ولادة نظام الدفاع الصاروخي السوفيتي. طريق طويل للدوائر المتكاملة
التقييس
بالنسبة للمهمة الأولى - هنا ، للأسف ، كما ذكرنا في المقالة السابقة ، لم تكن هناك رائحة لتوحيد الكمبيوتر في الاتحاد السوفيتي. كانت هذه أكبر بلاء لأجهزة الكمبيوتر السوفيتية (على قدم المساواة مع المسؤولين) ، والتي لا يمكن التغلب عليها بنفس الطريقة. غالبًا ما تكون فكرة المعيار اكتشافًا مفاهيميًا للبشرية يتم التقليل من شأنه ، ويستحق الوقوف على قدم المساواة مع القنبلة الذرية.
يوفر التوحيد القياسي التوحيد ، وخط الأنابيب ، والتبسيط الهائل ، وخفض تكلفة التنفيذ والدعم ، والاتصال المذهل. جميع الأجزاء قابلة للتبديل ، ويمكن ختم الآلات بعشرات الآلاف ، ومجموعات التآزر. تم تطبيق هذه الفكرة قبل 100 عام على الأسلحة النارية. أسلحة، قبل 40 عامًا على السيارة - كانت النتائج طفرة في كل مكان. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنهم لم يفكروا في تطبيقه على أجهزة الكمبيوتر إلا في الولايات المتحدة. في النهاية ، عندما استعرنا IBM S / 360 ، لم نسرق الإطار الرئيسي نفسه ، ولا بنيته ، ولا الأجهزة المتطورة. يمكن أن يكون كل هذا على الإطلاق محليًا بسهولة ، فقد كان لدينا ما يكفي من الأيدي المباشرة والرؤوس الساطعة ، وكانت التقنيات والآلات البارعة (وفقًا للمعايير الغربية أيضًا) وفيرة - سلسلة Kartsev's M ، Setun ، MIR ، يمكنك إدراجها لفترة طويلة . من خلال سرقة S / 360 ، فإننا ، أولاً وقبل كل شيء ، اقترضنا شيئًا لم يكن لدينا كفئة بشكل عام طوال سنوات تطوير التقنيات الإلكترونية حتى هذه النقطة - فكرة المعيار. كان هذا هو الاستحواذ الأكثر قيمة. ولسوء الحظ ، فإن الافتقار القاتل إلى تفكير مفاهيمي معين خارج الماركسية اللينينية والإدارة السوفيتية "اللامعة" لم يسمح لنا بإدراك ذلك مسبقًا بأنفسنا.
ومع ذلك ، سنتحدث عن S / 360 والاتحاد الأوروبي لاحقًا ، فهذا موضوع مؤلم ومهم ، ويرتبط أيضًا بتطوير أجهزة الكمبيوتر العسكرية.
تم وضع المعايير في تكنولوجيا الكمبيوتر من قبل أقدم وأكبر شركة أجهزة - بطبيعة الحال ، شركة IBM. حتى منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، كان من المسلم به أن أجهزة الكمبيوتر تُصنع بشكل فردي أو على دفعات صغيرة من 1950-10 آلة ، ولم يفكر أحد في جعلها متوافقة. تغير كل شيء عندما قررت شركة IBM ، مدفوعة من منافستها الأبدية UNIVAC (التي كانت تقوم للتو ببناء الكمبيوتر العملاق LARC) ، بناء أكثر أجهزة الكمبيوتر تعقيدًا وأكبرها وأقوىها في الخمسينيات من القرن الماضي - نظام معالجة البيانات IBM 50 ، المعروف باسم Stretch. على الرغم من تقدم قاعدة العناصر (كانت الآلة مخصصة للجيش ، وبالتالي تلقت IBM عددًا كبيرًا من الترانزستورات منها) ، كان تعقيد Stretch باهظًا - كان من الضروري تطوير وتركيب أكثر من 1950 لوحة مع عدة عشرات عناصر على كل منها.
من بين الأشخاص العظماء الذين يعملون على Stretch جين أمدال (مطور S / 360 لاحقًا ومؤسس شركة Amdahl Corporation) ، وفريدريك ب. بروكس (الابن أيضًا مطور S / 360 ومؤلف مفهوم هندسة البرمجيات) و Lyle Johnson (Lyle R جونسون مؤلف كتاب مفهوم هندسة الحاسوب).
على الرغم من القوة الهائلة للآلة والعدد الهائل من الابتكارات ، فشل المشروع التجاري تمامًا - تم تحقيق 30 ٪ فقط من الأداء المعلن ، وقام رئيس الشركة ، Thomas J. Watson Jr. ، بتخفيض سعر 7030 بشكل متناسب عدة مرات ، مما أدى إلى خسائر كبيرة.
