[ezup]

Стандартизация

Что же касается первой задачи – здесь, увы, как мы упоминали еще в прежней статье, стандартизацией компьютеров в СССР и не пахло. Это было величайшим бичом советских ЭВМ (наравне с чиновниками), который точно так же не удалось преодолеть. Идея стандарта – часто недооцениваемое концептуальное открытие человечества, достойное стоять в одном ряду с атомной бомбой.

Стандартизация дает унификацию, конвейеризацию, колоссальное упрощение и удешевление внедрения и поддержки и потрясающую связность. Все детали взаимозаменяемы, машины можно штамповать десятками тысяч, наступает синергия. Эта идея была на 100 лет раньше применена к огнестрельному оружию, на 40 лет раньше к автомобилю – результаты везде были прорывными. Тем поразительнее, что до применения ее к ЭВМ додумались только в США. В итоге кончилось тем, что, заимствуя IBM S/360, мы украли не сам мэйнфрейм, не его архитектуру, не прорывной hardware. Абсолютно все из этого могло легко быть отечественным, прямых рук и светлых голов у нас хватало с лихвой, гениальных (и по западным меркам тоже) технологий и машин было в избытке – серия М Карцева, «Сетунь», МИР, перечислять можно долго. Воруя S/360, мы, прежде всего, позаимствовали то, чего у нас не было как класса вообще все годы развития электронных технологий до этого момента – идею стандарта. Это и было самым ценным приобретением. И, к сожалению, фатальный недостаток определённого концептуального мышления за пределами марксизма-ленинизма и «гениального» советского менеджмента не позволил нам реализовать ее заранее самостоятельно.

Впрочем, о S/360 и ЕС мы еще поговорим, это тема болезненная и важная, имеющая отношение также и к разработке военных компьютеров.

Стандартизацию в компьютерные технологии принесла старейшая и величайшая hardware фирма – естественно, IBM. До середины 1950-х годов считалось само собой разумеющимся, что компьютеры возводились штучно или же малыми сериями машин по 10–50, и делать их совместимыми никто не догадывался. Все изменилось, когда IBM, подстегиваемая своим вечным конкурентом UNIVAC (которые как раз строили суперкомпьютер LARC), решилась построить самый сложный, большой и мощный компьютер 1950-х годов – IBM 7030 Data Processing System, более известный как Stretch. Несмотря на продвинутость элементной базы (машина предназначалась для военных и потому IBM получила от них огромное количество транзисторов), сложность Stretch была запредельной – предстояло разработать и смонтировать более 30 000 плат с несколькими десятками элементов на каждой.

Над Stretch работали такие великие люди, как Джин Амдал (Gene Amdahl, позднее разработчик S/360 и основатель корпорации Amdahl), Фредерик Брукс (Frederick P. Brooks, Jr также разработчик S/360 и автор концепции архитектуры программного обеспечения) и Лайл Джонсон (Lyle R. Johnson, автор концепции архитектуры компьютера).

Несмотря на колоссальную мощность машины и огромное количество инноваций, коммерчески проект полностью провалился – было достигнуто лишь 30 % анонсированной производительности, и президент компании Томас Уотсон (Thomas J. Watson Jr.) пропорционально снизил цену на 7030 в несколько раз, что привело к большим убыткам.

Позднее проект Stretch был назван Джейком Видманом (Jake Widman’s Lessons Learned: IT's Biggest Project Failures, PC World, 09.10.08) в числе 10 главных провалов управления IT-индустрии. Руководитель разработки Стивен Данвелл (Stephen Dunwell) понес наказание за коммерческий провал Stretch, но вскоре после феноменального успеха System/360 в 1964 году отметил, что большинство ее основных идей впервые были применены именно в 7030. В результате он не только был прощен, но и в 1966 году ему были принесены официальные извинения, а сам он получил почетную должность IBM Fellow.

