Гордон Белл Изобретатель миникомпьютеров

Гордон Белл

Изобретатель миникомпьютеров

Многие веши называются изобретениями, хотя на самом деле они были неизбежны. Я полагаю, технология — это сущий дьявол. Она вдохновляет, и если существует половина концепции или половина компьютера — технология завершает дело.

Гордон Белл

Гордон Белл

Как-то на рубеже 50—60-х годов XX века один из известных зарубежных специалистов в области информатики Р. Фано сказал: "Мы должны направлять наши технические ресурсы на то, чтобы приспособить компьютеры к потребностям и желаниям людей. Их боязнь и личный протест будут проявляться до тех пор, пока компьютеры не станут доступными для широкой публики и не превратятся в полезных помощников".

Ореол таинственности, окружавший вычислительные машины, был рассеян с появлением в 60-х годах миникомпьютеров. Именно простота и доступность для широкого круга пользователей обеспечили миникомпьютерам необъятное поле приложения.

В 1957 году появилась новая компания Digital Equipment Corporation (DEC), которая задалась целью производить более дешевые и компактные компьютеры. Через несколько лет основатели компании подписали контракт с молодым инженером, чей компьютерный талант впоследствии оказал огромное влияние на развитие всей электронной промышленности. Работая в компании DEC, Гордон Белл совершил настоящую революцию в электронике, положив начато эре миникомпьютеров.

Компьютеры Белла (PDP-4, PDP-5, PDP-6, PDP-8, PDP-10 и PDP-11) в прямом смысле двинули электронную промышленность вперед. Их технические характеристики улучшились, мощность возросла. Хотя стоили они по-прежнему дорого — десятки, сотни тысяч долларов, но уже не миллионы. Белл шел к уменьшению размеров компьютеров не через интеграцию компонентов (этим путем развитие пошло чуть позднее, уже после достижений первопроходца), а благодаря новым архитектурным решениям.

Когда в 1957 году основатель DEC Кен Олсен начинал свой бизнес в области компьютерной техники, он был готов к сильнейшему противодействию тех, кто считал, что компьютеры, какими бы они не были, продаваться не будут. Тем более, что ничто не сможет поколебать позиции IBM на этом рынке. В дальнейшем время показало, что Олсен был прав, несмотря ни на что. Потребители положительно отреагировали на уменьшение стоимости ЭВМ и на то, что стало возможным взаимодействовать с ними через монитор и клавиатуру. Придя в компанию DEC в 1960 году, Белл стал вторым инженером по разработке новых моделей компьютеров.

Первым компьютером DEC был PDP-1, выпущенный в ноябре 1960 года. Белл заканчивал разработку его архитектуры и программного обеспечения, а в 1963 году его назначили директором по компьютерной архитектуре.

Гордон Белл родился 19 августа 1934 года в городке Кирксвилл, штата Миссури. С шести лет он помогал отцу в его фирме. В этом возрасте он впервые отремонтировал электропроводку, а через несколько лет он уже самостоятельно проводил электропроводку в домах, устанавливал двигатели и ремонтировал различные приборы. Во время учебы Белл получал самые высокие оценки по электротехнике. В университете для изучения предлагались два курса по цифровым системам. Он закончил их оба. Участвуя в пятилетней программе по взаимодействию с деловыми структурами, в течение четырех лет и трех летних каникул, он работал в различных электротехнических компаниях, включая и General Electric.

В 1957 году он закончил учебу и сразу получил звание бакалавра и доктора философии по электротехнике. Позже он преподавал в Австралии в учебном заведении Фулбрайт. Потом он называл это отсрочкой будущих "производственных проблем". Большие компании, подобные General Electric, оказались слишком обюрократившимися и лишенными свежих идей. Он боялся потеряться среди всей этой массы инженеров. Белл стремился к самовыражению. И хотел стать изобретателем.

Читая учебный курс в университете Южного Уэллса, он писал компьютерные программы и вместе с бывшим выпускником вел первый в истории этого учебного заведения курс по компьютерной технике. Там же он встретил свою будущую жену. После своего возвращения в Америку в 1959 году, они поженились. Гвен Белл в дальнейшем стала директором Бостонского компьютерного музея.

В это время перед Беллом стоял выбор, либо работать в компании Philco, либо продолжить работу над второй докторской. Он так и не пошел в Philco, т. к. крайне сомневался, что сможет там проявить себя с творческой стороны и чему-то научиться полезному, общаясь с производственниками. В конце концов он выбрал дальнейшее обучение и приступил к работе над тезисами своей второй докторской диссертации. В то время он собрал помехоустойчивую акустическую систему, работающую в метровом диапазоне. Его научный руководитель Кеннет Стивенс предложил ему поработать над разработкой модели ТХ-0, нового компьютера. В дальнейшем, уже будучи в компании DEC, он использовал эту идею в своем первом миникомпьютере. Белл разработал интерфейс для ввода и преобразования данных, а также программное обеспечение для ТХ-0. Так появились системы анализа и распознавания текстовых сообщений в компьютерной технологии. Тем не менее эти системы были лишь малой частью того необходимого, что требовалось для обеспечения реального диалогового режима. В конце концов, после целого года напряженных усилий, он решил эту задачу.

