История инженерной деятельности - В. Морозов

В конце 50-х гг. ХХ в. большое распространение получили машины второго поколения. В них на смену электронным лампам пришли диоды и транзисторы – значительно более экономичные и малогабаритные элементы, а основными элементами запоминающих устройств по-прежнему являлись ферритовые сердечники. Среди ЭВМ второго поколения в СССР наиболее широкое применение получили различные модификации машин «Урал» и «Минск».

Крупным шагом вперед в развитии отечественной и мировой вычислительной техники стало создание машины БЭСМ-6 под руководством С.А.Лебедева (1966 г.). Эта ЭВМ была в свое время одной из наиболее совершенных в мире. Быстродействие ее достигало миллиона операций в секунду. Модифицированные машины «БЭСМ-6» продолжают успешно работать до настоящего времени.

Во второй половине 1960-70-х гг. широко развернулось проектирование и производство ЭВМ третьего поколения. Это машины, построенные на интегральных схемах (ИС). Интегральная схема представляет собой микроминиатюрное полупроводниковое электронное устройство, элементы которого (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и др.) конструктивно объединены (интегрированы), соединены между собой электрически и размещены на одной общей подложке (обычно на кристалле особо чистого кремния или германия).

ЭВМ третьего поколения строились на интегральных схемах малой или средней степени интеграции, которые содержали от десятков до сотен электронных элементов. Такая ИС являлась обычно самостоятельным схемным узлом – усилителем, триггером, многовходовой логической схемой. Эта ИС может заменить собой один или несколько схемных каскадов, которые ранее монтировались из отдельных (дискретных) компонентов.

Типичными представителями ЭВМ третьего поколения являются машины серии «ІВМ-360», выпускавшиеся со второй половины 1960-х гг. ХХ в. фирмой «ІВМ» (США). К этим машинам близки по своим характеристикам, технологии и структуре машины Единой системы – ЕС ЭВМ. Их разработка – результат совместных усилий стран – Болгарии, Венгрии, Польши, СССР, Чехии и Словакии, между которыми в 1969 г. было подписано соответствующее многостороннее соглашение. Важной особенностью ЕС ЭВМ, предназначенных для решения широкого класса научно-технических, экономических, управленческих и других задач, была их программная совместимость. Это означает, что программа, составленная для решения некоторой задачи, может быть реализована на любой из машин серии, даже если эти машины существенно отличаются по быстродействию, емкости памяти, аппаратному составу. Производительность машин первой очереди ЕС ЭВМ (Ряд-1) составляла от 20 до 500 тыс. операций в секунду. Их последующие модели (Ряд-2 и Ряд-3) имели быстродействие от 30 тыс. до 4 млн операций в секунду. Продолжается разработка все более совершенных ЕС ЭВМ. В частности, изготовлена машина ЕС-1066 с максимальной производительностью 12,5 млн операций в секунду и оперативной памятью – 8-16 Мбайт.

В начале 70-х гг. ХХ в. появились первые машины четвертого поколения. Нужно сказать, что четко отделить четвертое поколение от третьего трудно, и это деление в значительной степени условно. Машины четвертого поколения характеризуются широким использованием больших интегральных схем (БИС), которые могут содержать тысячи и десятки тысяч элементов на одном кристалле. Ферритовая память в этих ЭВМ уступила место полупроводниковой.

В машинах четвертого поколения увеличен набор команд, широко применяются встроенные подпрограммы, автоматизирована отладка программ, повышена надежность, расширено использование специализированных процессов, получили распространение многопроцессорные и многомашинные вычислительные комплексы. К вычислительным системам четвертого поколения относят, например, высокопроизводительную американскую вычислительную машину ИЛЛИАК-IV, эксплуатируемую с середины 1970-х гг., быстродействие которой достигает 100-200 млн. операций в секунду.

Отечественные ЭВМ четвертого поколения - это вычислительные комплексы «Эльбрус-1» (10 млн операций в 1 с.) и «Эльбрус-2» (100 млн операций в 1 с.). К настоящему времени у нас созданы и освоены в серийном производстве универсальные ЭВМ с быстродействием 125 млн.операций в 1 с.

