Was die erste Aufgabe betrifft - hier roch es leider, wie im vorherigen Artikel erwähnt, nicht nach Standardisierung von Computern in der UdSSR. Dies war die größte Geißel der sowjetischen Computer (zusammen mit den Beamten), die ebenso unmöglich zu überwinden war. Die Idee eines Standards ist eine oft unterschätzte konzeptionelle Entdeckung der Menschheit, die es wert ist, der Atombombe gleichgestellt zu werden.
Standardisierung bietet Vereinheitlichung, Pipelining, enorme Vereinfachung und Kosten für Implementierung und Wartung sowie enorme Konnektivität. Alle Teile sind austauschbar, Maschinen können zu Zehntausenden gestanzt werden, Synergie stellt sich ein. Diese Idee wurde 100 Jahre früher auf Schusswaffen angewendet, 40 Jahre früher auf Autos – die Ergebnisse waren überall bahnbrechend. Umso auffälliger, dass erst in den USA daran gedacht wurde, bevor man es auf Computer anwandte. Als Ergebnis borgten wir uns die IBM S / 360 und stahlen nicht den Mainframe selbst, nicht seine Architektur, nicht die bahnbrechende Hardware. Absolut all dies könnte leicht heimisch sein, wir hatten mehr als genug gerade Arme und kluge Köpfe, es gab jede Menge geniale (und auch für westliche Standards) Technologien und Maschinen - Serien M Kartseva, Setun, MIR, Sie können für a lange Zeit. Als wir die S / 360 gestohlen haben, haben wir uns zunächst etwas ausgeliehen, das wir in all den Jahren der Entwicklung elektronischer Technologien bis zu diesem Zeitpunkt im Allgemeinen nicht als Klasse hatten - die Idee eines Standards. Dies war die wertvollste Anschaffung. Und leider hat uns das fatale Fehlen eines gewissen konzeptionellen Denkens außerhalb des Marxismus-Leninismus und die "geniale" sowjetische Führung nicht erlaubt, dies im Voraus selbst zu realisieren.
Über die S/360 und die EU werden wir jedoch später sprechen, dies ist ein schmerzhaftes und wichtiges Thema, das auch mit der Entwicklung von Militärcomputern zusammenhängt.
Die Standardisierung in der Computertechnologie wurde vom ältesten und größten Hardwareunternehmen - natürlich IBM - gebracht. Bis Mitte der 1950er Jahre galt es als selbstverständlich, dass Computer Stück für Stück oder in Kleinserien von 10 bis 50 Maschinen gebaut wurden, und niemand ahnte, dass sie kompatibel sind. Das änderte sich, als IBM, angespornt von seinem ewigen Rivalen UNIVAC (der den Supercomputer LARC baute), beschloss, den komplexesten, größten und leistungsstärksten Computer der 1950er Jahre zu bauen - das IBM 7030 Data Processing System, besser bekannt als Stretch. Trotz der fortschrittlichen Elementbasis (die Maschine war für das Militär bestimmt und daher erhielt IBM eine große Anzahl von Transistoren von ihnen) war die Komplexität von Stretch unerschwinglich - es mussten mehr als 30.000 Platinen mit jeweils mehreren Dutzend Elementen entwickelt und montiert werden.
Stretch wurde von Größen wie Gene Amdahl (später S / 360-Entwickler und Gründer der Amdahl Corporation), Frederick P. Brooks (Jr. auch S / 360-Entwickler und Autor des Softwarearchitekturkonzepts) und Lyle Johnson (Lyle R. Johnson, Autor) entwickelt des Konzepts der Computerarchitektur).