تم تسمية مشروع Stretch لاحقًا من قبل Jake Widman (الدروس المستفادة من Jake Widman: أكبر فشل في مشروع IT ، PC World ، 09.10.08) كواحد من أكبر 10 حالات فشل إداري في صناعة تكنولوجيا المعلومات. أخذ زعيم التطوير ستيفن دونويل العقوبة على فشل Stretch التجاري ، ولكن بعد فترة وجيزة من النجاح الهائل لـ System / 360 في عام 1964 ، أشار إلى أن معظم أفكاره الأساسية تم تطبيقها لأول مرة في 7030. ونتيجة لذلك ، لم يغفر له فقط ، ولكن أيضًا في عام 1966 تلقى اعتذارًا رسميًا وتلقى زميلًا فخريًا في شركة IBM.
كانت تقنيات 7030 متقدمة على العصر - التعليمات والجلب المسبق للمعاملات ، والحساب المتوازي ، والحماية ، والتشذير ، وذاكرة الوصول العشوائي المؤقتة للكتابة ، وحتى شكل محدود من تنفيذ إعادة التسلسل يسمى التنفيذ المسبق للتعليمات - الجد الأكبر لنفس التقنية في بنتيوم معالجات. علاوة على ذلك ، تم توصيل المعالج بالأنابيب ، وتمكنت الآلة من نقل البيانات (باستخدام معالج مشترك قناة خاص) من ذاكرة الوصول العشوائي إلى الأجهزة الخارجية مباشرة ، مما يؤدي إلى تفريغ المعالج المركزي. لقد كان نوعًا ما نسخة باهظة الثمن من تقنية DMA (الوصول المباشر للذاكرة) التي نستخدمها اليوم ، على الرغم من أن قنوات Stretch كانت تدار بواسطة معالجات منفصلة ولديها وظائف أكثر بكثير من التطبيقات السيئة الحالية (وكانت تكلفة أكبر بكثير!) . في وقت لاحق ، انتقلت هذه التقنية إلى S / 360.
كان نطاق IBM 7030 ضخمًا - تطوير القنابل الذرية ، والأرصاد الجوية ، والحسابات لبرنامج أبولو. يمكن لـ Stretch فقط القيام بكل هذا ، بفضل حجم الذاكرة الهائل وسرعة المعالجة المذهلة. يمكن تنفيذ ما يصل إلى ستة تعليمات سريعًا في المفهرس ويمكن تحميل ما يصل إلى خمسة تعليمات في أدوات الجلب المسبق ووحدة ALU المتوازية مرة واحدة. وبالتالي ، في أي وقت ، يمكن أن يكون ما يصل إلى 11 أمرًا في مراحل مختلفة من التنفيذ - إذا تجاهلنا قاعدة العناصر القديمة ، فإن المعالجات الدقيقة الحديثة ليست بعيدة عن هذه البنية. على سبيل المثال ، تعالج Intel Haswell ما يصل إلى 15 تعليمات مختلفة لكل ساعة ، وهو ما يزيد 4 فقط عن معالج الخمسينيات!
تم بناء عشرة أنظمة ، كلف برنامج Stretch شركة IBM 20 مليون دولار ، لكن تراثه التكنولوجي كان ثريًا لدرجة أن المنتجات الناجحة تجاريًا تبعتها بسرعة. على الرغم من قصر عمرها ، فقد جلبت 7030 العديد من الفوائد ، وكانت من الناحية المعمارية واحدة من أهم خمس آلات في العالم. قصص.
ومع ذلك ، رأت شركة IBM في الامتداد المؤسف بمثابة فشل ، ولهذا السبب تعلم المطورون الدرس الرئيسي - لم يعد التصميم الحديدي أبدًا فنًا فوضويًا بعد الآن. لقد أصبح علمًا دقيقًا. نتيجة لعملهم ، كتب جونسون وبروك كتابًا أساسيًا ، نُشر في عام 1962 ، بعنوان التخطيط لنظام كمبيوتر: امتداد المشروع.
تم تقسيم تصميم الكمبيوتر إلى ثلاثة مستويات كلاسيكية: تطوير نظام التعليمات ، وتطوير معمارية دقيقة تنفذ هذا النظام ، وتطوير بنية النظام للآلة ككل. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام المصطلح الكلاسيكي "هندسة الكمبيوتر" لأول مرة في الكتاب. من الناحية المنهجية ، كان عملاً لا يقدر بثمن ، الكتاب المقدس لمصممي الأجهزة والكتاب المدرسي لعدة أجيال من المهندسين. تم تطبيق الأفكار الموضحة هناك من قبل جميع شركات الكمبيوتر الأمريكية.
رائد علم التحكم الآلي الذي لا يعرف الكلل ، كيتوف الذي سبق ذكره (ليس فقط شخصًا ذا قراءة جيدة بشكل استثنائي ، مثل بيرج ، الذي تابع باستمرار الصحافة الغربية ، ولكنه صاحب رؤية حقيقية) ، ساهم في نشره في عام 1965 (تصميم أنظمة فائقة السرعة: Stretch مجمع ؛ حرره A.I. Kitov. - M: Mir ، 1965). تم تقليص حجم الكتاب بمقدار الثلث تقريبًا ، وعلى الرغم من حقيقة أن كيتوف أكد في المقدمة الموسعة على المبادئ المعمارية الرئيسية والنظامية والمنطقية والبرمجية لبناء أجهزة الكمبيوتر ، إلا أنه ذهب دون أن يلاحظه أحد تقريبًا.
