Мейнфреймы

Мейнфре́йм (от англ. mainframe) - данный термин имеет два основных значения.

Большая универсальная ЭВМ - высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.

Компьютер c архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries.

Особенности и характеристики современных мейнфреймов:

Среднее время наработки на отказ оценивается в 12-15 лет. Надежность мейнфреймов - это результат почти 60-летнего их совершенствования. Группа разработки VM/ESA затратила двадцать лет на удаление ошибок из операционной системы, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.

Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счет использования следующих принципов.

Дублирование: два резервных процессора, запасные микросхемы памяти, альтернативные пути доступа к периферийным устройствам.

Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров.

Целостность данных. В мейнфреймах используется память, исправляющая ошибки. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти, или данных, ожидающих устройства ввода-вывода. Дисковые подсистемы построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования защищают от потерь данных.

Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80-95% от их пиковой производительности. Для UNIX-серверов, обычно, рабочая нагрузка не может превышать 20-30% от пиковой загрузки. Серверы типа Unix или Microsoft Windows чтобы быть устойчивыми должны выполнять единственное приложение, то есть под каждое приложение типа базы данных, промежуточного ПО или интернет-сервера должна быть выделена отдельная машина, в то время как операционная система мейнфрейма будет тянуть всё сразу, причем все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие куски ПО.

Пропускная способность подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработана так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод.

Масштабирование может быть как вертикальным так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) - многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределенный Sysplex называют GeoPlex. В случае использования ОС VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование - на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в тоже же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.

Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Все это, в совокупности, ведет к повышению скорости и эффективности обработки.

Защита. Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства, и Logical Partition, и средства защиты операционных систем, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают совершенную защиту.

Сохранение инвестиций - использование данных и существующих прикладных программ, не влечет дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных.

Пользовательский интерфейс всегда оставался наиболее слабым местом мейнфреймов. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов, в кратчайшие сроки и при минимальных затратах, обеспечить современный интернет-интерфейс.

IBM System/360

IBM System/360 (S/360) - это семейство компьютеров класса мейнфреймов, которое было анонсировано 7 апреля 1964 года. Это был первый ряд компьютеров, в котором проводилось чёткое различие между архитектурой и реализацией.

Рис.6 IBM System/360

Отличие от предыдущих серий, IBM создала линейку компьютеров, от малых к большим, от низкой к высокой производительности, все модели которой использовали один и тот же набор команд (с двумя исключениями из правила - для специфичных рынков). Эта особенность позволяла заказчику использовать недорогую модель, после чего обновиться до более крупной системы, с ростом компании - без необходимости переписывать программное обеспечение. Для обеспечения совместимости, IBM впервые применила технологию микрокода, который применялся во всех моделях серии кроме самых старших.

Затраты на разработку System/360 составили около 5 млрд. долларов США (что соответствует 30 млрд. в ценах 2005 г., если сравнивать с 1964). Таким образом, это был второй по стоимости проект НИОКР 1960-х годов после программы «Аполлон».

Дальнейшим развитием IBM/360 стали системы 370, 390, zSeries и z9. В СССР IBM/360 была клонирована под названием ЕС ЭВМ.

Благодаря широкому распространению IBM/360 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники.

Шестнадцатеричная система, широко применявшаяся в документации IBM/360, практически вытеснила ранее доминировавшую восьмеричную.

IBM System/370

Рис.7 IBM System/370

BM System/370 (S/370) - серия мейнфреймов, выпущенная компанией IBM. Впервые анонсирована 30 июля 1970 года. Эти машины обладали теми же преимуществами, что и их предшественники System/360: высокой управляемостью, универсальностью, масштабируемостью и надёжностью при обработке приложений с большим объёмом данных в многопользовательской среде и были совместимы с системами System/360. Основными новациями System/370 можно считать возможность использования нескольких процессоров в рамках одной системы, полноценную поддержку виртуальной памяти и новый 128-разрядный блок вещественной арифметики.

IBM System/390

IBM System/390 (S/390) - мейнфреймы компьютерной архитектуры IBM ESA/390, разработанные компанией IBM.

IBM ESA/390 (англ. Enterprise Systems Architecture/390) является развитием архитектур System/360 и System/370; о её выпуске было объявлено в 1990 г. В результате пересмотра бизнес инфраструктуры в 2000 г., дальнейшее развитие архитектуры линии IBM S/390 получило название z/Architecture, а мейнфреймы - zSeries и System z9.

IBM System z

IBM System z (более раннее название IBM eServer zSeries) - бренд созданный компанией IBM, для обозначения линейки мейнфреймов.

Буква Z происходит от «zero down time», означающее нулевое время простоя, что отражает одно из главных качеств сервера - высочайшую надежность, позволяющую непрерывно поддерживать работу сервера на заданном уровне производительности по схеме 7 × 24 (то есть 24 часа в сутки) × 365 (дней).

Рис.8 zSeries 800

2000 году компания IBM сменила название IBM System/390 на IBM eServer zSeries и уже в октябре 2000 была выпущена первая модель этого семейства zSeries 900. В 2002 году было представлено новое семейство zSeries 800. А в апреле появился сервер zSeries 890. В середине 2005 системы этого типа получили новое обозначение - System Z.

Рассмотрим один из представителей этого семейства мейнфреймов - zSeries 890 - класс мейнфреймов, созданный компанией IBM и предназначенный для предприятий среднего размера. В целом z890 построен на базе технологии сервера z990, но обладает меньшей мощностью.

Общие Характеристики:

От 1 до 4 процессоров.

От 8 до 256 GB внутренней памяти.

До 30 логических разделов LPAR.

До 256 каналов ввода/вывода.

Конструкция:

z890 построен по классической схеме zSeries, но имеет только один фрейм(A-фрейм), в то время как z990 имеет два фрейма(A и Z фреймы).

Фрейм z890 состоит из:

CEC каркаса

Каркаса ввода/вывода

Источников питания

Системы воздушного охлаждения

Системы жидкостного охлаждения

Поскольку для сервера z890 реализована только одна аппаратная модель - А04, CEC cage содержит только один процессорный блок(в то время как CEC cage в z990 имеет 4 блока). Поэтому z890 может иметь от 1 до 4 процессоров и от 8 до 32 GB внутренней памяти. Один из процессоров может быть конфигурован как SAP.

Блоки z890 поддерживают пропускнцую способность данных в 16 Gb/sec между памятью и устройствами ввода/вывода используяю до восьми процессорных шин STI(Self-Timed Interconnect).

Серверы z890 работают только в LPAR-режиме. В одном сервере можно определить до 30 логических разделов(LP), и соответственно до 30 логических канальных подсистем(LCSS). Существуют определенные правила построения LPs и LCSSs:

1. Суперкомпьютеры

Определение понятия суперкомпью́тер (англ. supercomputer) не раз было предметом многочисленных споров и дискуссий.

Чаще всего авторство термина приписывается Джорджу Мишелю и Сиднею Фернбачу, в конце 60-х годов XX века работавшим в Ливерморской национальной лаборатории и компании Control Data Corporation. Тем не менее, известен тот факт, что ещё в 1920 году газета New York World рассказывала о «супервычислениях», выполняемых при помощи табулятора IBM, собранного по заказу Колумбийского университета.

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крея, таких как, Control Data 6600, Control Data 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 и Cray-4. Сеймур Крей разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: - «любой компьютер, который создал Сеймур Крей». Сам Крей никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, предпочитая использовать вместо этого обычное название «компьютер».

Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». Шутливая классификация Гордона Белла и Дона Нельсона, разработанная приблизительно в 1989 году, предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер - это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом, скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером.

Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров, предлагаемых другими компаниями.

Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно работающих векторных процессоров практически стало стандартным суперкомпьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно-конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно соединённых скалярных процессоров.

Массивно-параллельные системы стали объединять в себе сотни и даже тысячи отдельных процессорных элементов, причём ими могли служить не только специально разработанные, но и общеизвестные и доступные в свободной продаже процессоры. Большинство массивно-параллельных компьютеров создавалось на основе мощных процессоров с архитектурой RISC, наподобие PowerPC или PA-RISC.

В конце 90-х годов высокая стоимость специализированных суперкомпьютерных решений и нарастающая потребность разных слоёв общества в доступных вычислительных ресурсах привели к широкому распространению компьютерных кластеров. Эти системы характеризует использование отдельных узлов на основе дешёвых и широко доступных компьютерных комплектующих для серверов и персональных компьютеров и объединённых при помощи мощных коммуникационных систем и специализированных программно-аппаратных решений. Несмотря на кажущуюся простоту, кластеры довольно быстро заняли достаточно большой сегмент суперкомпьютерного рынка, обеспечивая высочайшую производительность при минимальной стоимости решений.

В настоящее время суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью («числодробилки» или «числогрызы»). Такие машины используются для работы с приложениями, требующими наиболее интенсивных вычислений (например, предсказания погоды, моделирование ядерных испытаний и т. п.), что в том числе отличает их от серверов и мэйнфреймов (англ. mainframe) - компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать типовые задачи (например, обслуживание больших баз данных или одновременная работа с множеством пользователей).

Компьютеры IBM , имеют архитектуру CISC ... , а процессоры Motorola, используемые фирмой Apple ...

Архитектура компьютера и его компоненты

Реферат >> Информатика

Объем информации, перерабатываемый процессором компьютера в единицу времени. Ритм работы компьютера навязывается генератором тактовых... . Для примера можно перечислить поколения IBM -компьютеров в порядке возрастания их производительности: Intel ...

История развития компьютеров , процессоров ,операционных систем

Реферат >> Информатика

... (операционная система, созданная компанией IBM для компьютера IBM 7094). 1.3. Третье поколение (... достижением явилась многозадачность. На компьютере IBM 7094, когда текущая... 1983 году появился компьютер IBM PC/AT с центральным процессором Intel 80286, ...

Устройство компьютера Компоненты персонального

Дипломная работа >> Информатика

Использоваться во времена процессоров Intel Pentium. Ранее (начиная с компьютеров IBM PC/AT до... платформ на базе процессоров до Socket ...

Олег Спиряев

Среди важнейших достижений XX века, изменивших способы сбора, передачи и использования информации, обычно называют компьютеры IBM System/360 и IBM PC. На самом деле корпорация IBM (http://www.ibm.com) сделала гораздо больше, сыграв весьма значительную роль в создании вычислительной техники и ее применении.