Trotz der enormen Kraft der Maschine und einer Vielzahl von Innovationen scheiterte das kommerzielle Projekt komplett - nur 30% der angekündigten Leistung wurden erreicht und der Präsident des Unternehmens, Thomas J. Watson Jr., reduzierte den Preis proportional um 7030 mehrfach, was zu großen Verlusten führte …
Später wurde Stretch von Jake Widmans Lessons Learned: IT's Biggest Project Failures, PC World, 10.09.08 zu einem der Top 10 der Managementfehler der IT-Branche ernannt. Entwicklungsleiter Stephen Dunwell wurde für den kommerziellen Misserfolg von Stretch bestraft, stellte jedoch bald nach dem phänomenalen Erfolg von System / 360 im Jahr 1964 fest, dass die meisten seiner Kernideen erstmals im 7030 angewendet wurden. Infolgedessen wurde ihm nicht nur vergeben, sondern auch ebenfalls 1966 wurde er offiziell entschuldigt und erhielt die Ehrenstelle eines IBM Fellow.
Die Technologie des 7030 war ihrer Zeit voraus – Befehls- und Operanden-Vorabruf, parallele Arithmetik, Schutz, Verschachtelung und RAM-Schreibpuffer und sogar eine begrenzte Form der Neusequenzierung namens Befehlsvorausführung – der Großvater derselben Technologie in Pentium-Prozessoren. Darüber hinaus war der Prozessor mit einer Pipeline verbunden, und die Maschine war in der Lage, Daten (mit einem speziellen Kanal-Coprozessor) direkt vom RAM an externe Geräte zu übertragen, wodurch der Zentralprozessor entlastet wurde. Es war eine Art teure Version der DMA-Technologie (Direct Memory Access), die wir heute verwenden, obwohl Stretch-Kanäle von separaten Prozessoren gesteuert wurden und um ein Vielfaches mehr Funktionalität hatten als moderne schlechte Implementierungen (und viel teurer!). Später wurde diese Technologie auf die S/360 migriert.
Der Umfang der IBM 7030 war riesig - die Entwicklung von Atombomben, Meteorologie, Berechnungen für das Apollo-Programm. All dies konnte nur Stretch dank seiner enormen Speichergröße und unglaublichen Verarbeitungsgeschwindigkeit. Bis zu sechs Befehle könnten im Indizierungsblock im laufenden Betrieb ausgeführt werden, und bis zu fünf Befehle könnten gleichzeitig in die Prefetch-Blöcke und die parallele ALU geladen werden. Somit können sich bis zu 11 Befehle zu einem bestimmten Zeitpunkt in verschiedenen Ausführungsstadien befinden - wenn wir die veraltete Elementbasis ignorieren, dann sind moderne Mikroprozessoren nicht weit von dieser Architektur entfernt. Intel Haswell verarbeitet beispielsweise bis zu 15 verschiedene Befehle pro Takt, das sind nur 4 mehr als der Prozessor aus den 1950er Jahren!
Zehn Systeme wurden gebaut, das Stretch-Programm verursachte IBM 20 Millionen Verluste, aber sein technologisches Erbe war so reich, dass ihm sofort kommerzieller Erfolg folgte. Trotz ihrer kurzen Lebensdauer brachte die 7030 viele Vorteile mit sich und war architektonisch eine der fünf wichtigsten Maschinen der Geschichte.
Trotzdem sah IBM das unglückliche Stretch als Fehlschlag an, und deshalb lernten die Entwickler die Hauptlektion - Hardware-Design war nie mehr eine anarchische Kunst. Es ist eine exakte Wissenschaft geworden. Als Ergebnis ihrer Arbeit schrieben Johnson und Brooke ein grundlegendes Buch, das 1962 veröffentlicht wurde: "Planning a Computer System: Project Stretch".
Der Computerentwurf wurde in drei klassische Ebenen unterteilt: die Entwicklung eines Befehlssystems, die Entwicklung einer Mikroarchitektur, die dieses System implementiert, und die Entwicklung der Systemarchitektur der Maschine als Ganzes. Darüber hinaus wurde in dem Buch erstmals der klassische Begriff „Computerarchitektur“verwendet. Methodisch gesehen war es ein unbezahlbares Werk, eine Bibel für Hardware-Designer und ein Lehrbuch für Generationen von Ingenieuren. Die dort skizzierten Ideen wurden von allen Computerkonzernen in den Vereinigten Staaten angewendet.