Технологии 7030 опережали время – предварительная выборка команд и операндов, параллельное выполнение арифметических операций, защита, интерливинг и буферы записи ОЗУ, и даже ограниченная форма исполнения с изменением последовательности команд под названием Instruction pre-execution – прадедушка такой же технологии в процессорах Pentium. Более того, процессор был конвейерный, и машина умела передавать (с использованием специального канального сопроцессора) данные из ОЗУ на внешние устройства напрямую, разгружая центральный процессор. Это была своего рода дорогая версия технологии DMA (прямой доступ к памяти), которую мы используем сегодня, хотя каналы Stretch управлялись отдельными процессорами и обладали в разы большей функциональностью, чем современные убогие реализации (и были на порядок дороже!). Позже эта технология перекочевала в S/360.

Сфера применения IBM 7030 была огромна – разработка атомных бомб, метеорология, расчеты для программы «Аполлон». Только Stretch мог реализовать все это, благодаря его огромному объему памяти и невероятной скорости обработки данных. До шести команд могли выполняться на лету в блоке индексирования и до пяти команд сразу могли быть загружены в блоки предварительной выборки и параллельное АЛУ. Таким образом, в любой момент времени до 11 команд могли находиться на разных стадиях выполнения – если отвлечься от устаревшей элементной базы, то современные микропроцессоры недалеко ушли от этой архитектуры. Например, в Intel Haswell обрабатывается до 15 различных инструкций за такт, что всего лишь на 4 больше, чем в процессоре 1950-х!

Были построены десять систем, программа Stretch принесла IBM 20 млн убытков, но его технологическое наследие было настолько богатым, что за ним сразу же последовали продукты, завоевавшие коммерческий успех. Несмотря на свою короткую жизнь, 7030 принес много пользы, а архитектурно он был в числе, наверное, пяти важнейших машин в истории.

Тем не менее, IBM видела в несчастном Stretch провал, и именно из-за этого разработчики усвоили главный урок – больше проектирование железа никогда не было анархическим искусством. Оно стало точной наукой. По итогам работы Джонсон и Брук написали фундаментальную книгу, изданную в 1962 году, «Planning a Computer System: Project Stretch».

Конструирование ЭВМ было разделено на три классических уровня: разработку системы команд, разработку микроархитектуры, реализующей эту систему, и разработку системной архитектуры машины в целом. Кроме того, в книге впервые был употреблен классический термин «архитектура компьютеров». Методологически это было бесценное произведение, библия разработчиков аппаратного обеспечения и учебник нескольких поколений инженеров. Идеи, изложенные там, применялись всеми компьютерными корпорациями США.

Неутомимый пионер кибернетики – уже упомянутый Китов (не только феноменально начитанный человек, как и Берг, постоянно следивший за западной прессой, но истинный визионер), способствовал ее изданию в 1965 году (Проектирование сверхбыстродействующих систем: Комплекс Стретч; под ред. А. И. Китова. – М.: Мир, 1965). Книга была сокращена в объеме почти на треть и, несмотря на то, что в развернутом предисловии Китов особо отметил главные архитектурные, системные, логические и программные принципы построения ЭВМ, прошла почти незамеченной.

Наконец Stretch подарил миру нечто новое, до того еще не применявшееся в компьютерной индустрии – идею стандартизованных модулей, из которой потом выросла вся индустрия компонентов на интегральных схемах. Каждый человек, который идет в магазин за новой видеокартой NVIDIA, а затем вставляет ее на место старой видеокарты ATI, и все работает без проблем – должен в этот момент вознести мысленную благодарность Джонсону и Бруку. Эти люди изобрели нечто, более революционное (и менее заметное, и сходу оцененное, например, разработчики в СССР вообще даже не обратили на это внимания!), чем конвейер и DMA.

Они изобрели стандартные совместимые платы.