Во вторник, 7 апреля 1964 г., Томас Дж. Уотсон-младший, позднее возглавивший IBM, объявил о выпуске семейства ЭВМ System/360. Это был, пожалуй, самый дорогостоящий проект в истории вычислительной техники. Целью его была разработка всесторонне продуманного комплекса решений в области аппаратуры, ПО, технологии производства, организации распространения и технического обслуживания семейства компьютеров, различных по производительности и стоимости. Универсальность семейства достигалась за счет того, что компьютеры были рассчитаны на обработку как десятичных чисел, так и чисел с плавающей точкой, а также за счет развитого системного ПО, отвечающего специфическим потребностям различных пользователей. В разработке семейства System/360 участвовали Джин Амдал, Г. Блау, Ф. П. Брукс-младший. Машины этого типа получили общее имя "мэйнфрейм" (mainframe) - по названию типовых стоек IBM, в которых размещалось оборудование центрального процессора.

Мэйнфрейм IBM System/360.

Двумя неделями ранее более двухсот менеджеров из компьютерной отрасли узнали о предстоящем событии из первого номера бюллетеня, ознаменовавшего начало работы компании International Data Corporation (IDC), основателем которой был Патрик Дж. Макговерн. Первое издание называлось EDP Industry and Market Report. Более позднее свое название - The Gray Sheet ("Серый лист") - бюллетень получил от цвета бумаги, на которой был напечатан. System/360 и первый отчет IDC дали начало новым сегментам ИТ-отрасли, стоимость которых на сегодняшний день измеряется миллиардами долларов.

Однако в 1964 г. хватало и скептиков. Так, журнал Fortune подсчитал, что риски IBM, связанные с выпуском System/360, составляли как минимум миллиард долларов, - иными словами, неудача проекта могла привести к банкротству "Голубого гиганта". Сомнения компьютерных инженеров были связаны и с ощущением начала эры их "суперважности" (ведь с тех пор программисты уже не могли непосредственно влиять на конфигурацию вычислительной платформы). К моменту появления System/360 в пользовании находилось примерно двадцать тысяч компьютеров. Всего одно из десятков предприятий могло купить машину такого типа - стоила она по тем временам довольно дорого. Рынок ПО вообще практически отсутствовал, а приложения писались под конкретные потребности клиента. Многие компании, занимавшиеся производством компьютеров, ушли с рынка, не дождавшись лучших времен. Среди них были такие гиганты электронной отрасли, как RCA, General Electric и Xerox (заметим, что до сих пор компьютерная отрасль требует от работающих на этом поприще просто стальных нервов). Кстати, на разработку мэйнфреймов IBM потратила 5 млрд долл. (что по нынешним ценам эквивалентно примерно 30 млрд долл.), и это было очень рискованным шагом, поскольку ежегодный доход компании тогда составлял всего 3,2 млрд долл. Но IBM поставила на эту лошадь и выиграла.

Пользователи вначале никак не отреагировали на первые мэйнфреймы серии 360, но месяца через два они поняли, чем хороши такие системы, и количество заказов превзошло все ожидания IBM. На протяжении же последующих пяти лет число компьютеров этого семейства, применяемых для решения корпоративных задач, возросло до 90 тыс.

От System/360 к S/390

Размеры компьютера System/360, по сегодняшним меркам, были весьма внушительны - он занимал целую комнату. Правда, конфигурация тогдашних мэйнфреймов сегодня, мягко говоря, не поражает воображения: тактовая частота процессора составляла 2 МГц, а емкость накопительной системы (ленты и диски) - всего 8 Мбайт. Но, несмотря на это, к такому компьютеру можно было одновременно подключить до 248 терминалов, с которых вводились данные и на которые выводились результаты.

При разработке этого проекта родились такие технологии, как параллельная обработка, конвейер, процессор ввода-вывода, виртуальная память, виртуальная машина, впоследствии перекочевавшие в "обычные" компьютеры.

Мэйнфреймы System/360 стали первым большим семейством компьютеров, позволявшим применять взаимозаменяемое ПО и периферийное оборудование. Вместо того чтобы приобретать новую систему, когда потребности и бюджет заметно вырастали, заказчики теперь могли просто наращивать вычислительные возможности по частям, добавляя или заменяя лишь необходимые аппаратные средства.

Различные устройства этой серии обладали полной совместимостью, что позволяло компоновать из них комплексы, как из деталей конструктора. Были созданы устройства ввода-вывода (в том числе с перфокарт), хранения данных (диски, ленточные накопители). Например, в рамках System/360 предлагался выбор из пяти процессоров, 44 периферийных устройств и 19 комбинаций питания, быстродействия и памяти. Пользователь мог эксплуатировать те же самые магнитные ленты и дисковые накопители с процессорами, отличавшимися по производительности в 100 раз. Стоил такой компьютер тогда около 2 млн долл.

Вообще говоря, в 1964 г. IBM объявила о создании шести моделей семейства System/360, ставших первыми компьютерами третьего поколения. Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью. Цифра 360 (полная окружность в градусах) указывала на возможность создать систему для приложений любого направления. При разработке моделей семейства использовался ряд новых принципов, что делало машины универсальными и позволяло с одинаковой эффективностью применять их как для решения задач из различных областей науки и техники, так и для обработки данных в сфере управления и бизнеса.

Действительно, мэйнфреймы могли решать самые разные задачи - от расчета зарплаты до расчета ракет. Подобные системы от IBM потом участвовали в американской лунной программе и в реальном масштабе времени обрабатывали данные во время экспедиций "Аполлонов". Кроме того, на базе System/360 была построена первая в мире полуавтоматическая система резервирования билетов SABRE.

Системы IBM в работе.

В качестве элементной базы для семейства System/360 были выбраны гибридные микросхемы, благодаря чему новые модели стали считать машинами третьего поколения. В ранних своих компьютерах IBM использовала транзисторы, полученные по лицензии от корпорации Texas Instruments (http://www.ti.com). Но впоследствии руководство IBM приняло решение выпускать все электронные компоненты самостоятельно, чтобы не зависеть от внешних поставщиков и обеспечить максимально низкие цены на электронику. При разработке же System/360 руководство IBM решило не полагаться на интегральные схемы, изобретенные в 1959 г., так как в то время это была новая, еще не апробированная и дорогая технология. Вместо этого в IBM была разработана гибридная технология SLT (Solid Logic Technology).

Другой проблемой было производство памяти, основанной на магнитных сердечниках. Конечно, IBM обладала современными технологиями, но нужны были новые производственные мощности. Было расширено существующее подразделение в Кингстоне и построена новая фабрика в Боулдере (шт. Колорадо). Но и это полностью не решило проблему, и тогда был проведен эксперимент по переносу части производственных мощностей в Японию, где работники на фабрике изготовляли модули памяти вручную, без автоматического оборудования. Зарплаты японских рабочих, при самом высоком качестве работы, были тогда столь низки, что память, сделанная в Японии, оказывалась дешевле памяти, изготовленной в США при помощи автоматического оборудования.

Таким образом, на транзисторные машины второго поколения пришлось всего лишь пять лет в биографии IBM. При создании семейства System/360 IBM в последний раз позволила себе роскошь выпускать компьютеры, несовместимые с предыдущими моделями. Но самое главное, что эти компьютеры породили новое явление в компьютерной индустрии, создав так называемую платформу. Под этим обычно понимают индустриальный стандарт на аппаратное обеспечение с частично или полностью открытой архитектурой, что дает возможность сторонним фирмам производить периферийное оборудование и строить собственные системы на ее основе.

Кроме того, IBM разработала широкий набор эмуляторов и имитаторов предыдущих компьютеров, чтобы облегчить пользователям переход на компьютеры серии System/360. Заменив свои системы на семейство IBM System/360, пользователи могли в течение многих лет работать с компьютерами этой серии, переходя на все более мощные машины без затрат на переработку ПО. Концепция программно-совместимого семейства компьютеров стала стандартом для всей компьютерной промышленности. Широко известная теперь серия вывела компанию в неоспоримые лидеры в области вычислительной техники. Только в США было установлено более 20 тыс. мэйнфреймов System/360, что дало IBM возможность поставить под свой контроль две трети всего рынка компьютеров.

Спустя шесть лет, в 1971 г., IBM представила две первые модели семейства System/370 (370/135 и 370/195), преемников System/360 на новой технологической базе - монолитных интегральных схемах. Запуском в производство моделей семейства System/370 руководил Т. В. Лерсон, сменивший в 1974 г. Т. Дж. Уотсона-мл. на посту президента IBM. Появление новой серии не стало революцией, скорее это была эволюция ранних идей. Компьютеры линейки System/370 были уже полностью построены на интегральных схемах, что дало увеличение производительности по сравнению с линейкой System/360. Новые машины были более надежными, а благодаря использованию полупроводниковой памяти уменьшились в размерах.

Стоит отметить, что самые передовые решения, приводящие к повышению производительности, сразу же появлялись на этих машинах. Так, модель IBM 360/67 имела аппаратуру динамического преобразования адресов. B IBM 360/91 была реализована способность устройства управления обнаруживать все операции, допускающие одновременное исполнение. Многопроцессорность на основе общей оперативной памяти была также реализована в IBM 360/67. При этом межпроцессорную связь обеспечивала команда "сигнал процессору", предусматривающая передачу и прием кода приказа, декодирование кодов приказов и ответ процессору, пославшему сигнал. Для связи процессоров была добавлена дюжина новых команд. Предусмотрена была возможность прерывания одного процесса другим (например, в IBM System/360 модели 65 MP).

Выпущенная в 1971 г. System/370 модели 145 стала первым универсальным компьютером, в котором использовались большие интегральные схемы для построения оперативной памяти и логических функций. Новая технология, заменившая SLT, позволила интегрировать на одной микросхеме элементы, ранее размещавшиеся на нескольких. Благодаря этому машины System/370 стали в три-пять раз производительнее, чем System/360, построенные по SLT-технологии. Кроме того, в модели 145 память на магнитных сердечниках была заменена памятью на основе полупроводниковой технологии.

Мэйнфрейм System/370-45 стал одним из первых серийных компьютеров, использующих технологию "виртуальной памяти". Эта технология расширила возможности компьютеров за счет того, что пространство на жестком диске стало можно использовать для размещения дополнительной оперативной памяти, необходимой для работы ПО. Опережающий просмотр команд для динамического предсказания логических переходов был реализован в машине IBM 3081. Средством повышения производительности стали и присоединенные процессоры, подключавшиеся к центральным ЭВМ в качестве периферийных устройств. Были разработаны специальные устройства, предназначенные для решения очень узких классов задач, однако из-за небольших тиражей и высокой стоимости их применение было ограничено.

В 70-х годах получили широкое распространение матричные процессоры - устройства, реализовавшие концепцию "одна команда - много данных". Матричный процессор IBM-3838 состоял из управляющего процессора, оперативной памяти емкостью до 1 Мбайт, пяти процессорных элементов и устройства сопряжения с каналом, обеспечивающего скорость обмена с компьютером 3-4,5 Мбайт/с. Слово данных матричного процессора имело длину 32 бит. Одновременно матричный процессор мог обрабатывать до семи пользовательских задач. Все процессоры выполняли одновременно одну команду, каждый над своими данными. Производительность матричного процессора оценивалась как 30 MFLOPS или 100 MIPS.