Der unermüdliche Pionier der Kybernetik, der bereits erwähnte Kitov (nicht nur ein phänomenal belesener Mensch wie Berg, der die westliche Presse ständig verfolgte, sondern ein wahrer Visionär), trug 1965 zu seiner Veröffentlichung bei (Designing ultrafast systems: Stretch Complex; Hrsg. Von AI Kitova.-M.: Mir, 1965). Das Buch wurde um fast ein Drittel verkleinert, und obwohl Kitov im erweiterten Vorwort insbesondere die wichtigsten architektonischen, systemischen, logischen und softwaretechnischen Prinzipien des Computerbaus erwähnte, blieb es fast unbemerkt.
Schließlich gab Stretch der Welt etwas Neues, das in der Computerindustrie noch nicht verwendet wurde - die Idee standardisierter Module, aus der später die gesamte Industrie der integrierten Schaltungskomponenten wuchs. Jede Person, die für eine neue NVIDIA-Grafikkarte in den Laden geht und sie dann anstelle der alten ATI-Grafikkarte einsetzt, und alles funktioniert ohne Probleme - danken Sie in diesem Moment Johnson und Brook. Diese Leute haben etwas Revolutionäreres erfunden (und weniger auffällig und sofort geschätzt, zum Beispiel haben die Entwickler in der UdSSR überhaupt nicht darauf geachtet!) Als die Pipeline und DMA.
Sie erfanden die standardkompatiblen Boards.
SMS
Wie bereits erwähnt, hatte das Stretch-Projekt keine Analoga in Bezug auf die Komplexität. Die riesige Maschine sollte aus über 170.000 Transistoren bestehen, Hunderttausende anderer elektronischer Komponenten nicht mitgerechnet. All dies musste irgendwie montiert werden (denken Sie daran, wie Yuditsky die rebellischen riesigen Bretter befriedet und in separate elementare Geräte zerlegt hat - leider wurde diese Praxis für die UdSSR nicht allgemein akzeptiert), debuggen und dann unterstützen, fehlerhafte Teile ersetzen. Als Ergebnis schlugen die Entwickler eine Idee vor, die aus heutiger Erfahrung naheliegend war – zunächst einzelne kleine Blöcke entwickeln, diese auf Standardkarten umsetzen und dann aus den Karten ein Auto zusammenbauen.
So entstand das SMS - Standard Modular System, das nach Stretch überall zum Einsatz kam.
Es bestand aus zwei Komponenten. Die erste war tatsächlich die Platine selbst mit Grundelementen von 2, 5x4,5 Zoll Größe mit einem 16-poligen vergoldeten Stecker. Es gab einfach und doppelt breite Bretter. Das zweite war ein Standard-Kartengestell, bei dem die Stromschienen nach hinten ausgebreitet waren.
Einige Arten von Kartenplatinen können mit einem speziellen Jumper konfiguriert werden (genau wie die Motherboards jetzt abgestimmt sind). Diese Funktion sollte die Anzahl der Karten reduzieren, die der Ingenieur mitnehmen musste. Die Anzahl der Karten überstieg jedoch bald 2500 aufgrund der Implementierung vieler Familien digitaler Logik (ECL, RTL, DTL usw.) sowie analoger Schaltungen für verschiedene Systeme. Trotzdem hat SMS ihren Job gemacht.
Sie wurden in allen IBM-Maschinen der zweiten Generation und in zahlreichen Peripheriegeräten von Maschinen der dritten Generation verwendet und dienten als Prototyp für weiterentwickelte S / 360 SLT-Module. Es war diese "geheime" Waffe, der jedoch in der UdSSR niemand viel Aufmerksamkeit schenkte und die es IBM ermöglichte, die Produktion seiner Maschinen auf Zehntausende pro Jahr zu steigern, wie wir im vorherigen Artikel erwähnt haben.
Diese Technologie wurde von allen Teilnehmern des amerikanischen Computerrennens ausgeliehen – von Sperry bis Burroughs. Ihre Gesamtproduktionsmenge war nicht mit den Vätern von IBM zu vergleichen, aber dies ermöglichte es in der Zeit von 1953 bis 1963, nicht nur den amerikanischen, sondern auch den internationalen Markt mit Computern eigener Konstruktion einfach zu füllen und buchstäblich umzuhauen alle regionalen Hersteller von dort - von Bull bis Olivetti. Nichts hinderte die UdSSR daran, zumindest mit den RGW-Ländern, dasselbe zu tun, aber leider hat die Idee eines Standards vor der EU-Serie unsere staatlichen Planungsleiter nicht besucht.