SMS


Как мы уже говорили, проект Stretch не имел аналогов по сложности. Гигантская машина должна была состоять из более чем 170 000 транзисторов, не считая сотен тысяч прочих электронных компонентов. Все это нужно было как-то монтировать (вспомните, как Юдицкий усмирял непокорные огромные платы, разбивая их на отдельные элементарные устройства – к сожалению, для СССР такая практика не стала общепринятой), отлаживать, а после поддерживать, заменяя неисправные части. В итоге разработчики предложили очевидную с высоты нашего сегодняшнего опыта идею – сначала разработать отдельные небольшие блоки, реализовать их на стандартных картах, затем из карт собрать машину.

Центральный процессор IBM 7030 (ряды шкафов за огромной консолью) и блок от BM 1401 c SMS-картами (фото https://blog.hnf.de/t и https://en.wikipedia.org)

Так родилась SMS – Standard Modular System, применявшаяся после Stretch повсеместно.

В нее входили два компонента. Первым была, собственно, сама плата с базовыми элементами 2,5х4,5 дюйма размером с 16-контактным позолоченным разъемом. Были платы одинарной и двойной ширины. Вторым была стандартная монтажная стойка для карт, с шинами, разведенными позади.

Некоторые типы плат карт можно было настраивать с помощью специальной перемычки (точно так же, как сейчас тюнят материнские платы). Эта функция была призвана уменьшить количество карт, которые инженер должен был брать с собой. Впрочем, количество карт вскоре превысило 2500 из-за реализации множества семейств цифровой логики (ECL, RTL, DTL и т.д.), а также аналоговых схем для различных систем. Тем не менее, свою работу SMS выполнили.

Они использовались во всех машинах IBM второго поколения и в многочисленной периферии машин третьего, а так же послужили прототипом для более совершенных SLT-модулей S/360. Именно это «секретное» оружие, на которое, впрочем, никто в СССР не обратил особого внимания, и позволило IBM нарастить выпуск своих машин до десятков тысяч в год, о чем мы упоминали в предыдущей статье.

Такая технология была позаимствована всеми участниками американской компьютерной гонки – от Sperry до Burroughs. Их суммарные объемы производства не смогли сравниться с отцами из IBM, но это позволило в период с 1953 по 1963 годы просто завалить не только американский, но и международный рынок компьютерами собственной разработки, буквально вышибив оттуда всех региональных производителей – от Bull до Olivetti. Ничто не мешало СССР поступить так же, хотя бы со странами СЭВ, но, увы, до серии ЕС идея стандарта не посетила наши госплановские головы.

Концепция компактной упаковки


Вторым столпом после стандартизации (которая тысячекратно сыграла при переходе к интегральным схемам и вылилась в разработку так называемых библиотек стандартных логических элементов, без особых изменений используемых с 1960-х годов и по сей день!) стала концепция компактной упаковки, о которой задумались еще до интегральных схем и даже до транзисторов.

Войну за миниатюризацию можно разделить на 4 этапа. Первый – дотранзисторный, когда стандартизовать и уменьшить пытались лампы. Второй – появление и внедрение печатных плат с навесным монтажом. Третий – поиски максимально компактной корпусировки транзисторов, микромодули, тонкопленочные и гибридные схемы – в общем, прямые предки ИС. И наконец, четвертый – сами ИС. Все эти пути (за исключением миниатюризации ламп) СССР проходил параллельно с США.

Первым комбинированным электронным прибором стала своеобразная «интегральная лампа» Loewe 3NF, разработанная немецкой компанией Loewe-Audion GmbH в 1926 году. Эта мечта фаната теплого лампового звука состояла аж из трех триодных вентилей в одном стеклянном корпусе вместе с двумя конденсаторами и четырьмя резисторами, необходимыми для создания полноценного радиоприемника. Резисторы и конденсаторы были запечатаны в собственные стеклянные трубки, чтобы предотвратить загрязнение вакуума. Фактически это был «приемник-в-лампе», подобно современным system-on-chip! Единственное, что нужно было докупить для создания радио – это катушка и конденсатор настройки, и громкоговоритель.

