книги из ГПНТБ / Апокин, И. А. Развитие вычислительных машин

на вычислительной машине ТХ-2 [46]. В 1963 г. в Массачусет­

ском технологическом институте были начаты работы по проек­ ту MAK [47]. Программа работ включала использование в ре­ жиме разделения во времени дистанционных оконечных печатаю­

гичная программа работ в 1959 г. выполнялась фирмой «Джене-

рал Моторе», причем вплоть до осени 1964 г. разработки прово­

дились в обстановке полной секретности [49, 50]. В настоящее

время графопостроительная аппаратура и программы машинного

проектирования разрабатываются рядом зарубежных фирм [51].

Соответствующие разработки проводятся в Советском Союзе.

Для реализации графической связи человек — машина при

проектировании с помощью ЦВМ обычно используются индика­ тор на электронно-лучевой трубке и световое перо, реагирующее

на световое пятно («следящее перекрестие») на экране трубки

[52]. В качестве светочувствительных элементов светового пера

обычно применяются две пары миниатюрных фототранзисторов.

В пере помещаются также дифференциальные усилители, выпол­

ненные на интегральных схемах. Всякое смещение пера относи­ тельно светового пятна луча вызывает появление на координат­

ных регистрах импульсов приращений соответствующего знака, что в свою очередь приводит к изменению отклоняющих напря­ жений электронно-лучевой трубки и совмещению центра пере­

крестия с пером. Таким образом следящее перекрестие следует

за пером в любую точку экрана. Координаты следящего перекре­

стия известны машине все время и в любой момент могут быть выбраны для использования. Таким способом оператор задает в

машину концевые точки прямых и положение других составных элементов изображения, формируемого на экране.

Наряду с выбором положения точек с помощью следящего

перекрестия световое перо может применяться и в так называе­ мом «режиме выборки». После того как изображение нанесено

оператором или получено по данным вычислений, оператору может потребоваться выбрать определенную кривую, деталь,

строку текста или другой отдельный элемент, являющийся

частью изображения. Для этого световое перо направляется на соответствующий элемент; в момент прохождения пера через

элемент фотоумножитель генерирует импульс, поступающий в ЦВМ. Поскольку адрес элемента известен машине, то после

идентификации над ним могут быть произведены операции, оп­

ределяемые программой, например стирание, перемещение и

поворот.

Наряду со светлым пером для графического ввода использу­

ются и другие устройства: пластинка «Рэнд», световой карандаш,

лучевое перо и т. д. Все эти устройства могут применяться для перемещения следящего перекрестия по экрану и, слецователь-

320

Ввод графической информации с помощью светового пера

по, для указания точек. Кроме того, путем установки следящего

графоаналитическую связь человека с машиной, имеет значение,

выходящее за пределы проблем машинного проектирования ЦВМ. «Так, например,— отмечает Сазерленд,— возможность задавать

топологическую информацию позволит создать новое поколение языков машинного программирования, основанных на изображе­

ниях, а не на письменных текстах. Пока еще неизвестны все воз­

можности графических устройств ввода и вывода, однако уже сейчас можно сказать, что благодаря их применению мы придем

к решению новых важных проблем... Широкое совместное ис­

пользование графических устройств ввода-вывода и вычисли­

тельных машин приведет к значительному увеличению произво­ дительности труда в науке, технике и обучении» [53, стр. 67—68].

Важный аспект прпмененпя интегральных подсистем связан

с систематическим снижением их себестоимости в процессе раз­

вития интегральной технологии. Как отмечалось в гл. 5 и 6, систематическое снижение себестоимости (в пересчете на произво­

дительность) наблюдалось на всем протяжении истории элект­

ронных ЦВМ. При этом наиболее серьезное значение для сниже­

ния себестоимости имело применение полупроводников и

ферритов (т. е. переход к машинам второго поколения) и далее

Сниженію себестоимости интеграль­ ной подсистемы, содержащей 1000 логических схем

Удельный все стоимости средств программирования в общей стоимо­ сти ЦВМ

1 — стоимость средств программирования;

2 — стоимость машины

интегральных схем. Использование интегральных подсистем приводит к дальнейшему снижению себестоимостп за счет луч­ ших возможностей для автоматизации технологического процес­ са. Таким образом, есть все основания предполагать, что тенден­ ция к снижению себестоимости оборудования для ЦВМ сохра­ нится в ближайшие годы, причем значительный вклад в сниже­ ние себестоимостп будет внесен снижением относительных затрат на производство интегральных подсистем.