С 1983 г. началась поставка моделей System/370 Extended Architecture. Накопленный компанией опыт позволил создать архитектуру ESA/370, а затем ESA/390. В 1990 г. были выпущены мэйнфреймы семейства 390, которые, как и все предыдущие модели этих семейств, поддерживали совместимость приложений снизу вверх. В 1995 г. появились серверы S/390 Parallel Enterprise Server.

Следующее поколение суперскалярной RISC-технологии, разработанное IBM к концу 80-х годов, - архитектура POWER (Performance Optimization with Enhanced RISC). В начале 1990 г. успешно дебютировала серия RISC System/6000. Тогда же для IBM RS/6000 была выпущена версия ОС Unix, названная AIX Version 3. В 1990 г. IBM продала 25 тыс. компьютеров RS/6000. Объем нового бизнеса IBM к концу того же года достиг 1 млрд долл.

Корпорация IBM учитывала приверженность пользователей к мэйнфреймам, связанную с хорошо обкатанными приложениями, развитыми возможностями защиты данных, резервного копирования и восстановления после сбоев. Однако мэйнфреймы на биполярных микросхемах, обеспечивая быстродействие 60 MIPS на один процессор, требовали водяного охлаждения, слишком много электроэнергии, специальных инженерных сооружений и больших площадей. Взамен IBM предложила мэйнфреймы на КМОП-процессорах, которые обходились потребителям на 70% дешевле.

Существенно, что IBM удваивала производительность КМОП-мэйнфреймов каждые полтора года. Всего за десять лет сменилось пять поколений машин на базе КМОП. Мэйнфреймы System/390 G5 в конфигурации с 10 процессорами способны выполнять до 900 млн инструкций в секунду. Технология IBM S/390 Parallel Sysplex позволяет еще больше увеличить производительность. Неотъемлемой частью архитектуры кластеризации IBM Parallel Sysplex стала технология объединения вычислительных систем, позволяющая нескольким компьютерам взаимодействовать с общим полем данных. При ее использовании коэффициент готовности системы достигает 99,999%.

Для балансировки распределения трафика между серверами, входящими в кластер Sysplex, корпорации IBM и Cisco Systems предлагают совместно разработанное ПО Generic Routing Encapsulation. Это один из результатов стратегического альянса двух корпораций.

На платформе S/390 работают прикладные системы класса ERP компаний SAP, People Soft, Oracle, Baan. Сама IBM предлагает набор программных и аппаратных средств IBM Treasure Series for S/390 для создания хранилищ данных, механизмов поиска и анализа информации приложений SAP R/3 в СУБД DB2.

После выпуска S/390 G5 корпорации IBM удалось захватить 95% мирового рынка мэйнфреймов. В 2000 г. появилось их шестое поколение - S/390 G 6.

Новое поколение - zSeries

Когда в октябре 2000 г. в IBM приступили к ребрэндингу своих серверных систем, эти преобразования были представлены как реакция на растущие требования бизнеса в Интернете. Руководство корпорации объявило о своем намерении использовать на всех платформах такие открытые стандарты и продукты, как TCP/IP, HTML, Java, XML, Apache, и о желании поддерживать быстро приобретающую популярность ОС Linux. Именно тогда мэйнфреймы получили название eServer zSeries, призванное подчеркнуть нулевое время простоя (zero down time) этих систем.

Архитектура z/Architecture, на которой основаны системы zSeries, - это новый стандарт производительности и интеграции, ставший продолжением концепции сбалансированной системы в архитектуре S/390. Такие системы способны устранять узкие места, связанные с недостатком адресуемой памяти, предоставляя фактически неограниченные возможности 64-разрядной адресации и обеспечивая огромный запас для непредвиденных рабочих нагрузок и приложений растущего предприятия.

Новым флагманом мэйнфреймов стала серия компьютеров IBM eServer zSeries 900, оптимизированная для задач электронного бизнеса. В ее состав входят 64-разрядные многопроцессорные системы с оперативной памятью объемом 64 Гбайт и с пропускной способностью системы ввода-вывода и адаптеров сетевых каналов, составляющей 24 и 3 Гбайт/с соответственно. Производительность zSeries 900 превышает 2500 MIPS. Важнейший их компонент - 20-процессорный модуль MCM (Multi-Chip Module). Его 16 процессоров предназначены для исполнения прикладных задач в SMP-режиме, а остальные выполняют такие системные функции, как управление вводом-выводом, восстановление при возникновении ошибок, криптозащита.

Каждая система может работать автономно или в составе кластера Parallel Sysplex совместно с другими компьютерами zSeries и системами IBM S/390. Кластер обеспечивает высокую масштабируемость и исключительный уровень готовности. До 32 систем zSeries 900 можно объединять в кластеры на базе технологии Parallel Sysplex.

В 15 логических разделах zSeries 900 могут независимо друг от друга работать различные ОС (z/OS, z/VM и Linux for zSeries), обращаясь к общим системным ресурсам.

Выпуск новой и недорогой системы начального уровня IBM zSeries 800 (ранее известной под кодовым названием Raptor - "хищник") радикально изменил ценовые характеристики рынка мэйнфреймов. Новая система доступна в нескольких вариантах: восемь моделей общего назначения и единственный в своем роде мэйнфрейм под полным управлением Linux. Отличаются они прежде всего числом процессоров (от одного до четырех) и объемом оперативной памяти (от 8 до 32 Гбайт).

С выпуском zSeries 800 корпорация IBM смогла предложить высокую надежность и производительность технологии zSeries заказчикам, которым мэйнфреймы раньше были не по средствам. Кроме того, IBM впервые реализовала современную технологию кластеризации Parallel Sysplex на мэйнфреймах начального уровня. Напомним, что эта технология обеспечивает практически нулевое время простоя, высокую доступность приложений и надежность бизнеса за счет объединения нескольких мэйнфреймов в сетевой кластер.

Заказчики, использующие мэйнфреймы, все чаще добавляют новые Web-приложения в существующие инфраструктуры для экономии энергии, пространства и расходов на управление. Система zSeries 800 рассчитана на варианты объединения серверов для заказчиков со средним уровнем финансовых возможностей. Она позволяет отказаться от дорогостоящих и недозагруженных серверных пулов, составленных из Web-серверов, серверов файлов, печати и электронной почты, за счет переноса всей нагрузки на один мэйнфрейм, упрощая, таким образом, администрирование и снижая затраты. Благодаря технологии виртуальных машин IBM z/VM система zSeries 800 может объединить от 20 до нескольких сотен серверов Sun или Intel на одной физической платформе.

Благодаря современной технологии система zSeries 800 предоставляет экономичную и гибкую среду для разработки, тестирования и эксплуатации приложений, переноса приложений с 32- на 64-разрядную платформу и новых рабочих нагрузок электронного бизнеса. В zSeries 800 нашли применение технологии самовосстановления и самоуправления, реализованные в компьютерах IBM, включая резервные мощности, кластеры Parallel Sysplex, одновременный ввод-вывод и автоматическое обращение в IBM при обнаружении неисправности системы. Одновременно с новыми мэйнфреймами IBM анонсировала специальную версию 64-разрядной ОС z/OS.e, которая предназначается для исполнения приложений электронного бизнеса, в том числе сервера приложений WebSphere, баз данных DB2 и приложений MQSeries.

Самая мощная на сегодняшний день система масштаба предприятия - это модель eServer zSeries 990 (кодовое название T-Rex, "Тиранозавр"). Подобные системы предназначены для компаний финансового сектора и других отраслей, где требуется максимальная отказоустойчивость, защита информации и высокие вычислительные возможности. Стоимость нового IBM eServer zSeries 990 начинается с 1 млн долл. Новая система - результат четырех лет работы 1200 разработчиков IBM. Инвестиции в разработку "Тиранозавра", по словам представителей IBM, составили около 1 млрд долл. Но система стоит того.

Считается, что zSeries 990 - самый мощный и масштабируемый мэйнфрейм IBM за всю их 40-летнюю историю. Этот сервер обладает вдвое большими возможностями виртуализации и способностью делать примерно втрое больше работы, чем zSeries 900. В дополнение к новому дизайну, который позволяет заказчикам наращивать мощность без отключения системы, значительно упрощена структура продукта.

Производительность 32-процессорной системы zSeries 990 составляет 9000 MIPS, что втрое превышает показатели zSeries 900. Эта модель содержит в два раза больше процессоров, причем масштабировать сервер от одного до 32 процессоров допустимо без отключения системы.

На zSeries 990 поддерживается до 30 логических разделов (LPAR), что вдвое превышает возможности zSeries 900. С помощью версии z/VM 4.4 заказчики могут быстро создавать и эффективно управлять сотнями виртуальных Linux-серверов в одном физическом корпусе. Расширенные технологии виртуализации IBM делают zSeries 990 хорошей платформой для консолидации, когда необходимо сократить стоимость групп серверов и затраты на их управление.

Побивая собственный рекорд безопасности, новая 16-процессорная система zSeries 990 может обрабатывать11 000 транзакций в секунду, проводимых по протоколу Secure Sockets Layer (SSL); это на 57% выше по сравнению с 16-процессорной системой zSeries 900. Квитирование установления связи по протоколу SSL, то самое, что вызывает появление в нижней панели браузеров пиктограммы запертого замка, очень важно для транзакций электронного бизнеса и позволяет безопаснее обрабатывать заказы в оперативном режиме. Возможность обработки большего количества транзакций SSL означает, что компании смогут обслуживать больше заказчиков и за меньшее время обеспечивать больший объем продаж.

Для тех заказчиков, которым нужна высокая способность к подключению для новых задач электронного бизнеса, выполняемых на мэйнфрейме, система zSeries 990 предоставляет до 512 каналов ввода-вывода, что вдвое превышает возможности ее предшественницы. Кроме того, теперь доступно до 16 HiperSocket, которые обеспечивают высокоскоростное соединение по протоколу TCP/IP между виртуальными серверами в пределах одной системы zSeries 990 (это вчетверо превышает возможности zSeries 900). IBM также представила новую технологию под названием "логическая канальная подсистема", которая облегчит для заказчиков консолидацию нескольких мэйнфреймов в единую систему zSeries 990. В zSeries 990 по сравнению с zSeries 900 вчетверо увеличен объем памяти - 256 Гбайт против 64 Гбайт. Сердце zSeries 990 - многокристальный модуль MCM.

