История компьютера
Слово «компьютер» (computer) в переводе с английского означает «вычислитель». Это показывает, что изначально это изобретение появилось как средство для облегчения работы с числами. Следовательно, истоками развития компьютерной техники можно считать ранние попытки создать механические устройства, позволяющие сделать выполнение арифметических операций более эффективным.
Одним из первых устройств, служивших этой цели, были счеты (абак), известные с глубокой древности, но на протяжении многих столетий они оставались едва ли не единственным инструментом в своем роде. Развитие вычислительной техники резко ускорилось лишь с начиная с XVII в., когда, с одной стороны, развитие математики подготовило для этого мощную базу, с другой — потребовались многочисленные вычисления в связи с развитием науки, техники и финансов.
Статья: История компьютера
Поможем написать реферат за 48 часов
Точкой отсчета развития компьютерной техники в современном понимании можно считать 1642 г., когда Блез Паскаль (в честь него впоследствии был назван один из самых популярных языков программирования) сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм.
В 1820 француз Шарль де Кольмар создал механический арифмометр, а в 1833 г. английским математиком Чарльзом Бэббиджом были разработаны проект вычислительной машины, а также теоретическая база для его создания. Идеи Бэббиджа вскоре развила Ада Лавлейс, которую часто называют первым в истории программистом. Для ввода и вывода данных в машине Бэббиджа предлагалось использовать листы из плотной бумаги с пробитыми в особом порядке отверстиями (перфокарты).
Рисунок 1. Образец перфокарты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
«История компьютера» ��
Готовые курсовые работы и рефераты
Решение задач по учебе за 24 часа
Реферат по этой теме за 48 часов
В конце XIX века появилась возможность задействовать для реализации идей Бэббиджа электричество. Первую электромеханическую вычислительную машину сконструировал в 1888 г. американский инженер Герман Холлерит. Это изобретение было вскоре использовано при переписи населения, позволив в разы уменьшить количество занятых в этом процессе сотрудников и время обработки первичных статистических данных. Впоследствии фирма, основанная Холлеритом, стала всемирно известной корпорацией IBM.
Появление и развитие компьютеров современной архитектуры
В первой половине XX века предпринималось множество попыток создать электрическую вычислительную машину, но все они строились на разрозненных математических и инженерных решениях и представляли собой несовместимые между собой уникальные устройства.
Потребность в выработке единой теоретической базы для компьютеров резко усилилась с Началом Второй мировой войны, когда Союзникам (Англия, США, СССР) потребовалось расшифровывать радиосигналы, которым обменивались вооруженные силы стран Оси (Германия, Италия, Япония).
В феврале 1944 на IBM и ученые Гарвардского университета по заказу ВМС США запустили машину Harvard Mark I. Она работала на электромеханических реле с десятичными числами длинной до 23 разрядов. Для ввода и вывода применялась перфолента. Параллельно с 1943 г. американцы вели разработку вычислительной машины на электронных лампах. В 1946 г. она была пущена в эксплуатацию под названием ENIAC. Этот компьютер весил 30 тонн, занимал 170 квадратных метров и содержал 18000 электронных ламп. Большим прорывом было то, что обработку информации ENIAC вел в двоичной системе что позволило в разы повысить скорость вычислений.
Рисунок 2. Операторы у компьютера ENIAC. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В 1947 г. американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили вместо недолговечных ламп использовать более стабильные и экономичные транзисторы. Компьютеры, построенные на базе транзисторов относят ко второму поколению современной вычислительной техники.
В 1959 были изобретены интегральные микросхемы, что позволило радикально повысить скорость вычислений и уменьшить габариты машин (третье поколение компьютеров).
Замечание 1
Долгое время стоимость компьютеров была очень высокой. Они были доступны лишь государственным органам и крупнейшим корпорациям. В 1965 г. фирме Digital Equipment удалось выпустить компьютер PDP-8 ценой всего в 20 тыс. долларов. Это сделало вычислительные устройства доступным для средних и мелких коммерческих компаний.
В 1970 в компании Intel был создал первый микропроцессор. Несколько интегральных микросхем были размещены на едином кремниевом кристалле. Это сделало возможным появление микрокомпьютеров четвёртого поколения, пригодных для индивидуального использования.
Эпоха персональных компьютеров и современное состояние вычислительной техники
В 1971 г. Intel выпустила микропроцессор Intel-4004, и почти сразу же Intel-8008, на основе которых даже любители электроники могли создавать домашние вычислительные устройства. Первым персональным компьютером, изготовлявшимся промышленным способом, стал Altair на базе Intel-8080 (1974 г.). В 1976 г. был выпущен первый компьютер фирмы Apple, а в 1981 г. — первый персональный компьютер от IBM (IBM PC).
Рисунок 3. Один из первых компьютеров Apple. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
С 1980-х годов возник устойчивый потребительский спрос на персональные компьютеры, в связи с чем финансирование отрасли резко возросло. Еще более вырос интерес крупного бизнеса к компьютерной технике в связи с развитием сотовой связи, стимулировавшей появление смартфонов — нового класса сверхпортативных компьютеров (лидерами этого сегмента рынка стали Apple и Samsung).
Со временем акцент сместился в сторону разработки программного обеспечения (Microsoft, Adobe и другие компании), а с распространением сети Интернет доходным стало предоставление online-сервисов (Amazon, Google, Yahoo, Baidu, Yandex и другие).
В настоящее время компьютерные технологии продолжают бурно развиваться в нескольких направлениях. С одной стороны, появляются суперкомпьютеры, обслуживающие потребности государств, крупных корпораций и научных организаций. С другой — всё более совершенными становятся персональные устройства, усиленные сетевыми технологиями. Появляются и новые классы компьютеров: для умных домов, беспилотных автомобилей, роботов и т.п.
Перспективными направлениями развития программного обеспечения являются:
- искусственный интеллект,
- нейросети,
- обработка сверхбольших массивов данных,
- блокчейн.
