«История развития информационных сетей» (150

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

Д. А. Сарнов стал президентом основанной Маркони компании Radio Corporation of America (RCA) и ее дочерней радиосети National Broadcasting Company (NBC). Его роль в развитии телевидения в США столь велика, что в 1944 г. на первом собрании только что созданного Общества телевизионных вещателей США именно Сарнову, тогда бригадному генералу, был преподнесен титул «отца телевидения». Примечательно, что Д. А. Сарнов был личным советником практически всех президентов США начиная с Вудро Вильсона.

В 1929 г. Д. А. Сарнов пригласил на работу в RCA Владимира Кузьмича Зворыкина – известного к тому времени в США специалиста в области создания электронных трубок, сотрудника компании «Вестингауз». За свою жизнь (1889 1982) В. К. Зворыкин стал обладателем 120 патентов (последние – в области управляемых ракет, компьютеров для предсказания погоды, электронных микроскопов и т.д.).

В1912 г. Зворыкин закончил Петербургский технологический институт, где познакомился с Б. Л. Розингом и принимал участие в его работах над системами электронного телевидения. В 1919 г. ученый эмигрировал в США, уже год сотрудничая с фирмой «Вестингауз».

ВСША Зворыкин возобновил работы над телетехникой. Им разработан кинескоп. В 1931 г. в RCA он создает иконоскоп, преобразующий оптическое изображение объекта в электрический сигнал, и начинает работать над созданием телевизионной системы в целом. Примечательно, что одновременно с ним в СССР аналогичное изобретение сделано группой сотрудников Всесоюзного электротехнического института под руководством Семена Исидоровича Катаева (приоритет заявки Катаева – на два месяца раньше, чем в патенте Зворыкина).

Регулярное электронное ТВ-вещание впервые началось в Европе. В Англии это произошло 2 ноября 1936 г. (компания BBC). Использовались одновременно две системы: механическое ТВ Берда (240 строк) и электронные ТВ-системы компании «ЭМИ-Маркони» (405 строк). Последняя использовала практически скопированный иконоскоп Зворыкина, назвав его «эмитрон». Это связано с тем, что руководитель телевизионной группы компании «ЭМИ-Маркони» Айзек Шенберг учился в Петербургском технологическом институте у Розинга, поддерживал тесный контакт с Зворыкиным. Между RCA и «ЭМИ-Маркони» было заключено соглашение об обмене научной информацией.

В Германии в 1931 г. Манфред фон Арденне продемонстрировал работу электронной системы телевидения со стандартом 100 строк. Тогда же и появились первые телевизоры с электронным кинескопом.

36

С 15 января 1936 г. берлинский телецентр начал ежедневные трансляции с разрешением 180 строк. Олимпиада в Берлине в августе 1936 г. транслировалась по 7–8 ч в сутки. Передачи можно было смотреть не только с помощью индивидуальных телевизоров, но и в 25 просмотровых залах Берлина, а также в Гамбурге, куда был проложен кабель. За Берлинской Олимпиадой по телевизору следило в общей сложности 150 тыс. человек.

ВСоединенных Штатах вещание электронного ТВ началось 30 апреля 1939 г. компанией NBC с выступлений президента США Ф. Д. Рузвельта. В день начала передач в Нью-Йорке было всего 200 телевизоров. К концу 1941 г. в США насчитывалось уже порядка 7,5 тыс. цифровых телевизоров.

ВСССР регулярное ТВ-вещание началось 10 марта 1939 г. на базе американского оборудования с разрешением 343 строки. С 16 июня 1949 г. началось вещание в современном стандарте 625 строк.

Сегодня мы переживаем очередную технологическую революцию в телевидении – начало массового распространения цифрового телевизионного вещания. Цифровое телевидение (ЦТВ) – это принципиально новые возможности, интерактивность, среда доставки мультимедийного трафика. Поэтому изменение формата ТВ-вещания не просто сложная техническая задача. Это – серьезнейший фактор, действующий в экономическом и социальном плане в общемировом масштабе.

Системы цифрового телевидения

Что дает цифровое телевидение? До массового зрителя практически без искажений доходит сигнал студийного качества, исчезают помехи, характерные для аналогового вещания. Появляется возможность передавать видеоизображение высокой четкости (ТВЧ, HDTV) с числом строк развертки 720, 1080 (соотношение строк и столбцов 9:16) и выше против стандартных сегодня 480–625 строк (формат 3:4). Однако увидеть эту высокую четкость можно лишь на экране ТВприемника с соответствующими характеристиками кинескопа. Поэтому не менее важно, что ЦТВ позволяет гораздо эффективнее использовать спектральный диапазон – в полосе одного аналогового ТВ-канала можно формировать несколько цифровых, на порядок возрастает число одновременно доступных ТВ-программ. Наконец, развитие средств доставки цифрового телевизионного сигнала – важный шаг к столь интенсивно прорабатываемому сегодня «телевидению по запросу», когда зритель выбирает уже не канал, а непосредственно тот фильм или передачу, которые хочет смотреть.

37

Список литературы

1.Яковлев, А. А. Рассказы о науке и ее творцах / А. А. Яковлев,

Л. В. Жигарев. – М., 1949.

2.Фигурнов, В. Э. IВМРС для пользователя, краткий курс/ В. Э. Фигурнов. – М. : ИНФРА-М, 1999.

3.Информатика / под ред. С. В. Симоновича. – М. : ПИТЕР,

2006.

4.Широкополосные беспроводные сети передачи информации / В. М. Вишневский, А. И. Ляпов, С. Л. Портной, П. В. Шапнович. – М. : ТЕХНОСФЕРА, 2005.

5.Андрианов, В. И. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи / В. И Андрианов, Л. В. Соколов. СПб. : АРЛИТ, 2001.

6.Строганов, М. П. Информационные сети и телекоммуникации / М. П. Строганов, М. А. Щербаков. – М. : Высш. шк., 2008.

38

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет»

М. П. Строганов, М. А. Щербаков

История развития информационных сетей

Учебное пособие

ПЕНЗА 2012

40