G тенденцией к снижению себестоимости вычислительной машины частично связана тенденция к повышению относитель­

ной доли затрат на программирование в общем комплексе рас­

ходов на производство п эксплуатацию универсальных ЦВМ. В условиях систематического снижения затрат на оборудование наиболее целесообразным средством уменьшения затрат на сред­

ства программирования является передача некоторых функций программы специальной аппаратуре со специализированной ло­

гикой. В качестве примера функций, выполняемых такой аппа­

ратурой, можно привести преобразование чисел из двоичной системы счисления в десятичную, управление форматом числа, опе­ рацию просмотра таблиц, операции извлечения квадратного кор­

ня, вычисления тригонометрических функций и т. д. Схемная

реализация некоторых функций программы связана с сущест­

венным повышением емкости постоянных ЗУ и широким внед­

рением методов микропрограммирования. При обсуждении

структурных особенностей ЦВМ на интегральных подсистемах

322

определяют как набор микропрограмм в ЗУ устройства управле­

ния. Одним из возможных вариантов реализации микропрограм­

много управления в машинах 70-х годов является метод пикопро­ граммирования, разработанный в 1967 г. фирмой «Отомэтик Элект­

рик» (США). При использовании данного метода вместо обыч­ ного постоянного ЗУ применяются отдельные сменные карты с

печатными схемами для задания различных программ. Как по­ казали исследования специалистов Стэнфордского института

(США), в ЦВМ на интегральных подсистемах целесообразны

функциональные ЗУ, способные решать задачи ассоциативного поиска, сравнения, классификации, выполнять операции над матрицами, подготавливать компилииующие программы и управ­ лять работой программы-диспетчера [54].

Решение некоторых функций программы схемными средства­ ми приводит к определенным изменениям в структуре универ­

сальных ЦВМ. Применение интегральных подсистем, по-видимо-

му, вызовет пересмотр одной из основных концепций построения

электронных ЦВМ, обоснованной Нейманом и заключающейся

в том, что схемными средствами целесообразно выполнять только одну арифметическую операцию (сложение).

ЛИТЕРАТУРА

1.В. Μ. Долкарт, Г. X. Новик, Н. С. Колтыпин. Микроминиатюрные аэро­ космические цифровые вычислительные машины. Μ., «Советское радно», 1967.

2.Г. Р. Фирд.иан. Интегральные схемы. Μ., «Знание», 1969.

3.Т. Наго. Эрэкуторопикусу, 1968, 13, № 7, 760—766.

4.Микроэлектроника. Теория, конструирование и производство. Μ., «Совет­ ское радио», 1966.

5.Μ. Alongé. Electron. News, 1962, 7, N 352, 1, 10.

6.H. A. Барканов и др. В сб.: Микроэлектроника, вып. 1. Μ., «Советское ра­ дио», 1967, стр. 363—365.

7.J. Rose. Electron. Design News, 1967, N 11, 22—27.

8.G. W. A. Dummer. Proc. Electron. Components Sympos. Washington, May, 1952, p. 19.

9.G. W. A. Dummer. Proc. Internat. Sympos. on Electronic Components, Mal­ vern, R. R. E., Sept., 1957.

10.D. Brown. Electron. News, 1962, 7, N 352, 22.

11.Datamation, 1963, 9, N 3, 79.

12.H. В. Прангишвили и др. Микроэлектроника и однородные структуры для построения логических вычислительных устройств. Μ., «Наука», 1967.

13.G. Μ. Amdahl, G. A. Blaauw, F. P. Brooks. IBM J. Res. and Developm., 1964, 8, N 2, 87—101.

14.P. ТУ. Case a. oth. IBM J. Res. and Developm., 1964, 8, N 2, 127—140.

15.T. A. Wise. Fortune, 1966, 74, N 4, 118—123, 138—143.

16.A. ∏. Ершов. Вычислительное дело в США. Отчет. Новосибирск, Ип-т ма­ тематики СО АН СССР. 1966.

17.Computer Yearbook and Directory. Detroit, Amer. Data Process., 1966, 493— 499.

18.Computer Characteristics Quart., 1967, 7, N 3, 1—84.

19.R. A. Mclaughlin. Datamation, 1969, 15, N 10, 119—122.

20. Computer Yearbook and Directory. Detroit, Amer. Data Process., 1966,

p.516—532.

21.J. B. Totaro. Data Process. Mag., 1966, 8, N 6, 54—61.