Впрочем, это чудо технологий было создано не для того, чтобы на несколько десятилетий раньше вступить в эру интегральных схем, а чтобы уклониться от немецких налогов, взимаемых с каждого разъема под лампу (налог на роскошь Веймарской республики). В приемниках Loewe разъем был лишь один, что давало их владельцам неслабые денежные преференции. Идея получила развитие в линейке 2NF (два тетрода плюс пассивные компоненты) и чудовищной WG38 (два пентода, триод и пассивные компоненты).

Царь-лампа Loewe 3NF и элемент АЛУ IBM 701 (фото https://www.worthpoint.com/ и https://en.wikipedia.org)

Вообще, лампы имели колоссальный потенциал для интеграции (хотя цена и сложность конструкции возрастали непомерно), вершиной таких технологий стал RCA Selectron. Это монструозная лампа была разработана под руководством Яна Райхмана (Jan Aleksander Rajchman, по прозвищу Mr. Memory за создание 6 видов ОЗУ от полупроводниковой до голографической).

Джон фон Нейман


После строительства ENIAC Джон фон Нейман (John von Neumann) отправился в Институт перспективных исследований (IAS), где горел желанием продолжить работы над новым важным (он считал, что компьютеры важнее атомных бомб для победы над СССР) научным направлением – ЭВМ. По задумке фон Неймана, сконструированная им архитектура (получившая позже название фон-неймановской) должна была стать эталонной для конструирования машин во всех вузах и научных центрах США (отчасти так и случилось, кстати) – снова тяга к унификации и упрощению!

Для машины IAS фон Нейману нужна была память. И RCA, ведущий производитель всех вакуумных приборов в США в те годы, щедро предложило спонсировать их трубками Вильямса. Расчет был на то, что, включив их в стандартную архитектуру, фон Нейман поспособствует их распространению в качестве стандарта ОЗУ, что в будущем принесет RCA колоссальные доходы. В проекте IAS была заложена ОЗУ в 40 кбит, спонсоры из RCA немного опечалились такими аппетитами и попросили отдел Райхмана уменьшить количество трубок.

Райхман с помощью русского эмигранта Игоря Гроздова (в RCA, вообще, работало много русских, включая знаменитого Зворыкина, да и сам президент Давид Сарнов был белорусский еврей – эмигрант) родил совершено удивительное решение – венец вакуумной интегральной технологии, лампу ОЗУ RCA SB256 Selectron на 4 кбит! Впрочем, технология оказалась безумно сложной и дорогой, даже серийные лампы стоили около $500 за штуку, цоколь, вообще, был чудовищем с 31 контактом. В итоге проект не нашел покупателя по причине задержек с серией – на носу уже была ферритовая память.

Самый, наверное, сложный электровакуумный прибор – тот самый RCA SB256 Selectron, схема его работы и монструозный блок питания для них (фото https://computerhistory.org/)

Проект Tinkertoy


Многие производители компьютеров предпринимали осознанные попытки улучшить архитектуру (топологию тут пока не скажешь) ламповых модулей, чтобы повысить их компактность и удобство замены.

Наиболее успешной попыткой была серия стандартных ламповых блоков серии IBM 70хх. Вершиной же ламповой миниатюризации стало первое поколение программы Project Tinkertoy, названной так по популярному детскому конструктору 1910–1940 годов.

У американцев тоже далеко не все бывает гладко, особенно, когда в контракты влезает правительство. В 1950 году Бюро аэронавтики ВМС заказало Национальному бюро стандартов (NBS) разработать комплексную систему автоматизированного проектирования и выпуска универсальных электронных устройств модульного типа. В принципе, по тем временам это было оправдано, так как никто еще не знал, куда заведет транзистор и как его толком использовать.

NBS вбухала в разработку более 4,7 миллионов долларов (по нынешним меркам около 60 миллионов), в июньском номере Popular Mechanics за 1954 год и майском номере Popular Electronics за 1955 год были опубликованы восторженные статьи и… Проект сдулся, оставив после себя только несколько технологий напыления, да серию радиолокационных буев 1950-х, произведенных из этих компонентов.

Что же произошло?

