книги из ГПНТБ / Обухов В.И. Человек и автоматика рассказ о больших системах

ваю т,

что

б ы строд ей стви е

м аш и н д л я

этого

п е ­

ри од а

д о л ж н о с о с та в л я т ь

п ри м ерн о

окол о

10®

о п ерац и й

в секун ду . Т а к а я

п рои зводи тел ьн ость

которы е не м

о ж е т вы п ол н и ть с о в р е м е н н а я в ы ­

ч и сл и тел ь н ая

м а ш и н а . П р и м е р а м и п одобн ы х

з а д а ч и

м а те м а ти ч е ск о й ф изики , н а п р и м е р

из

об л асти

газо в о й д и н а м и к и

— р а с ч е т гетер о ген ­

ных котлов.

К р о м е

того,

б ольш ой

п р о и зв о д и ­

тельн ости

тр е б у ю т

м аш и н ы , п р е д н а зн а ч е н н ы е

д л я реш ен и я з а д а ч

по освоению к осм оса ,

д и н а ­

м ической

м етеорол оги и , п р о е к ти р о в а н и я ,

с в я ­

зан н ого

с

вы б о р о м оп ти м ал ьн о го

в а р и а н т а ,

и т. д.

П о в ы ш ен и е п рои зводи тел ьн ости

м а ш и н

—

гими путям и . М о ж н о только отм етить ,

что о г р а ­

ничение

в увел и ч ен и и

п рои звод и тел ьн ости

м аш и н с о зд а е т п р е д е л ь н а я

скорость

р а с п р о с т ­

р а н е н и я

э л е к тр и ч е с к и х им п ульсов , к о т о р а я

с о ­

с т а в л я е т

300 000 ки л о м етр о в в

секунду . Н о

п о ­

вы ш ен и я

п рои зводи тел ьн ости

м о ж н о

достичь

за счет

у м е н ь ш е н и я д ет а л е й

и п р и м ен ен и я в

и принципов . В этом

отнош ен ии будущ ее , в е ­

роятно, п р и н а д л е ж и т

оптическим

ц и ф р о вы м

в ы чи сл и тел ьн ы м

м аш и н ам , которы е,

к а к п о к а ­

зы в а ю т расчеты ,

при

ем кости

за п о м и н а ю щ е г о

устрой ства

ІО9 р а з р я д о в

м огут

им еть

в р е м я о б ­

р а щ е н и я не

м ен ее 10~18

секунды . Э то ч р е з в ы ­

торы х с о с та в л я е т

около 100 нсек (1

нсек — н а ­

н осекун да = ІО-9

сек у н д ы ). В то ж е

в р е м я и з ­

ш инах, и сп ользую щ и х

л а м п ы , м о ж н о

достичь

б ы строд ей стви я п о р я д к а

н еск ольк и х

м и л л и о ­

нов, а при и сп ользован и и

ф е р р и т о в ы х

э л е м е н ­

тов — н еск ольк и х

сотен ты сяч п ерек лю чен и й в

секунду.

В зав и си м о сти

от

п р и м ен я ем ы х элем ен тов

м аш и н ы им ею т свои поколен ия .

П е р в о е п околен и е

м а ш и н х а р а к т е р и зу е т с я

тем, что строи л и сь

они

на

эл е к т р о н н ы х

л а м п а х

с н авесн ы м м о н таж о м . П е р в а я м а ш и н а этого

п о к о л ен и я — Э Н И А К

(С Ш А ,

1948), в ы п о л н ен ­

н ая н а эл ек тр о н н ы х л а м п а х ,

и м е л а

18 000 л а м п

и п рои звод и тел ьн ость

около

5000

сл ож ен и й и

росло, тем

не

менее вы п у ск

л а м п о в ы х

м аш и н

всл ед стви е

их

огром н ы х н ед о с та т к о в к

1964

го ­

д у п р а к ти ч е с к и п р ек р ати л ся .