أخيرًا ، أعطت Stretch للعالم شيئًا جديدًا لم يتم استخدامه بعد في صناعة الكمبيوتر - فكرة الوحدات المعيارية ، التي نمت منها صناعة المكونات في الدوائر المتكاملة بالكامل لاحقًا. كل شخص يذهب إلى المتجر للحصول على بطاقة فيديو NVIDIA جديدة ، ثم يضعها في مكان بطاقة فيديو ATI القديمة ، وكل شيء يعمل دون مشاكل ، يجب أن يعطي جونسون وبروك شكرًا ذهنيًا لك في هذه اللحظة. اخترع هؤلاء الأشخاص شيئًا أكثر ثورية (وأقل ملحوظة ، وحظوا بالتقدير على الفور ، على سبيل المثال ، لم يهتم المطورون في الاتحاد السوفيتي به على الإطلاق!) ، من الناقل و DMA.
لقد اخترعوا لوحات متوافقة قياسية.
SMS
كما قلنا بالفعل ، كان مشروع Stretch لا مثيل له من حيث التعقيد. كان من المقرر أن تتكون الآلة العملاقة من أكثر من 170 ترانزستور ، بالإضافة إلى مئات الآلاف من المكونات الإلكترونية الأخرى. كان لابد من تركيب كل هذا بطريقة ما (تذكر كيف قام Yuditsky بتهدئة الألواح الضخمة المتمردة ، وتقسيمها إلى أجهزة أولية منفصلة - لسوء الحظ ، لم تصبح هذه الممارسة شائعة في الاتحاد السوفيتي) ، وتصحيحها ، ثم دعمها ، واستبدال الأجزاء المعيبة. نتيجة لذلك ، اقترح المطورون فكرة واضحة من ذروة خبرتنا الحالية - أولاً قم بتطوير كتل صغيرة منفصلة ، وتنفيذها على خرائط قياسية ، ثم تجميع سيارة من الخرائط.
المعالج المركزي IBM 7030 (صفوف من الخزانات خلف وحدة تحكم ضخمة) وكتلة من BM 1401 ببطاقات SMS (الصورة https://blog.hnf.de/t و https://en.wikipedia.org)
هذه هي الطريقة التي ولدت بها الرسائل القصيرة - النظام المعياري القياسي ، والذي تم استخدامه في كل مكان بعد Stretch.
تضمنت مكونين. كان الأول ، في الواقع ، هو اللوحة نفسها بعناصر أساسية بحجم 2,5 × 4,5 بوصة مع موصل مطلي بالذهب ذي 16 سنًا. كانت هناك لوحات عرض واحد ومزدوجة العرض. والثاني هو حامل بطاقة قياسي ، مع تراجع الإطارات.
يمكن تكوين بعض أنواع لوحات البطاقات باستخدام وصلة مرور خاصة (تمامًا مثل اللوحات الأم التي يتم ضبطها الآن). تهدف هذه الميزة إلى تقليل عدد البطاقات التي يتعين على المهندس حملها. ومع ذلك ، سرعان ما تجاوز عدد البطاقات 2500 بسبب تنفيذ العديد من مجموعات المنطق الرقمي (ECL ، RTL ، DTL ، إلخ) ، بالإضافة إلى الدوائر التناظرية لأنظمة مختلفة. ومع ذلك ، قامت SMS بعملهم.
تم استخدامها في جميع أجهزة IBM من الجيل الثاني وفي العديد من الأجهزة الطرفية للآلة من الجيل الثالث ، كما تم استخدامها كنموذج أولي لوحدات S / 360 SLT الأكثر تقدمًا. كان هذا السلاح "السري" ، الذي لم يعره أحد في الاتحاد السوفيتي اهتمامًا كبيرًا ، وهو ما سمح لشركة IBM بزيادة إنتاج أجهزتها إلى عشرات الآلاف سنويًا ، وهو ما ذكرناه في المقال السابق.
تم استعارة هذه التكنولوجيا من قبل جميع المشاركين في سباق الكمبيوتر الأمريكي - من Sperry إلى Burroughs. لا يمكن مقارنة أحجام إنتاجهم الإجمالية مع آباء شركة آي بي إم ، ولكن هذا جعل من الممكن في الفترة من 1953 إلى 1963 ملء السوق ليس فقط في أمريكا ، ولكن أيضًا في السوق الدولية بأجهزة كمبيوتر من تصميمهم الخاص ، مما أدى إلى تدميرها حرفياً. جميع الشركات المصنعة الإقليمية من هناك - من Bull إلى Olivetti. لم يمنع أي شيء الاتحاد السوفيتي من فعل الشيء نفسه ، على الأقل مع دول CMEA ، ولكن ، للأسف ، قبل سلسلة الاتحاد الأوروبي ، لم تفلح فكرة المعيار في زيارة تخطيط رؤساء دولنا.