Замечание 2
В ближайшем будущем ожидается появление квантовых компьютеров, которые позволят достичь еще большей компактности, энергоэффективности и скорости вычислений.
Рисунок 4. Суперкомпьютер «Ломоносов», Россия. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
ПК: начало История создания первого персонального компьютера
История создания и развития персонального компьютера насчитывает всего-то несколько десятков лет. Нам повезло — еще живы многие, кто стоял у истоков и хорошо помнит, в каком году появился первый ПК. На что были способны первые компьютеры и для каких целей применялись? Подробнее в нашем материале
И стория компьютера кратко. Кто создал первый компьютер в мире и какие были первые персональные компьютеры? Электронное устройство, которое с натяжкой можно назвать первым персональным компьютером (по крайней мере это было нагромождение различных ламп, плат и реле размером с Эверест, выполнявшее некоторые примитивные вычислительные функции, с которыми лучше бы справился второклассник), был первый компьютер в мире «Марк — 1», который в 1941 году выпустила компания IBM.
Однако на создание самого первого компьютера претендовали и другие изобретатели. История ПК была бы не полной, если мы не называли бы их имена. Итак, кто еще изобрел первый компьютер:
— Конрад Цузе. Это немецкий ученый, который в 1939 году разработал аппарат, получивший название Z1. Электромеханическое устройство использовалось в области самолетостроения и занималось вычислением аэродинамики и других характеристик самолетов. Надо отдать должное Цузе — это действительно было первое подобное вычислительное устройство.
— Алан Тьюринг. Разработанная ученым машина могла расшифровывать коды немецкого аппарата «Энигма». Впоследствии в Англии аппараты начали производиться массово: было сделано более 200 экземпляров — системный подход. Кстати, каждый такой компьютер весил примерно 2,5 тонны.
— Джон Атанасов. Ответить на вопрос, кто создал первый компьютер, мог и американский инженер. Его электронная установка появилась в 1942 году. Компьютер занимался вычитанием и сложением, а также решением линейных уравнений. В 1973 году устройство Атанасова судебной властью США было признано «первым компьютером».
— Джон Мокли. История появления компьютера не может обойтись без упоминания американского физика и инженера, создавшего в 1946 году компьютер ЭНИАК. Мощный по тем временам ЭВМ применялся для расчета баллистических таблиц, который до этого выполнялся вручную людьми.
— Чарльз Бэббидж. Создание первого компьютера приписывают именно этому английскому математику и создателю первой аналитической вычислительной машины. Аппарат использовал десятичные схемы счисления, а на решение задач ему требовались считанные минуты.
— Сергей Алексеевич Лебедев. А это ответ на вопрос, кто создал первый персональный компьютер в России. Над проектом электронной счетной машины трудилось несколько десятков сотрудников под руководством профессора Лебедева. Аппарат, созданный учеными по собственной технологии в 1948 году, занимал площадь в 60 квадратных метров. По количеству тепла, которое выделяли всевозможные лампы и кабеля, компьютер напоминал доменную печь.
В каком году появился первый компьютер
Первый персональный компьютер был изобретен в 1943 году компанией IBM. Элементы «компьютера» занимали несколько комнат, а сам он мог только вычитать и складывать, при это стоил как «чугунный мост». Поэтому пользоваться «персональным» компьютером могли позволить себе только крупные, в основном государственные организации. Следующий шаг в развитии индустрии потребовал пару десятков лет и замены ламп на транзисторы: в 1964 году специалисты все той же IBM разработали серию System-360. Компьютеры по-прежнему были громоздкими и неповоротливыми, зато могли выполнять одновременно уже несколько функций и обладали зачатками программного обеспечения. Также 1964 год ознаменовался важнейшим событием, ставшим своего рода революцией в популяризации и «демократизации» вычислительных машин — профессоры Дартмутского колледжа Джон Кемени и Томас Курц изобрели язык программирования BASIC, ставший впоследствии — в 1970х — 1980х годах — главным языком для персональных компьютеров. История компьютера неотделима от BASIC. Язык был инструментом, рассчитанным на студентов «гуманитарного» склада, то есть не обладающими навыками программирования, для самостоятельного создания компьютерных программ и решения различных профессиональных задач. Основными его принципами были:
1. Простота использования для чайников.
4. Программирование общего назначения.
5. Расширенная функциональность для продвинутых пользователей.
Как ПК уменьшились в размерах
В 1968 году инженер НАСА Остин Рош, одержимый идеей создания персонального компьютера, на обычной скатерти клуба в Сан-Антонио набросал чертеж своего устройства. Именно эти наброски впоследствии легли в основу работы компании Computer Terminal Corp (CTC) по созданию самого первого персонального компьютера. Остин Рош был одним из двух основателей Computer Terminal Corp. Процесс реализации идей затянулся на пару лет: свой первый компьютер, получивший название Datapoint 2200, представила компания СТС в конце 1970 года. Информация хранилась на кассетах, на которых умещалось до 130 КБ данных. Оперативная память занимала 8 КБ.
Параллельно с СТС собственные разработки вела и компания Intel, которой было суждено совершить настоящий переворот в компьютерной сфере. Причем этому самому перевороту, как это часто бывает, человечество обязано случайности. Японская компания Busicom, посвятившая время своих сотрудников производству калькуляторов, заказала Intel сделать 12 микросхем для своих продуктов. То есть нужно было выполнить дюжину разных микросхем для разных же калькуляторов. Заказ был муторный и по меркам даже малого бизнеса — микроскопический. Поэтому лень в очередной раз выступила двигателем прогресса — специалисты решили сделать универсальный микропроцессор, который подошел бы ко всем моделям калькуляторов.
Так появился микропроцессор С4004. Спустя год Intel создал более сложный 8-разрядный микропроцессор, который стал основой первых массовых персональных компьютеров — в первую очередь компании СТС, которая в конце 1972 года была переименована в Datapoint. Эпоха ПК, занимавших несколько комнат, подошла к концу.
