Журнал «Вокруг Света» №2 за 2003 год

Пока практики изготавливали механические сумматоры и умножители, теоретики разрабатывали принципы построения универсальных счислителей и придумывали архитектуру будущих суперкомпьютеров. В результате многолетних изысканий англичанин Чарльз Бэббидж в 1834 году предложил конструкцию универсальной аналитической счетной машины. Она состояла из «склада» для хранения чисел («накопитель»), «мельницы» – для производства действий над числами («арифметическое устройство»), устройства, управляющего последовательностью операций («устройство управления»), а также механизма ввода и вывода данных. Многие считают именно машину Бэббиджа прообразом современных компьютеров.

В доэлектронную эру механические вычислители использовались и для решения дифференциальных уравнений, и для шифрования секретных сообщений. Печально знаменитая немецкая «Энигма» была, по сути, тем же клавишным арифмометром со специальной системой шифрующих барабанов. Военные, по сути, первыми осознали важность вычислительной техники, и все последнее время именно вопросы национальной безопасности были главным двигателем прогресса ЭВМ.

Пока Европа воевала, Америка готовила технологический прорыв как в области вооружений (атомная бомба) и средств массовой информации (телевизионное вещание), так и в вычислительной технике. К концу второй мировой войны там уже вовсю работали первая электромеханическая вычислительная машина «Марк-1» и целое семейство электронных суперкалькуляторов ENIAC. Эти монстры содержали десятки тысяч электровакуумных ламп и релейных переключателей. И уже в 1953 году была выпущена первая серийная IBM 701, способная осуществлять 17 тысяч операций в секунду. Правда, в том же году заработала и первая советская Большая Электронная Счетная Машина – БЭСМ-1. Она занимала площадь в 100 м2 , потребляла 30 кВт электричества, состояла из 5 тыс. ламп и выполняла до 10 тыс. операций в секунду.

Первое поколение ЭВМ, работавшее на лампах, просуществовало до конца 50-х годов. В 1959 году родилось второе поколение, работающее на транзисторах. Полупроводники были существенно надежней ламп, занимали меньше места и потребляли совсем немного электричества, поэтому только машин IBM 1401 серии было продано более 10 тыс. штук. СССР в те же годы выпускал не только стационарные ламповые ЭМВ для наведения истребителей-перехватчиков («СПЕКТР-4»), но и портативные полупроводниковые ЭВМ «КУРС», предназначенные для обработки радиолокационной информации. В этом же 1959-м IBM выпустила свой первый мэйнфрейм 7090 с быстродействием 230 тыс. операций в секунду и специальную модификацию IBM 7030 для ядерной лаборатории США в Лос-Аламосе.

В апреле 1964 года IBM анонсировала System/360 – первое семейство универсальных программно-совместимых компьютеров и периферийного оборудования. Элементной базой семейства «360» были гибридные микросхемы, и новые модели стали считать машинами третьего поколения. Таким образом, транзисторные машины в биографии ЭВМ заняли всего лишь 5 лет. А спустя еще 6 лет, в 1971-м, IBM представила семейство System/370 на новой технической базе – монолитных интегральных схемах.

Идея универсальных вычислительных машин была прогрессивна в коммерческом плане, и уже не только военные и ученые, но и бизнесмены с политиками и промышленниками стали активно использовать ЭВМ в своей работе.

СССР в эти годы еще удерживал паритет по универсальным компьютерам, выпуская различные модификации ЭВМ – «Минск», «Мир» и суперЭВМ – БЭСМ-6, способную производить в секунду 1 млн. операций. Семейство ЕС ЭВМ, разрабатываемое всем содружеством социалистических стран, вполне удовлетворяло потребности военно-промышленного комплекса и систем автоматического управления производственными процессами. Многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-2» с производительностью 125 млн. операций в секунду совсем неплохо выглядел в 1985 году, хотя американский Cray-2, достигший в том же 1985-м быстродействия 2 млрд. операций в секунду, шел с большим отрывом.

В настоящее время основные производители суперкомпьютеров поставили себе задачу к 2010 году достичь производительности в один петафлоп – миллион миллиардов операций с плавающей запятой в секунду. Задачи, которые будут решать суперкомпьютеры с такой производительностью, распадаются на два класса. К первому относятся криптография (в том числе взламывание кодов) и создание искусственного интеллекта, ко второму – моделирование ядерных взрывов, долгосрочный прогноз погоды и вычислительные задачи гидродинамики. В США главным заказчиком первого круга задач является Агентство национальной безопасности (АНБ), второго – NASA.