Основатель фирмы DEC — Кен Олсен

В то время, когда Белл работал в DEC, Кеннет Олсен разработал системный модуль, совместимый с ТХ-0. Белл использовал системный модуль для ленточного контроллера ТХ-0 и добавил к нему дополнительную память с целью использования новой разработки в лаборатории лингвистических исследований и решения других научных задач.

В 1960 году ему было поручено руководить проектированием и разработкой программного обеспечения, общей архитектуры и логических схем. В то время разработчики фирмы DEC окончательно утвердились в своем мнении, что большинство обычных пользователей не нуждаются в полном объеме в тех возможностях, которые присущи мэйнфреймам, тем более, что практика показала, что большинство задач можно было решить и на менее мощных машинах. К тому же пользователи желали обрабатывать данные в режиме реального времени и настойчиво об этом напоминали. DEC назвала свою первую машину PDP-1, от сокращения Program Data Processer. Специалисты фирмы считали, что использование термина "компьютер" в названии будет отпугивать потенциальных покупателей. PDP-1 был намного меньше, чем его аналоги, и весил он в четыре раза меньше. Благодаря своим меньшим размерам и низкой цене (120 тысяч долларов) PDP-1 стал широко использоваться в самых различных областях: в промышленности, в медицине, в научных заведениях.

Отныне пользователи перестали беспокоиться о дороговизне машинного времени. А более сложные и объемные задачи остались прерогативой мэйнфреймов. DEC появилась в переломное время, когда наметился переход от электронно-ламповой технологии к транзисторной. Хотя транзисторы уже более десятка лет использовались в радиопромышленности, однако PDP-1 стал одним из первых компьютеров на транзисторной основе.

В 1962 году был выпущен PDP-4, основным разработчиком которого являлся Гордон Белл. PDP-4 задумывался 12-битным, однако в последний момент выбрали 18-битный вариант, как и PDP-1. PDP-4 был намного проще, чем его предшественник. Белл по-прежнему считал, что более простые машины справляются со своими задачами не хуже сложных. И он был прав.

PDP-4 был в два раза меньше своего предшественника и стоил в два раза дешевле.

PDP-4 также широко использовался в лабораторных исследованиях и для обработки данных. Однако он продавался не так хорошо, как рассчитывали, несмотря на сравнительно низкую цену в 65 тысяч долларов. Мешало отсутствие проработанной программной и технологической базы.

В 1963 году по заказу Комиссии по атомной энергетике Белл разрабатывает следующую модель — PDP-5 для управления атомных реакторов. Он использовался совместно с PDP-4 как основной управляющий компьютер. Благодаря последним разработкам DEC вплотную подошла к созданию микрокомпьютера. И цена стала более приемлемой, всего 27 тысяч долларов. Одним из разработчиков проекта был Эд ДеКастро, который в дальнейшем основал фирму Data General. Основой успеха было то, что машины PDP постоянно совершенствовались по мере усложнения задач реальных пользователей.

Миникомпьютер PDP-6

PDP-6, появившийся в конце 1964 года, стал первой машиной, созданной на основе мультипроцессорной технологии. Как всегда основным разработчиком аппаратной части, программного обеспечения, а также логическим проектировщиком и руководителем проекта был Гордон Белл. PDP-6 создал новую потребительскую нишу в технической области. В дальнейшем он использовался для обработки стандартных данных. Однако он был труден для производства, поэтому их произвели не более двадцати штук.

В апреле 1965 года компания DEC выпускает следующую разработку PDP-8. Это была первая успешная и действительно массовая модель миникомпьютера. Благодаря применению интегральных схем, DEC смогла снизить цену почти вдвое, намного опередив своих ближайших конкурентов. Благодаря новой технологии и памяти на магнитных сердечниках время цикла удалось сократить до 1,6 микросекунд, что было резким шагом вперед по сравнению с 6 микросекундами у PDP-5.

Стоимость производства логических схем снизилась, что позволило перенести программную управляющую систему из оперативной памяти на отдельный регистр, что резко сократило время цикла. Компьютер удалось уменьшить до размеров небольшого холодильника. Впоследствии с целью снижения стоимости следующей версии — PDP-8 до 10 тысяч долларов, были снижены его технические характеристики.