Первый массовый персональный компьютер
В 1975 году компания, базировавшаяся в Альбукерке, MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) на основе микропроцессора Intel 8080 выпустила микрокомпьютер Altair 8800, который «взорвал» рынок. Самый первый компьютер в мире массового производства можно было купить в уже собранном виде за 621 доллар или заказать через журнал Popular Electronics в виде «супового набора», то есть деталей для сборки. В таком виде Altair 8800 стоил 439 долларов. Разработчик ПК Генри Эдвардс Робертс, американский предприниматель и инженер, планировал реализовать пару сотен устройств среди фанатов электроники. Однако за первый месяц продаж к покупателям ушло несколько тысяч компьютеров.
Маркетинговый механизм заработал, и прогресс уже невозможно было остановить. В том же году в Лос-Анджелесе открылся первый компьютерный магазин, где можно было приобрести в том числе Altair 8800. Вскоре магазины начали появляться как грибы после дождя. Но это уже другая история, а что касается компании MITS и ее детища, то это был, по признанию современников, «абсолютный, мгновенный, безумный успех». Его составляющими были удачная системная шина Altair, которая стала стандартом де-факто в виде шины S-100 для будущих поколений массовых персональных компьютеров. Также сыграли свою роль открытость архитектуры Altair 8800 и его достаточно низкая стоимость. Компьютерщики-энтузиасты разработали для ПК богатейшие периферию и софт, а также платы расширения, превратив Altair 8800 в полноценную серьезную машину. Есть даже сведения, что для компьютера MITS была создана первая в мире цветная видеокарта.
Альтернативная версия
По другой версии, первый компьютер, который действительно стал массовым и «ушел в народ», был разработан компанией Apple. В 1976 году Стив Возняк засел за производство Apple ll с целью уместить его в портфеле. И молодому инженеру удалось это сделать — по компактности и функциональности аналогов Apple I на рынке не было. Так появилась компания Apple — Стив Джобс продал свой автофургон Volkswagen, Возняк пожертвовал калькулятором HP. Вырученных средств хватило на запуск производства первых компьютеров в гараже, где компаньоны буквально на коленках мастерили свои первые устройства. Реализовав 250 штук, Стив Возняк решил модернизировать первую версию.
Сделанный в 1977 году Apple II имел стильный белый корпус, встроенный монитор, был оснащен дисководом для 5-дюймовых дискет, операционной системой, отображал цветную графику. Также Возняк для своего детища создал Apple DOS, язык программирования Calvin и структурировал файловую систему. В итоге получился революционный продукт, который вывел компанию Apple в лидеры рынка. Кстати, успех Apple II сделал 5.25 дюймовые дисководы стандартом, однако несколько лет спустя разработчики начали заменять 5.25 дюймовые дисководы на 3,5-дюймовые. Эволюция неумолима!
Как Стив Возняк разработал Apple I, Apple II и другие принесшие славу компании продукты:
Биография Стива Возняка История гениальных изобретений
Стив Возняк изобрел и воплотил в жизнь несколько революционных продуктов, которые изменили нашу жизнь. Поэтому переоценить вклад, который внес легендарный изобретатель в развитие цифровой индустрии, невозможно. Но можно его описать
В 1984 году компания закрепилась в лидерах, выпустив компьютер Macintosh. В принципе 1984-й стал пророческим годом (Оруэлл, привет!), так как выпущенный в этот год Macintosh стал предтечей современного ПК и определил его внешний вид на много лет вперед. Персональный компьютер Macintosh был оснащен клавиатурой, мышью, дисководом, колонками, интерфейсом с ярлыками на рабочем столе. Жесткий диск имел объем 20 Мб.
В 1990 году вышла третья версия операционной системы Windows от компании Microsoft. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.0 было продано более 1 миллиона экземпляров.
Персональные компьютеры сегодня
В качестве заключения. В развитии персональных компьютеров принято выделять четыре поколения, о которых мы написали выше. Однако многие эксперты считают, что их пять — последний происходит сейчас и связан он с попыткой создать самый первый персональный компьютер с искусственным интеллектом. Но это уже совершенно другая история. Еще одним направлением и перспективой в развитии персональных компьютеров считается квантовый компьютер. Это устройство, работа которого базируется на явлениях квантовой механики (например, квантовая запутанность). Для вычислительных действий квантовый компьютер оперирует совершенно другими единицами данных — не битами, в кубитами. Отличительная особенность этих единиц измерения заключается в том, что биты могут принимать два значения: или 0, или 1. В то время как кубиты могут быть одновременно реализованы в виде 0 или 1. По мнению ученых, это даст существенное преимущество — квантовое превосходство — новому поколению персональных компьютеров.
Подробнее об этом читайте в материале о том, зачем человечеству нужны квантовые компьютеры:
Квантовое превосходство Зачем нам квантовые компьютеры
Квантовые компьютеры — одно из самых сложных и перспективных направлений в IT, но зачем они вообще нужны?
876 Комментировать —>
Использованные источники: B4 (CC BY-SA), NASA, Ecksemmess (CC BY-SA), Thomas Nguyen (CC BY-SA), Ed Uthman (CC BY-SA), Rama & Musée Bolo (CC BY-SA)
Машина для подсчетов Блеза Паскаля
Это был первый примитивный калькулятор, который помогал изобретателю слагать и вычитать. Придуманный Паскалем «компьютер» назвали «Паскалина» и представлял он собой ящик с многочисленными шестернями. С помощью колесиков прибор позволял вводить числа от 0 до 9, а в верхней части корпуса, после ввода исходных данных, показывался результат.
Ступенчатый вычислитель Лейбница
В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство (ступенчатый вычислитель Лейбница — калькулятор Лейбница), которое впервые не только складывало и вычитало, а еще умножало, делило и вычисляло квадратный корень. Впоследствии колесо Лейбница стало прототипом для массовых счетных приборов — арифмометров. — Источник: История развития компьютеров
Дифференциальная машина Чарльза Бэббиджа
Чарльз Бэббидж разработал устройство, которое не только выполняло арифметические действия, но и сразу же печатало результаты. В 1832 г. была построена десятикратно уменьшенная модель из двух тысяч латунных деталей, которая весила три тонны, но была способна выполнять арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой и вычислять производные второго порядка. Эта вычислительная машина стала прообразом настоящих компьютеров, называлась она дифференциальной машиной.