Н а ч и н а я

со второй п олови н ы 50-х годов,

н а ­

ч а л о с к л а д ы в а т ь с я

второе

п ок ол ен и е

м аш и н ,

основой

которы х с л у ж и л и

п о л у п р о во д н и ко вы е

и ф е р р и то в ы е

элем енты . В

эти х м а ш и н а х

п р и ­

м ен ял и

печатн ы й м он таж .

Н а к о н е ц , п р и м ерн о с 1963

г о д а н аступ и л а

э р а м аш и н третьего п окол ен и я ,

к о г д а корен ны м

о б р а з о м

м ен яется

п одход

к

техн ол оги и

м о н ­

т а ж а м аш и н ,

осн ован н ы х

на

при м ен ен и и

то н ­

ких пленок ,

тун н ельн ы х диодов , м о л е к у л я р н ы х

б локов ,

и сп о льзо ван и и м и к р о м о д у л ь н о го

п о ­

стр о ен и я м аш и н и

т в е р д ы х

схем .

Р а з р а б а т ы ­

в а ю т с я

оптические

логи ч ески е

эл ем ен ты

—

ди одн ы е

л а зе р ы .

Р а з в и т и е м аш и н

на

п л ен к ах

и твер д ы х с х е м а х

с т а л о

в о зм о ж н ы м

б л а г о д а р я

бурном у

р а зв и ти ю м и к роэл ектрон и к и .

Ч то в о ­

общ е п р е д с т а в л я е т собой т в е р д а я

схем а ? Если

в зя т ь к р и с та л л крем н и я ,

то путем

вв о д а

на р а з ­

ную

глуби н у р а зл и ч н ы х

кон ц ен трац и й

о п р е д е ­

лен н ы х в ещ еств м о ж н о

ф о р м и р о в а ть сл о ж н ы е

эл ек тр о н н ы е

схем ы с

н у ж н ы м и х а р а к т е р и с т и ­

кам и . Т ако й

м онолит,

за к л ю ч а ю щ и й в себе сот ­

ни

ты сяч

эл ем ен тов ,

и п р е д с та в л я е т

собой

« твердую

схему».

Б л а г о д а р я этом у

плотность

м о н т а ж а

м аш и н третьего п ок ол ен и я у ж е сегод ­

Д л я п о к а за

в о зм о ж н о стей

м и к ром одул ьн ой

эл ектр о н и ки

од н а

из а м е р и к а н с к и х ф и р м д е ­

м о н с т р и р о в а л а в ы чи сл и тел ьн ую м аш и н у ,

и м ею ­

щ ую о б ъ ем

103 к в а д р а т н ы х

с а н т и м е т р а

и вес

283 г р а м м а

и

состоящ ую

из

587 крем н и евы х

и н тегр ал ьн ы х

схем .

Э та м а ш и н а р е ш а е т

таки е

ж е за д а ч и ,

к а к и

м а ш и н а ,

к о т о р а я

им ела

в 150 р а з б ольш и й

объем

и

в 50 р а з больш ий

вес.

д ел а . С чи таю т , что п ри н ц и п и ал ьн о в о зм о ж н о

и сп о л ьзо вать все ІО23 атом ов ,

за к л ю ч е н н ы х в

к а ж д о м куб и ч еском сан ти м етре

твер д о го тела.

С р а в н и в а я д ости гн утое с во зм о ж н ы м , ясно, к а ­

п еред ч еловечеством , и в этом п л а н е

стан ови тся

р е а л ь н ы м

с о зд ан и е та к и х

н асто л ьн ы х

в ы ч и сл и ­

тельн ы х

м аш и н ,

ко то р ы е

ещ е

сегодн я з а н и ­

м аю т

п л о щ а д ь

д есятк и

к в а д р а т н ы х

м етров.

Д л я

ср а в н е н и я

н а д о отм етить,

что

плотность

вы

д ал ь н е й ш его со в ер ш ен ств о в ан и я

м аш и н .

Н о у ж е

сегодн я

н ач и н аю т з а д у м ы в а т ь с я

над

тем, к а к с о зд а т ь

не в ы чи сл и тел ьн ы е

м а ш и ­

ны,

а вы ч и сл и тел ьн ы е системы , ко то р ы е

имеют

ещ е б ольш и е во зм о ж н о с ти в о б л а с т и

их п р и м е ­

нения д л я

новы х з а д а ч н ауки и техники.