مفهوم التغليف المضغوط
الركيزة الثانية بعد التوحيد القياسي (والتي لعبت دورًا كبيرًا في الانتقال إلى الدوائر المتكاملة وأسفرت عن تطوير ما يسمى بمكتبات عناصر المنطق القياسية ، والتي تم استخدامها دون تغيير كبير من الستينيات حتى يومنا هذا!) كان مفهوم التغليف المضغوط ، التي كان يتم التفكير فيها حتى قبل الدوائر المتكاملة والدوائر وحتى الترانزستورات.
يمكن تقسيم حرب التصغير إلى 4 مراحل. الأول هو ما قبل الترانزستور ، عندما حاولت المصابيح التوحيد والتقليل. والثاني هو ظهور وإدخال لوحات الدوائر المطبوعة مع تركيب السطح. والثالث هو البحث عن الحزمة الأكثر إحكاما من الترانزستورات والوحدات الصغيرة والأغشية الرقيقة والدوائر الهجينة - بشكل عام ، الأسلاف المباشرة للدوائر المتكاملة. وأخيرًا ، الرابع - IP نفسه. مرت كل هذه المسارات (باستثناء تصغير المصابيح) لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بالتوازي مع الولايات المتحدة الأمريكية.
كان أول جهاز إلكتروني مدمج نوعًا من "المصباح المتكامل" Loewe 3NF ، الذي طورته الشركة الألمانية Loewe-Audion GmbH في عام 1926. يتكون حلم مروحة الأنبوب الدافئ هذه من ثلاثة صمامات ثلاثية في علبة زجاجية واحدة ، جنبًا إلى جنب مع مكثفتين وأربعة مقاومات مطلوبة لإنشاء مستقبل راديو كامل. تم إغلاق المقاومات والمكثفات في أنابيب زجاجية خاصة بها لمنع تلوث الفراغ. في الواقع ، كان "جهاز استقبال في المصباح" ، مثل نظام على رقاقة حديث! الشيء الوحيد الذي يجب شراؤه بالإضافة إلى إنشاء راديو هو ملف ومكثف ضبط ومكبر صوت.
ومع ذلك ، تم إنشاء هذه الأعجوبة التكنولوجية ليس للدخول في عصر الدوائر المتكاملة قبل بضعة عقود ، ولكن لتجنب الضرائب الألمانية المفروضة على كل مقبس مصباح (ضريبة الرفاهية لجمهورية فايمار). كان لدى مستقبلات Loewe موصل واحد فقط ، مما أعطى أصحابها تفضيلات مالية ليست ضعيفة. تم تطوير الفكرة في خط 2NF (مكونان رباعيان بالإضافة إلى مكونات سلبية) و WG38 الوحشي (مكونان خماسيان وثلاثي ومكونات سلبية).
مصباح القيصر Loewe 3NF وعنصر ALU IBM 701 (الصورة https://www.worthpoint.com/ و https://en.wikipedia.org)
بشكل عام ، كانت للأنابيب إمكانات هائلة للتكامل (على الرغم من زيادة تكلفة وتعقيد التصميم بشكل مفرط) ، كانت ذروة هذه التقنيات هي RCA Selectron. تم تطوير هذا المصباح الوحشي تحت قيادة Jan Aleksander Rajchman ، الملقب بالسيد Memory لإنشاء 6 أنواع من ذاكرة الوصول العشوائي من أشباه الموصلات إلى التصوير المجسم.
جون فون نيومان
بعد إنشاء ENIAC ، ذهب جون فون نيومان إلى معهد الدراسات المتقدمة (IAS) ، حيث كان حريصًا على مواصلة العمل على اتجاه علمي جديد مهم (كان يعتقد أن أجهزة الكمبيوتر كانت أكثر أهمية من القنابل الذرية لهزيمة الاتحاد السوفياتي) - أجهزة الكمبيوتر. وفقًا لفكرة فون نيومان ، كان من المفترض أن تصبح الهندسة المعمارية التي صممها (والتي سميت لاحقًا باسم فون نيومان) مرجعًا لتصميم الآلات في جميع الجامعات ومراكز الأبحاث الأمريكية (وهذا ما حدث جزئيًا ، بالمناسبة) - مرة أخرى الرغبة في التوحيد والتبسيط!
بالنسبة لآلة IAS ، احتاج فون نيومان إلى ذاكرة. و RCA ، الشركة الرائدة في تصنيع جميع أدوات التفريغ في الولايات المتحدة في ذلك الوقت ، عرضت بسخاء رعايتها بأنابيب ويليامز. كان التوقع هو أنه من خلال تضمينها في البنية القياسية ، فإن فون نيومان سيساعد في نشرها كمعيار RAM ، مما سيحقق أرباحًا ضخمة لـ RCA في المستقبل. تضمن مشروع IAS 40 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، وكان الرعاة من RCA حزينين قليلاً لمثل هذه الشهية وطلبوا من قسم Reichmann تقليل عدد الأنابيب.