22.Ю. А. Савинов. Бюлл. иностр, коммерческой информации. Приложение

№13, 1967, стр. 81—117.

23.Нпппон-но кэйсапкп, Токио, Ниппон дэпсп когё сипко кёкай, 1968.

24.Data Process Mag., 1967, 9, N 5, 258—266.

25.W. В. Riley. Electronics, 1967, 40, N 10, 141—144.

26.G. H. Barnes a. otlι. IEEE Trans. Electron. Comput., 1968, 17, N 8, 746—757.

27.D. J. Kuck. IEEE Trans. Electron. Comput., 1968, 17, N 8, 758—770.

28.Electronics, 1969, 42, N 8, 47-48.

29.C. Strachey. Information Processing.— Proc. Internat. Conf, on Inform. Pro­ cess. Paris, 15—20 June, 1959. Paris, UNESCO, 1960, p. 336—341.

30.P. Μ. Фано, Φ. Дж. Корбато. В сб.: Информация. Μ., «Мир», 1968, стр. 83— 101.

31.P. Dickson. Electronics, 1968, 41, N 20, 131—134.

32.В. Combs. Datamation, 1973, 19, N 7, 40—43.

33.J. McCarthy. In: Management and the Computer of the Future (ed. by Μ. Greenberger). Cambridge, MIT Press, 1962, p. 221—236.

34.СССР в цифрах в 1973 году. Μ., «Статистика», 1974.

35.«Правда» 26 япваря 1974 г., стр. 2.

36.Electronics, 1974, 47, N 1, 117—118.

37.Electronic News, 26.11, 1973, p. 22.

38.ІО. Савинов, С. Медведев. Мировая экономика и международные отноше­ ния, 1973, № 1, 125-130.

39.EDP Industry Report, 28.IV, 1972, p. 4.

40.EDP Industry Report, 17.XII, 1971, p. 2.

41.J. H. Wolf, K. Greenough. Second Internat. Sympos. on Microelectronics. Munich, 1966.

324

Глава VIII

РОЛЬ ЦВМ В СОВРЕМЕННОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

1. Периодизация научно-технической революции

Изучение характера и особенностей современной научно-тех­

нической революции является темой многочисленных исследова­

ний, ведущихся в СССР и за рубежом. Характеристика наиболее важных исследований дана в работе [I]. Одной из основных про­

блем исследований в области современной научно-технической ре­

волюции является выявление основной черты (сущности) данного

процесса и, в частности, его основного отличия от технической

революции XVIII в. Впервые данная проблема была детально ис­

следована Н. Винером в 1950 г. в работе «Кибернетика и обще­ ство» [2]. В главе «Первая и вторая промышленные революции»

Винер дал удивительно точный по содержанию, хотя и несколько

оптимистический по срокам, прогноз изменений в промышлен­

ном производстве, характерных для эпохи «второй промышленной революции». Содержание прогноза Винера заключается в следую­

щем:

1.Управление производством осуществляется с помощью бы­ стродействующих вычислительных машин, которые используются как для непосредственного управления исполнительными меха­

низмами, так и для обработки деловой информации.

2.В отличие от первой промышленной революции, «которая

имела дело с машиной исключительно в качестве альтернативы

человеческим мускулам» [2, стр. 142 ], вторая промышленная ре­

волюция проникает в очень широкий круг областей, связанных с

механизацией процессов умственного труда.

Таким образом в то время, когда универсальные ЦВМ еще не

выпускались серийно и использовались исключительно в научных исследованиях, Винер предсказывал, что «данные машины или подобные им устройства» явятся основой переворота в промыш­

ленном производстве, причем «новым машинам потребуется от 10

до 20 лет, чтобы занять подобающее им место» [2, стр. 164]. Заметим, что прогноз Винера касался не научно-технической,

апромышленной революции. Впервые четкое разделение этих по­

нятий было дано в работе «Современная научно-техническая ре­

волюция», написанной коллективом сотрудников Института исто­

рии естествознания и техники Академии наук СССР (под редак­

цией С. В. Шухардина) и опубликованной (первое издание) в

1967 г. Здесь же было дано одно из первых в отечественной лите­

326

ратуре ' четких определении сущности современной научно-тех­

нической революции: «Важнейшей отличительной чертой совре­

менного прогресса является применение электронных вычислитель­

ных машин (ЭВМ). В условиях непосредственного производства ЭВМ позволяют заменить часть умственного труда человека и в особенности его логические функции. Возможность замены функ­ ций человеческого мозга машиной является важной предпосылкой для создания полностью автоматизированного производства и со­ ставляет сущность происходящей сейчас научно-технической рево­ люции» [1, стр. 191].