С оврем ен н ое р а зв и т и е

и во зм о ж н о сти вы чи сли тельн ой

техники

а р а к т е р н о й особен ностью

р а з ­

в и т и я

соврем енной

в ы ч и сл и ­

тельн ой техники я в л я е т с я

п р о ­

н и кн овен и е

ее во все об ласти

д ея тел ь н о сти

ч ел о век а .

И м ен н о

поэтому,

к а к ви д н о

из п ред ы дущ его ,

число

но растет.

К р о м е у вел и ч ен и я ч и сл а м аш и н ,

д о ­

с ти ж ен и я

н а у к

п о зв о л я ю т

н еп реры вн о

с о в е р ­

ш ен ствовать м аш и н ы , у м е н ь ш а я

их вес,

г а б а ­

риты , у в е л и ч и в а я

н ад еж н ость , с о к р а щ а я

стои ­

м ость и

р а з д в и г а я

р а м к и

их п ри м ен ен и я .

Все

это в свою очеред ь

ещ е

б о льш е

с ти м ул и рует

вы п уск

м аш и н ,

и

поэтом у

число

з а к а з о в

на .

м аш и н ы

все б олее

в о зр астает . П р а в д а ,

и с п о л ь ­

зо в ан и е

вы чи сл и тел ьн ы х

м аш и н п ок а

ещ е

н е ­

скол ьк о

однобоко .

Б о л ь ш а я

их ч асть и с п о л ь зу ­

ется д л я с б о р а ,

х р а н е н и я

и п ер е р а б о тк и

и н ф о р ­

м ации ,

необ ходи м ой

д л я

у п р а в л е н и я ,

и м е н ь ­

ш ая ч асть

д л я н еп осредствен н ого

у п р а в л е н и я .

Это об сто ятел ьство

н аход и т свое объ ясн ен и е .

И звестно ,

что

у вел и ч ен и е

п рои зводи тел ьн ы х

сил влечет за собой

у гр о ж а ю щ и й

рост контор-

ми без

вы чи сл и тел ьн ы х

м аш и н .

Х а р а к т е р н ы м п р и м ером этого с л у ж а т СШ А .

В 1950. году в у ч р еж д е н и я х

б ы л о з а н я т о

40 п р о ­

центов

всего

р а б о т а ю щ е г о

н а с е л е н и я

страны .

К I960

году э т а

ц и ф р а

у в е л и ч и л а с ь

до

51 п р о ­

цента.

Н а д о

отметить,

что

к э то м у

п ери оду в

С Ш А бы ло вы п ущ ен о у ж е

б о л ьш о е количество

м аш и н ,

б л а г о д а р я чему

н а ч и н а я с

1961 года

рост ко н то р ск и х

с л у ж а щ и х

ст ал

сд е р ж и в а т ь с я .

Н а

ко н ец

1964 года

в С Ш А

э к с п л у а т и р о в а ­

л ось у ж е

о кол о

18 000

б о л ь ш и х эл ектрон н ы х

вы чи сл и тел ьн ы х

м аш и н .

О со б ен н о

б ольш ое

число м а ш и н

исп ользуется

д л я экон ом и чески х

и сследован и й ,

расчетов

и

прогн озов , а

т а к ж е

д л я о б р а б о т к и стати сти ч ески х д ан н ы х ,

П р и м е р о м ком п лексной

а в т о м а т и за ц и и всех

проц ессов

эконом ического

у п р а в л е н и я

м о ж е т

« Ф р и м ен ш у». З а в о д ы

этой

ком п ан и и

в ы п у ­

с к а ю т е ж е д н е в н о около

100

ты сяч пар

обуви

400 ф асон ов . Р а зл и ч н ы е к о м б и н ац и и

р а зм ер о в ,

сти л я

п р и в о д я т

к

20 т ы ся ч а м

т и п о р азм ер о в .