رايخمان ، بمساعدة المهاجر الروسي إيغور غروزدوف (بشكل عام ، عمل العديد من الروس في RCA ، بما في ذلك Zworykin الشهير ، والرئيس ديفيد سارنوف نفسه كان يهوديًا بيلاروسيًا - مهاجرًا) ولدت حلاً مذهلاً تمامًا - تاج الفراغ التكنولوجيا المتكاملة ، مصباح RCA SB256 Selectron RAM لـ 4 كيلو بت! ومع ذلك ، فقد تبين أن التكنولوجيا معقدة للغاية ومكلفة ، حتى أن المصابيح التسلسلية تكلف حوالي 500 دولار للقطعة الواحدة ، وكانت القاعدة بشكل عام وحشًا به 31 جهة اتصال. نتيجة لذلك ، لم يجد المشروع مشترًا بسبب التأخير في المسلسل - كانت هناك بالفعل ذاكرة من الفريت على الأنف.
من المحتمل أن يكون أكثر أجهزة الفراغ الكهربائي تعقيدًا هو نفس RCA SB256 Selectron ، ونظام التشغيل الخاص به ومصدر الطاقة الوحشي لهم (الصورة https://computerhistory.org/)
مشروع Tinkertoy
قام العديد من مصنعي أجهزة الكمبيوتر بمحاولات واعية لتحسين بنية وحدات المصباح (طبولوجيا ، لا يمكنك تحديدها هنا حتى الآن) من أجل زيادة ضغطها وسهولة استبدالها.
كانت المحاولة الأكثر نجاحًا هي سلسلة IBM 70xx من كتل المصابيح القياسية. كانت ذروة تصغير المصباح هي الجيل الأول من برنامج Project Tinkertoy ، الذي سمي على اسم مصمم الأطفال الشهير في 1910-1940.
ليس كل شيء يسير بسلاسة بالنسبة للأمريكيين ، خاصة عندما تدخل الحكومة في عقود. في عام 1950 ، كلف مكتب الملاحة الجوية التابع للبحرية المكتب الوطني للمعايير (NBS) بتطوير نظام شامل للتصميم بمساعدة الكمبيوتر وإنتاج الأجهزة الإلكترونية المعيارية العالمية. من حيث المبدأ ، كان ذلك مبررًا في ذلك الوقت ، حيث لم يعرف أحد بعد إلى أين سيقود الترانزستور وكيفية استخدامه بشكل صحيح.
ضخت NBS أكثر من 4,7 مليون دولار في التطوير (حوالي 60 مليون دولار وفقًا لمعايير اليوم) ، ونُشرت مقالات حماسية في عدد يونيو 1954 من Popular Mechanics وعدد مايو 1955 من Popular Electronics و ... الاخرق ، وسلسلة من عوامات الرادار من الخمسينيات مصنوعة من هذه المكونات.
ماذا حدث؟
كانت الفكرة رائعة - لإحداث ثورة في أتمتة الإنتاج وتحويل الكتل الضخمة مثل IBM 701 إلى وحدات مدمجة ومتعددة الاستخدامات. كانت المشكلة الوحيدة هي أن المشروع بأكمله قد تم تصميمه للأنابيب ، وبحلول الوقت الذي اكتمل فيه ، كان الترانزستور قد بدأ بالفعل خطه الفائز. ليس فقط في الاتحاد السوفياتي عرف كيف يتأخر - استوعب مشروع Tinkertoy مبالغ ضخمة وتبين أنه عديم الفائدة تمامًا.
كتل Tinkertoy ، مقال عنها في Popular Mechanics وعوامة سونار لصيد الغواصات السوفيتية هي الاستخدام الوحيد للمشروع الأصلي (الصورة https://1500py470.livejournal.com/)
المجالس القياسية
كان الأسلوب الثاني للتعبئة هو تحسين وضع الترانزستورات والمكونات المنفصلة الأخرى على اللوحات القياسية.
حتى منتصف الأربعينيات من القرن الماضي ، كانت الطريقة الوحيدة لإصلاح الأجزاء (بالمناسبة ، مناسبة تمامًا لإلكترونيات الطاقة والمستخدمة على هذا النحو الآن) هي البناء من نقطة إلى نقطة. لم يكن هذا المخطط آليًا ولم يكن موثوقًا به للغاية.
اخترع المهندس النمساوي بول إيسلر لوحة الدوائر للراديو الخاص به أثناء عمله في بريطانيا عام 1936. في عام 1941 ، كانت لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات تُستخدم بالفعل في المناجم البحرية المغناطيسية الألمانية. وصلت التكنولوجيا إلى الولايات المتحدة في عام 1943 واستخدمت في الصمامات اللاسلكية Mk53. أصبحت مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متاحة للاستخدام التجاري في عام 1948 ، ولم تظهر عمليات التجميع الآلي (لأن المكونات كانت معلقة بها) إلا في عام 1956 (تم تطويرها بواسطة فيلق إشارة الجيش الأمريكي).