Kompaktes Verpackungskonzept
Die zweite Säule nach der Standardisierung (die beim Übergang zu integrierten Schaltungen tausendfach mitspielte und zur Entwicklung der sogenannten Bibliotheken von Standardlogikgattern führte, ohne besondere Änderungen von den 1960er Jahren bis heute!) war das Konzept von kompakte Verpackung, an die schon vor integrierten Schaltungen, Schaltungen und sogar Transistoren gedacht wurde.
Der Krieg um die Miniaturisierung lässt sich in 4 Phasen unterteilen. Der erste ist der Vortransistor, als versucht wurde, Lampen zu standardisieren und zu reduzieren. Der zweite ist das Aufkommen und die Einführung von oberflächenmontierten Leiterplatten. Die dritte ist die Suche nach dem kompaktesten Gehäuse aus Transistoren, Mikromodulen, Dünnschicht- und Hybridschaltungen – im Allgemeinen den direkten Vorfahren von ICs. Und schließlich die vierte sind die IS selbst. Alle diese Wege (mit Ausnahme der Miniaturisierung von Lampen) der UdSSR verliefen parallel zu den USA.
Das erste kombinierte elektronische Gerät war eine Art "Integrallampe" Loewe 3NF, die 1926 von der deutschen Firma Loewe-Audion GmbH entwickelt wurde. Dieser fanatische Traum von warmem Röhrensound bestand aus drei Triodenröhren in einer Vitrine sowie zwei Kondensatoren und vier Widerständen, die für einen vollwertigen Radioempfänger erforderlich waren. Widerstände und Kondensatoren wurden in ihren eigenen Glasröhren versiegelt, um eine Verunreinigung durch das Vakuum zu verhindern. Tatsächlich war es ein "Empfänger-in-einer-Lampe" wie ein modernes System-on-Chip! Das einzige, was gekauft werden musste, um ein Radio zu bauen, waren eine Abstimmspule und ein Kondensator sowie ein Lautsprecher.
Dieses Wunderwerk der Technik wurde jedoch nicht geschaffen, um einige Jahrzehnte zuvor in das Zeitalter der integrierten Schaltkreise einzutreten, sondern um die deutschen Steuern, die auf jede Lampenfassung erhoben werden (Luxussteuer der Weimarer Republik), zu umgehen. Loewe Receiver hatten nur einen Anschluss, was ihren Besitzern erhebliche monetäre Präferenzen verschaffte. Die Idee wurde in der 2NF-Linie (zwei Tetroden plus passive Komponenten) und dem monströsen WG38 (zwei Pentoden, eine Triode und passive Komponenten) entwickelt.
Im Allgemeinen hatten Lampen ein enormes Integrationspotenzial (obwohl die Kosten und die Komplexität des Designs exorbitant anstiegen), der Höhepunkt dieser Technologien war der RCA Selectron. Diese monströse Lampe wurde unter der Leitung von Jan Aleksander Rajchman (Spitzname Mr. Memory für die Erstellung von 6 RAM-Typen von Halbleiter bis Hologramm) entwickelt.
John von Neumann
Nach dem Bau von ENIAC ging John von Neumann zum Institute for Advanced Study (IAS), wo er die Arbeit an einem neuen wichtigen (er glaubte, dass Computer für den Sieg über die UdSSR wichtiger als Atombomben sind) fortführen wollte Richtung - Computer. Nach der Idee von Neumann sollte die von ihm entworfene Architektur (später von Neumann genannt) zu einer Referenz für das Design von Maschinen in allen Universitäten und Forschungszentren in den Vereinigten Staaten werden (dies geschah teilweise, indem die Weg) - wieder ein Wunsch nach Vereinigung und Vereinfachung!