Подарок к юбилею

В сороковую годовщину появления мэйнфрейма System/360 корпорация IBM анонсировала систему eServer z890 с современной технологией для упрощения ИТ-среды. Эта система позволила предложить и новые ценовые условия для компаний среднего бизнеса. Кроме того, был объявлен сервер хранения IBM TotalStorage Enterprise Storage Server 750, обеспечивающий профессиональные корпоративные возможности более крупных систем хранения новому сегменту заказчиков. Вместе новый мэйнфрейм и системы хранения позволят компаниям среднего бизнеса консолидировать и упростить свою ИТ-среду с помощью самых современных отраслевых технологий.

Мэйнфрейм z890 создан на основе технологии z990 и предлагает высокий уровень гибкости, виртуализации, автоматизации и масштабируемости. Старшая модель линейки z890 почти в два раза превосходит по вычислительной мощности старшую модель линейки z800, что стало результатом практически 100%-ного увеличения производительности каждого центрального процессора общего назначения. Но, обеспечивая в целом значительное превосходство в вычислительной мощности по сравнению с z800, мэйнфрейм z890 благодаря высокой гибкости предлагается и в виде моделей начального уровня, вычислительная мощность которых более чем на 30% ниже, чем у серверов начального уровня z800. Кроме того, IBM предлагает z890 в качестве единой модели с 28 уровнями вычислительной мощности, что позволяет заказчикам более точно соизмерять размер сервера со своими бизнес-требованиями.

IBM продолжает развивать инновации, использующиеся в мэйнфреймах, добавляя новые возможности в системы z890 и z990. Так, чтобы обеспечить интеграцию Web-приложений на базе zSeries, была разработана новая технология zSeries Application Assist Processor (zAAP) - первая в отрасли среда выполнения Java, специально настроенная для работы с z/OS. Она предназначена для заказчиков, стремящихся интегрировать на одной серверной платформе Web-приложения на основе технологии Java с существующими базовыми бизнес-приложениями и данными. Технология zAAP позволяет увеличить общую системную производительность, упростить серверную инфраструктуру и повысить эффективность эксплуатации при одновременном снижении общих расходов на выполнение вычислений для Java-приложений, развернутых на платформе zSeries.

Расширенная с учетом поддержки zAAP, функция изменения вычислительной мощности по запросу, On/Off CoD (On/Off Capacity on Demand) обеспечивает дополнительные вычислительные ресурсы для кластерных систем Parallel Sysplex и рабочих нагрузок Java. Это позволяет с максимальной гибкостью реагировать на неожиданные изменения спроса.

Для упрощения инфраструктуры предназначен контроллер OSA Express Integrated Console Controller, благодаря которому устраняется потребность в определенном периферийном аппаратном обеспечении и поддерживается до 120 соединений для сеанса консоли.

Усовершенствования для z990 также включают поддержку до четырех логических подсистем каналов, до 1024 каналов ввода-вывода и улучшенную возможность соединения сетей, что помогает ИТ-специалистам упростить управление наиболее сложной инфраструктурой в многофункциональной среде.

Одновременно с новой системой IBM представила и новую версию ОС z/OS 1.6, выход которой запланирован на сентябрь 2004 г. Эта ОС содержит множество усовершенствований, предназначенных для интеграции рабочих нагрузок Java в среде z/OS, включая поддержку zAAP, улучшенное управление рабочими нагрузками для приложений Web-серверов и усовершенствованные средства обеспечения доступности IP-сетей. Кроме того, IBM планирует включить в z/OS 1.6 64-разрядную среду приложений для C/C++ и Java SDK, которая повысит масштабируемость и упростит портирование приложений.

Новая версия z/VM с усовершенствованными функциями виртуализации предназначена для хостинга Linux с улучшенной поддержкой сетей, функций безопасности и открытых устройств (SCSI). z/VSE V3R1 - это следующее поколение VSE для заказчиков zSeries, для которого планируется поддержка открытых устройств (SCSI). Операционная система z/VSE работает в 31-разрядном режиме.

Технология безопасности для мэйнфреймов В начале года IBM представила новую технологию безопасности (часть релиза операционной системы мэйнфреймов z/OS 1.5) и впервые в индустрии реализовала централизованное управление многоуровневой системой безопасности. Вместе с IBM DB2 Universal Database for z/OS Version 8 решение IBM обеспечивает многоуровневую защиту мэйнфреймов zSeries, что облегчает выполнение требований законодательства и органов финансового контроля и открывает новые возможности электронного хостинга. Эта технология также улучшает совместное использование важной конфиденциальной информации правительственными и другими организациями. Технология многоуровневой защиты позволяет администраторам ИС предоставлять доступ к информации на основе потребностей пользователя или его полномочий. Она предотвращает неавторизованный доступ и разглашение секретной информации. IBM z/OS 1.5 и DB2 V8 позволяют управлять единым хранением данных на уровне строк и доступом к данным пользователей на основе персональных потребностей. Например, если пользователю присвоен самый высокий уровень допуска к секретной информации, то он получает больше прав на использование базы данных, чем обычный пользователь. Внедрение нового решения IBM избавляет организации от необходимости дублировать инфраструктуру для защиты секретных данных, что, в свою очередь, помогает сократить расходы на ИТ, размещение и администрирование. Кроме того, обеспечивается лучшая оперативность данных, их совместное использование, администрирование и управление, поскольку не требуется объединять информацию из разных источников. Как известно, централизованное управление многоуровневой защитой - основная задача для правительственных учреждений, которые хотят ликвидировать дублирование инфраструктуры и упростить организацию совместного использования информации разными ведомствами при повышенном уровне безопасности. ПО IBM z/OS и DB2 может помочь частным компаниям обеспечить безопасность и открывает новые возможности предоставления услуг безопасного хостинга. Многоуровневая безопасность z/OS может использовать такие преимущества IBM eServer zSeries, как мощная криптозащита, высокая доступность, масштабируемость и гибкость для обеспечения надежной защиты среды.

Заключение

В 90-х годах прошлого века сложилось впечатление, что все задачи можно решить при помощи персональных компьютеров, объединенных в сеть. Чуть позже на замену мэйнфреймам предполагался Интернет. Однако, как показывают сегодняшние реалии, поколебать рыночные позиции этих монстров ИТ-отрасли так и не удалось. На самом деле ПК просто расширили область применения компьютеров и в бизнесе, и в быту, однако ряд задач по-прежнему невозможно решить иначе как на мэйнфрейме.

Мэйнфреймы используются в критически важных областях деятельности компаний, а сроки их службы исчисляются десятилетиями. Поэтому многие из этих машин успешно работают до сих пор. В новом веке интерес к мэйнфреймам вновь растет. Их высокая надежность и производительность остаются непреходящими ценностями. Мэйнфреймы отлично вписались в Интернет-эру; а, может быть, Интернет - лишь один из путей их эволюции. По мнению ряда экспертов, мэйнфреймы, например, практически неуязвимы для вирусов, что привлекает корпорации, желающие застраховаться от кибератак.

Мэйнфреймы пригодны для решения практически любых задач - от научных и инженерных до деловых, требующих больших вычислительных мощностей. Они имеют хорошо сбалансированную многопроцессорную архитектуру с возможностью загрузки нескольких независимых копий ОС. Масштабируемость архитектуры позволяет при увеличении количества процессоров и памяти получать контролируемый, расчетный прирост производительности. Большой объем оперативной памяти таких систем создает новые, ранее недоступные возможности во многих прикладных областях - от ведения больших резидентных баз данных до сложных научных вычислений, например, в таких областях, как исследование генома человека или морская нефтеразведка.

Третье поколение ЭВМ

Бурно развивающаяся авиация, космическая техника и другие области науки и техники требовали миниатюрных, надежных и быстрых вычислительных устройств. Поэтому дальнейшее развитие электронной вычислительной техники требовало разработки новой технологии, и такая технология не замедлила появиться. Новый прорыв в производительности, надежности и миниатюризации позволила сделать технология интегральных схем, ознаменовавшая собой переход на третье поколение ЭВМ, создаваемых с 1964 по 1974 г.г.

Использование интегральных схем позволило получить ряд преимуществ:

1. Увеличилась надежность ЭВМ. Надежность интегральных схем – на порядок выше надежности аналогичных схем на дискретных компонентах. Повышение надежности, в первую очередь, обусловлено уменьшением межсхемных соединений, являющихся одним из слабейших звеном в конструкции ЭВМ. Повышение надежности, в свою очередь, привело к значительному снижению стоимости эксплуатации ЭВМ.

2. За счет повышения плотности упаковки электронных схем, уменьшилось время передачи сигнала по проводникам и, как следствие, увеличилось быстродействие ЭВМ.

3. Производство интегральных схем хорошо поддается автоматизации, что при серийном производстве резко уменьшает себестоимость производства и способствует популяризации и расширению области применения ЭВМ.

4. Высокая плотность упаковки электронных схем уменьшила на несколько порядков габариты, массу и потребляемую мощность ЭВМ, что позволило использовать их в недоступных до этого областях науки и техники, таких как авиация и космическая техника.

Несмотря на явные преимущества использования технологии интегральных схем, на практике их массовое применение в ЭВМ началось спустя 12 лет, после разработки концепции интегральной схемы, опубликованной в 1952 году Джеффри Даммером из британского министерства обороны . Однако, Даммер только высказал идею о создании электронных элементов в виде единого блока при помощи полупроводниковых слоев из одного и того же материала, а как на практике в едином монолите разместить несколько элементов он не указал. В 1956 году Даммер пытался воплотить в реальность свои идеи, но разработанные устройства оказались неработоспособными.

На практике реализовать изложенные идеи удалось Джеку Килби из фирмы Texas Instruments и Роберту Нойсу из небольшой компании Fairchild Semiconductor.

В мае 1958 года Джек Килби устроился на работу в Texas Instruments, где он стал заниматься разработкой транзисторов, конденсаторов и резисторов (до этого он работал в Centralab и занимался производством слуховых аппаратов на базе транзисторов). Однажды команда, в которой работал Джек Килби, получила задание проработать варианты создания альтернативных микромодулей. Предлагались различные варианты, и Килби, обдумывая задачу, пришел к выводу, что компании выгоднее всего производить только полупроводниковые элементы, и что резисторы и конденсаторы можно сделать из того же материала, что и активные элементы, и разместить их в едином монолитном блоке из того же материала. Обдумывая эту идею, Джек прикинул топологию схемы мультивибратора. Так 24 июля 1958г. родилась идея практической реализации интегральной схемы.

Изложив свои идеи начальству, Джек получил задание создать опытный образец для доказательства состоятельности своих расчетов. Тогда была построена схема триггера из дискретных германиевых элементов. 28 августа 1958 года Джек Килби продемонстрировал макет Уиллису Эдкоку.

После одобрения начальства, Килби приступил к созданию настоящей монолитной интегральной микросхемы – генератора с фазовым сдвигом.