بالمناسبة ، تم تنفيذ عمل مماثل في نفس الوقت في بريطانيا من قبل جيفري دامر الذي سبق ذكره ، والد الدوائر المتكاملة. قبلت الحكومة لوحات الدوائر المطبوعة الخاصة بها ، ولكن ، كما نتذكر ، تم قطع الدوائر الدقيقة لقصر النظر.
حتى أواخر الستينيات واختراع العلب المستوية وموصلات الألواح للدوائر الدقيقة ، كانت ذروة تطوير لوحات الدوائر المطبوعة في أجهزة الكمبيوتر المبكرة هي ما يسمى بتغليف الخشب أو خشب الكورد. إنه يوفر مساحة كبيرة وغالبًا ما يتم استخدامه حيث كان التصغير أمرًا بالغ الأهمية - في المنتجات العسكرية أو أجهزة الكمبيوتر العملاقة.
في تصميم خشب الكورد ، تم تركيب مكونات الرصاص المحورية بين لوحين متوازيين وإما أن تكون ملحومة مع أسلاك توصيل أو متصلة بشريط رفيع من النيكل. تم وضع بطاقات العزل بين الألواح لتجنب التقصير ، وسمحت الثقوب للمكونات بالمرور إلى الطبقة التالية.
كانت عيوب خشب الكورد هو أنه يجب استخدام دبابيس خاصة مطلية بالنيكل لضمان اللحامات الموثوقة ، ويمكن أن يؤدي التمدد الحراري إلى تشوه الألواح (وهو ما لوحظ في عدة وحدات من كمبيوتر Apollo) ، بالإضافة إلى ذلك ، قلل هذا المخطط من قابلية الصيانة وحدة إلى مستوى جهاز MacBook الحديث ، ولكن قبل ظهور الدوائر المتكاملة ، جعل خشب الكورد من الممكن تحقيق أعلى كثافة ممكنة.
لوحة دوائر مطبوعة قياسية مع تثبيت سطحي من أول إطار رئيسي للترانزستور التجاري Philco NTANSAC 2000 موديل 212 (1960) ، جزء من المعالج من أقوى آلة في الستينيات ، CDC60 الأسطوري ، المصنوع باستخدام تقنية خشب الكورد (الصورة https: // computerhistory.org/ ، https: //cds.cern.ch)
عناصر معالج حاسب مركزي لبنك Burroughs B5000 (1961) ، مجمعة في كتل كوردوود ، صورة من مجموعة المؤلف.
بطبيعة الحال ، لم تنته أفكار التحسين على اللوحات.
ولدت المفاهيم الأولى لتغليف الترانزستور فور بدء الإنتاج الضخم لها. المادة BSTJ 31: 3. مايو 1952: الوضع الحالي لتطوير الترانزستور. (مورتون ، جا) كان أول من وصف البحث في "جدوى استخدام الترانزستورات كدوائر مصغرة مغلفة". طورت Bell 1752 حزم متكاملة لأنواعها الأولى من M7 ، تحتوي كل منها على لوحة دوائر مدمجة في بلاستيك شفاف ، لكن الأشياء لم تتجاوز النماذج الأولية.
في عام 1957 ، اهتم الجيش الأمريكي ووكالة الأمن القومي بالفكرة وقاموا بتكليف نظام سيلفانيا الإلكتروني بتطوير شيء مثل وحدات صغيرة مختومة من خشب الكردود لاستخدامها في المركبات العسكرية السرية. أطلق على المشروع اسم FLYBALL 2 ، وقد تم تطوير العديد من الوحدات القياسية التي تحتوي على عناصر NOR و XOR وما إلى ذلك. تم إنشاؤها بواسطة Maurice I. Crystal ، وتم استخدامها في أجهزة الكمبيوتر المشفرة HY-2 و KY-3 و KY-8 و KG-13 و KW-7. يتكون KW-7 ، على سبيل المثال ، من 12 لوحًا إضافيًا ، يمكن لكل منها استيعاب ما يصل إلى 21 وحدة FLYBALL مرتبة في 3 صفوف من 7 وحدات لكل منها. كانت الوحدات متعددة الألوان (20 نوعًا في المجموع) ، كل لون مسؤول عن وظيفته.
تم تجميع حزمة من الترانزستورات من مقالة بيل الأولى ونموذج مختبري للجهاز عليها. D4a واللوحة منه (https://de.wikipedia.org ، https://www.robotrontechnik.de). FLYBALL 2 ، براءة اختراعه ولوحة الكمبيوتر المشفرة السرية NSA KW-7 (https://www.cryptomuseum.com)
تم إنتاج كتل مماثلة باسم Gretag-Bausteinsystem بواسطة Gretag AG في Regensdorf (سويسرا).
حتى في وقت سابق ، في عام 1960 ، تم تصنيع كتل مماثلة من السلسلة 1 و 40 و NORbit بواسطة Philips كعناصر من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة لتحل محل المرحلات في أنظمة التحكم الصناعية ، حتى أن السلسلة تحتوي على دائرة مؤقت مماثلة لشريحة 555 الشهيرة. تم إنتاج الوحدات بواسطة Philips وفروعها Mullard و Valvo (يجب عدم الخلط بينها وبين Volvo!) واستخدمت في أتمتة المصنع حتى منتصف السبعينيات.