Идея была классная – революционно автоматизировать производство и превратить здоровенные блоки а-ля IBM 701 в компактные и универсальные модули. Единственная проблема была в том, что весь проект был рассчитан на лампы, и к моменту его завершения транзистор уже начал свою победную поступь. Опаздывать умели не только в СССР – проект Tinkertoy поглотил огромные суммы и оказался совершенно бесполезен.

Блоки Tinkertoy, статья про них в Popular Mechanics и гидроакустический буй для охоты на советские подлодки – единственное применение оригинального проекта (фото https://1500py470.livejournal.com/)

Стандартные платы


Вторым подходом к упаковке стала оптимизация размещения транзисторов и прочих дискретных компонентов на стандартных платах.

До середины 1940-х годов единственным способом закрепления деталей (кстати, хорошо подходящим для силовой электроники и в этом качестве используемым сейчас) был навесной монтаж (point-to-point construction). Эта схема была не автоматизируемой и не очень надежной.

Австрийский инженер Пауль Эйслер (Paul Eisler) изобрел печатную плату для своего радиоприемника, работая в Британии в 1936 году. В 1941 году многослойные печатные платы уже использовались в немецких магнитных морских минах. До США технология дошла в 1943 и использовалась в радиовзрывателях Mk53. Для коммерческого использования печатные платы стали доступны в 1948, а процессы их автоматической сборки (так как компоненты по-прежнему крепились к ним навесным способом) появились только в 1956 году (разработано в US Army Signal Corps).

Аналогичные работы, кстати, в то же время в Британии проводил уже упомянутый Джеффри Дамер, отец интегральных схем. Его печатные платы правительство приняло, а вот микросхемы, как мы помним, недальновидно зарубило.

До конца 1960-х и изобретения планарных корпусов и панельных разъемов под микросхемы вершиной развития печатных плат ранних ЭВМ была так называемая упаковка поленницей или cordwood. Она позволяет экономить значительное пространство и часто использовалась там, где миниатюризация была критична – в военных изделиях или суперкомпьютерах.

В конструкции cordwood компоненты с аксиальными выводами устанавливались между двумя параллельными платами и либо спаивались между собой проволочными перемычками, либо соединялись тонкой никелевой лентой. Чтобы избежать замыкания, между платами помещались изоляционные карты, а перфорация позволяла выводам компонентов проходить к следующему слою.

Недостатком cordwood было то, что для обеспечения надежных сварных швов было нужно использовать специальные никелированные контакты, тепловое расширение могло покорежить платы (что наблюдалось в нескольких модулях компьютера «Аполлон»), а кроме того, эта схема снижала ремонтопригодность блока до уровня современного MacBook, зато до появления интегральных схем cordwood позволял достичь максимально возможной плотности.

Стандартная печатная плата с навесным монтажом от первого коммерческого транзисторного мэйнфрейма Philco NTANSAC 2000 Model 212 (1960 год), часть процессора от мощнейшей машины 60-х, легендарного CDC6600, выполненная по технологии cordwood (фото https://computerhistory.org/, https://cds.cern.ch)



Элементы процессора банковского мэйнфрейма Burroughs B5000 (1961), собранные в cordwood-блоки, фото из коллекции автора.

Естественно, на платах идеи оптимизации не закончились.

И первые концепции упаковки транзисторов родились практически сразу же после начала их серийного производства. Статья BSTJ 31: 3. May 1952: Present Status of Transistor Development. (Morton, J.A.) впервые описала исследование «целесообразности применения транзисторов в виде миниатюрно упакованных схем». Bell разработала для своих ранних типов M1752 7 видов интегральной упаковки, каждый из которых содержал плату, встроенную в прозрачную пластмассу, но дальше прототипов дело не пошло.