Параллельно с Джеком Килби разработкой интегральной микросхемы занимался Роберт Нойс. Роберту крайне не нравилась технология производства дискретных элементов. Он говорил, что довольно бессмысленным выглядит трудоемкий процесс нарезаний пластины кремния на отдельные элементы, а затем соединение их в единую схему. Нойс предложил изолировать отдельные транзисторы в кристалле друг от друга обратно смещенными p-n-переходами, а поверхность покрывать изолирующим окислом. Контакт между отдельными элементами осуществлялся через вытравленные в изолирующем окисле по специальному шаблону участки на поверхности микросхемы. Эти участки соединялись между собой тонкими линиями из алюминия.

Килби создал свою микросхему и подал заявку на патент чуть раньше Нойса, однако, технология Нойса была более продуманной и удобной, и документы на заявку подготовлены тщательнее. В результате, патент на изобретение Нойс получил раньше – в апреле 1961 года, а Килби – только в июне 1964 года.

Последовавшие за тем многочисленные судебные разбирательства и война за право считаться изобретателем технологии закончились миром. В конечном итоге, Апелляционный Суд подтвердил претензии Нойса на первенство в технологии, но постановил считать Килби создателем первой работающей микросхемы.

Серийный выпуск интегральных схем был налажен в 1961 году, тогда же была создана фирмой " Texas Instruments" по заказу ВВС США первая экспериментальная ЭВМ на интегральных схемах. Разработка велась 9 месяцев и была завершена в 1961г. ЭВМ имела всего 15 команд, была одноадресной, тактовая частота была 100 КГц, емкость запоминающего устройства – всего 30 чисел, для представления чисел использовалось 11 двоичных разрядов, потребляемая мощность составляла всего 16Вт, вес – 585гр, занимаемый объем – 100 кубических сантиметров.

Первые интегральные схемы были малой плотности, но со временем технология их производства отлаживалась, плотность возрастала. В ЭВМ третьего поколения использовались интегральные схемы малой и средней плотности, позволяющие в одном кристалле объединять сотни элементов. Такие микросхемы могли использоваться, как отдельные операционные схемы – регистры, дешифраторы, счетчики и т.д.

Появление интегральных схем позволило усовершенствовать структурную схему ЭВМ второго поколения. Так сильно связанные устройства управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) были объедены в единый блок, который стал называться процессором. Причем, в процессоре могло быть несколько арифметико-логических устройств, каждое из которых выполняло свою функцию, например, одно АЛУ было ориентированно на работу с целыми числами, другое – с числами с плавающей точкой, а третье – с адресами. Также могло быть несколько устройств управления, одно – центральное, и несколько – периферийных, используемых для управления отдельными блоками ЭВМ.

Часто ЭВМ состояли из нескольких процессоров, что позволяло максимально полно использовать открывшиеся перспективы в параллельном решении задач.

В ЭВМ третьего поколение уже четко выделяется иерархия памяти. ОЗУ делится на независимые блоки с собственными системами управления, работающие параллельно. Структура оперативной памяти делится на страницы и сегменты. Развивается и внутренняя память процессора – создаются предпосылки к вводу кэширования памяти.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) подключаются через специальный контроллер селекторного канала (КCК). Их емкость и скорость значительно возрастают. Так в июне 1973 года в качестве внешнего накопителя был выпущен жесткий диск IBM 3340.

Накопитель был герметичным – это защищало рабочие поверхности дисков от пыли и грязи, что позволяло размещать головки очень близко к магнитной поверхности диска. Впервые, был применен принцип аэродинамической магнитной головки, которая буквально парила над вращающейся поверхностью жесткого диска под действием аэродинамической силы.

Все это позволило значительно увеличить плотность записи (до 1.7 Мбит на квадратный дюйм) и увеличить емкость до 30 Мбайт (на несменном носителе). Также у накопителя имелся сменный носитель емкостью 30 Мбайт.

Наряду с совершенствованием логических устройств и памяти, полным ходом шла модернизация устройств ввода-вывода. Быстродействие новых ЭВМ требовало более быстрой и надежной системы ввода-вывода данных, чем устройства чтения перфокарт и телетайпы. На смену им пришли клавиатуры, панели графического ввода, дисплеи со световым карандашом, плазменные панели, растровые графические системы и другие устройства.

Большое разнообразие периферийных устройств, их сравнительно большое быстродействие, необходимость отделить операции ввода-вывода от вычислительного процесса привело к созданию специализированного контроллера мультиплексного канала (КМК), позволившего процессорам работать параллельно с вводом-выводом данных.

Обобщенная структурная схема ЭВМ третьего поколения, иллюстрирующая вышесказанное, изображена на схеме ниже.

На схеме:

УВВ – устройство ввода-вывода;
ОЗУ – одно или несколько оперативных запоминающих устройств;
АЛУ - одно или несколько арифметико-логических устройств;
УУ - одно или несколько устройств управления;
МК - контроллер мультиплексного канала (канала для подключения медленных устройств);
СК - контроллер селекторного канала (канала для подключения высокоскоростных устройств);
ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

Использование интегральных технологий значительно снизило стоимость ЭВМ, что незамедлительно привело к повышению спроса. Многие организации приобрели ЭВМ и успешно их эксплуатировали. Немаловажным фактором становится стремление к стандартизации и выпуску целых серий ЭВМ программно совместимых снизу вверх.

Возникает огромная потребность в прикладных программных продуктах, а так как рынок программного обеспечения еще не развит, и найти готовое, надежное и дешевое программное обеспечение практически невозможно, возникает гигантский рост популярности программирования и спроса на грамотных разработчиков программных продуктов. Каждое предприятие стремится организовать свой штат программистов, возникает специализированные коллективы, занимающиеся разработкой программного обеспечения и стремящиеся занять кусочек еще неосвоенной ниши на арене быстро растущей компьютерной технологии.

Рынок программного обеспечения быстро развивается, создаются пакеты программ для решения типовых задач, проблемно-ориентированные программные языки и целые программные комплексы для управления работой ЭВМ, которые впоследствии получат название – операционные системы.

Первые операционные системы начали появляться еще во времена ЭВМ второго поколения. Так в 1957 году компанией Bell Labs была разработана операционная система BESYS (Bell Operating System). А в 1962 году была разработана компанией General Electric операционная система GCOS (General Comprehensive Operating System), ориентированная для работы на Мейнфреймах. Но это все были только предпосылки к созданию, по-настоящему, популярных и востребованных операционных систем. К концу 1960-х годов уже был создан целый ряд операционных систем, реализующий множество необходимых функций по управлению ЭВМ. Всего эксплуатировалось более сотни различных ОС.

Среди наиболее развитых операционных систем были:

OS/360 , разработанная фирмой IBM в 1964 году для управления мейнфреймами;

MULTICS - одна из первых операционных систем с разделением времени исполнения программ;

UNIX , разработанная в 1969 году и, впоследствии, разросшаяся до целого семейства операционных систем, многие из которых являются одними из самых популярных на сегодняшний день.

Использование операционных систем упростило работу с ЭВМ и способствовало популяризации электронной вычислительной техники.

На фоне значительного роста интереса к электронной вычислительной техники в США, Европе, Японии и других странах, в СССР наблюдается спад прогресса в этой области науки. Так в 1969 году Советский Союз заключил соглашение о сотрудничестве в разработке Единой системы ЭВМ, за образец которой была взята одна из лучших на тот момент ЭВМ – IBM360. Ориентация СССР на зарубежные достижения в дальнейшем привела к значительному отставанию в области вычислительной техники.

Среди ЭВМ третьего поколения наиболее значимыми разработками были:

IBM System - 360 - целое семейство ЭВМ, выпуск которого начался с 1964 года. Все модели семейства имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью, и были универсальными, способными решать, как сложные логические задачи, так и быть полезными в экономических расчетах. Универсальность ЭВМ отражена и в ее названии. 360 означает 360 градусов, т.е. ее возможность работать в любом из направлений. Затраты на разработку System-360 составили около 5 млрд. долларов США, что вдвое превышало расходы США во время второй мировой войны на Манхэттенский проект, целью которого было создание атомной бомбы. Проект по созданию IBM 360 уступал по стоимости только программе «Аполлон» . Архитектура IBM 360 оказалась чрезвычайно удачной и во многом определила направление развития вычислительной техники;

PDP8 – мини-ЭВМ, разработанная 22 марта 1965 года фирмой Digital Equipment Corporation (DEC). Термин «мини» – относительный. Эта ЭВМ была размером примерно с холодильник, но, по сравнению с другими представителями электронных вычислительных машин, размер её был действительно миниатюрным. Этот проект был коммерчески очень выгодным. Всего было продано около 50 000 экземпляров этой машины. Система PDP-8 имела массу аналогичных решений – клонов по всему миру. Так в СССР было разработано несколько аналогов этой ЭВМ: Электроника-100, Саратов-2 и др.;

Наири 3 – одна из первых самостоятельно разработанных в СССР ЭВМ третьего поколения. Эта разработка увидела свет в 1970 году в Ереванском научно-исследовательском институте математических машин. В ней использовался упрощенный машинный язык, призванный облегчить программирование. Также была возможность вводить некоторые задачи на математическом языке;

ЕС ЭВМ - единая система электронных вычислительных машин, за основу которой была взята удачная и хорошо себя зарекомендовавшая архитектура IBM System-360. Первые машины этой серии были созданы в СССР в 1971 году. Производительность первых образцов была от 2 750 операций в секунду (ЕС-1010) до 350 000 операций в секунду (ЕС-1040). Впоследствии, производительность удалось поднять до нескольких десятков миллионов операций в секунду, но, практически, все эти разработки были остановлены в 1990-х годах после распада СССР;

ILLIAC 4 – одна из самых производительных вычислительных машин третьего поколения. ILLIAC 4 была создана в 1972 году в Иллинойском университете и обладала конвейерной архитектурой, состоящей из 64 процессоров. ЭВМ предназначалась для решения системы уравнений в частных производных и обладала быстродействием, порядка 200 млн. операций в секунду.

Этот список можно продолжать и дальше, но и так ясно, что ЭВМ уже прочно и на долго вошли в нашу жизнь, и их дальнейшее развитие и совершенствование уже не остановить. С развитием технологии производства интегральных схем плотность компоновки элементов постепенно увеличивалась. Стали появляться сверх большие интегральные схемы, и ЭВМ третьего поколения, строящиеся на интегральных схемах малой и средней плотности, постепенно стали вытесняться ЭВМ четвертого поколения на больших и сверх больших интегральных схемах.

Список используемой литературы

1. История развития вычислительной техники. Ланина Э.П. ИрГТУ, Иркутск – 2001 г.

2. Развитие вычислительной техники. Апокин И.А. М., «Наука», 1974 г.

3. Технарский взгляд.

4. Методолог.

6. От абака до компьютера. Р. С. Гутер. Издательство «Знание», Москва 1981.