حتى في الدنمارك ، استخدمت آلة Electrologica X1 في عام 1958 وحدات مصغرة متعددة الألوان ، تشبه إلى حد بعيد مكعبات Lego التي يحبها الدنماركيون. في ألمانيا الشرقية ، في معهد الكمبيوتر في الجامعة التقنية في دريسدن ، في عام 1959 ، بنى البروفيسور ليمان (نيكولاس يواكيم ليمان) حوالي 10 أجهزة كمبيوتر مصغرة لطلابه تحت علامة D4a ، واستخدموا حزمة مماثلة من الترانزستورات.
استمرت أعمال البحث بشكل مستمر ، من نهاية عام 1940 حتى نهاية الخمسينيات من القرن الماضي. كانت المشكلة أنه لا توجد حيل جسدية يمكن أن تتغلب على ما يسمى باستبداد الأرقام ، وهو مصطلح صاغه جاك مورتون ، نائب رئيس مختبرات بيل في مقال صدر عام 1950 بعنوان "وقائع IRE".
المشكلة هي أن عدد المكونات المنفصلة في الكمبيوتر قد وصل إلى الحد الأقصى. تبين ببساطة أن الآلات التي تحتوي على أكثر من 200000 وحدة فردية غير قابلة للتشغيل - على الرغم من حقيقة أن الترانزستورات والمقاومات والثنائيات كانت موثوقة للغاية بالفعل في هذا الوقت. ومع ذلك ، حتى احتمال الفشل في المائة من نسبة مئوية ، مضروبًا في مئات الآلاف من الأجزاء ، أعطى فرصة كبيرة لحدوث شيء ما في الكمبيوتر في أي وقت. إن التركيب السطحي بأميال من الأسلاك حرفيًا وملايين جهات الاتصال الملحومة زاد الطين بلة. ظل IBM 7030 هو الحد من تعقيد الأجهزة المنفصلة تمامًا ، حتى عبقرية Seymour Cray لم تستطع جعل CDC 8600 الأكثر تعقيدًا يعمل بثبات.
مفهوم الدوائر الهجينة
في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي ، طورت معامل الراديو المركزية في الولايات المتحدة ما يسمى بتكنولوجيا الأغشية السميكة - حيث تم تطبيق المسارات والعناصر السلبية على ركيزة خزفية بطريقة مشابهة لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ، ثم تم لحام الترانزستورات التي لا تحتوي على عبوات على تم ختم الركيزة وكل هذا.
وهكذا ولد مفهوم ما يسمى بالدوائر الدقيقة الهجينة.
في عام 1954 ، ضخت البحرية 5 ملايين دولار أخرى في برنامج Tinkertoy الفاشل ، بينما أضاف الجيش 26 مليون دولار على القمة. تولى RCA وموتورولا العمل. الأول قام بتحسين فكرة CRL ، وتطويرها إلى ما يسمى بالدوائر الدقيقة ذات الأغشية الرقيقة ، وكانت نتيجة عمل الثانية ، من بين أشياء أخرى ، حزمة TO-3 الشهيرة - نعتقد أن أي شخص قد شاهده من قبل سوف تتعرف أي إلكترونيات على الفور على هذه الجولات الضخمة ذات الأذنين. في عام 1955 ، أصدرت موتورولا أول ترانزستور XN10 فيها ، وتم اختيار العلبة بحيث تلائم اللوحة المصغرة من أنبوب Tinkertoy ، وبالتالي مثل هذا الشكل المميز. كما تم بيعها مجانًا وتم استخدامها منذ عام 1956 في أجهزة راديو السيارة ، ثم في كل مكان ، لا تزال مثل هذه الحالات مستخدمة حتى اليوم.
توجت تطورات موتورولا بخلق حالة كلاسيكية لترانزستور (الصورة https://1500py470.livejournal.com/)
واستخدم الجيش الأمريكي في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي دوائر RCA الهجينة ذات الأغشية الرقيقة (الصورة https://1950py1500.livejournal.com/)
بحلول عام 1960 ، تم استخدام الهجينة (بشكل عام ، مهما كانت تسمى - التجميعات الدقيقة ، الوحدات الصغيرة ، وما إلى ذلك) بشكل مطرد من قبل الجيش الأمريكي في مشاريعهم ، مما أدى إلى إزاحة حزم الترانزستور الخرقاء والضخمة السابقة.
جاءت أفضل ساعة من الوحدات الصغيرة بالفعل في عام 1963 - طورت IBM أيضًا دوائر هجينة لسلسلة S / 360 الخاصة بها (التي باعت مليون نسخة ، وأسست عائلة من الأجهزة المتوافقة ، تم إنتاجها حتى الآن ونسخها (بشكل قانوني أو غير قانوني) في كل مكان - من اليابان إلى اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) ، والتي أطلقوا عليها اسم SLT.