В 1957 году армия США и АНБ заинтересовались идеей вторично и поручили компании Sylvania Electronic System разработать что-то типа миниатюрных герметичных cordwood-модулей для использования в секретных военных машинах. Проект получил название FLYBALL 2, было разработано несколько типовых модулей, содержащих элементы NOR, XOR и т.п. Созданные Морисом Кристалом (Maurice I. Crystal), они использовались в криптографических компьютерах HY-2, KY-3, KY-8, KG-13 и KW-7. KW-7, например, состоит из 12 сменных плат, на каждой из которых можно разместить до 21 модуля FLYBALL, расположенных в 3 ряда по 7 модулей в каждом. Модули были разноцветные (всего 20 типов), каждый цвет отвечал за свою функцию.

Упаковка транзисторов из первой статьи Bell и лабораторная модель устройства, на них собранного. D4a и плата от него (https://de.wikipedia.org, https://www.robotrontechnik.de). FLYBALL 2, патент на него и плата секретного криптокомпьютера АНБ KW-7 (https://www.cryptomuseum.com)

Похожие блоки с названием Gretag-Bausteinsystem производила Gretag AG в Регенсдорфе (Швейцария).

Еще раньше в 1960 аналогичные блоки Series-1, 40-Series и NORbit изготовила Philips, как элементы программируемых логических контроллеров на замену реле в промышленных системах управления, в серии была даже схема таймера, похожая на знаменитую микросхему 555. Модули выпускались Philips и их отделениями Mullard и Valvo (не путать с Volvo!) и применялись в заводской автоматике до середины 1970-х.

Даже в Дании при изготовлении машины Electrologica X1 в 1958 году использовали миниатюрные разноцветные модули, так похожие на любимые датчанами кубики Lego. В ГДР, в Институте вычислительных машин при Техническом университете Дрездена, в 1959 профессор Леман (Nikolaus Joachim Lehmann) построил около 10 миниатюрных компьютеров для своих студентов под маркировкой D4a, они использовали похожую упаковку транзисторов.

Поисковые работы протекали непрерывно, с конца 1940 по конец 1950-х годов. Проблема была в том, что никакие ухищрения корпусировки не позволяли обойти так называемую тиранию чисел – the tyranny of numbers, термин введен Джеком Нортоном (Jack Morton), вице-президентом Bell Labs в статье «Proceedings of the IRE» 1958 года.

Беда в том, что количество дискретных компонентов в ЭВМ достигло предельного уровня. Машины более чем из 200000 отдельных модулей просто оказывались неработоспособными – несмотря на то, что транзисторы, резисторы и диоды в это время уже отличались высокой надежностью. Однако даже вероятность отказа в сотые доли процента, помноженная на сотни тысяч деталей давала значительный шанс того, что в компьютере в любой момент времени что-то будет сломано. Навесной монтаж с буквально милями проводки и миллионами паяных контактов ухудшал дело еще больше. Пределом сложности чисто дискретных машин остался IBM 7030, даже гений Сеймура Крэя не смог заставить стабильно работать на порядок более сложный CDC 8600.

Концепция гибридных микросхем


В конце 1940-х годов Central Radio Laboratories в США были разработана так называемая толстопленочная технология – на керамическую подложку методом, схожим с изготовлением печатных плат наносились дорожки и пассивные элементы, затем бескорпусные транзисторы распаивались на подложке и все это герметизировалось.

Так родилась концепция так называемых гибридных микросхем.

В 1954 году флот влил в продолжение провалившейся программы Tinkertoy еще 5 млн долларов, армия добавила 26 млн сверху. За дело взялись компании RCA и Motorola. Первая усовершенствовала идею CRL, развив ее до так называемых тонкопленочных микросхем, результатом работы второй стал в том числе знаменитый корпус TO-3 – думаем любой, кто хоть раз видел какую-либо электронику, сразу узнает эти здоровенные кругляши с ушками. В 1955 году Motorola выпускает в нем свой первый транзистор XN10, причем корпус подбирали так, чтобы он подходил к мини-панельке от лампового Tinkertoy, отсюда и такая узнаваемая форма. В свободную продажу он тоже поступил и применялся с 1956 года в автомобильных радиолах, а далее – повсеместно, такие корпуса используют и сейчас.