Für die IAS-Maschine benötigte von Neumann Speicher. Und RCA, der führende Hersteller aller Vakuumgeräte in den USA in diesen Jahren, bot ihnen großzügig an, sie mit Williams-Röhren zu sponsern. Man hoffte, dass von Neumann durch die Aufnahme in die Standardarchitektur zu ihrer Verbreitung als RAM-Standard beitragen würde, was RCA in Zukunft enorme Einnahmen bringen würde. Im IAS-Projekt wurden 40 kbit RAM verlegt, die Sponsoren von RCA waren über solche Begierden etwas betrübt und baten Reichmans Abteilung, die Anzahl der Pipes zu reduzieren.
Raikhman hat mit Hilfe des russischen Emigranten Igor Grozdov (im Allgemeinen arbeiteten viele Russen bei RCA, darunter der berühmte Zvorykin, und Präsident David Sarnov selbst war ein belarussischer Jude - Emigrant) eine absolut erstaunliche Lösung hervorgebracht - die Krone des Vakuums integrierte Technologie, die RCA SB256 Selectron RAM Lampe für 4 kbit! Die Technik erwies sich jedoch als wahnsinnig kompliziert und teuer, selbst Serienlampen kosteten etwa 500 Dollar pro Stück, der Sockel war im Allgemeinen ein Monster mit 31 Kontakten. In der Folge fand das Projekt aufgrund von Verzögerungen in der Serie keinen Käufer – es war bereits ein Ferrit-Gedächtnis an der Nase.
Tinkertoy-Projekt
Viele Computerhersteller haben gezielt versucht, die Architektur (die Topologie ist hier noch nicht zu erkennen) von Lampenmodulen zu verbessern, um deren Kompaktheit und Austauschbarkeit zu erhöhen.
Der erfolgreichste Versuch war die IBM 70xx Serie von Standardlampeneinheiten. Der Höhepunkt der Lampenminiaturisierung war die erste Generation des Project Tinkertoy-Programms, benannt nach dem beliebten Kinderdesigner von 1910-1940.
Auch bei den Amerikanern läuft nicht alles glatt, vor allem, wenn sich die Regierung in Verträge einmischt. 1950 beauftragte das Bureau of Aeronautics der Navy das National Bureau of Standards (NBS) mit der Entwicklung eines integrierten computergestützten Konstruktions- und Produktionssystems für modulare universelle elektronische Geräte. Im Prinzip war dies damals gerechtfertigt, da noch niemand wusste, wohin der Transistor führen würde und wie man ihn richtig einsetzte.
NBS investierte mehr als 4,7 Millionen US-Dollar in die Entwicklung (nach heutigen Maßstäben etwa 60 Millionen US-Dollar), begeisterte Artikel wurden in der Juni-Ausgabe 1954 von Popular Mechanics und der Mai-Ausgabe 1955 von Popular Electronics veröffentlicht und … hinter nur wenigen Sprühtechnologien und einer Reihe von Radarbojen aus den 1950er Jahren, die aus diesen Komponenten hergestellt wurden.
Was ist passiert?
Die Idee war großartig – die Automatisierung der Produktion zu revolutionieren und riesige Blöcke a la IBM 701 in kompakte und vielseitige Module zu verwandeln. Das einzige Problem war, dass das gesamte Projekt auf Lampen ausgelegt war und als es fertig war, hatte der Transistor bereits seinen Siegeszug angetreten. Sie wussten nicht nur in der UdSSR zu spät zu kommen - das Tinkertoy-Projekt verschlang riesige Summen und erwies sich als völlig nutzlos.
Standardplatinen
Der zweite Ansatz beim Packaging bestand darin, die Platzierung von Transistoren und anderen diskreten Komponenten auf Standardplatinen zu optimieren.
Bis Mitte der 1940er-Jahre war die Punkt-zu-Punkt-Konstruktion die einzige Möglichkeit, Teile zu sichern (übrigens gut geeignet für Leistungselektronik und in dieser Funktion heute). Dieses Schema war nicht automatisiert und nicht sehr zuverlässig.