لم تعد الدوائر المتكاملة شيئًا جديدًا ، لكن شركة IBM كانت تخشى حقًا على جودتها ، وكانت معتادة على الاحتفاظ بدورة إنتاج كاملة بين يديها. كان الرهان مبررًا ، ولم يكن الكمبيوتر الرئيسي ناجحًا فحسب ، بل كان أسطوريًا ، مثل كمبيوتر IBM الشخصي ، وقام بنفس الثورة.
بطبيعة الحال ، في الطرز اللاحقة ، مثل S / 370 ، تحولت الشركة بالفعل إلى دوائر دقيقة كاملة ، ومع ذلك ، في نفس الصناديق المصنوعة من الألومنيوم. كانت SLTs تكيفًا أكبر وأرخص بكثير للوحدات الهجينة الصغيرة (بحجم 7,62 × 7,62 مم فقط) التي طورتها في عام 1961 لـ IBM LVDC (كمبيوتر MBR الموجود على متن الطائرة ، بالإضافة إلى برنامج Gemini). الأمر المضحك هو أن الدوائر الهجينة عملت هناك جنبًا إلى جنب مع الدوائر المتكاملة TI SN3xx الكاملة بالفعل.
وحدات SLT من IBM ولوحة S / 360 عليها ، في الأسفل يوجد كمبيوتر Gemini على اللوحة ، والرقائق البيضاء هي IBM hybrids ، والرقائق الذهبية هي ICs من TI (الصورة https://www.ibm.com/ ، http : //www.lichtbildwerkstatt .net / ، https://1500py470.livejournal.com/)
ومع ذلك ، فإن المغازلة بتقنية الأغشية الرقيقة والحزم غير القياسية من الترانزستورات الدقيقة وأشياء أخرى كانت في البداية طريقًا مسدودًا - نصف مقياس لم يسمح بالانتقال إلى مستوى جودة جديد ، مما أدى إلى اختراق حقيقي.
وكان من المفترض أن يكون الاختراق بمثابة انخفاض جذري ، من حيث الحجم ، في عدد العناصر والوصلات المنفصلة في الكمبيوتر. ما كان مطلوبًا لم يكن التجميعات الماكرة ، ولكن المنتجات القياسية المتجانسة التي تحل محل الغرينيات الكاملة للألواح.
كانت المحاولة الأخيرة لاستخراج شيء ما من التكنولوجيا الكلاسيكية بمثابة نداء لما يسمى بالإلكترونيات الوظيفية - وهي محاولة لتطوير أجهزة أشباه موصلات متجانسة لا تحل محل الثنائيات والثنائيات الفراغية فحسب ، بل أيضًا المصابيح الأكثر تعقيدًا - الثيراترونات والديكاترونات.
في عام 1952 ، ابتكر جيويل جيمس إيبرس من شركة Bell Labs ترانزستورًا من أربع طبقات "على المنشطات" - ثايرستور ، نظير ثيراترون. بدأ شوكلي في مختبره منذ عام 1956 العمل على ضبط الإنتاج المتسلسل للديود ذي الأربع طبقات - الديود ، لكن طبيعته المشاكسة وبداية جنون العظمة لم تسمح له بإكمال المهمة ودمر المجموعة.
لم تحقق أعمال 1955-1958 بهياكل الثايرستور الجرمانيوم نتائج. في مارس 1958 ، أعلنت RCA قبل الأوان عن سجل التحول من Walmark XNUMX بت باعتباره "مفهومًا جديدًا في التكنولوجيا الإلكترونية ،" لكن دوائر الثايرستور الجرمانيوم الفعلية كانت غير قابلة للتطبيق. من أجل إنشاء إنتاجها الضخم ، كانت هناك حاجة إلى نفس مستوى الإلكترونيات الدقيقة تمامًا مثل الدوائر المتجانسة.
وجد الثايرستور و dinistors تطبيقهم في التكنولوجيا ، ولكن ليس في تكنولوجيا الكمبيوتر ، بعد أن تم حل مشاكل إطلاقهم من خلال ظهور الطباعة الحجرية الضوئية.
زار هذا الفكر اللامع ثلاثة أشخاص في العالم في وقت واحد تقريبًا. الإنجليزي جيفري دامر (لكن حكومته خذلته) ، الأمريكي جاك سانت كلير كيلبي (جاك سانت كلير كيلبي ، كان محظوظًا لجميع الثلاثة - جائزة نوبل لإنشاء IP) والروسي - يوري فالنتينوفيتش أوسوكين (النتيجة هي شيء ما بين Dahmer و Kilby: سُمح له بإنشاء دائرة كهربائية ناجحة جدًا ، لكن في النهاية لم يطوروا هذا الاتجاه).
سنتحدث عن السباق على الملكية الفكرية الصناعية الأولى وكيف تولى الاتحاد السوفياتي تقريبًا الأولوية في هذا المجال ، وسنتحدث في المرة القادمة.
معلومات