PDP-8 намного превосходил модель PDP-5 как в удобстве интерфейса, так и в скорости и размерах. Конечно же, PDP-8 намного уступал по своей мощности мэйнфреймам: обрабатывая данные в 12 бит, он явно контрастировал с 32 бит более мощных универсальных компьютеров. Да и памяти было всего 4 Кбайт. Но приемлемая цена оправдывала все эти недостатки. Потребители остановили свой выбор на более экономичной модели. PDP-8 был повсюду: в научных лабораториях, в деловых офисах, на подводных лодках, в банках, на фабриках, складах и, конечно же, в компьютерных центрах. Теперь банковские структуры и их отделения могли готовить отчеты по итогам операционного дня и переправлять данные в головной офис для дальнейшей обработки в центральном компьютере. Подобная практика использования компьютеров породила новый термин: с этого момента такой тип обработки данных стал называться "распределенным".

После того как модель PDP-8 завоевала рынок, дела DEC резко пошли в гору. В 1966 году, год спустя после того, как первый миникомпьютер появился на рынке, продажи достигли 25 миллионов долларов. PDP-8 был детищем Гордона Белла, и он по праву гордился им. Его компьютер был самым совершенным из всех моделей того времени. Тем не менее он по- прежнему утверждал, что на самом деле компьютеры ничего сложного из себя не представляют. "Все дело в том, что в машине существует устройство, которое принимает задачу в виде инструкций по ее выполнению, разбирается в ней и выполняет ее. Вот в этом и есть вся тайна компьютера и тех действий, которые он выполняет".

В 1966 году Белл, чувствуя усталость от производственной деятельности, принимает предложение руководства Университета Карнеги-Меллона в Питсбурге занять должность профессора компьютерных наук, оставаясь при этом консультантом DEC. Но и там он не смог уйти от разработки компьютеров. Он становится одним из ведущих разработчиков С. mmp-мультипроцессора, объединяющего память 16-ти процессоров и ставшего основой PDP-11, и Сm*-иерархического мультипроцессора из 50 процессоров. Обе модели использовались в исследованиях в области параллельной и распределенной обработки данных. В 1971 году Белл совместно с Алленом Ньюэллом написал книгу "Структура компьютеров", которая стала настольной книгой всех студентов, изучающих компьютерные науки.

После ухода Белла DEC продолжал разработку новых поколений PDP-kom- пыотеров. PDP-10 появился в 1970 году и был предназначен для систем обработки данных в режиме реального времени. Но в этом же году Гордон Белл в качестве основного разработчика выпускает миникомпьютер PDP-11. Эта модель миникомпьютера была первой, способной работать с новейшим программным обеспечением, благодаря использованию стековой памяти, работающей по принципу "Последним вошел — первым вышел". PDP-11 позволил DEC в очередной раз захватить рынок компьютерной индустрии. Этому способствовали удачная организация памяти и периферии, а также возможность быстрой перекомпоновки системы под запросы пользователей. Компьютеры PDP-11 имели новую архитектуру, основанную на применении двунаправленной асинхронной шины (общей шины) с 16-разрядным трактом данных, получившей название UNIBUS. Шинная архитектура PDP-11 стала родоначальницей всех современных компьютерных разработок. PDP-11 пользовался особым успехом в научных лабораториях, благодаря простоте своего обслуживания и управления. Полицейский департамент Чикаго, который в середине 1970-х принимал более 4,5 млн. вызовов в год, использовал PDP-11 для определения адресов и номеров телефонов одновременно с 911 телефонных линий, что было совершенно не по силам обслуживающему персоналу телефонных станций.

В 1972 году Гордон Белл намеревался взять оплачиваемый творческий отпуск и планировал его использовать для написания следующей книги, посвященной цифровым компьютерам. Однако президент DEC Кен Олсен обратился к нему с просьбой вернуться в фирму и принять должность вице- президента по компьютерным разработкам. Будучи профессором университета Белл напряженно работал над новыми прогрессивными технологиями в области локальных сетей, что давало ему основание быть уверенным в возможности разработки более мощных компьютеров с меньшими затратами. По большому счету он ни на минуту не прекращал свои разработки в этой области и был снова готов полностью посвятить себя этому делу. Тем более, что фирма DEC достигла новых впечатляющих успехов в своих разработках высокоинтегрированных систем и Белл не хотел оставаться в стороне.

В апреле 1975 года Белл и руководимый им коллектив закончили разработку следующей модели — VAX-11. Название произошло от сокращенного "Virtual address extension", а цифра "11" давала понять всем (особенно разработчикам), что эта модель является логическим продолжением PDP-11 и была разработана на его основе. За разработку архитектуры модели отвечал бывший докторант Белла — Билл Стрекер. Модель VAX стала в дальнейшем одной из самых перспективных разработок DEC. В 70-е годы конкурирующие фирмы уже выпускали 32-битные модели суперминикомпьютеров и в этом направлении DEC отставала до того момента, пока не выпустила свою собственную модель в 1978 году. Появившись на рынке, она тотчас же захватила 40 % от всего объема продаж аналогичных моделей.