Der österreichische Ingenieur Paul Eisler erfand 1936 während seiner Arbeit in Großbritannien die Leiterplatte für sein Radio. Bereits 1941 wurden mehrlagige Leiterplatten in deutschen magnetischen Marineminen eingesetzt. Die Technologie erreichte 1943 die Vereinigten Staaten und wurde in den Mk53-Funksicherungen verwendet. Leiterplatten wurden 1948 für den kommerziellen Gebrauch verfügbar, und automatische Bestückungsprozesse (da die Komponenten noch scharniert befestigt waren) gab es erst 1956 (entwickelt vom US Army Signal Corps).
Ähnliche Arbeiten wurden übrigens zur gleichen Zeit in Großbritannien von dem bereits erwähnten Jeffrey Dahmer, dem Vater der integrierten Schaltungen, durchgeführt. Die Regierung akzeptierte ihre Leiterplatten, aber die Mikroschaltungen wurden, wie wir uns erinnern, kurzsichtig zu Tode gehackt.
Bis Ende der 1960er Jahre und der Erfindung von planaren Gehäusen und Panel-Steckverbindern für Mikroschaltungen war der Höhepunkt der Entwicklung von Leiterplatten früher Computer das sogenannte Woodpile- oder Cordwood-Packaging. Es spart viel Platz und wurde oft dort eingesetzt, wo die Miniaturisierung entscheidend war - in Militärprodukten oder Supercomputern.
Bei der Cordwood-Bauweise wurden axiale Bleikomponenten zwischen zwei parallelen Platinen eingebaut und entweder mit Drahtbügeln zusammengelötet oder mit einem dünnen Nickelband verbunden. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, wurden Isolationskarten zwischen die Platinen gelegt und die Perforation ermöglichte den Durchgang der Bauteilleitungen zur nächsten Schicht.
Der Nachteil von Kordholz bestand darin, dass für zuverlässige Schweißnähte spezielle vernickelte Kontakte verwendet werden mussten des Geräts auf das Niveau eines modernen MacBook, aber vor dem Aufkommen integrierter Schaltkreise ermöglichte Cordwood die höchstmögliche Dichte.
Natürlich endeten die Optimierungsideen nicht auf den Brettern.
Und die ersten Konzepte für das Packaging von Transistoren wurden fast unmittelbar nach dem Start der Serienproduktion geboren. BSTJ Artikel 31: 3. Mai 1952: Aktueller Stand der Transistorentwicklung. (Morton, J. A.) beschrieb zuerst eine Studie über die „Machbarkeit der Verwendung von Transistoren in gekapselten Miniaturschaltungen“. Bell entwickelte sieben Arten von Integralverpackungen für seine frühen M1752-Typen, von denen jede eine in transparente Kunststoff eingebettete Platine enthielt, aber sie ging nicht über Prototypen hinaus.
1957 interessierten sich die US-Armee und die NSA ein zweites Mal für die Idee und beauftragte Sylvania Electronic System, so etwas wie versiegelte Cordwood-Miniaturmodule für den Einsatz in geheimen Militärfahrzeugen zu entwickeln. Das Projekt wurde FLYBALL 2 genannt, es wurden mehrere Standardmodule entwickelt, die NOR, XOR usw. enthalten. Sie wurden von Maurice I. Crystal erstellt und in den kryptografischen Computern HY-2, KY-3, KY-8, KG-13 und KW-7 verwendet. Der KW-7 zum Beispiel besteht aus 12 Steckkarten, die jeweils bis zu 21 FLYBALL-Module aufnehmen können, angeordnet in 3 Reihen zu je 7 Modulen. Die Module waren mehrfarbig (insgesamt 20 Typen), jede Farbe war für ihre Funktion verantwortlich.
Ähnliche Blöcke mit dem Namen Gretag-Bausteinsystem wurden von der Gretag AG in Regensdorf (Schweiz) hergestellt.
Bereits 1960 fertigte Philips ähnliche Blöcke der Serien 1, 40 und NORbit als Elemente von speicherprogrammierbaren Steuerungen, um Relais in industriellen Steuerungssystemen zu ersetzen; die Serie hatte sogar eine Timer-Schaltung ähnlich der berühmten 555-Mikroschaltung von Philips und deren Niederlassungen Mullard und Valvo (nicht zu verwechseln mit Volvo!) und wurden bis Mitte der 1970er Jahre in der Fabrikautomation eingesetzt.