Суммирующий аппарат Чебышева
Суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков создает российский математик и механик Пафнутий Львович Чебышев. В этом аппарате достигнута автоматизация выполнения всех арифметических действий. В 1881 году была создана приставка к суммирующему аппарату для умножения и деления. Принцип непрерывной передачи десятков широко использовался в различных счетчиках и вычислительных машинах.
Табулятор Холлерита
Автоматизированная обработка данных появилась в конце прошлого века в США. Герман Холлерит создал устройство — Табулятор Холлерита — в котором информация, нанесенная на перфокарты, расшифровывалось электрическим током.
История микропроцессора и персонального компьютера: 1947-1974 годы
Индустрия персональных компьютеров, какой мы её знаем, обязана своим появлением и развитием среде энтузиастов и предпринимателей, а также счастливому стечению обстоятельств. До возникновения PC бизнес-модель мейнфреймов и миникомпьютеров формировалась вокруг одной компании, обеспечивавшей целую экосистему: от изготовления оборудования до его монтажа, обслуживания, написания ПО и обучения операторов.
Такой подход вполне отвечал своим задачам в том мире, где, как казалось, компьютеров было нужно совсем немного. Эти системы были очень дорогими, но весьма прибыльными для компаний, потому что исходная цена и контракт на обслуживание обеспечивали стабильный поток доходов. Производители «больших железяк» не были первоначальной движущей силой персональных вычислений из-за цены, отсутствия стандартного программного обеспечения, кажущегося отсутствия спроса у людей на личные компьютеры, а также огромных прибылей, получаемых благодаря контрактам на производство и обслуживание мейнфреймов и миникомпьютеров.
Именно в такой атмосфере зародились персональные компьютеры, начавшись с любителей, искавших реализации своих творческих устремлений, не обеспечиваемых повседневной работой на монолитных системах. Изобретение микропроцессора, интегрированных микросхем DRAM и EPROM зародили интерес к широкому распространению высокоуровневых языков (разновидностей BASIC), что позже привело к возникновению GUI и превращению компьютеров в мейнстрим. Благодаря этому возникла стандартизация и популяризация оборудования, что наконец-то сделало персональные компьютеры достаточно доступными для людей.
На протяжении нескольких статей мы подробно рассмотрим историю микропроцессора и персонального компьютера, от изобретения транзистора до современных чипов, управляющих множеством связанных устройств.
1947 — 1974: фундамент
Что предшествовало первому коммерческому процессору — Intel 4004
Первые персональные компьютеры требовали от энтузиастов наличия навыков в сборке электронных компонентов (преимущественно пайкой) и написании машинных кодов, потому что программное обеспечение в то время было штучным продуктом, к тому же не всегда доступным.
Лидеры коммерческого рынка не воспринимали персональные компьютеры всерьёз из-за ограниченных возможностей ввода-вывода и ПО, нехватки стандартизации, высоких требований к пользователю и малого количества областей применения. Инженеры Intel подталкивали компанию к выбору стратегии персональных вычислений почти сразу после того, как 8080 начал использоваться в гораздо большем наборе продуктов, чем задумывалось изначально. Стив Возняк настаивал, чтобы его наниматель, компания Hewlett-Packard, стремилась к тому же.
Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн в Bell Labs, 1948 год.
Хотя появление персонального компьютинга было инициировано любителями, современная ситуация в большой степени стала развитием наследия, возникшего из работ Майкла Фарадея, Юлия Лилиенфельда, Бориса Давыдова, Рассела Ола, Карла Ларк-Горовица и вплоть до трудов Уильяма Шокли, Уолтера Браттейна, Джона Бардина, Роберта Гибни и Джералда Пирсона, совместно разработавших первый транзистор (сокращение от transfer resistance) в Bell Telephone Labs в декабре 1947 года.
Bell Labs продолжит оставаться флагманом прогресса транзисторов (в частности, изобретя в 1959 году МОП-транзистор, или MOSFET), однако чтобы избежать антимонопольных санкций Министерства юстиции США, она в 1952 году начала активно продавать лицензии другим компаниям. Так к Bell и к её родительской компании-изготовителю Western Electric на быстро растущем рынке полупроводниковых устройств присоединились сорок компаний, в том числе General Electric, RCA и Texas Instruments. В 1956 году Шокли ушёл из Bell Labs и основал Shockley Semi-Conductor.
Первый собранный транзистор в мире, изобретённый Bell Labs в 1947 году
Несмотря на то, что Шокли был превосходным инженером, его скверный характер в сочетании с нехваткой управленческих навыков у сотрудников обрекли предприятие на скорый крах. Спустя год после образования исследовательского отдела он оттолкнул от себя так много людей, что вызывал массовый исход «восьмёрки предателей», в которую входили Роберт Нойс и Гордон Мур (одни из будущих основателей Intel), Джин Хорни (изобретатель планарного процесса производства транзисторов) и Джей Ласт. Члены Восьмёрки стали ядром нового подразделения Fairchild Semiconductor компании Fairchild Camera and Instrument, ставшей моделью для стартапов Кремниевой Долины.
Руководство компании Fairchild начало активно отодвигать новый отдел на второй план, потому что было нацелено на получение прибыли от крупных контрактов на производство транзисторов, например, для использования в создаваемых IBM лётных систем для стратегического бомбардировщика North American XB-70 Valkyrie, лётного компьютера Autonetics для межконтинентальной баллистической ракеты «Минитмен», суперкомпьютера CDC 6600 и управляющего компьютера «Аполлона» для НАСА.
