Тирания чисел - Tyranny of numbers

Тирания чисел была проблема , стоящая перед в 1960 компьютерных инженеров . Инженеры не смогли повысить производительность своих конструкций из-за огромного количества задействованных компонентов. Теоретически каждый компонент должен был быть подключен к каждому другому компоненту (или, по крайней мере, ко многим другим компонентам), и, как правило, нанизывались и паялись вручную. Для повышения производительности потребовалось бы больше компонентов, и казалось, что будущие конструкции будут почти полностью состоять из проводки.

История

В Cray-1 было 50 миль проводки.

Первое известное зарегистрированное использование этого термина в этом контексте было сделано вице-президентом Bell Labs в статье, посвященной 10-летию изобретения транзистора , для "Proceedings of the IRE" (Институт радиоинженеров), июнь. 1958 [1] . Ссылаясь на проблемы, с которыми сталкивались многие дизайнеры, он писал:

В течение некоторого времени электронный человек знал, как «в принципе» значительно расширить свои зрительные, тактильные и умственные способности с помощью цифровой передачи и обработки всех видов информации. Однако все эти функции страдают от того, что было названо «тиранией чисел». Такие системы из-за их сложной цифровой природы требуют сотни, тысячи, а иногда и десятки тысяч электронных устройств.

-  Джек Мортон, Тирания чисел

В то время компьютеры обычно строились из серии «модулей», каждый из которых содержал электронику, необходимую для выполнения одной функции. Для такой сложной схемы, как сумматор , обычно требуется несколько модулей, работающих согласованно. Модули обычно строились на печатных платах стандартного размера с разъемом на одном крае, который позволял подключать их к линиям питания и сигнализации машины, а затем подключались к другим модулям с помощью витой пары или коаксиального кабеля .

Поскольку каждый модуль был относительно индивидуальным, модули собирались и паялись вручную или с ограниченной автоматизацией. В результате у них возникли серьезные проблемы с надежностью. Даже один неисправный компонент или паяное соединение может вывести из строя весь модуль. Даже с правильно работающими модулями масса проводов, соединяющих их вместе, была еще одним источником проблем с конструкцией и надежностью. По мере того, как компьютеры становились сложнее, а количество модулей увеличивалось, сложность заставить машину действительно работать становилась все труднее и труднее. Это была «тирания чисел».

Именно об этой проблеме думал Джек Килби, работая в Texas Instruments . Теоретически предполагая, что германий можно использовать для изготовления всех обычных электронных компонентов - резисторов, конденсаторов и т. Д., Он приступил к созданию однослойного компонента, объединяющего функциональность всего модуля. Несмотря на успех в достижении этой цели, именно кремниевый вариант Роберта Нойса и связанные с ним методы изготовления сделали интегральную схему (ИС) по-настоящему практичной.

В отличие от модулей, ИС были построены с использованием методов фототравления на сборочной линии , что значительно снизило их стоимость. Хотя любая данная ИС может иметь одинаковые шансы работать или не работать в качестве модуля, они стоят так мало, что если они не работают, вы просто выбросите ее и попробуете другую. Фактически, на ранних сборочных линиях ИС частота отказов составляла около 90% или больше, что удерживало их цены на высоком уровне. ВВС США и НАСА были основными покупателями ранних микросхем, где их небольшого размер и легкий вес преодолевали любые вопросы стоимости. Они требовали высокой надежности, и реакция отрасли не только обеспечила желаемую надежность, но и означала, что повышение урожайности привело к снижению цен.

ИС начала 1960-х годов не были достаточно сложными для общего компьютерного использования, но по мере роста сложности в 1960-х годах практически все компьютеры перешли на схемы на основе ИС. Результатом стало то, что сегодня называют компьютерами третьего поколения , которые стали обычным явлением в начале 1970-х годов. Потомок интегральной схемы, микропроцессор , в конечном итоге заменил использование отдельных ИС, разместив весь набор модулей на одном кристалле.

Сеймур Крей был особенно известен тем, что заставлял сложные конструкции работать, несмотря на тиранию чисел. Его внимание к деталям и способность профинансировать несколько попыток рабочего проекта означало, что чисто инженерные усилия могли преодолеть проблемы, с которыми они столкнулись. Тем не менее, даже Крей в конце концов поддался проблеме во время проекта CDC 8600 , что в конечном итоге привело к тому, что он оставил Control Data .

Рекомендации

• «Чип, который построил Джек» . Техасские инструменты . Архивировано из оригинала 4 января 2012 года.