Система VAX-11/750

В 1978 году Белл задумал создать фирму, производящую персональные компьютеры. Однако он напрямую не принимал участие в открытии этой фирмы, т. к. считал свою работу по развитию компьютеров VAX более важной. Белл разработал стратегию по развитию VAX-систем, которая стала основополагающей для целого поколения последующих разработок в области локальных сетей. Система VAX стала своего рода образцом в компьютерной промышленности того времени и полностью завладела умами научных и инженерных кругов. В 1985 году была полностью завершена работа по созданию первой локальной сети DEC с использованием рабочих станций Mi-croVAX-2 и компьютерной группы, названной "VAX-кластеры", объединенных в одну сеть через In…Ethernet. Модель VAX-11/780 стала самой популярной в классе суперминикомпьютеров. С 1985 года почти весь доход фирмы был обеспечен благодаря продажам этой модели. Этот успех был обусловлен стремлением DEC идти не путем увеличения быстродействия машин, а путем разумного сочетания высоких технических характеристик и приемлемых цен. С 1982 года Белл с тревогой наблюдал за успехами японских разработчиков в области компьютерных систем. Без достойного ответа на этот вызов со стороны американских ученых и производителей американская промышленность не смогла бы продержаться и десяти лет. В то же время единого мнения, каким должен быть подобный ответ, тогда не существовало. Некоторые круги считали, что крупнейшие американские производители компьютерной техники должны объединить свои силы перед лицом общей угрозы. Тем более что полупроводниковая промышленность уже имела подобное объединение, и Белл принял активное участие в Корпорации компьютерных технологий и микроэлектроники, созданной усилиями Уильяма Норриса — основателя фирмы Control Data Corporation. Белл способствовал становлению корпорации, для чего тогда существовали все необходимые предпосылки.

В начале 80-х годов Белл стал тяготиться условиями работы в такой огромной корпорации. Он счел, что может сделать больше на прежнем месте работы. Благодаря его усилиям в области компьютерных разработок DEC стала общепринятым мировым лидером в производстве миникомпьютеров. Под руководством Белла работало более шести тысяч специалистов. К тому времени Белл в основном выполнил свою генеральную задачу создания первоклассной полупроводниковой системы VAX. Благодаря его разработкам компьютеры серии VAX использовались шире, чем модели семейства IBM 360/370.

В феврале 1983 года Белл перенес инфаркт миокарда. Он ушел из DEC и после выздоровления должен был прекратить практическую работу. Весной того же года он переехал в Стэнфорд и провел там один месяц. Он подумывал о своем возвращении в науку. Эдд Фейгенбаум, руководитель научной программы исследований Стэнфордского университета, предложил ему написать докладную записку в Агентство перспективных исследований с предложением о создании системы искусственного интеллекта, основанной на принципе параллельной обработки данных. Однако Белла не прельщало заниматься написанием докладных записок, тем более что он предостаточно их написал в свое время в Университете Карнеги-Меллона. Преподавание — это еще куда ни шло, но писать записки ему явно не хотелось.

Окончательно Белл ушел из DEC в 1983 году, с поста руководителя инженерных служб компании. Вместе с двумя компаньонами он основал новую компанию, которая называлась Encore Computer. Это были Кеннет Фишер (экс-президент фирмы Prime Computer с 1975 по 1981 год) и Генри Бурхард (основатель фирмы Data General). Целью новой фирмы являлся выпуск такого компьютера, который должен был стать новым этапом в компьютерной технологии. Его назвали Multimax. Он был разработан на основе мультипроцессорной технологии и позволял работать одновременно с несколькими программами. Стоимость машины планировалась в диапазоне от 112–340 тысяч долларов, в зависимости от количества процессоров. Белл говорил, что с 1990 года все компьютеры стоимостью от 20 тысяч долларов до 2 миллионов долларов будут иметь базовую структуру типа MultiMax. Он занимал пост председателя Совета фирмы и отвечал за ее научно-техническую политику. В 1986 году, выполнив свою задачу по созданию фирмы Encore, Белл решил ее оставить. Он перешел в другую фирму под названием Dana Group в г. Санивейл, штат Калифорния, где занялся созданием персонального суперкомпьютера. Белл назвал его "высокотехнологичной векторной машиной".

В конце 80-х годов Белл переехал в Вашингтон. Там он занял пост директора Национального научного фонда развития компьютерных и информационных технологий, где он и поныне руководит американскими исследованиями в области компьютерных технологий.

В заключение хотел бы сказать, что миникомпьютеры оставили неизгладимый след в вычислительной истории, так же как и имя их главного конструктора.