Николай Симонов - Несостоявшаяся информационная революция. Условия и тенденции развития в СССР электронной промышленности и средств массовой коммуникации. Часть I. 1940–1960 годы

В СССР промышленное производство больших интегральных схем (БИС) началось с опоздания. Первая отечественная серийная БИС «Тропа» с 20 элементами в кристалле являлась аналогом американских микросхем серии SN-51 фирмы Texas Instruments . «Тропа» была изготовлена в 1962 г. в НИИ-35 коллективом, который в дальнейшем перешел на работу в НИИ микроэлектроники (НИИМЭ). Первый ГОСТ, устанавливающий единую систему обозначений ИС отечественного производства, вышел в 1968 г., а в 1969 г. – Общие технические условия на полупроводниковые (НП0.073.004ТУ) и гибридные (НП0.073.003ТУ) микросхемы 58-ми типономиналов. Последние маркировались буквами после цифровой части обозначения ИС, например 1ХЛ161Ж.

Создание сверхбольших интегральных схем создало условия, когда микроэлектроника и вычислительная техника образуют единое целое.

Первый микропроцессор «Intel 4004» (создан 15 ноября 1971 г.) состоял из 2300 транзисторов, работал с тактовой частотой 108 кГц и обладал вычислительной мощностью, сравнимой с мощностью первого электронного компьютера ENIAC. Своим названием «4004» – й обязан тем, что для хранения одной цифры в ячейке запоминающего устройства электронного калькулятора требуется 4 бита. Это изделие нашло практическое применение в калькуляторах, в устройствах управления дорожными светофорами и в медицинских анализаторах крови.

Почти сразу, вслед за семейством Intel 4004/4040, Texas Instruments выпускает 4-х разрядный процессор TMS 1000 – первый в мире монокристальный микрокомпьютер для карманных калькуляторов.

Микропроцессор оказался изобретён в рамках совсем другой технической задачи. Первоначально руководство Intel не помышляло ни о каких процессорах. Корпорация занималась разработкой и продажами микросхем памяти, на которые тогда как раз ожидалось увеличение спроса. В 1969 г. в Intel появились несколько человек из Buscom – молодой японской компании, производителя калькуляторов. Им требовался набор из 12 интегральных схем в качестве основного элемента нового дешёвого настольного калькулятора. Теда Хоффа (руководитель отдела, занимавшегося разработкой различных устройств на основе продукции Intel ), возможно, не без участия японца Матасоши Шима (Masatoshi Shima), осенила блестящая идея. Вместо того чтобы создать калькулятор с некоторыми возможностями программирования, он предложил сделать все наоборот: универсальный компьютер, программируемый для работы в качестве калькулятора.

Развивая идею, в течение осени 1969 г. Тед Хофф определился с архитектурой будущего микропроцессора. Устройство состояло из четырёх 16-выводных микросхем, имело энергонезависимую память для загрузки программ и расширитель ввода-вывода для связи с клавиатурой и индикатором. Производственный процесс был довольно примитивным. Президент и главный исполнительный директор Intel Энди Гроув в одном из интервью рассказывал:

«Производственная зона смотрелась, как мастерская кустаря-одиночки: кругом валялись шланги, провода, различные приспособления; все это напоминало компьютерный эквивалент мастерской братьев Райт. Большая часть технологических операций выполнялась вручную. Рабочие в цехе пинцетом загружали кремниевые пластины, из которых вырезались кристаллы, на «кораблики» и заталкивали их в раскаленные докрасна печи. Затем операторы вручную манипулировали кранами, подвергая пластины воздействию различных газов». [13] Микропроцессору – 25 лет//Computerworld Россия. – 1996. № 42.

По мере увеличения габаритов пластин и резкого возрастания требований к точности управления технологическим процессом на смену людям пришли машины. Сегодня пластины перемещаются с одного технологического участка на другой с помощью роботов с микропроцессорным управлением, а в задачу операторов входит поддержание высокого уровня производительности систем. Миниатюризация транзисторов кристалла делает все более актуальной проблему удаления мелких частиц, типа пыли и волосков, из зоны проявления пластин. На первых заводах стандарты были не очень-то жесткими: рабочие не покрывали голову и лишь надевали поверх уличной одежды легкий халат. Затем для снижения уровня загрязнений и повышения чистоты воздуха были внедрены особые комбинезоны. Сегодня сотрудники фабрик по производству микросхем носят костюмы из безворсовой антистатической ткани, маски, защитные очки, перчатки, бахилы и используют специальные дыхательные аппараты. [14] Микропроцессору – 25 лет//Computerworld Россия. – 1996. № 42.

Микропроцессор Intel 8008, выпущенный в 1972 г., предназначался для обработки символьной информации в терминалах «больших ЭВМ». Его архитектуру и набор инструкций (48 команд) разрабатывал заказчик – компания Computer Terminal Corporation (CTC) . «8008-й» мог адресовать до 16 кб памяти, состоял из 3,5 тыс. транзисторов и работал на тактовой частоте от 500 до 800 кГц.

Общий экономический спад 1970 года привел к тому, что CTC охладела к своему проекту, выполненному почти на 90 %. Дабы уладить неприятную ситуацию, CTC разрешила Intel использовать архитектуру чипа как угодно. В обмен Intel обязалась не предъявлять финансовых претензий. В 1972 г. после доработки изделия Intel выпустила его в продажу, полагая, что оно найдет применение в калькуляторах и в автоматических закаточных машинах. Однако нашлись энтузиасты, которые пытались собрать на нем домашний компьютер. Результаты были скорее демонстрационными, нежели полезными, но микрокомпьютерная революция началась.

Параллельно с микропроцессами для вычислительной техники в Intel проводились работы по созданию микроприборов промышленной автоматики. В качестве примера можно привести микроконтроллер «8048», который поступил в продажу в 1976 г. Помимо центрального процессора в нем находились 1 килобайт памяти программ, 64 байта памяти данных, два восьмибитных таймера, генератор часов и 27 портов ввода/вывода. Следующий микроконтроллер «8051», выпущенный в 1980 г., стал классическим образцом устройств данного класса. Этот 8-битный чип положил начало целому семейству микроконтроллеров, которые господствовали на рынке вплоть до недавнего времени. Микроконтроллеры можно встретить в огромном количестве современных промышленных и бытовых приборов: станках, автомобилях, сотовых телефонах, телевизорах, холодильниках, стиральных машинах и даже в кофеварках.

Неизвестно, вырвалась ли бы Intel в лидеры продаж микропроцессоров для домашних, а затем персональных компьютеров, если бы не Федерико Фэджин (Federico Faggin), которого можно смело считать одним из отцов-основателей 4-го поколения ЭВМ. Именно он «давил» на руководство компании, чтобы начать разработку изделия, более мощного, чем «8008». Руководство тянуло с принятием решения до тех пор, пока не узнало, что компания Motorola разрабатывает свою версию 8-битного процессора.