Разработка в 60-х годах интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело к созданию ЭВМ 3-го поколения. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем намного увеличило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор получил возможность параллельно работать и управлять многочисленными периферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации принципа мультипрограммирования появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Удаленные от ЭВМ пользователи получили возможность, независи-мо друг от друга, оперативно взаимодействовать с машиной.

В декабре 1961 года специальный комитет фирмы IBM, изучив техническую политику фирмы в области разработки вычислительной техники, представил план-отчёт создания ЭВМ на микроэлектронной основе. Во главе реализации плана встали два ведущих разработчика фирмы -- Д. Амдал и Г. Блау. Работая с проблемой производства логических схем, они предложили при создании семейства использовать гибридные интегральные схемы, для чего при фирме в 1963 году было открыто предприятие по их выпуску. В начале апреля 1964 года фирма IBM объявила о создании шести моделей своего семейства IBM-360 («System-360»), появление которого ознаменовало появление компьютеров третьего поколения.

За 6 лет существования семейства фирма IBM пустила более 33 тыс. машин. Затраты на научно-исследовательские работы составили примерно полмиллиарда долларов (по меркам того времени -- сумма была просто огромной).

При создании семейства «System-360» разработчики встретились с трудностями при создании операционной системы, которая должна была отвечать за эффективное размещение и использование ресурсов ЭВМ. Первая из них, универсальная операционная система называлась DOS, предназначенная для малых и средних ЭВМ, позже была выпущена операционная система OS/360 -- для больших. До конца 60-х гг. фирма IBM в общей сложности выпустила более 20 моделей семейства IBM-360. В модели 85 впервые в мире был применена кэш-память (от фр. cache -- тайник), а модель 195 стала первой ЭВМ на монолитных схемах.

В конце 1970 года фирма IBM стала выпускать новое семейство вычислительных машин -- IBM-370, которой сохранило свою совместимость с IBM-360, но и имело ряд изменений: они были удобны для комплектования многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем, работающих на общем поле оперативной памяти.

Почти одновременно с IBM компьютеры третьего поколения стали выпускать и другие фирмы. В 1966--1967 гг. их выпускали фирмы Англии, ФРГ и Японии. В Англии фирмой ICL был основан выпуск семейства машин «System-4» (производительность от 15 до 300 тыс. оп/с). В ФРГ были выпущены машины серии 4004 фирмы Siemens (машины этого семейства полностью копировали ЭВМ семейства «Spectra-70»), а в Японии -- машины серии «Hytac-8000», разработанные фирмой Hitachi (это семейство являлось модификацией семейства «Spectra-70»). Другая японская фирма Fujitsu в 1968 году объявила о создании серии ЭВМ «FACOM-230».

В Голландии фирма Philips Gloeilampenfabriken, образованная в 1968 году для выпуска компьютеров, стала выпускать компьютеры серии P1000, сравнимой с IBM-360. В декабре 1969 года ряд стран (НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, СССР и ЧССР, а также в 1972 году -- Куба, а в 1973 году -- СРР) подписали Соглашение о сотрудничестве в области вычислительных технологий.

На выставке «ЕСЭВМ-73» (1973 г.) были показаны первые результаты этого сотрудничества: шесть моделей компьютеров третьего поколения и несколько периферийных устройств, а также четыре ОС для них.

С 1975 года начался выпуск новых модернизированных моделей ЕС-1012, ЕС-1022, ЕС-1032, ЕС-1033, имеющих наилучшее соотношение производительность/стоимость, в которых использовались новые логические схемы и схемы полупроводниковой памяти.

Вскоре появились машины второй серии сотрудничества. Наиболее ярким представителем его была мощная модель ЕС-1065, представлявшая собой многопроцессорную системы, состоящую из четырех процессоров и имевшую память 16 Мбайт. Машина была выполнена на интегральных схемах ИС-500 и имела производительность 4--5 млн. оп/с.

С машинами третьего поколения связано ещё одно значительное событие -- разработка и внедрение визуальных устройств ввода-вывода алфавитно-цифровой и графической информации с помощью электронно-лучевых трубок -- дисплеев, использование которых позволило достаточно просто реализовать возможности вариантного анализа.

История появления первых прототипов современных дисплеев относится к послевоенным годам. В 1948 году Г. Фуллер, сотрудник лаборатории вычислительной техники Гарвардского университета, описал конструкцию нумероскопа. В этом приборе, под руководством ЭВМ, на экране электронно-лучевой трубки появлялась цифровая информация.

Дисплей принципиально изменил процесса ввода-вывода данных и упростил общение с компьютером.

В 70-ых гг. XX века благодаря появлению микропроцессоров стало возможным осуществлять буферизацию как данных, принимаемых с экранного терминала, так и данных, передаваемых ЭВМ. Благодаря чему регенерацию изображения на экране удалось реализовать средствами самого терминала. Появилась возможность редактирования и контроля данных перед их передачей в ЭВМ, что уменьшило число ошибок. На экране появился курсор -- подвижная метка, инициализирующая место ввода или редактирования символа. Экран дисплея стал цветным. Появилась возможность отображения на экране сложных графических изображений -- это дало возможность для создания красочных игр (хотя первые компьютерные игры появились ещё в 1950-е, но были псевдографическими) и предназначенных для работы с графикой программ.

В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM.

Начиная с ЭВМ 3-го поколения, традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Хотя машины одной серии сильно отличались друг от друга по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы. Например, странами СЭВ были выпущены ЭВМ единой серии («ЕС ЭВМ») «ЕС-1022», «ЕС-1030», «ЕС-1033», «ЕС-1046», «ЕС-1061», «ЕС-1066» и др. Производительность этих машин достигала от 500 тыс. до 2 млн. операций в секунду, объём оперативной памяти достигал от 8 Мб до 192 Мб. К ЭВМ этого поколения также относится «IВМ-370», «Электроника -- 100/25», «Электроника -- 79», «СМ-3», «СМ-4» и др.

Невысокое качество электронных комплектующих было слабым местом советских ЭВМ третьего поколения. Отсюда постоянное отставание от западных разработок по быстродействию, весу и габаритам, но, как настаивают разработчики СМ, не по функциональным возможностям. Для того, чтобы компенсировать это отставание, в разрабатывались спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач. Оснащенная спецпроцессором Фурье-преобразований СМ-4, например, использовалась для радиолокационного картографирования Венеры.

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Между тем количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов.

В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть и одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

К концу 60-х годов в союзе сложилась странная ситуация с математическим обеспечением для ЭВМ. При всей малочисленности сословия "программистов" и конструкторов ЭВМ (а слово "программист" тогда звучало примерно как "физик-ядерщик"), создаваемые программы были не только несовместимы друг с другом (а как же плановая экономика?) но и непереносимы между машинами.

Разумеется, программа для "Урала" не могла бы работать на "БЭСМ-6", равно как и БЭСМ-овская на "Наири" (эта удивительная машина разливалась в подвалах Ереванского коньячного завода в третью смену). Понятно, что и о единообразии ОС речи не шло, как, порой, и о наличии ОС как таковой. Однако, большой стране требовалось много программ, и писать их каждый раз с нуля на ассемблере было глупо. Это понимали даже чиновники высшего уровня.

2. Назревшие проблемы

Именно по этим причинам состоялся ряд заседаний ГКНТ по вопросу унификации архитектуры вычислительных машин. Разумеется, никакого "предательства" или "трагедии" (как любят писать желтые издания и ура-патриоты далекие от IT ,) не было. Академики, военные, чиновники пытались как-то выкрутиться в условиях тотального дефицита, как программистов, так и конструкторов. Проблемы, которые стояли перед информатикой в Союзе, были совершенно не иллюзорны. Все они так или иначе были отмечены выступавшими на заседаниях. Тезисно повторив их, мы получим следующий список:

1. В стране нет единой концепции развития вычислительной техники. Каждое ведомство выпускает те машины, которые ему нравятся.


2. В стране нет единой архитектуры ЭВМ, и значит - нет никакой переносимости программ.


3. Проблема переносимости стоит очень остро еще и потому, что большая часть (около 50%) программ написана в кодах (т.е. на ассемблере, выражаясь современным языком).


4. Программистов в Союзе не хватает, равно как и не хватает учебных заведений выпускающих их.


5. Имеется острая нехватка прикладного и системного ПО.

Все эти проблемы нужно было решать, и без принятия срочных мер обойтись казалось невозможным. Унификация была необходима! Конечно, сейчас мы сказали бы, что конкуренция - не такая уж плохая штука, но напомню, что во-первых она была совершенно не в духе плановой экономики, а во-вторых - шла "на государственные деньги", т.е. на деньги налогоплательщиков (как и большинство научно-технических проектов в Союзе). Понятно, что так "конкурировать" можно было очень долго.

Обращаясь к проблеме нехватки ПО, было очевидно, что имевшееся на тот момент количество программистов (1.5 тыс. в 1969 году если верить цитированию А. А. Дородницына в ) не успевало справиться со всеми задачами. Вспомнив слова Брукса, который писал "предлагаю придерживаться следующего правила: трансляторы в три раза сложнее обычных прикладных программ, а операционные системы в три раза сложнее трансляторов" мы можем посчитать необходимые ресурсы. Если учесть затраты IBM на создание OS/360 (5000 человеко-лет по оценкам Брукса), то только на повторение этой ОС у всех программистов Cоюза ушло бы около трех лет (разумеется, повторять OS/360 не лучшая идея, и здесь мы просто иллюстрируем тяжесть задачи которая стояла перед страной). Плюс, нельзя забывать, что кроме системного ПО (OS, трансляторы, базы данных, etc) нужно создавать и прикладное, а это тоже требует труда программистов!

Завезти программистов с Марса и даже из Штатов было совершенно нереально (а ждать никто не хотел), и следовательно, нужно было завести сами программы. Наверняка многие читали высказывание Бабаяна (цитируется в том числе в ): "Расчет был на то, что можно будет наворовать много матобеспечения — и наступит расцвет вычислительной техники. Этого, конечно, не произошло. Потому что после того, как все были согнаны в одно место, творчество кончилось. Образно говоря, мозги начали сохнуть от совершенно нетворческой работы. Нужно было просто угадать, как сделаны западные, в действительности устаревшие, вычислительные машины. Передовой уровень известен не был, передовыми разработками не занимались, была надежда на то, что хлынет матобеспечение… Вскоре стало ясно, что матобеспечение не хлынуло, уворованные куски не подходили друг к другу, программы не работали. Все приходилось переписывать, а то, что доставали, было древнее, плохо работало. Это был оглушительный провал. . Оставим пассажи Бориса Арташесовича о мозгах и творчестве. Оценим лишь сухой остаток. Разумеется, ни расцвет ни рассвет не наступил, но вопрос с мат. обеспечением (по крайней мере - системным) решился на годы вперед. Во всяком случае - его острота была снята. Западные системы и трансляторы прекрасно работали даже без локализации и допиливания рашпилем в НИЦЭВТ. Более того - если имелась возможность выбора, то многие предпочитали оригинальные системы, как более безглючные.