Sogar in Dänemark wurden 1958 bei der Herstellung des Electrologica X1 mehrfarbige Miniaturmodule verwendet, die den von den Dänen geliebten Legosteinen sehr ähnlich sind. In der DDR baute Professor Nikolaus Joachim Lehmann 1959 am Institut für Rechenmaschinen der Technischen Universität Dresden für seine Studenten etwa 10 Miniaturcomputer mit der Bezeichnung D4a, sie verwendeten ein ähnliches Transistorpaket.
Die Prospektionsarbeiten wurden von Ende der 1940er bis Ende der 1950er Jahre kontinuierlich fortgesetzt. Das Problem war, dass die Tyrannei der Zahlen mit keiner noch so vielen Trickserei umgangen werden konnte, ein Begriff, der von Jack Morton, dem Vizepräsidenten von Bell Labs, in seinem 1958 erschienenen Artikel Proceedings of the IRE geprägt wurde.
Das Problem ist, dass die Anzahl der diskreten Komponenten im Computer das Limit erreicht hat. Maschinen mit mehr als 200.000 Einzelmodulen stellten sich einfach als funktionsunfähig heraus – obwohl Transistoren, Widerstände und Dioden zu diesem Zeitpunkt bereits hochzuverlässig waren. Aber selbst die Ausfallwahrscheinlichkeit in Hundertstel Prozent, multipliziert mit Hunderttausenden von Teilen, ergab eine erhebliche Chance, dass im Computer zu einem bestimmten Zeitpunkt etwas kaputt ging. Die wandmontierte Installation mit buchstäblich kilometerlangen Kabeln und Millionen von Lötkontakten machte die Sache noch schlimmer. Die IBM 7030 blieb die Grenze der Komplexität rein diskreter Maschinen, selbst das Genie von Seymour Cray konnte die viel komplexere CDC 8600 nicht stabil zum Laufen bringen.
Hybrid-Chip-Konzept
Ende der 1940er Jahre entwickelten die Central Radio Laboratories in den USA die sogenannte Dickschichttechnologie – auf einem keramischen Substrat wurden Spuren und passive Elemente ähnlich wie bei der Herstellung von Leiterplatten aufgebracht, dann wurden Open-Frame-Transistoren auf das Substrat gelötet und alles wurde versiegelt.
So entstand das Konzept der sogenannten hybriden Mikroschaltungen.
1954 investierte die Navy weitere 5 Millionen Dollar in die Fortsetzung des gescheiterten Tinkertoy-Programms, die Armee fügte 26 Millionen Dollar hinzu. Die Firmen RCA und Motorola kamen zur Sache. Der erste verbesserte die Idee von CRL, entwickelte ihn zu den sogenannten Dünnfilm-Mikroschaltungen, das Ergebnis der Arbeit des zweiten war unter anderem das berühmte TO-3-Paket - wir denken, jeder, der es jemals gesehen hat jede Elektronik wird diese kräftigen Runden sofort mit Ohren erkennen. 1955 brachte Motorola seinen ersten XN10-Transistor heraus, und das Gehäuse wurde so ausgewählt, dass es in die Mini-Buchse der Tinkertoy-Röhre passte, daher die erkennbare Form. Es kam auch in den freien Verkauf und wird seit 1956 in Autoradios verwendet, und überall werden solche Gehäuse auch heute noch verwendet.
Bis 1960 wurden Hybride (im Allgemeinen, wie auch immer sie sie nannten - Mikrobaugruppen, Mikromodule usw.) vom US-Militär in ihren Projekten ständig verwendet und ersetzten die früheren ungeschickten und kräftigen Transistorgehäuse.
Die feinste Stunde der Mikromodule kam bereits 1963 – IBM entwickelte auch Hybridschaltungen für seine S/360-Serie (in einer Million verkaufte Exemplare, die eine Familie kompatibler Maschinen begründeten, bis heute produziert und (legal oder nicht) überall kopiert – aus Japan in die UdSSR), die sie SLT nannten.