Наряду с ЕС ЭВМ, в течении последних десятилетий ХХ вв. странами СЭВ была разработана и выпускалась система мини-ЭВМ (СМ ЭВМ) средней мощности для решения производственных и экономических задач малой и средней сложности, а также для отбора, подготовки и предварительной обработки информации. Например, вычислительный комплекс типа СММ-1210.01 имел производительность около 1 млн операций в 1 с. и емкость памяти 4 Мбайт.

В настоящее время выпускаются и продаются дешевые карманные бытовые, инженерные и программируемые микрокалькуляторы для решения самых разнообразных не слишком сложных задач. Нужно отметить, что сегодняшний миниатюрный программируемый микрокалькулятор по ряду параметров намного превосходит, скажем, ЭВМ «Урал» или «Минск» середины ХХ в., которые занимали целую комнату и стоили несколько десятков тысяч рублей. Двумя из самых распространенных отечественных микрокалькуляторов до сих пор остаются «Электроника БЗ-36» и программируемый калькулятор «Электроника БЗ-34».

Наконец, широко разворачивается, особенно в последнее десятилетие, выпуск персональных компьютеров (ПК), предназначенных для автоматизации рабочего места инженера, конструктора и др.

Факты свидетельствуют, что материальной базой реализации управления с использованием методов кибернетики является электронная вычислительная техника. При этом «кибернетическая эра» вычислительной техники характеризуется появлением машин с «внутренним программированием» и «памятью», т.е. таких машин, которые в отличие от логарифмической линейки, арифмометров и простых клавишных машин могут работать автономно, без участия человека, после того как человек разработал и ввел в их память программу решения сколь угодно сложной задачи. Это позволяет машине реализовать скорости вычислений, определяемые их организацией, элементами и схемами, неожидая подсказки «что дальше делать» со стороны человека-оператора, не способного выполнять отдельные функции чаще одного-двух раз в секунду. Именно это и позволило достичь в настоящее время быстродействия ЭВМ в сотни тысяч, миллионы, а в уникальных образцах – сотни миллионов арифметических операций в секунду.

Современный компьютер – это универсальное, многофункциональное, электронное автоматическое устройство для работы с информацией. Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с информацией. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Пока еще ни одно государство на Земле не создало информационного общества. Еще существует множество потоков информации, не вовлеченных в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, докомпьютерные технологии обработки информации. Текущий этап завершится построением в индустриально развитых странах глобальных всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества. Надо только помнить, что компьютерам следует поручать то, что они могут делать лучше человека, и не употреблять во вред человеку, обществу.

В Ы В О Д Ы

Появление и развитие кибернетики как науки об управлении было подготовлено многочисленными работами ученых в области математики, механики, автоматического управления, вычислительной техники, физиологии высшей нервной деятельности.

Кибернетика явилась первым комплексным научным направлением, общность которого столь велика, что приближает его к философскому видению мира. Неудивительно, что вслед за ней появились теории системного подхода, глобального моделирования, синергетики и некоторые другие столь же широкие интеллектуальные и технологические концепции.

Основная цель кибернетики как науки об управлении –- добиваться построения на основе изучения структур и механизмов управления таких систем, такой организации их работы, такого взаимодействия элементов внутри этих систем и такого взаимодействия с внешней средой, чтобы результаты функционирования этих систем были наилучшими, т.е. приводили бы наиболее быстро к заданной цели функционирования при минимальных затратах тех или иных ресурсов (сырья, энергии, человеческого труда, машинного времени, горючего и т.д.). Все это можно определить кратко термином «оптимизация». Таким образом, основной целью кибернетики является оптимизация систем управления.

Кибернетика, а потом синтетическая информатика-кибернетика прошла путь становления и развития, глубоко отличный от путей «обычных», «классических» наук. Ее идеи, формальный аппарат и технические решения вызревали и формировались в рамках разных научных дисциплин, в каждой по-особому; на определенных этапах развития научного знания между ними «перекидывались мосты», приводившие к концептуально-методоло-гическим синтезам. Идеи управления и информации – как и весь связанный с ними арсенал понятий и методов – были подняты до уровня общенаучных представлений.