Однако когда свою долю контрактов получили Texas Instruments, National Semiconductor и Motorola, прибыли упали. К концу 1967 года от Fairchild Semiconductor осталась только тень былого — начались урезания бюджета и уход ведущих специалистов. Чудесные исследования и разработки не вылились в коммерческий продукт, а противодействующие кланы в руководстве вредили компании.
Восьмёрка предателей, ушедшая от Шокли и основавшая Fairchild Semiconductor. Слева направо: Гордон Мур, Шелдон Робертс, Юджин Клейнер, Роберт Нойс, Виктор Гринич, Джулиус Бланк, Джин Хорни, Джей Ласт.
Главными из ушедших были Чарльз Спок, вдохнувший новую жизнь в National Semiconductor, а также Гордон Мур с Робертом Нойсом. Уход рабочей силы из Fairchild стал причиной основания более пятидесяти новых компаний, но ни одна из них не достигла такого успеха за такой короткий промежуток времени, как Intel Corporation. Единственный телефонный звонок Нойса венчурному капиталисту Артуру Року привёл к появлению за один день стартапа с финансированием в 2,3 миллиона долларов.
Лёгкостью своего создания Intel в основном обязана авторитету Роберта Нойса и Гордона Мура. Нойса наряду с Джеком Килби из Texas Instrument называют изобретателем интегральных схем, хотя с высокой степенью уверенности можно сказать, что он очень многое позаимствовал из работ, проведённых коллективом Джеймсом Нолла и Джея Лэтропа в Diamond Ordnance Fuze Laboratory (DOFL) армии США, который создал в 1957-59 годах первый транзистор, изготовленный методом фотолитографии и испаряемых алюминиевых соединений, а также из трудов коллектива Джея Ласта, разрабатывавшего в Fairchild интегральные схемы (при участии Джеймса Нолла), где Роберт Нойс был руководителем проекта.
Первая планарная интегральная схема (Фото: Fairchild Semiconductor).
Мур и Нойс забрали с собой из Fairchild новую МОП-технологию кремниевого самосовмещённого затвора, подходящую для производства интегральных схем; её изобрёл Федерико Фаджин из совместного предприятия итальянской SGS и Fairchild. Фаджин основал своё изобретение на работе коллектива Джона Сэреса из Bell Labs; позже он перенёс свой знания в Intel и стал постоянным жителем США.
Руководство Fairchild справедливо было обижено увольнениями, ведь многие открытия сотрудников компании оказались в чужих руках (в частности, National Semiconductor). Эта утечка мозгов была не такой односторонней, как может показаться, потому что первый микропроцессор Fairchild под названием F8 со всей вероятностью был основан на нереализованном процессоре C3PF компании Olimpia Werke.
Это была эпоха, когда патенты ещё не обладали такой стратегической важностью, как сегодня, важнейшим параметром было время вывода на рынок, а Fairchild часто слишком поздно осознавала значимость её разработок. Отдел R&D стал меньше ориентироваться на продукцию, тратя приличные ресурсы на исследовательские проекты.
Texas Instruments, второй по размерам производитель интегральных схем, быстро уничтожил лидерство Fairchild на рынке. Fairchild по-прежнему занимала выдающееся место в отрасли, но внутри компании структура управления была хаотичной. Контроль качества по отраслевым стандартам был плохим и обычно обеспечивал 80% брака.
После ухода «детей Fairchild» в поисках более стабильных условий увольнения в инженерном состав увеличились. Джерри Сандерс был переведён из маркетинга аэрокосмической и оборонной продукции на должность директора по маркетингу и единолично решил, что компания должна выпускать новый продукт каждую неделю — план «Пятьдесят два». Сниженное время на маркетинг обрёк многие из этих продуктов на создание примерно 99% брака. Примерно 90% продуктов выпускалось позже графика, имело дефекты в проектной спецификации, или и то, и другое одновременно. Звезда Fairchild должна была скоро погаснуть.
Авторитет Гордона Мура и Роберта Нойса стали причиной быстрого старта Intel, а третий человек, пришедший в их коллектив, стал и публичным лицом, и движущей силой компании. Эндрю Гроув (Андраш Гроф, родившийся в Венгрии в 1936 году), несмотря на небольшой опыт в производстве, стал директором по производству Intel. На первый взгляд такой выбор казался странным (даже если учесть его дружбу с Гордоном Муром), ведь Гроув был учёным отдела R&D, занимавшимся в Fairchild химией и проводившим лекции в Беркли. Он совершенно не имел опыта руководства компанией.
Четвёртый человек в компании определил её первоначальную маркетинговую стратегию. Строго говоря, Боб Грэм был третьим сотрудником Intel, но ему пришлось перед увольнением отрабатывать три месяца у предыдущего работодателя. Из-за такой задержки при переходе Боба в Intel Энди Гроуву удалось получить гораздо серьёзную руководящую должность, чем предполагалось ранее.
Первая сотня сотрудников Intel на фоне офиса компании в Маунтин-Вью (Калифорния), 1969 год.
Будучи превосходным продажником, Грэм рассматривался как один из двух выдающихся кандидатов в руководство Intel. Второй — Джерри Сандерс III, был личным другом Роберта Нойса. Сандерс был одним из немногих высших руководителей Fairchild после назначения CEO Лестера Хогана (раньше работавшего в разгневанной его уходом Motorola).
Изначальная уверенность Сандерса в должности руководителя отдела маркетинга быстро испарилась: Хогана разочаровали экстравагантность Сандерса и нежелание его команды связываться с мелкими контрактами (от 1 миллиона и меньше). По сути, Хоган за несколько недель дважды понизил Сандерса в должности, повысив при этом Джозефа ван Поппелена и Дугласа О’Коннера. Понижения достигли желаемой Хоганом цели — Джерри Сандерс уволился и теперь большинство ключевых должностей в Fairchild занимали бывшие коллеги-руководители Хогана из Motorola.
