Следующая модель—машина “Эдвак” (EDVAC, от Electronic Discrete Automatic Variable Computer—электронный дискретный переменный компьютер)—была уже более гибкой. Ее более вместительная внутренняя память содержала не только данные, но и программу. Инструкции теперь не “впаивались” в схемы аппаратуры, а записывались электронным образом в специальных устройствах, о которых Экерт узнал работая над созданием радара: это заполненные ртутью трубки, называемые линиями задержки. Кристаллы, помещенные в трубку, генерировали импульсы, которые, распространяясь по трубке, сохраняли информацию, как ущелье “хранит” эхо. Существенно и то, что “Эдвак” кодировал данные уже не в десятичной системе, а в двоичной, что позволило значительно сократить количество электронных ламп.

НАЧАЛО КОНКУРЕНЦИИ

Летом 1946 г. Мочли и Экерт читали цикл лекций об электронных компьютерах в Высшем техническом училище. Среди слушателей оказался английский исследователь Морис Уилкс, которого особенно заинтересовал способ хранения программ в памяти, который предполагалось использовать в машине “Эдвак”. Вернувшись в Кембриджский университет, он в 1949 г. (на два года раньше, чем построили машину “Эдвак”) завершил сооружение первого в мире компьютера с программами, хранимыми в памяти. Компьютер получил название “Эдсак” (EDSAC, от Electronic Delay Storage Automatic Calculator—электронный автоматический калькулятор с памятью на линиях задержки).

Это первое успешное воплощение принципа хранения программы в памяти явилось завершающим этапом в серии изобретений, начатых в военное время. Теперь был открыт путь для широкого распространения все более быстродействующих компьютеров, способных мгновенно извлекать програмы из памяти и не только выполнять баллистические расчеты или расшифровывать коды, но и обрабатывать самую разнообразную информацию.

ЭВОЛЮЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

июля 1948 г., через два с половиной года после публичной демонстрации первого в мире большого цифрового компьютера “Эниак”, в самом конце газеты “Нью-Йорк таймс” была напечатана короткая заметка. В ней сообщалось об изобретении нового устройства, “электронного прибора, транзистора, который может найти применение в радиотехнике вместо обычных электронных вакуумных ламп”. Хотя позже транзистор был признан одним из важнейших изобретений века, в то время мало кто смог по достоинству оценить его. Заметка в “Нью-Йорк таймс” была помещена в самом конце малоприметного раздела “Новости радио” рядом с объявлением о времени трансляции передачи “В ритме вальса”.

В заметке ничего не говорилось о возможной связи между этим изобретением и компьютерами типа “Эниак”, статьи о которых помещались на первых полосах газет, ибо по-прежнему вызывали большой интерес, и все же благодаря транзистору—германиевому кристаллу величиной с булавочною головку, заключенному в металлический цилиндр длиной около сантиметра,—электроника вступила на путь миниатюризации, которая позволяла конструкторам разместить всю логическую систему “Эниака” на плате величиной в игральную карту.

СОЗДАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ

В июле 1958 г. сотрудник “Тексас инструментс” Джек Килби создал первую в мире интегральную схему (ИС). Она представляла собой тонкую германиевую пластинку длиной 1 см. Это устройство еще не отличалось особым изяществом. Пять компонентов схемы (транзисторов, резисторов и конденсаторов) были изолированы друг от друга благодаря своей форме в виде букв U, L и т. п. Крошечные проволочки, соединяющие компоненты схемы друг с другом и с источником питания, просто припаивались. Вся конструкция скреплялась воском. Тем не менее схема работала. Фирма сообщила о рождении нового устройства в январе 1959 г. А чтобы продемонстрировать потенциальные возможности новой технологии, компания построила для ВВС США компьютер, состоявший из 587 ИС, объем которого составлял около 40 см3, т. е. в 150 раз меньше, чем у аналогичной машины старого образца.

Однако у нового устройства были существенные недостатки. И вскоре интегральные схемы Килби быстро вытеснила другая модель, технология изготовления которой оказалась проще.

ИС Херни Нойса были настолько практичнее схем Килби, что даже фирма “Тексас инструментс” приняла их на вооружение. В 1962 г. началось массовое производство ИС, вскоре прозванных “чипами”. В 60-е годы, по мере уменьшения в размере отдельных компонентов на кристалле количество их на одном чипе возрастало с головокружительной быстротой, примерно удваиваясь каждый год. Например, в 1964 г. на кристалле размером 7 см2 умещалось 10 транзисторов и других компонентов, а к 1970 г. в кристалле того же размера содержалось уже не менее 100 элементов приблизитеьно при той же стоимости ИС.

Интегральные схемы значительно сократили размеры изделий, устранили необходимость трудоемкого процесса пайки соединений между компонентами, а уменьшение числа соединений способствовало повышению надежности приборов. Не менее существенно и то, что они стали работать быстрее. Электрическим импульсом, распространяющимся от одного переключателя к другому со скоростью, приблизительно равной половине скорости света, теперь приходилось преодолевать расстояния лишь в сотые доли сантиметра. Специалисты, работавшие над военными и космическими проектами, с воодушевлением приняли эти крошечные удивительные устройства и стали встраивать их в системы управления все более сложных ракет и космических аппаратов. Большая скорость действия новых ИС открыла также путь к разработке менее громоздких, более быстродействующих и мощных компьютеров для административно-управленческих и научных приложений.

Первая ИС для компьютерной памяти была разработана компанией “Интел” (Intel, integrated electronics—интегральная электроника). В 1968 г. фирма организовала предприятие в районе Пало-Альто. Через два года она изготовила первую ИС памяти, способную хранить целый килобит информации. (Килобит, или сокращенно К, равен 1024 битам, двоичным элементам информации, что эквивалентно приблизительно 25 пятибуквенным словам.)

Но в это время 34-летний инженер фирмы “Интел” Хофф работал над еще более замечательным проектом. Выпущенный в конце 1970 г. микропроцессор получил наименование 4004. Хотя он и не совсем точно соответствовал своему описанию, в котором фирма охарактеризовала его как “компьютер в одном кристалле”, но был недалек от этого. Он выполнял все функции центрального процессорного устройства универсального компьютера. И в сочетании еще с четырьма микросхемами—памяти, блока управления и интерфейса ввода и вывода—представлял собой микрокомпютер—машину, не уступавшую по мощности большим ЭВМ середины 50-х годов.

К 1981 г., спустя лишь десятилетие после изобретения Эдварда Хоффа, фирма “Хьюлетт-Паккард” уже смогла выпустить микропроцессор, превосходящий по мощности центральные процессоры многих больших ЭВМ того времени. Вся структура помещалась на кремниевом кристалле площадью порядка 1 см2 и занимала меньше места, чем один транзистор времен, предшествующих изобретению интегральных схем.