Integrierte Schaltungen waren keine Neuheit mehr, aber IBM fürchtete zu Recht um ihre Qualität und war es gewohnt, einen kompletten Produktionszyklus in der Hand zu haben. Die Wette war berechtigt, der Mainframe war nicht nur erfolgreich, er wurde so legendär wie der IBM-PC und machte die gleiche Revolution.
Bei späteren Modellen, wie dem S / 370, hat das Unternehmen natürlich bereits auf vollwertige Mikroschaltungen umgestellt, wenn auch in den gleichen Marken-Aluminiumboxen. SLT wurde eine viel größere und billigere Adaption von winzigen Hybridmodulen (nur 7,62x7,62 mm groß), die sie 1961 für die IBM LVDC (ICBM-Bordcomputer sowie das Gemini-Programm) entwickelten. Komisch ist, dass die Hybridschaltungen dort in Verbindung mit dem bereits vollwertig integrierten TI SN3xx funktionierten.
Das Flirten mit Dünnschichttechnologie, nicht standardmäßigen Gehäusen von Mikrotransistoren und anderen war jedoch zunächst eine Sackgasse - eine halbe Maßnahme, die es nicht erlaubte, auf ein neues Qualitätsniveau zu gelangen und einen echten Durchbruch zu erzielen.
Und der Durchbruch sollte in einer radikalen Reduzierung der Anzahl diskreter Elemente und Verbindungen in einem Computer um Größenordnungen bestehen. Gefragt waren keine kniffligen Baugruppen, sondern monolithische Standardprodukte, die ganze Bestücker von Platinen ersetzen.
Der letzte Versuch, aus der klassischen Technik etwas herauszupressen, war der Appell an die sogenannte Funktionselektronik – ein Versuch, monolithische Halbleiterbauelemente zu entwickeln, die nicht nur Vakuumdioden und Trioden, sondern auch komplexere Lampen – Thyratrons und Dekatrons – ersetzen.
1952 schuf Jewell James Ebers von Bell Labs einen vierschichtigen "Steroid" -Transistor - einen Thyristor, ein Analogon eines Thyratrons. Shockley begann 1956 in seinem Labor mit der Feinabstimmung der Serienproduktion einer vierschichtigen Diode - einem Dinistor, aber seine streitsüchtige Natur und seine beginnende Paranoia ließen den Fall nicht zu Ende und ruinierten die Gruppe.
Die Arbeiten von 1955-1958 mit Germanium-Thyristor-Strukturen brachten keine Ergebnisse. Im März 1958 kündigte RCA das Walmark-Zehn-Bit-Schieberegister vorzeitig als "neues Konzept in der elektronischen Technologie" an, aber die tatsächlichen Germanium-Thyristor-Schaltungen waren nicht funktionsfähig. Um ihre Massenproduktion zu etablieren, brauchte man genau das gleiche Niveau an Mikroelektronik wie für monolithische Schaltungen.
Thyristoren und Dinistoren fanden ihre Anwendung in der Technik, aber nicht in der Computertechnik, nachdem die Probleme bei ihrer Herstellung durch das Aufkommen der Photolithographie gelöst waren.
Dieser helle Gedanke wurde fast gleichzeitig von drei Menschen auf der Welt besucht. Der Engländer Jeffrey Dahmer (aber seine eigene Regierung ließ ihn im Stich), der Amerikaner Jack St. Clair Kilby (er hatte Glück für alle drei - den Nobelpreis für die Schaffung von geistigem Eigentum) und der Russe - Yuri Valentinovich Osokin (das Ergebnis ist a Kreuzung zwischen Dahmer und Kilby: er durfte eine sehr erfolgreiche Mikroschaltung schaffen, aber diese Richtung haben sie am Ende nicht entwickelt).
Wir werden über das Rennen um das erste industrielle IP sprechen und darüber, wie die UdSSR beim nächsten Mal fast die Priorität in diesem Bereich eingenommen hätte.