В течение нескольких недель после этого к Джерри Сандерсу обратились четверо других бывших сотрудников Fairchild из отдела аналоговых технологий, заинтересованные в создании собственного бизнеса. Изначально четвёрка задумывала, что компания будет производить аналоговые схемы, потому что развал Fairchild привёл к появлению большого количества стартапов, ищущих доход на ажиотаже вокруг цифровых схем. Сандерс присоединился к ним при условии, что новая компания будет также создавать цифровые схемы. Коллектив состоял из восьми участников, включая Сандерса, Эда Тёрни (одного из лучших продажников Fairchild), Джона Кэри и проектировщика чипов Свена Симонссена, а также четвёрки из аналогового отдела: Джека Гиффорда, Френка Ботта, Джима Гайлса и Ларри Стенгера.
Старт компании, которая стала известна под названием Advanced Micro Devices, не был гладким. Intel получила финансирование меньше, чем за день благодаря тому, что компания была образована инженерами, но инвесторы вели себя гораздо сдержанней, когда дело касалось предложения о создании полупроводникового бизнеса, основанного руководителями из маркетинга. Первой целью для получения изначального капитала AMD в размере 1,75 миллиона долларов был Артур Рок, поддержавший финансированием и Fairchild Semiconductor, и Intel. Но Рок отказался инвестировать, как и множество последующих возможных источников денег.
В конечном итоге новый законный представитель AMD Том Скорниа постучался в двери Роберта Нойса. Так сооснователь Intel стал одним из инвесторов-основателей AMD. Имя Нойса в списке инвесторов добавило веса, которого AMD пока не хватало в глазах возможных инвесторов. Последовали дальнейшие инвестиции, и пересмотренная цель в 1,55 миллиона была достигнута 20 июня 1969 года, когда компания едва не закрылась.
Образование Intel было более простым, что позволило компании после получения финансирования подбора помещений сразу приступить к бизнесу. Её первый коммерческий продукт также стал одним из пяти примечательных «первых» в отрасли и был разработан менее, чем за три года, после чего совершил революцию и в полупроводниковой отрасли, и в области вычислений.
Honeywell — один из производителей компьютеров, живший в большой тени IBM, обращался во множество компаний-производителей чипов с просьбой создать 64-битный статический чип ОЗУ.
Intel уже сформировала две группы для производства чипов: группу по созданию МОП-транзисторов под руководством Леса Вадаша и команду по созданию биполярных транзисторов под руководстом Дика Бона. «Биполярщики» справились с задачей первыми, и в апреле 1969 года 64-битный чип SRAM был передан Honeywell его ведущим разработчиком Х.Т. Чуа. Способность изготовить первый успешный проект по миллионодолларовому контракту повысила репутацию Intel в отрасли.
Первый продукт Intel — 64-битный SRAM, основанный на только что разработанной биполярной технологии Шоттки. (CPU-Zone)
В соответствии с устоявшимися в то время традициями чип SRAM был выпущен на рынок под своим серийным номером — 3101. Intel, как и почти все производители чипов того времени, продавала свои продукты не потребителям, а инженерам компаний. Серийные номера, особенно если в них содержалась важная информация, например, количество транзисторов, считались более привлекательными для целевых клиентов. Кроме того, наличие у продукта названия могло означать, что оно маскирует конструкционные недоработки или отсутствие новизны. Intel начала отходить от числовых наименований только тогда, когда стало совершенно очевидно, что числа невозможно защитить авторским правом.
В то время, когда команда «биполярщиков» изготовила первый прорывной продукт для Intel, группа МОП выяснила основную причину неудач её собственных чипов. Техпроцесс МОП-транзисторов с кремниевым затвором требовал многочисленных циклов нагревания и охлаждения при производстве чипов. Эти циклы приводили к отклонениям в соотношении расширения и сжатия между кремнием и оксидом металла, что вызывало трещины, разрушавшие цепи чипа. Гордон Мур придумал решение — «успокоить» оксид металла примесями, чтобы снизить его точку плавления, позволяя оксиду течь в процессе циклического нагрева. Получившийся чип, выпущенный командой разработки МОП-технологий в июле 1969 года (и ставший развитием идей, реализованных Fairchild в чипе 3708), превратился в первый коммерческий чип памяти на МОП-структурах — 256-битный 1101.
Honeywell быстро подписала контракт на производство потомка 3101 под названием 1102, но ещё на ранних этапах его разработки значительный потенциал продемонстрировал параллельный проект — 1103, созданием которого руководили Вадаш, Боб Эбботт, Джон Рид и Джоел Карп (который также руководил разработкой 1102). Оба были основаны на трёхтранзисторной ячейке памяти, предложенной Уильямом Регитцем из Honeywell, которая обещала обеспечить гораздо большую плотность ячеек и меньшие затраты в производстве. Недостаток заключается в том, что память не могла хранить информацию при отсутствии питания, и каждые две миллисекунды на схемы нужно было подавать напряжение.
Первый чип памяти на МОП-структурах (Intel 1101) и первый чип памяти DRAM (Intel 1103). (CPU-Zone)
В то время компьютерная память с произвольным доступом была областью, в которой использовались чипы с магнитными сердечниками. Эта технология стала устаревшей после появления в октябре 1970 года чипа DRAM (dynamic random access memory) Intel 1103, и ко времени устранения в следующем году ошибок производства Intel получила серьёзное преимущество на доминирующем и быстро растущем рынке. Этим преимуществом компания пользовалась, пока японские производители памяти не вызвали резкое снижение цен на память в начале 1980-х благодаря масштабным вливаниям капитала в производственные мощности.
Intel запустила во всей стране маркетинговую кампанию, предлагавшую пользователям памяти с магнитными сердечниками связаться с Intel и оценить рост производительности благодаря переходу на DRAM. Покупатели потребовали создания второго источника поставок чипов, что было естественно — в ту эпоху выпуск продукции и поставки не были надёжными.