Ф и р м а п о с т а в л яе т

обувь 6500

м а г а зи н а м .

Т а ­

ким

о б р азо м , этой

обувной

ко м п ан и и

п р и х о ­

д и тся

вести б ольш ое кол и чество

в с е в о зм о ж н ы х

эк он ом и ч ески х расчетов и к а ж д ы й

день

о б р а ­

б а т ы в а т ь

огром н ое

кол и чество

в с е в о зм о ж н ы х

д ан н ы х .

Все это

в ы п о л н я ю т

д ве эл ектрон н ы е

в ы чи сл и тел ьн ы е

м аш и н ы ти п а

« Ю ни вак-120» .

В

И т а л и и , н ап ри м ер , 27%

м а ш и н

и сп о л ь зу ­

ется

в

б а н к а х . К р о м е того,

м а ш и н ы

п р и м е н я ­

ю тся

на

б и р ж а х ,

д л я о б р а б о т к и

д ан н ы х

на

транспорте, и

прежде всего в

ави ац и и .

Так,

Н ь ю -Й о р к с к а я

ф о н д о в ая

б и р ж а

и м еет р я д

в ы ­

ч и сл и тел ьн ы х

м а ш и н со

своим

« голосом »,

к о ­

торы е м огут о тв е ч а ть на

100 ты сяч телеф он н ы х

зап росов еж ед н евн о . Б л а г о д а р я

м а ш и н а м

п р о ­

16 м и л л и о н о в

акц и й в день.

В а в и а к о м п а н и я х эл ек тр о н н ы е в ы ч и с л и те л ь ­

ные м а ш и н ы

и сп о льзу ю т г л а в н ы м о б р а з о м д л я

целей

о ф о р м л е н и я

билетов ,

р е зе р в а ц и и мест в

сам о л етах , п л а н и р о в а н и я

р а б о т ы аэроп ортов .

К при м еру ,

п а н а м е р и к а н с к а я

а в и а к о м п а н и я

п л ан и р у ет

с в я з а т ь

114 кр у п н ей ш и х

а в и ап о р то в

С Ш А

и д р у ги х

с т р а н

с п ом ощ ью

электрон н ой

вы чи сли тельн ой

м аш и н ы

Н ь ю -Й о р к а ,

кото ­

р а я

будет

в ы п о л н я т ь

все

п ри веден н ы е

вы ш е

ф ункции.

В

оп и сан н ы х

п р и м ер а х

не тру д н о увидеть

за ч ат к и б о л ьш и х систем

и н ф о р м ац и о н н о го в и ­

да, ко гд а

и м ею тся

с л о ж н ы е и н ф о р м ац и о н н ы е

потоки и

ко гд а

эти м и п о то кам и

п ри ходи тся в

некоторой степ ени у п р а в л я ть , не п р и б е г а я

к п о ­

м ощ и ч ел о век а .

т

В

д ан н о м

с л у ч а е н у ж н о

о б р ати ть в н и м ан и е

на

то

об стоятел ьство ,

что

и с п о л ь зо в ан и е

э л е к ­

ном и чески х

з а д а ч

м о ж е т

идти по

пути ли бо

постепенного

з а р о ж д е н и я

и н ф о р м ац и о н н ы х

больш и х систем ,

к о гд а с л о ж н ы е

ком п л ек сы

уп равл ен и я , л и б о к а к

средство

м ех ан и зац и и

труд о ем ки х вы ч и сл и тел ьн ы х

экон ом и ч ески х

расчетов. П о с л е д н е е за н и м а е т п о к а очен ь

б о л ь ­

шое место, и вы ч и сл и тел ьн ы е

м а ш и н ы

в н а ­

стоящ ий м ом ен т ещ е

в зн ач и тел ь н о й степени

н а х о д я т п ри м ен ен и е

д лй р еш ен й я

м ассовы х

за д а ч , и м ею щ и х

зн ач и тел ьн ы й

о б ъ ем

вы ч и ­

слений.