Вдокладе автора настоящей .работы на конференции ИИЕТ АН

СССР в январе 1968 г. была предпринята попытка построения пе­

риодизации развития современной научно-технической революции,

причем были выявлены определенные параллели в процессах раз­

вития технической революции, приведшей к промышленному перевороту XVIII—XIX вв., и современной научно-технической

революции.

Ниже приводятся основные результаты работы в данной об­ ласти.

Вразличных исследованиях, посвященных тем или иным аспек­

там развития современного общества, научно-техническую рево­ люцию связывают с комплексом качественных изменений в разви­

тии ряда отраслей науки и техники. К этим отраслям обычно относят атомную энергетику, космонавтику, кибернетику, ракетную технику, автоматику, радиоэлектронику, химию и ряд других обла­

стей, в которых в последние годы наблюдается резкое убыстрение

темпов научного и технического прогресса (см., например, [3—4]).

Вэтой связи представляется целесообразным рассмотрение воп­

роса о причинах столь быстрого и практически одновременного прогресса-в различных областях науки и техники.

Рассмотрение совокупности областей, в которых происходят

революционные изменения, приводит к выводу, что их современ­ ное состояние и в особенности дальнейшее развитие в значитель­

ной (зачастую решающей) степени обусловлены механизацией

процессов умственного труда на базе электронной вычислительной

техники. При этом представляется целесообразным выделить |

следующие три линии развития механизации умственного труда: И

1)выполнение научно-технических расчетов;

2)обработка больших массивов информации;

3)механизация процессов управления.

Применение электронной вычислительной техники в каждой

из этих областей механизации умственного труда во многом опре­ делило современный уровень развития науки и техники.

1 В 1964 г. в выступлении иа конференции, посвященной проблемам совре­ менной научно-технической революции, Б. Μ. Кедров отметил, что «сущ­ ностью современной научно-технической революции является замена логи­ ческих функций производителя машиной» [1, стр. 108].

327

Использование ЭВМ позволило достичь быстрого прогресса

прежде всего в тех отраслях, развитие которых во многом зависит от объема требуемых расчетов и вычислении. «Трудность, а под­ час и практическая невозможность выполнения большого коли­ чества вычислений,— отмечал видпый советский специалист в

области вычислительной техники А. А. Паперпов,— еще недав­

но приводила к тому, что явления, подлежащие математическому исследованию, идеализировались с целью упрощения описываю­

щих их дифференциальных уравнений. При этом, естественно, не

учитывалось влияние большого количества факторов, в результа­

те чего научный уровень исследования снижался. При техниче­ ских расчетах сопоставлялось малое количество вариантов реше­

ния и в результате принимался просто приемлемый, но не опти­

мальный вариант решения. Применение высокопроизводительных

вычислительных машин позволяет резко повысить уровень науч­ ных исследований и технического проектирования. Развитие та­

ких отраслей современной науки и техники, как атомная энерге­ тика и реактивная техника, было бы невозможно без современных

цифровых машин» [5, стр. 5].

Использование ЦВМ для обработки больших объемов инфор­

мации во многом определило возможность проведения современ­

328

ных космических исследований. Огромный объем телеметрической

информации, поступающей со спутников и космических кораблей, практически невозможно обработать в приемлемые сроки без ис­ пользования вычислительных машин. Обработка больших масси­

вов информации с помощью ЦВМ является необходимым условием создания современных автоматизированных систем управления

народным хозяйством на различных уровнях (в масштабе отдель­

ных предприятий, отдельных отраслей и общегосударственного

планирования). Современный уровень развития автоматики в зна­

чительной степени обусловлен применением ЭВМ в системах ав­

томатического управления. Прежде всего здесь следует отметить использование систем автоматического управления на промыш­

ленных предприятиях (управление непрерывными технологиче­

скими процессами в реальпом масштабе времени), в космической

технике (бортовые системы управления космических кораблей) и военной технике (бортовые системы управления баллистическими ракетами, самолетами, атомными подводными лодками и т. д.).

Таким образом, механизация процессов умственного труда в

настоящее время является своеобразным катализатором развития

различных областей науки и техники, определяющих лицо современной научно-технической революции. Основным' сред­

ством механизации умственного труда в настоящее время слу­

жит вычислительная техника, развивающаяся на базе электрон­ ной технологии. Соответственно роль ЦВМ в механизации процес­

329