3. То самое заседание

Особенно интересным для нас будет совещание в МинРадиоПроме в декабре 1969 года.
Для того чтобы острее ощутить проблематику того времени нам придется обратиться непосредственно к стенограммам заседаний (цитируется по ). Ниже приведен небольшой фрагмент, и я прошу прочесть его весь внимательно.

Присутствуют : Калмыков, Келдыш, Горшков (председатель ВПК), Савин, Кочетов (представители ЦК КПСС), Раковский (зампред Госплана СССР). Сулим, Лебедев, Крутовских, Горшков (заместитель министра радиопромышленности), Левин, Шура-Бура, Ушаков, Арефьева, Пржиялковский, Маткин, Дородницын.

Сулим . О состоянии переговоров с ГДР и ICL.

Вариант IBM-360. В ГДР принята ориентация на IBM-360. Успешно разрабатывается одна из моделей (Р-40). У нас есть задел, есть коллектив, способный начать работу. На освоение операционной системы IBM-360 потребуется 2200 человеко-лет и 700 разработчиков. С фирмой IBM отсутствуют всякие контакты. Возникнут трудности в приобретении машины-аналога. Ее стоимость 4-5 млн. долларов. В ГДР имеется только часть необходимой документации.

Вариант ICL. Получим всю техническую документацию, помощь в ее освоении. Придется провести небольшие переделки. Фирма предлагает закупить партию выпускаемых ею машин. Есть возможность использовать коллектив программистов для подготовки прикладных программ.
Группа наших программистов уже проходит стажировку на фирме. В перспективе совместная разработка ЭВМ четвертого поколения. Фирма старается помочь во всем, поскольку надеется в союзе с европейскими фирмами, в том числе нами, выступить конкурентом IBM. Согласие фирм Италии и Франции об участии в создании вычислительной техники четвертого поколения имеется.

Пржиалковский. По IBM-360 имеем систему из 6 тыс. микрокоманд, 90% схем ТЭЗов, 70% растрассировано, 7000 единиц конструкторской документации. При переориентировке на ICL придется переработать весь этот задел, это задержит работы на 1-1,5 года. Понадобится много валюты (для закупки ЭВМ фирмы ICL). Вариант сотрудничества с ГДР, успешно ведущей работу по IBM-360, предпочтительнее. Если усилить коллектив математиков, то ДОС можно разработать к 1971 г. Пора прекратить колебания.

Крутовских. Наш проект предусматривал систему моделей IBM-360. При переориентации на фирму ICL состав моделей должен быть другим. Меняются технические характеристики. Нужно 4-5 месяцев на аван-проект. В фирме ICL нет ясности по старшим моделям. Они добавляются к ряду малых и средних ЭВМ, как суперЭВМ. Этого лучше не делать. При переориентации задержатся сроки подготовки техдокументации на 1,5-2 года, а может и больше. Работая с ГДР по IBM-360, можно получить ДОС и ОС к началу серийного производства, снимается вопрос об их разработке . Немцы ушли дальше нас. Они переориентироваться не смогут. Англичанам нужен рынок. Они будут водить нас за нос. По большим машинам они сотрудничать не будут. 150 машин у них купить нельзя.

Дородницын. Вопрос освоения IBM-360 подается в упрощенном виде. Все значительно сложнее. На освоение ОС надо не менее четырех лет, и неизвестно, что получим. Надо самим (вместе с ICL ) создавать ДОС и ОС и ориентироваться на разработки машин совместно с ICL.

Лебедев. Система IBM-360 - это ряд ЭВМ десятилетней давности. Создаваемый у нас ряд машин надо ограничить машинами малой и средней производительности. Архитектура IBM-360 не приспособлена для больших моделей (суперЭВМ). Англичане хотят конкурировать с американцами при переходе к ЭВМ четвертого поколения. Чем выше производительность машины, тем в ней больше структурных особенностей. Англичане закладывают автоматизацию проектирования. Система математического обеспечения для "Системы-4" динамична, при наличии контактов ее вполне можно разработать. Это будет способствовать подготовке собственных кадров. Их лучше обучать путем разработки собственной системы (совместно с англичанами).

Шура-Бура. С точки зрения системы математического обеспечения американский вариант предпочтительнее. ОС требуется усовершенствовать. Для этого надо знать все программы.

Келдыш. Нужно купить лицензии и делать свои машины. Иначе мы будем просто повторять то, что сделали другие. В принципе, большие машины надо создавать самим.

Лебедев. Наши математики считают, что готовить программистов лучше по методике англичан.

Раковский. Нужно думать о перспективе. Нужна единая концепция. Все говорили, что система математического обеспечения IBM совершеннее, но ОС громоздка. В течение четырех-пяти лет ее нельзя полностью освоить. Трудно, но сегодня нужно принять решение . Если ориентироваться на ICL, то будет трудно с ГДР; за пять лет немцы выпустят 200 экземпляров Р-40. И все-таки следует принять предложение ICL.

Крутовских. Все разработчики, кроме Рамеева, не хотят переориентироваться на фирму ICL. P-50 будет готова в 1971 г.

Калмыков. Наличие ДОС сразу дает возможность использовать машины, которые мы начнем выпускать. Много программ можем получить у немцев. Отрицательные моменты. Мы не имеем машин IBM-360. И не будем иметь контактов с фирмой IBM. Если переориентироваться на фирму ICL, то потеряем время. Но с ними возможны прямой контакт и сотрудничество при создании ЭВМ четвертого поколения. Это большое преимущество. Четвертое поколение ЭВМ они будут делать без американцев, хотят быть конкурентоспособными по отношению к IBM.

Келдыш. Не следует переориентироваться на ICL, но переговоры с ними по четвертому поколению ЭВМ нужно вести.

Калмыков. Переориентироваться на ICL не будем. Перед немцами поставим вопрос о том, чтобы больше помогали".

Уже из этого фрагмента можно получить представление о "раскладе сил" в верхах. За сотрудничество с ILC выступали: Сулим, Дородницын, Лебедев, Раковский, Рамеев (не присутствовал). За IBM - Пржиялковский, Крутовских, Калмыков, Шура-Бура, Келдыш. При этом, ни ту ни другую сторону язык не поворачивается назвать "предателями" или "вредителями".

Есть два момента, которые нуждаются в прояснении. Во-первых, мифическое "четвертое поколение" о котором говорит чуть не каждый докладчик. Не вполне ясно, что тогда понимали под ним Лебедев, Келдыш и другие. Если третье поколение - это интегральные схемы, то четвертое - большие интегральные схемы (БИС). Непонятно, как они хотели "перепрыгнуть" этап интегральных схем (ведь имеющиеся тогда машины (даже самые новые!) были транзисторными). И БЭСМ-6 еще многие годы выпускалась на дискретных элементах. О каком "четвертом поколении" могла идти речь? Очевидно, что вопросы архитектуры смешаны с вопросами реализации. Формально, и архитектуру Intel или PPC можно воспроизвести на транзисторах. Во-вторых, важно понять что же такое ILC и загадочная "Система-4". Вы будете смеяться, но это (сюрприз, сюрприз) архитектура IBM-360 с урезанным набором привилегированных команд! Таким образом, выбор на этом заседании стоял между копированием оригинальной IBM/360 и... копированием копий(!) IBM/360! Как мы можем видеть, никто из присутствующих (кроме разве что Келдыша) не заикался о полностью своих машинах (да и он, думаю, не имел их ввиду).

4. Политика и наука.

Итак, вопрос стоял даже не архитектурный, а политический. Идти на поклон к американскому империализму? Нереально. Придется красть. Или все же дружить с англичанами, которые тоже империалисты, но не такие оголтелые? Большинство авторов рассматривающих "эпохальное решение" почему-то упускают из виду, что вопрос о конкуренции БЭСМ-6 c Единой Сериией вообще не ставился. Если бы чаша весов качнулась в другую сторону, то копировали бы машины ILC, а не IBM. Только и всего. Причем, копировать желали именно машину, т.е. железо, а не архитектуру. Это очевидно из реплики Пржиалковского "имеем 90% схем ТЭЗов, 70% растрассировано". Да! Именно reverse engineering стал основным методом для нашей промышленности на много лет вперед. Но программисты ли виноваты в этом? Они ли начали первыми? Разумеется нет. Технология "украсть, разобрать и разобраться" применялась повсеместно. Как в авиации так и в других отраслях промышленности. Так что мы не можем ставить ее в упрек именно IT-отрасли.

5. А что если?

Допустим однако на минуту, что вопрос стоял бы именно так, как ставят его "патриоты от вычислительной техники" - IBM/360 или БЭСМ-6? Что лучше для народного хозяйства, и вообще, с точки зрения вечности. Тут, в нашу плеяду гениев, которая до нынешнего момента включала Крэя, Лебедева и Килбурна врывается еще один американец - Джин Амдал (Gene Amdahl), архитектор IBM/360 и автор закона своего имени. Амдал работал в IBM над машинами IBM-704/709 и Stretch. Затем он покинул IBM, но вернулся в 1960 году, и заложил основы архитектуры, которая почти без изменений просуществовала 30 лет. Почему IBM понадобилась новая архитектура? Потому что даже в рамках одной компании становилось неудобно сопровождать большой парк несовместимых архитектур. Идея S/360 состояла в унификации архитектуры, а также отделения архитектуры от реализации (то, чего еще не понимали толком в ГКНТ). Этих целей Амдалу (и IBM) удалось добиться, пусть и большой ценой (5 млрд долларов США в ценах 1964 года). Кстати, начиная с IBM/360 все большее распространение получил 8-битный байт, вытесняя более экзотические размеры. Ниже мы рассмотрим вопросы архитектуры железа отдельно от ПО, и начнем именно с железа.

5.1. Битва титанов (сравнение архитектур)

Итак, сравним архитектуру S/360 и БЭСМ-6.
Используем тот же формат таблицы что и раньше, за исключением описания системы команд (ибо это заняло бы слишком много места).

Параметр\Машина IBM System/360 БЭСМ-6 Начало серийного выпуска 1965 1968 Элементная база Интегральные схемы Транзисторы Тип адресации Двухадресная Одноадресная Разрядность слова 32 бит 48 бит Длинна команды 16,32 или 48 бит 24 бита Разрядность сумматора 32 бита 48 бит Разрядность адреса 24 (32) бита 15 бит Регистров общего назначения 16 1 (+1) Индексных регистров 0 15 Регистров с плавающей точкой 4 (64-битных) 1+1 (48-битный) Обьем ОЗУ от 4 Кб до 8 Мб 32 768 слов

В таблице мы видим несколько отличий, главные из которых - другой тип адресации, наличие регистров общего назначения а также разрядность адреса. К концу 60-х годов архитектура S/360 была уже логически сформировавшейся и законченной. От более современной S/370 ее отделяло только отсутствие механизмов виртуальной памяти и развитой поддержки многопроцессорности. Система 360 включала в себя наборы команд как для научных применений (полноценная арифметика с плавающей точкой) так и для бизнеса (десятичная арифметика, форматирование). Когда Лебедев говорил о том, что архитектура S/360 - десятилетней давности, он либо недопонимал, либо лукавил. По сравнению с IBM/360 как раз архитектура БЭСМ-6 смотрелась архаичной.