К т а к и м

р а с ч е т а м

отн о сятся

м н огоч и сл ен ­

ны е п р оек тн о -кон структорски е

р аботы ,

з н а ч и ­

тельн ое ч исло за д а ч

н аучн ого

х а р а к т е р а . О б ­

щ ий о б ъ ем

п одобн ы х

з а д а ч б уд ет

все

в р ем я

в о зр а с т а т ь ,

т а к

к а к

п о зв о л я е т

зн ач и тел ьн о

уско р и ть и н ж е н е р н ы е

расчеты ,

в ы б и р а я

оп ти ­

д етал ей ,

у зл ов ,

м аш и н , а при реш ен и и з а д а ч н а ­

учного х а р а к т е р а

д а е т

в о зм о ж н о с ть

достичь

м а к с и м а л ь н о й

точности

расчетов , п р е д с к а за т ь

о тд ел ьн ы е э т а п ы

реш ен и я п р о б л ем ,

п е р е б р а ть и

оцен ить

среди

огром н ы х

и н ф о р м а ц и й н у ж ­

ны е д ан н ы е ,

прои звести

о б общ ен и е ,

в ы б о р ­

ку и т. д.

В н а ч а л ь н ы й

п ери од

п о я в л е н и я

м аш и н т а ­

кое

п р и м ен ен и е в ы зы в а л о

восторг у м а т е м а т и ­

ков, п о с к о л ь к у

о т к р ы в а л о в о зм о ж н о с ть

р е ш а ть

т а к и е

з а д а ч и ,

которы е

п р е ж д е

или не р е ш а ­

лись,

или о ц ен и в ал и сь п ри бл и зи тел ьн о .

О ц е н к а

в о зм о ж н о стей м а ш и н

п рои зводи тся

сл ед у ю щ и м

об р азо м . К

п р и м ер у ,

д л я

а н а л и з а

н аучной

з а д а ч и

необ ходи м о

реш и ть

систем у

у р авн ен и й с 800 н еи звестны м и , д л я

чего н уж н о

п рои звести

250

м и л л и он ов

ари ф м ети чески х

о п ерац и й . М а т е м а т и к т а к у ю р а б о т у

м о ж е т п р о ­

и звести

за

500

лет, а м а ш и н а

одной п р о и зв о д и ­

т ел ьн о сти — з а

2 дня , а

д р у го й — з а

несколько

часов .

Э тот п о р а зи те л ь н ы й

к о н т р а с т в скорости

вы чи слен ий

с р а зу

п р и о б р е т а л

огром н ое зн а ч е ­

ние,

что

и

оп р ед ел и л о

сп рос

на

вы ч и с л и те л ь ­

ны е

м а ш и н ы д л я

реш ен и я

з а д а ч

научного х а ­

т и р о ван и и

м н о го ж и л ь н о го тел еф о н н о го

к а б е л я ,

в котором

и м еется , допустим ,

7 групп п роводов

по 4

п р о в о д а

в

к а ж д о й

группе,

необходи м о

о п р ед ел и ть о п т и м а л ь н ы е ш аги скрутки

к а ж д о й

из групп, но так ,

чтобы свести к м и н и м у м у в з а ­

им ны е помехи.

С у щ еству ю щ и е

22

способа

скрутки к а ж д о й

группы п р и в о д я т

к 170 544 в а ­

р и а н та м и сп олн ения .

Е сл и

и сп о л ьзо вать

н а ­

стольн ую счетную м аш и ну ,

то д л я р а с ч е т а к а ж ­

д ого

в а р и а н т а п отр еб у ется

5

минут. Т а к и м

о б ­

р азо м , д л я

того

чтобы

оценить все в о зм о ж н ы е

в а р и а н т ы ,

н у ж н о

п отрати ть

огр о м н о е

к о л и ч е ­

ство

врем ен и ,

м есяц ы

работы . ^ Э л е к т р о н н а я

д ней

п р о г р а м м и р о в а н и я ,

р е ш а е т

эту

з а д а ч у

за один час.