Разработки Motorola увенчались созданием классического корпуса для транзистора (фото https://1500py470.livejournal.com/)



А армия США в конце 1950-х использовала тонкопленочные гибридные схемы RCA(фото https://1500py470.livejournal.com/)

К 1960 году гибриды (вообще, как их только не называли – микросборки, микромодули и т.п.) стабильно использовались военными США в своих проектах, вытеснив предыдущие неуклюжие и здоровенные упаковки транзисторов.

Звездный час микромодулей настал аж в 1963 году – компания IBM для своей серии S/360 (разошедшейся миллионным тиражом, основавшей семейство совместимых машин, выпускаемых до настоящего времени и скопированных (легально или не очень) везде – от Японии до СССР) тоже разработала гибридные схемы, названные ими SLT.

Интегральные схемы уже не были новинкой, но IBM справедливо опасалась за их качество, да и привыкла держать в своих руках полный цикл производства. Ставка оправдалась, мэйнфрейм вышел не просто удачным, он вышел легендарным, как IBM PC, и совершил такую же революцию.

Естественно, в поздних моделях, таких как S/370, компания уже перешла на полноценные микросхемы, правда, в таких же фирменных алюминиевых коробочках. SLT стали куда более крупной и дешевой адаптацией крошечных гибридных модулей (размером всего 7,62х7,62 мм), разработанных ими в 1961 году для IBM LVDC (БЦВМ МБР, а так же программы Gemini). Что забавно – гибридные схемы работали там в связке с уже полноценными интегральными TI SN3xx.

SLT-модули от IBM и плата S/360 на них, снизу – бортовой компьютер Gemini, белые чипы – гибриды IBM, золотые – ИС от TI (фото https://www.ibm.com/, http://www.lichtbildwerkstatt.net/, https://1500py470.livejournal.com/)

Впрочем, заигрывание с тонкопленочной технологией, нестандартными упаковками микротранзисторов и прочим изначально было тупиковым – полумера, которая не позволяла перейти на новый качественный уровень, совершить настоящий прорыв.

А прорыв должен был заключаться в радикальном, на порядки, уменьшении количества дискретных элементов и соединений в компьютере. Нужны были не хитрые сборки, а монолитные стандартные изделия, заменяющие целые россыпи плат.

Последней попыткой что-то выжать из классической технологии стало обращение к так называемой функциональной электронике – попытке разработать монолитные полупроводниковые приборы, заменяющие не только вакуумные диоды и триоды, но и более сложные лампы – тиратроны и декатроны.

В 1952 году Джуэл Эберс (Jewell James Ebers) из Bell Labs создал четырёхслойный транзистор «на стероидах» – тиристор, аналог тиратрона. Шокли в своей лаборатории с 1956 года начал работы над доводкой до серийного производства четырехслойного диода – динистора, однако его склочный характер и начинающаяся паранойя не позволили довести дело до конца и развалили группу.

Работы 1955–1958 годов с германиевыми тиристорными структурами не принесли результата. В марте 1958 года RCA преждевременно анонсировала десятибитный регистр сдвига Уолмарка как «новую концепцию в электронной технологии», но реальные схемы на германиевых тиристорах были неработоспособны. Для того, чтобы наладить их серийное производство, нужен был ровно такой же уровень микроэлектроники, как и для монолитных схем.

Тиристоры и динисторы нашли свое применение в технике, но не в компьютерной, уже после того, как проблемы с их выпуском были разрешены появлением фотолитографии.

Эта светлая мысль посетила практически одновременно трех людей в мире. Англичанина Джеффри Дамера (но его подвело его собственное правительство), американца Джека Сен-Клер Килби (Jack St. Clair Kilby, ему повезло за всех троих – Нобелевская премия за создание ИС) и русского – Юрия Валентиновича Осокина (результат – нечто среднее между Дамером и Килби: ему позволили создать очень удачную микросхему, но в итоге развивать это направление не стали).

О гонке за первую промышленную ИС и о том, как СССР чуть не захватил приоритет в этой области, мы поговорим в следующий раз.

Автор:

Алексей Ерёменко