Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была машина SEAC (Standards Eastern Automatic Computer), созданная в 1951 г.
Вначале 60-х гг. полупроводниковые машины стали производиться и в СССР.
В1958 г. Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с
малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits – SSI).
А уже в конце 60-х гг. интегральные схемы стали применяться в компьютерах.
Логические схемы ЭВМ третьего поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжение питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.
В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрные ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали применяться дисковые накопители.
Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.
Начиная с момента широкого использования интегральных схем в компьютерах технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 г. открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.
Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ третьего поколения часто стали называть системами.
Так, первыми ЭВМ этого поколения стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве со странами Совета экономической взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др.) стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ.
31
В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной – видеомонитор, или дисплей.
Большое внимание уделено повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хемминга и циклические коды).
Модульная организация вычислительных машин и модульное построение их операционных систем создали широкие возможности для изменения конфигурации вычислительных систем. В связи с этим возникло новое понятие «архитектура» вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы с точки зрения пользователя и программиста.
Революционным событием в развитии компьютерных технологий третьего поколения машин было создание больших и сверхболь-
ших интегральных схем (Large Scale Integration – LSI и Very Large Scale Integration – VLSI), микропроцессора (1969 г.) и персонального компьютера. Начиная с 1980 г. практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.
Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений (единицы вольт), потребляющими меньше мощности, чем биполярные интегральные схемы, и тем самым позволяющими реализовать более прогрессивные нанотехнологии (в те годы – масштаба единиц микрон).
Оперативная память стала строиться не на ферритовых сердечниках, а на интегральных CMOS-транзисторных схемах, причем не-
32
посредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.
Первый персональный компьютер создали в апреле 1976 г. два друга Стив Джобс (1955), сотрудник фирмы Atari, и Стефан Возняк (1950), работавший в фирме Hewlett-Packard. Вечерами в автомобильном гараже они на базе интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной электронной игры сделали программируемый на языке Бейсик игровой компьютер Apple, имевший большой успех. В начале 1977 г. была зарегистрирована Apple Corp., и началось производство первого в мире персонального компьютера
Apple.
Кратко основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом: компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программ; компьютеры со многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.
33
5. Цифровое телевидение
Телевидение – это одна из важнейших областей применения технологий беспроводной высокоскоростной передачи данных. Первой ТВ-трансляцией по СПИ считают передачу телевизионного изображения президента США Герберта Гувера по телефонным линиям из Вашингтона в Манхеттен в 1927 г., организованную компанией Bell System.
Телевидение – это еще и одна из наиболее «древних» областей электронной техники, по возрасту не уступающая радио. Работы в этом направлении начались еще до появления беспроводной связи. Основой для многих систем раннего, так называемого оптикомеханического телевидения был созданный в 1884 г. и запатентованный в 1895 г. немецким ученым Паулем Нипковым вращающийся перфорированный «развертывающий диск» из селеновых ячеек, раскладывающий изображение на элементы. В 20-е и в начале 30-х гг. во всех странах работы в области телевидения, вплоть до попыток создания сетей вещания и цветного телевидения, были связаны именно с этим устройством.
Примечательно, что история создания и развития телевидения во всем мире неразрывно связана с именами отечественных специалистов. Так, сам термин «телевидение» ввел в оборот петербургский инженер Константин Дмитриевич Перский в 1900 г. на научной конференции в Париже. Определяющими для электронного телевидения стали работы профессора Петербургского технологического института Бориса Львовича Розинга о зеркальных способах оптико-механи- ческой развертки (1907–1911 гг.). Он использовал катодно-лучевую трубку Уильяма Крукса, причем механизм развертки принципиально не отличался от современного. Однако несовершенство первых электронных ламп и отсутствие усилителей не позволяли в то время получить приемлемое изображение. Но самое главное, Б. Л. Розинг основал научную школу, из которой вышло немало будущих создателей телевидения. Судьба Б. Л. Розинга типична для многих выдающихся россиян, оставшихся в России в 20-е гг., – арест в 1931 г. и смерть в ссылке в Архангельске.
Время с 1920 до 1930 г. – период бума в области систем механического телевидения малой строчности (порядка 30 строк). В США, в Европе, в том числе в СССР создаются так называемые малострочные ТВ-системы. Появляются первые приемники и видеокамеры. В 1931 г. в США насчитывается уже 21 экспериментальная ТВ-стан-
34
ция, порядка 8 тыс. малострочных приемников. В Великобритании к 1931 г. было продано около тысячи ТВ-приемников Джона Лоджи Берда с разверткой в 30 строк. Постепенно число строк механических ТВ-сиcтем стало больше ста, но в середине 30-х гг. все подобные системы начало вытеснять электронное телевидение.
Примечательно, что одну из наиболее совершенных систем с механической разверткой разработал гениальный российский инженер и профессиональный музыкант Лев Сергеевич Термен. Он также известен как создатель первого электромузыкального инструмента «терменовокс». Однако еще в 1926 г. он построил установку телеви-
зионного наблюдения с разрешением 64 строки, экраном 1,5 1,5 м и системой передачи изображения на 50 м (Радиолюбитель. 1927. № 1). Л. С. Термен продолжил работы по совершенствованию ТВ-системы наблюдения для пограничных войск с жесткими тактико-техниче- скими требованиями. Так, число строк развертки должно быть больше 100, аппаратура должна была работать в полевых условиях и т.п. С помощью этого устройства К. Е. Ворошилов в 1927 г. наблюдал из своего кабинета за посетителями во дворе здания Наркомата обороны.
К сожалению, продолжить деятельность в этой области Л. С. Термен не смог – он стал активно сотрудничать с советской разведкой. В конце 20-х гг. начинается его музыкальное турне с терменовоксом в Европе, закончившееся в США. Там он, по-видимому продолжая разведывательную деятельность, организовал фирму Teletouch по производству терменовокса и различных его модификаций, создал первое цветомузыкальное устройство, самое главное – охранную систему (использовавшуюся даже в Форт-Ноксе). Стал миллионером. В 1938 г. Л. С. Термен был отозван (или был вынужден уехать) в СССР. Затем были лагерь, знакомство с С. П. Королевым на колымских золотоносных приисках, знаменитая «туполевская шарага» в Омске, работа над системой радиоуправления беспилотных самолетов и подслушивающими устройствами. Умер Лев Сергеевич в 1993 г. в возрасте 95 лет в нищите и безвестности (в США о нем помнят до сих пор, снят документальный фильм «Электронная одиссея Льва Термена»).
Иначе сложилась судьба двух других россиян, которых в США называют «отцами телевидения». Речь идет о Д. А. Сарнове и В. К. Зворыкине. Давид Абрамович Сарнов, иммигрант из-под Минска, стал одним из ведущих инженеров у Г. Маркони. В 1912 г. прославился тем, что принял сигнал SOS с «Титаника» и в течение трех суток поддерживал радиосвязь с судами, спасшими часть пассажиров. В 1930 г.
35