П р и м е р о в

п од обн ы х з а д а ч м о ж н о

привести

много. Т ак , н а

з а в о д а х

Ф о р д а в ы чи сл и тел ьн ы е

м а ш и н ы

у ж е ср а в н и т е л ь н о

д а в н о

п ри м ен яю тся

д л я

п р о е к ти р о в а н и я автом об и л ей .

В се

это з н а ­

чи тельн о содей ствует

у скорен и ю

и м е х а н и з а ­

ции

в ы ч и сл и тел ь н ы х работ . Ң о они не

с о с т а в ­

л я ю т ещ е систем . М е ж д у тем соответствую щ и е

р аб о ты

могут, вероятн о , в

б у д у щ ем

привести

к б о л ьш и м си с те м ам

и н ж ен ерн о -техн и ческого

или н аучн ого х а р а к т е р а .

Д л я и н ж ен ер н о -тех н и ­

ческого х а р а к т е р а т а к а я

си стем а б уд ет в ы г л я ­

д еть с л ед у ю щ и м о б р азо м . Р а с ч е т ы м а ш и н ы

по

отд ел ьн ы м б л о к а м п р о и зв о д я тся с в ы б о р о м

о п ­

т и м ал ь н о сти н а ко м п л ек се

м аш и н , о д н а

из

к о ­

торы х у п р а в л я е т не то л ь к о

всем ходом

п р о е к ­

т и р о в а н и я и расчета , но

ф о р м и р о в а н и е м

и

пе-

редач ей

соответствую щ ей д о к у м е н т а ц и и

п р я ­

мо на

п рои зводство д л я

и зготовл ен и я

.м а­

ш ины .

Т ак , в л а б о р а т о р и и ф и р м ы И Б М (С Ш А )

п р о е к ти р о в а н и е эл ек тр о н н ы х

вы чи сл и тел ьн ы х

ш ин.

П р и

этом

о с в о б о ж д а е т с я

250 ч е р т е ж н и ­

ков,

а с р о к

р а зр а б о т к и м а ш и н ы

с о к р а щ а е т с я с

2,5 л е т до

10

месяцев.

В

А нглии

б ы ла п р е д п р и н я та

п оп ы тк а р а с ­

четны е д ан н ы е д ета л е й п е р е д а в а т ь

из вы чи сл и ­

тельн ой м аш и н ы

н еп осред ствен н о

н а стан ки с

П р и м е р о м больш ой систем ы

н аучн ого

х а ­

р а к т е р а

м о ж е т

б ы ть

у п р а в л е н и е

экспеди цией

к осм и чески х к о р а б л е й

д л я

осв о ен и я Л у н ы

или

п л а н е т солнечн ой систем ы ,

к о гд а

н еобходи м

не

то л ь к о

расчет ,

но

у п р а в л е н и е

к о р а б л я м и ,

их

м а н е в р и р о в а н и е м

и д руги м и

р а б о т а м и .

П о эт о м у п р и н ц и п и ал ьн о

при

реш ен и и п р о б ­

л ем ы м о ж н о идти

до п р о е к ти р о в а н и я больш ой

систем ы , о д н а к о

это

не зн ач и т ,

что л ю б а я

з а ­

д а ч а и

ее

реш ен и е

на

в ы чи сл и тел ьн ой м а ш и ­

не —■это н а ч а л о больш ой

систем ы .

О б л а с т и ф о р м и р о в а н и я

б о л ь ш и х систем и

о б л асти

п ри м ен ен и я

э л е к т р о н н ы х

вы ч и с л и те л ь ­

ны х м аш и н

в сегд а

д о л ж н ы

б ы ть

четко р а з г р а ­

ниченными.

О г р о м н ы е в о зм о ж н о сти вы ч и сл и тел ьн ы х м а ­

ш ин в- р а с ч е т а х

п ри вели к

и сп о л ь зо в ан и ю

их

д л я п рои зво д ствен н ы х

целей.

Э ти

м аш и н ы

о су ­

щ ес т в л я ю т

оп ерати вн ы й к он трол ь , у п р ав л ен и е

р е ж и м а м и

отд ел ьн ы х

б лок ов

и

систем.

П р и

этом они м огут

вы ступ ать

в р о л и

« советчика»,