Глава 2 Компьютеры. Вчера, сегодня, завтра

Глава 2 Компьютеры. Вчера, сегодня, завтра

Компьютерам немногим более 50 лет, и за этот период они совершили огромную трансформацию. Изменения коснулись практически всех характеристик этих, наверное, самых значимых устройств информационной эры: они стали более быстродействующими и меньшими по размерам, запоминают больше информации и меньше потребляют энергии, значительно надежнее и существенно тише. Естественно, возможности современных (даже самых простых компьютеров) много больше, чем потенциал суперкомпьютеров середины века. И тем не менее они сохранили многие общие черты. В том числе, они все также работают в двоичной системе. У них те же основные элементы (узлы): процессор, осуществляющий преобразование информации, память, предназначенная для хранения информации, и коммуникационные устройства, служащие для ввода и вывода информации. И хотя в начале 50-х годов процессор занимал несколько больших шкафов, а сегодня – только 20 % от кристалла размером 1x1 см2, оба они выполняют преобразования информации. Изменилась и память: вместо медленной ферритовой памяти объемом в единицы килобайт, занимающей также несколько шкафов, в современных компьютерах используется полупроводниковая память, в которой на одном кристалле хранятся десятки мегабайт данных. Стоит отметить, что в начале «компьютерной эры» байты были разные, содержащие 7 или 8 бит. Ушли в прошлое и перфокарты – основное средство для ввода информации в компьютер, и АЦПУ – алфавитно-цифровое печатающее устройство, позволяющее выводить данные на печать. Дисплей же, клавиатура, гибкий диск, мышь – значительно моложе компьютера. И изменения продолжаются: компьютеры становятся еще меньше, еще мощнее, еще удобнее.

Первые компьютеры не назывались «мини» или «супер», это были просто компьютеры – самые мощные и единственные устройства, предназначенные для «большого счета». Позже, по мере развития, компьютеры стали ориентироваться на выполнение различных задач и, соответственно, стали появляться различные виды компьютеров, отличающиеся в первую очередь по мощности (и, естественно, по цене). Сегодня можно говорить о трех больших группах компьютеров.

•  Суперкомпьютеры , предназначенные для решения задач, требующих огромных вычислений, например расчеты космических полетов. К этой же группе относятся и серверы – компьютеры, предназначенные для «обслуживания» других компьютеров в различных вычислительных сетях. Серверы могут иметь разную производительность, и самые мощные из них приближаются к суперкомпьютерам.

•  Персональные компьютеры , которые могут работать самостоятельно или в составе сети. В свою очередь, персональные компьютеры конструктивно делятся на две группы – настольные и переносные. В зависимости от размера, переносные компьютеры принято называть: Laptop (наколенный компьютер) – массой 5–7 кг, Notebook (размером с книгу) – массой 2–4 кг, Subnotebook – массой менее 2 кг.

•  Мобильные компьютеры , или персональные помощники (PDA – Personal Digital Assistant), умещающиеся в кармане и всегда находящиеся под рукой.

Каждая из групп развивается самостоятельно и тенденции развития у них индивидуальные. В данной главе рассматриваются перспективы развития суперкомпьютеров и персональных компьютеров, после чего дается прогноз для мобильных устройств.

Основные блоки современного компьютера – процессор, память, коммуникационный узел – стали столь малы, что могут размещаться на одном кристалле. Естественно, человеку неудобно работать с компьютером, у которого нет устройств ввода и вывода информации – клавиатуры, мыши, дисплея, динамиков, но различные технические устройства прекрасно работают с такими компьютерами. Стоимость однокристалльных компьютеров не велика – до 10 долларов. Поэтому если встроить их в домашние устройства или станки, игрушки или автомобили, их стоимость изменится совсем незначительно, но они приобретут новые качества, станут интеллектуальными, способными на принятие самостоятельных решений и на интерактивное общение с человеком. Именно потому, что малые денежные затраты позволяют получить новые качества, мы сегодня наблюдаем процесс активного объединения компьютеров и домашних устройств.

Наверное, наиболее заметные изменения произошли с базовым ядром компьютера – процессором. Даже появился закон, определяющий скорость развития процессоров, – закон Мура. Закон Мура, сформулированный одним из основателей Intel Гордоном Муром (Gordon Moore), гласит, что количество транзисторов на процессоре будет удваиваться каждые 18–24 месяца, что будет вызвано уменьшением их размеров. Большее количество транзисторов ведет к пропорциональному увеличению производительности. К 2010 году микропроцессоры будут содержать примерно 400 млн. транзисторов. Такие процессоры будут работать при напряжении ниже одного вольта. Пока этот закон действует.

Именно процессор определяет основные «способности» компьютера. Несколько типов процессоров определили направления развития компьютеров.

Сегодня прошла эйфория ожидания массового появления роботов на работе, в магазинах и дома. И хотя разговоров про роботов стало меньше, реальных решений – больше. И эти решения основаны на мощном и непрекращающемся развитии компьютеров и программного обеспечения для них. Современные игрушки сегодня базируются на мощных однокристалльных компьютерах, значительно более производительных, чем персональные компьютеры десятилетней давности. Достаточно только познакомиться с игрушечными собаками Aibo от Sony или Dog.com от японской компании Тоту Со. Как и Aibo, более простая Dog.com способна в соответствии с одним из 16 заложенных шаблонов (плохой мальчик, хороший мальчик и т. п.) разговаривать, со временем обучаться и менять свою личность.

Эти умные игрушки сегодня уже не только развлекают малышей, но и обеспечивают уход и контроль состояния одиноких стариков, самостоятельно вызывая врача в том случае, если старик не «поговорил» со своей игрушкой в течение определенного времени. Выпуская и продавая такие игрушки, ведущие фирмы отрабатывают новые приемы и способы общения человека с «умными» приборами. Спокойно, без ненужных разговоров идет движение к реальным роботам, которые уже управляют стиральными и швейными машинами, микроволновыми печами и холодильниками. Просто мы, непосредственно участвуя в этом движении (например, покупая интеллектуальную стиральную машину или процессорную игрушку), не замечаем приближения новой эры.

И сегодня нет оснований полагать, что проникновение компьютеров и процессоров во все новые сферы нашей жизни прекратится. С каждым днем они становятся все меньше и мощнее, а значит, можно будет решать новые задачи, которые сегодня кажутся невыполнимыми. Именно вопросам развития компьютеров и процессоров посвящены разделы данной главы.

•  Разд. «Предел для компьютера» позволяет ответить на вопросы о пределах развития персонального компьютера, специфике представления видео– и звуковой информации, а также в нем определяются направления дальнейшего развития PC.

•  В разд. «Суперкомпьютеры – все мощнее и все дешевле» рассматриваются современные суперкомпьютеры и выявляются тенденции их развития. Одновременно исследуются основные области применения этих устройств.

•  «…и компьютер превращается, превращается, превращается…». Программное управление бытовыми устройствами – от игрушек до сложных систем охраны и управления дома – придало всем этим изделиям новые качества. И во многих из них угадываются черты скрытого компьютера. Выявлению роли компьютера в повседневной жизни посвящен этот раздел.

•  Разд. «Микропроцессоры – невидимые труженики» дает представление о тенденциях развития процессоров, истории их развития и структуре. Одновременно определяется взаимосвязь между отдельными группами компьютеров и классами процессоров.

Представленные материалы позволяют понять, как изменяются процессоры и компьютеры, что они могут делать сегодня и чего стоит ожидать нам завтра.