Энди Гроув был категорически против второго поставщика, но таков был статус Intel — компания была молодой и ей приходилось подчиняться требованиям отрасли. В качестве первого альтернативного поставщика чипов Intel выбрала канадскую компанию Microsystems International Limited. Она не стала выбирать крупную и более опытную компанию, чтобы та не перехватила у Intel лидерство с её собственным продуктом. Intel получила по лицензионному соглашению около 1 миллиона долларов и должна была продолжать получать отчисления, когда MIL попыталась повысить свою прибыль, увеличив диаметры полупроводниковых пластин (с двух до трёх дюймов) и уменьшив чип. Покупатели MIL вернулись к Intel, когда чипы канадской фирмы начали сходить со сборочных линий бракованными.
Первый опыт Intel не был чем то показательным ни для индустрии в целом, ни для её собственных проблем с поиском вторичных поставщиков. Росту AMD непосредственно способствовало то, что компания стала вторым поставщиком чипов серии TTL (Transistor-Transistor Logic) Fairchild 9300, а также разработка и поставки собственного чипа для оборонного отдела Westinghouse, которому Texas Instruments (первоначальный подрядчик) не смог вовремя наладить производство.
Первые промахи Intel в производстве по техпроцессу с кремниевыми затворами также привели к появлению третьего чипа, немедленно ставшего прибыльным, а также к ведущему положению по выходу продукции в отрасли. Intel дала задание ещё одному бывшему сотруднику Fairchild — молодому физику Дову Фроманну — исследовать проблемы техпроцесса. Фроманн выяснил, что затворы некоторых транзисторов теряли контакт, поднимались вверх и оказывались заключёнными в оксид, отделявший их от электродов.
Фроманн также продемонстрировал Гордону Муру, что эти плавающие затворы могли благодаря окружающему их изолятору хранить электрический заряд (в некоторых случаях — многие десятки лет), а значит, их можно программировать. Кроме того, электрический заряд плавающего затвора можно рассеять при помощи ионизирующего ультрафиолетового излучения, стерев таким образом программу.
В традиционной памяти программные цепи должны были закладываться во время производства чипа со встроенными в конструкцию предохранителями, чтобы чипы можно было программирования. При мелких объёмах такой способ был затратным, требовал множества различных узкоспециализированных чипов, а для изменения конструкции и модификации цепей чип нужно было переделывать.
EPROM (Erasable, Programmable Read-Only Memory) совершила революцию в технологии, сделав программирование памяти намного более простым и быстрым процессом, потому что клиенту не нужно было ждать, пока будут произведены специфические для его области применения чипы.
Недостаток этой технологии заключался в том, что для попадания УФ-света для стирания программы в корпус чипа встраивалось достаточно дорогое кварцевое окно, расположенное непосредственно над чипом ROM. Высокая стоимость позже была снижена благодаря появлению однократно программируемых (one-time programmable, OTP) EPROM, которые избавились от кварцевого окна (и функции стирания), а также изобретению электрически стираемых программируемых ROM (EEPROM).
Как и в случае с 3101, изначально процент брака был очень высок — выход продукции чаще всего составлял всего 1%. Для записи памяти EPROM 1702 требовалось очень точное напряжение. Отклонения в процессе производства приводили к непостоянству напряжения записи — при слишком большом напряжении программирование было бы неполным, при слишком большом существовал риск уничтожения чипа. Джо Фридрих, недавно недавно переманенный из Philco, тоже раньше трудившийся в Fairchild, придумал подавать на чипы перед записью высокое отрицательное напряжение. Фридрих назвал этот процесс «walking out». Благодаря ему выход продукции существенно повысился: раньше из двух пластин получался один чип, теперь из одной пластины можно было изготовить шестьдесят чипов.
Первый EPROM-чип Intel 1702. (computermuseum.li)
Так как «walking out» физически не изменял чип, другие производители, продававшие спроектированные Intel интегральные схемы, не сразу выяснили причину значительного снижения брака в компании. Это повышение качества непосредственно повлияло на прибыль Intel: с 1971 по 1973 год выручка выросла до 600%. Такой выход продукции, космический по сравнению с вторичными поставщиками, предоставил Intel преимущество перед изделиями, продаваемыми AMD, National Semiconductor, Sigtronics и MIL.
ROM и DRAM были двумя неотъемлемыми компонентами системы, которая станет фундаментом в разработке персональных компьютеров. В 1969 году Nippon Calculating Machine Corporation (NCM) обратилась к Intel с просьбой изготовить систему из двенадцати чипов для нового настольного калькулятора. На этом этапе Intel находилась в процессе разработки чипов SRAM, DRAM и EPROM, и страстно хотела получить первые бизнес-контракты.
В исходном предложении NCM была описана система, требующая восьми специфических для калькулятора чипов, но Теду Хоффу из Intel пришла в голову идея позаимствовать их из современных на то время крупных миникомпьютеров. Вместо производства отдельных чипов, выполняющих отдельные задачи, он хотел создать чип, справляющийся с комбинированными процессами, превращая отдельные задачи в процедуры, как это делается на больших компьютерах. Он решил создать универсальный чип. Идея Хоффа позволила снизить количество необходимых чипов до четырёх — регистра сдвига для ввода-вывода, ROM, RAM и нового чипа процессора.
6 февраля 1970 года NCM и Intel подписали контракт о создании новой системы, и Intel получила аванс в 60 тысяч долларов за минимальный заказ в 60 тысяч комплектов (с не менее чем восемью чипами на комплект) на протяжении трёх лет. Задача по созданию процессора и трёх сопровождающих его чипов была доверена ещё одному недовольному сотруднику Fairchild.
Федерико Фаджин потерял всякие иллюзии по поводу того, что Fairchild сможет когда-нибудь превратить свои исследовательские открытия в готовые продукты прежде, чем их используют конкуренты. Кроме того, под вопросом была его должность инженера производственных процессов, ведь его основным интересом была архитектура чипов. После общения с Лесом Вадашем из Intel его пригласили возглавить проект разработки, о котором ему не было известно ничего, кроме того, что он будет «сложным». Фаджин узнал, что это был проект MCS-4 из четырёх чипов, только 3 апреля 1970 года, в свой первый день работы, после инструктажа, проведённого инженером Стэном Мазором. На следующий день Фаджин погрузился в проект с головой — он встретился с представителем NCM Масатоси Сима, который ожидал увидеть проект логики процессора, а не общие объяснения от человека, впервые познакомившегося с работой меньше дня назад.
Первый коммерческий микропроцессор Intel 4004 имел 2300 транзисторов и работал с тактовой частотой 740 кГц. (CPU-Zone)
Коллектив Фаджина, в который на этапе проектирования был включён Сима, быстро приступил к разработке четырёх чипов. Конструкция простейшего из них — 4001 — была завершена всего за неделю, а его чертёж единственный чертёжник выполнял целый месяц. К маю были спроектированы 4002 и 4003, после чего началась работа над микропроцессором 4004. Первая предпроизводственная партия сошла со сборочной линии в декабре, но из-за упущенных в производстве условий контракта его расценили нефункциональным. Вторая версия исправила ошибку и три недели спустя все четыре работающих чипа были готовы к этапу тестирования.
Если бы микропроцессор 4004 остался изделием, выпускавшимся только для NCM, то он мог оказаться малозаметным этапом в истории полупроводниковой техники, но снижение цен на потребительскую электронику, особенно на конкурентном рынке настольных калькуляторов, заставило NCM обратиться к Intel с просьбой о снижении цен на устройства в согласованном контракте. Зная, что 4004 мог иметь много других областей применения, Боб Нойс предложил уменьшить цену и вернуть NCM аванс в 60 тысяч в обмен на то, чтобы Intel могла продавать 4004 другим покупателям вне рынка калькуляторов. Так 4004 стал первым коммерческим микропроцессором.
Две другие конструкции микропроцессоров того времени оставались неотъемлемой частью специализированных систем; MP944 компании Garrett AiResearch был компонентом центрального компьютера воздушных данных Grumman F-14 Tomcat, в котором он отвечал за оптимизацию положения крыльев с изменяемой геометрией и переднего горизонтального оперения, а TMS 0100 и 1000 компании Texas Instruments изначально использовались только как компонент портативных калькуляторов, например Bowmar 901B.
В то время, как 4004 и MP944 требовалось несколько вспомогательных чипов (ROM, RAM и I/O), в чипе Texas Instruments эти функции были встроены в ЦП — он стал первым в мире микроконтроллером, или «компьютером на чипе», как его позиционировали в то время.
Внутри Intel 4004
Texas Instruments и Intel заключили в 1971 году (и повторно в 1976 году) соглашение о перекрёстном лицензировании, включавшем передачу информации о логике, техпроцессах, микропроцессорах и микроконтроллерах. Это ознаменовало начало эпохи перекрёстного лицензирования, совместных предприятий и использования патентов в качестве коммерческого оружия.
Завершение системы NCM (Busicom) MCS-4 освободило ресурсы для продолжения более амбициозного проекта, начало которого было заложено ещё до проектирования 4004. В конце 1969 года купающаяся в деньгах после первичного IPO Computer Terminal Corporation (CTC, позже Datapoint) обратилась к Intel и Texas Instruments с просьбой о создании 8-битного контроллера терминала.
Texas Instruments довольно быстро отказалась от предложения, а разработка проекта Intel 1201, начавшаяся в марте 1970 года, к июлю приостановилась, так как руководитель проекта Хел Фини был задействован также в проекте чипа статической RAM. С приближением дедлайна CTC решила выбрать более простую тогда конструкцию на дискретном наборе TTL-чипов. Проект 1201 был заморожен, пока интерес к нему не продемонстрировала Seiko, которая захотела использовать его в настольных калькуляторах; к тому же благодаря завершению командой Фаджина проекта 4004 в январе 1971 года освободились дополнительные рабочие руки.
Сегодня кажется почти невероятным, что разработка процессоров была вторичной по отношению к созданию памяти, но в конце 1960-х и начале 1970-х вычисления были сферой задач мейнфреймов и миникомпьютеров. За год в мире продавалось менее 20 тысяч мейнфреймов, и на этом довольно небольшом рынке доминировала IBM (и в меньшей степени UNIVAC, GE, NCR, CDC, RCA, Burroughs и Honeywell — «семеро гномов», окруживших «Белоснежку» IBM). Тем временем рынком миникомпьютеров по сути владела Digital Equipment Corporation. Руководство Intel и других микропроцессорных компаний не видело для своих чипов возможности узурпировать область мейнфреймов и миникомпьютеров; в то же время их новые чипы памяти успешно и в больших объёмах продавались в этом секторе.
Проект 1201 был своевременно завершён в апреле 1972 года, и его название изменили на 8008, чтобы подчеркнуть, что он был потомком 4004. Чип получил умеренный успех, который сдерживало использование 18-контактного корпуса, ограничивавшего ввод-вывод и возможности подключения внешних шин. 8008 был довольно слаб и для его программирования использовался первый язык ассемблера и машинные коды, поэтому этот микропроцессор всё ещё был очень далёк от удобства современных ЦП; тем не менее, недавний выпуск и коммерческое распространение восьмидюймовых гибких дисков IBM 23FD в течение нескольких последующих лет дало толчок к развитию рынка микропроцессоров.
Система разработки Intellec 8 (computinghistory.org.uk)
Стремление Intel к более широкому распространению микропроцессоров привело к тому, что 4004 и 8008 были встроены в первые системы разработки компании под названиями Intellec 4 и Intellec 8. Последняя сыграла важную роль в разработке первой операционной системы, ориентированной на микропроцессоры. Этот эксперимент оказался поворотным для обеих отраслей, а также для истории Intel. Отзывы пользователей и потенциальных покупателей, а также повышающаяся сложность калькуляторных процессоров привели к тому, что 8008 эволюционировал в 8080, который наконец-то подстегнул разработку персональных компьютеров.
Это первая часть в серии из пяти статей. В следующей части мы погрузимся в историю рождения первых компаний-производителей персональных компьютеров.
- История IT
- Научно-популярное
- Процессоры