БЭСМ-6 как мы уже видели не являлась универсальной машиной. В сегодняшней терминологии это "числодробилка". Применение ее для целей, отличных от научных расчетов не слишком эффективно. Отсутствие целочисленной арифметики (не говоря уж о десятичной) и команд работы с памятью затрудняет применение ее в обработке текстов и экономических расчетах. Конечно, используя языки высокого уровня все эти проблемы можно скрыть, но эффективность все равно будет низкой.

Еще одной проблемой архитектуры БЭСМ-6 был неразвитый ввод/вывод и отстутствие широкого спектра периферии. Представление о системе ввода вывода можно получить хотя бы из этой страницы руководства:

Кстати, по ней же можно судить о качестве документации в целом (и это - еще вполне приличное качество).

На IBM S/360 была впервые применена канальная архитектура ввода/вывода. Все устройства подключались к т.н. каналам (которые по сути были специализированными контроллерами ввода/вывода). Каналы могли быть блок-мультиплексными (для высокоскоростных устройств), байт-мультиплексными и селекторными. Процессор не общался с устройством напрямую. Вместо этого он запускал т.н. канальную программу, исполняемую контроллером независимо от CPU. Канальная программа содержала все данные которые были нужны для операции ввода/вывода, и даже имела поддержку переходов и циклов. Таким образом, процессор существенно разгружался, и, конечно, не занимался прокруткой барабана и управлением молоточками АЦПУ. Похожая архитектура успешно применяется и по сей день, к примеру - в SCSI-дисках.

Суммируя, остается сказать, что S/360 безусловно была более современной, стройной и гармоничной архитектурой, чем серии БЭСM-6. И, что немаловажно, лучше подходящей для нужд промышленности тех лет.

5.2. Надежность и удобство работы

Вопреки расхожему мнению, советские клоны S/360-370 - ЕС (единая серия) не был супер-сложным в производстве или супер-дорогим. Если БЭСМ-6 за все время было произведено (по данным wikipedia) всего 367 штук, и их имели в основном профильные конторы, то EC разных конфигураций было произведено более 15 тыс. штук, и та или иная машина стояла практически в каждом институте. Другой вопрос - была ли она нужна в каждом институте? По большому счету - нет. Ведь копировали не только "большие машины" IBM но и DEC-овские PDP под именем CM (Серия Малых). Их было произведено еще больше. По сути это была самая массовая серия. Очевидно, что при достаточно низком уровне информатизации Союза в целом, нужды в большом парке майнфреймов не было."Ненадежность" же IBM-овских машин вызвана как минимум двумя причинами. Во-первых, низкой культурой производства, и во-вторых - низкой культурой обслуживания. Немалую роль в становлении "дурной славы" EC сыграла и печально известная OS/360, которая отнюдь не была образцом надежности и прозрачности. Отсутствие (или нежелание покупать и распространять) системы терминального доступа к OS/360 (такие как TSO) приводило к созданию "самописных" диалоговых мониторов, таких как Jec, Primus, Jessy и т.п. Разумеется, все это не повышало общей уровень надежности системы. Собственно, испортить жизнь оператору ЕС ЭВМ и другим пользователям мог даже школьник.Проблемой Единой Серии была никак не архитектура (которая жива и по сей день в майнфреймах IBM), а низкое качество элементной базы, культуры эскплуатации, и не вполне удачный выбор базового софта. Понятно, что выбор этот во многом был навязан фирмой IBM (впрочем - не только нам, но и всем западным заказчикам). Не последнюю роль, надо думать, сыграла и поездка Громыко в США, где ему показали то, что он должен был увидеть. Тем не менее, беды советской информатики происходили вовсе не от выбора неправильного эталона для подражания или неудобства ОС ЕС и даже не от малой осведомленности Громыко в информатике.

6. Кто виноват? Что делать?

6.1. Критерии оценки

Дальше полагается сделать выводы, и если читатель еще не сделал их сам, я попробую помочь в этом непростом деле. Итак, как должно было поступить в далеком 1967 году руководство партии и правительства, чтобы не допустить отставания в сфере кибернетики? Вопрос и в самом деле непростой даже сейчас, когда мы смотрим на ситуацию из будущего. Что уж говорить тех временах...
Проблема есть даже в выборе критериев. Что нужно ставить во главу угла - независимость и самостийность развития, или пользу для народного хозяйства? Каждый выбирает для себя... Ниже я дам три критерия, которые, как мне кажется, можно принимать во внимание.

6.2. Сохранение самостийности. Мы пойдем другим путем

Можно было оставить все как есть, не отвлекаясь на зарубежные "штучки" продолжать гнуть свою линию. Некоторые так и поступили! Часто можно прочесть мнение, о том, что начав копирование IBM/360 линию "БЭСМ (и в дальнейшем Эльбрус)" якобы закрыли. На самом деле это не так. БЭСМ-6 выпускалась еще долгие-долгие годы (до 1987 года), да и на Эльбрус выделялись огромные (по тем временам) деньги. Это никак не повлияло на ситуацию. Да и не могло повлиять. Недостаточность БЭСМ-ов понимали не только их противники, но и создатели. Было очевидно, что надо менять и элементную базу и архитектуру в целом (правда, бросок в сторону Эль-Берроуза ничего хорошего не дал). БЭСМ-6 в том виде, в котором она существовала (дорогущий суперкомпьютер для научных применений) не мог решить тех задач, которые возлагались на Ряд. Нужно было эволюционировать. Эволюция в сторону Эльбрусов закончилась еще более оглушительным провалом, как бы не хотел Бабаян обратного.Быть может, пойди мы своим путем, результат был бы если не лучше, то хотя бы интереснее. Пусть народное хозяйство без ЕС накрылось бы медным тазом лет на пять раньше, зато расцвели бы сто цветов, сто языков и сто архитектур. С другой стороны - приобщаться к мировому опыту в 90-х годах было бы гораздо сложнее. C"est la vie...

6.3. Минимизация собственных усилий. В кильватере Голубого Гиганта

Если судить с точки зрения пользы для народного хозяйства, то принятое решение было на мой взгляд верным. Дело в том, что будучи хорошей "числодробилкой" (см. выше) БЭСМ-6 ни в коей мере не была удобной и доступной ЭВМ для других применений (базы данных, обработка текстовой информации, финансовые расчеты, etc). IBM/360-370 подходила для этого гораздо лучше, что и демонстрировалось высокими продажами продукции "голубого гиганта" в те годы. Что до проблем в СССР - то для описания ситуации тут как нельзя лучше подходит фраза "вы просто не умеете их готовить".
В идее копирования часто видят еще одну проблему - падение самооценки. Дескать раньше, пока делали свое на коленке, все чувствовали себя творцами, и креатив так и пер. А после решения перенимать у Запада, иссяк и креатив, и самооценка упала ниже плинтуса. Об этом писал и уже упомянутый Бабаян. Честно говоря - этот аргумент мне кажется надуманным. Ведь его можно применить и сейчас, когда степень "отставания от Запада" стократ больше, и ни о каких альтернативах "буржуазным" архитектурам (типа Intel) речи даже не идет! Мы работаем на полностью чужом железе, под чужими ОС и в чужих IDE. И что же? Многие ли в программистском сообществе (а не в Кремле) комплексуют по этому поводу? Как-то не замечал. Хотя, быть может - у советских была собственная гордость. Кто знает?

6.4. Интеграция с мировым сообществом, ориентация на будущее

Третьим критерием я бы назвал возможности интеграции с мировым сообществом и ориентацию на будущее. Понятно, что варясь в своем соку, т.е. разрабатывая программы и системы полностью самобытные, мы бы отдалялись от мировых трендов сильнее и сильнее (кстати, быть может этого не случилось именно в силу возросшей степени интеграции?). Конечно, "верхушка" нашей IT-индустрии вовсе не отрывалась от западной мысли, и даже "обменивалась работами" (c этим, как его дьявола, Mak , нет, MCarthy , короче, ). Но простые программисты ни о чем таком не знали. Да и как им было узнать, если материалы SIGPLAN не выдавали в институтской библиотеке? Однако документация и переводная литература об IBM S/360 а затем и PDP-11/DEC хоть как-то сближала нас с остальным миром.

7. Гугл затих, я вышел на подмостки... (Лирическое отступление).

Как бы поступил я сам на месте руководства в те далекие годы? Определиться не так просто. С одной стороны - не стал бы навязывать всем одну архитектуру, ибо надо сначала убедить людей в том, что она им подойдет. С другой стороны - производить машины IBM все же стоило, коли уж покупать их не получалось. Разумеется, копировать стоило не все подряд. В 1967 году уже вышла IBM/360-67 с которой можно было начать. В качестве ОС можно было бы взять компактную CP/CMS (и далее VM/370) которую IBM мало того что отдавала бесплатно, так еще и в исходниках вплоть до версии 6. При всем моем уважении к Бруксу, эта ОС была гораздо удачнее OS/360 (и, кстати, все разумные люди в Союзе это быстро поняли). Разрабатывать свой прикладной софт и совершенствовать имеющийся системный. Брать лучшее (но не бинарники, а идеи!) из западных разработок.Кроме того, было просто необходимо наладить обмен студентами и аспирантами с крупными центрами CS как в Европе так и в Америке. Именно они, а не Громыко должны были приобщаться к "мировой компьютерной кухне", составлять мнение о перспективных направлениях, архитектурах и операционных системах. Разумеется, все это было немыслимо в те годы. Вместо широкого потока имелся слабый ручеек. Но даже так идеи, пусть с опозданием, проникали в Союз. Увы, этого было мало.Полагаю, что порочной была сама структура экономики, не позволявшая полноценно развиться хоть чему-нибудь сильно удаляющемуся от нужд ВПК. Наука брошенная на создание бомб и ракет вместо нивы "мирного бурения" (о глубинном, правда, никогда не забывали) не смогла бы достичь тех высот, и решить те задачи, которые важны в "открытом обществе". Иными словами - при сохранении господствующей идеологии никакое решение не спасло бы отечественную информатику от отставания.

На этой пессимистичной ноте, разрешите закончить... algen ) за предоставленную информацию, и многое другое. В вычитке этой и предыдущей статьи большую помощь оказала Анна Годес.