные мобильные телефоны и телефонные станции, обеспечивающие их взаимное соединение (коммутацию), включают в себя такие элементы вычислительной техники, как микропроцессоры и запоминающие устройства. Поэтому и телекоммуникационное оборудование с такими элементами может быть отнесено к средствам вычислительной техники. А это означает, что общее количество таких средств в мире надо удвоить, поскольку количество мобильных телефонов уже достигло миллиарда.

Таким образом, можно считать, что во всем мире сейчас существует несколько миллиардов различных средств вычислительной техники — от самых простых (детские игрушки и дешевые калькуляторы) до суперкомпьютеров.

Современные ПК по своим вычислительным и информационным возможностям уже давно превзошли вычислительные машины, созданные в середине прошлого века и составлявшие гордость вычислительных центров, которые обслуживали сотни и тысячи пользователей. Причем, как правило, пользователями являлись не отдельные ученые и инженеры, а целые коллективы — институты и лаборатории. С каждым годом быстродействие и объем памяти ПК возрастают. Соответственно прежние модели ПК устаревают, хотя остаются еще вполне работоспособными. Можно сказать, что для ПК моральный износ наступает раньше физического.

Интересно рассмотреть самые мощные из существующих ЭВМ (т.е. суперЭВМ), поскольку их характеристики являются тем ориентиром, к которому стремятся при создании новых ПК.

В 2002 г. самая мощная ЭВМ была изготовлена в Японии фирмой NEC, ее быстродействие составляет 35,86 терафлопс. Создав такую ЭВМ, японская фирма NEC совершила гигантский скачок, поскольку ее машина впервые возглавила список самых производительных суперЭВМ за все годы. До 2002 г. первенство в этом списке принадлежало США (при этом особенно большое внима­ние суперЭВМ уделяла фирма Сгау). Да и в десятке по состоянию на лето 2004 г. семь суперЭВМ — это американские машины. По одной суперЭВМ из этого списка принадлежали Японии (1-е место), Франции (7-е место) и Великобритании (9-е место). Надо отметить, что Япония лидировала с большим отрывом. Второе и третье места занимали американские машины фирмы Hewlett Packard, имеющие производительность 7,727 терафлопс, т.е. примерно в 4,5 раза менее быстродействующие. На четвертом месте стояла также американская машина, но уже фирмы IВМ, которая является мировым лидером в производстве ПК. Производительность указанной машины 7,226 терафлопс, она возглавляла аналогичный список в 2000 г. «Чемпион мира» 1999 г. занимал летом 2004 г. 15-е место (2,379 терафлопс), «чемпион» 1998 г. — 28-е место (1,608 терафлопс), 1997 г. — 65-е место (0,815 терафлопс), а чемпион 1996 г. был на 167-м месте (0, 3682 терафлопс). Интересно отметить, что лидер списка 1995 г. не попал в список лучших уже в 2002 г. Вот как быстро развивается производство ЭВМ и растет их мощность! Замыкала список 500 самых лучших суперЭВМ машина фирмы Hewlett Packard. Машин такого типа изготовлено уже более двух десятков, т.е. можно сказать, что суперЭВМ теперь выпускаются серийно. Нашей стране в списке 500 лучших летом 2004 г. принадлежало скромное, но все же почетное 74-е место. Его занимала машина МВС1000М производительностью 0,7346 терафлопс.

Список лучших суперЭВМ непрерывно меняется, поскольку каждый год появляются все более совершенные машины. Японская суперЭВМ держалась на первом месте более двух лет. В конце 2004 г. список возглавила американская машина производительностью 70,72 терафлопс.

В десятке лучших суперЭВМ уже все из них имеют производительность более 10 терафлопс. Суммарная же производительность всех суперЭВМ, входящих в список 500 лучших, превысила отметку 1000 терафлопс и составляет на начало 2005 г. 1,127 петафлопс (пета — 10¹⁵).

По количеству ПК наша страна пока существенно отстает от США и ряда других развитых стран. Однако по темпам роста числа ПК в стране Россия выглядит совсем неплохо: каждые пять лет число ПК увеличивается втрое. Но догонять придется еще долго. Ведь по количеству ПК на душу населения мы отстаем от США более чем в 10 раз, а от Японии — в 5 раз. По этому показателю мы находимся на уровне таких стран, как Аргентина, Малайзия, Польша, Чили, и опережаем Индию, Индонезию, Перу, Румынию, Турцию, Украину и ряд других.

Чем же объяснить такое состояние производства вычислительной техники в России? Ведь на заре развития ЭВМ наши машины были, по крайней мере, лучше европейских и японских. Причин много, некоторые из них связаны с вынужденной изоляцией СССР от мирового рынка в период холодной войны, с экономическими трудностями, возникшими в затянувшийся период перехода от плановой экономики к рыночной. Но конкретная техническая причина заключается в слабости нашей микроэлектронной промышленности. Ведь все успехи мирового производства ПК определяются высокими технологиями (хай-тек) в производстве сверхбольших интегральных схем микропроцессоров, являющихся сердцем, а точнее — мозгом ЭВМ. Примерно за 30 лет производства микропроцессоров число транзисторов в одном кристалле возросло с двух тысяч до сорока миллионов (в 20 тыс. раз!), тактовая частота выросла в 15 тыс. раз. И все это в значительной степени благодаря высоким технологиям. В первых микропроцессорах расстояние между отдельными транзисторами составляло 3 мкм (три микрометра, или микрона; отсюда появилось выражение «трехмикронная технология»). Первые микропроцессоры Пентиум уже использовали технологию 0,5 и даже 0,35 микрона, а в Пентиум 4 использована технология 0,18 микрона. Уже есть сообщения об использовании технологии 0,13 и даже 0,08 микрона. В одном микрометре (микроне) — 1000 нанометров (1 мкм = 10³ нм), поэтому технологию 0,08 микрона можно называть технологией 80 нанометров. Другими словами, речь идет уже о так называемой нанотехнологии — технологии ближайшего будущего, которая позволит еще более повысить возможности ПК и суперЭВМ. Но завод, выпускающий микроэлектронные изделия по такой технологии, обойдется в несколько миллиардов долларов. Одного желания построить такой завод мало, надо, чтобы страна была богатой.

Почему же уменьшение расстояния между транзисторами в микросхеме позволяет так существенно повысить вычислительную мощность, а точнее — быстродействие? Напомним, что в ЭВМ сигналы распространяются по электрическим проводникам со скоростью света, которая составляет примерно 300 000 км/с. Чем короче проводник, тем быстрее идет электрический сигнал от одной части схемы к другой. Но бесконечно уменьшать расстояния между транзисторами нельзя. Технология 80 нанометров оперирует размерами, приближающимися уже к размерам атома, т.е. к пределу. Пока еще действует правило Мура, согласно которому каждые полтора — два года число транзисторов в одном кристалле удваивается. В дальнейшем придется искать новые, способы построения еще более производительных информационных машин.

Поиск по сайту: