Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1980/E19800410Elc010.shtml

Глава 7. Исследования космического пространства и электронная вычислительная техника

Computers & Space, pp. 323-370.

Идеалистические настроения, вызванные призывами президента Кеннеди, были очень скоро разрушены: президент пал жертвой покушения, а США вступили в период вьетнамской войны. Однако к этому времени гонка в области освоения космического пространства шла уже полным ходом. Огромную роль в соответствующих работах сыграли большие цифровые компьютеры. Их применение в системах управления полетом и наведения обеспечило успех программы «Аполлон», в результате которой люди достигли Луны. Благодаря ЭВМ были осуществлены также успешные запуски метеорологических, связных и навигационных спутников. По мере усовершенствования полупроводниковых приборов и в связи с появлением интегральных схем положение компьютеров в повседневной жизни еще более укрепилось. К концу 1960-х годов электроника и общество оказались на пороге цифровой революции.

Период 1960-х годов оценивается по-разному. Некоторые считают, что это было время господства идеализма, наступившее после 10 лет относительной апатии, другие называют его периодом насилия, а для третьих это были годы обостренных чувств. В этот период страна видела марши свободы и «корпус мира», мечтала о короле Артуре и его рыцарях круглого стола, которые смогли бы исправить зло, причиненное в прошлом. В стране имели место расовые конфликты и политические убийства, прошла вьетнамская война. По мнению некоторых американцев, именно в 1960-е годы наступила эпоха сексуальной свободы, порнографии, наркомании и детей-акселератов.

В своей речи при вступлении в должность в январе 1961г. президент Кеннеди говорил о том, что он предвидит, как мир выйдет «на новые рубежи» во главе с «новым поколением американцев». Он призывал американцев: «Спрашивайте не о том, что может сделать для вас страна, а о том, что вы можете сделать для своей страны».

Однако через три месяца эти смелые и благородные устремления начали угасать. 12 апреля 1961г. в Советском Союзе впервые в мире был осуществлен запуск космического корабля с человеком на борту. Первым человеком в космосе стал Юрий Гагарин. Его корабль совершил один оборот вокруг Земли и благополучно возвратился на русскую землю.

25 мая 1961г. в обращении к конгрессу по вопросу о «первоочередных задачах страны» президент призвал к резкому расширению работ по космической программе, в частности к обеспечению высадки гражданина США на Луну не позднее 1970г. После этого к американцам начала постепенно возвращаться их уверенность в себе. 20 февраля 1962г. на околоземную орбиту был выведен американский космический корабль с астронавтом Джоном Гленном, который сделал три оборота вокруг Земли. Это было началом больших достижений в освоении космоса.

А потом был день 22 ноября 1963г. В этот день президент Кеннеди приехал с обычным визитом в Даллас, шт.Техас. Толпы людей приветствовали главу исполнительной власти страны и кортеж сопровождавших президента автомобилей. И вдруг загремели выстрелы... Так Джон Фицджеральд Кеннеди, самый молодой американец, который когда-либо становился президентом страны, стал самым молодым президентом, который когда-либо умирал на этом посту.

В период 1960-х годов жертвами политических убийств, помимо президента, стали и другие выдающиеся деятели. В апреле 1968г. в Мемфисе выстрелами из винтовки был убит негритянский священник Мартин Лютер Кинг, лидер борьбы за гражданские права. 5 июня 1968г. в Лос-Анджелесе был застрелен Роберт Кеннеди, брат покойного президента, который в ходе предвыборной кампании добивался выдвижения своей кандидатуры на пост президента от демократической партии.

Первые годы десятилетия были отмечены также развертыванием борьбы чернокожих граждан Соединенных Штатов за равные права. В августе 1963г. около 250 тыс. черных и белых американцев провели демонстрацию силы и прошли маршем через Вашингтон. Отчаяние, овладевшее неграми, вызвало в период между 1964 и 1967 гг. уличные беспорядки примерно в 60 городах страны, во время которых было убито 140 и ранено 4550 человек.

В середине 1960-х годов произошла эскалация военных действий во Вьетнаме. Американское вмешательство началось в 1959г. совершенно безобидно и выразилось в посылке военных «советников», которые должны были помочь республике Южный Вьетнам разгромить партизанские отряды, пользовавшиеся поддержкой Северного Вьетнама. После расширения роли советников, начавшегося при президенте Кеннеди, это вмешательство переросло в интервенцию. Сначала велись «боевые операции по прочесыванию» местности, а затем, при президенте Джонсоне, эти операции превратились в настоящую большую войну.

Несмотря на все эти тревожные события, Национальное управление по аэронавтике и космическим исследованиям продолжало осуществлять программу, направленную на обеспечение высадки человека на Луну. 21 декабря 1968г. был произведен запуск космического корабля «Аполлон-8», который стал первым пилотируемым объектом, выведенным на окололунную орбиту. А 20 июля 1969г. экипаж корабля «Апполон-11» передал по радио исторические слова: «Орел» совершил посадку»1{Имеется в виду посадочный блок КК «Аполлон», который был назван Eagle (орел). — Прим. перев.}. В этот день человек ступил на поверхность Луны. В 22 ч 56 мин 20 с по восточному летнему времени2{С целью более эффективно использовать светлое время суток в США летом часы передвигаются на один час вперед. — Прим. перев.} миллионы телезрителей увидели, как Нил Армстронг сделал первые шаги на поверхности Луны.

Американские астронавты, члены экипажа космического корабля «Аполлон-11», Эдвин Олдрин, пилот лунного блока (впереди), и Нил Армстронг, командир кораб
Американские астронавты, члены экипажа космического корабля «Аполлон-11», Эдвин Олдрин, пилот лунного блока (впереди), и Нил Армстронг, командир корабля и первый человек, ступивший на Луну, берут пробу грунта с поверхности Луны.

Вскоре после выполнения посадки на Луну стало очевидным, что у НАСА, по существу, нет сколько-нибудь четких планов дальнейших работ в космосе. С точки зрения электронной промышленности поворотным пунктом стало лето 1966г., когда годовой бюджет НАСА достиг максимального уровня и составил около 6 млрд. долл. После этого началось постепенное сокращение выделяемых ассигнований. От программы продолжения исследований Луны и планов осуществления пилотируемых полетов на Марс пришлось отказаться в связи с социальными конфликтами, вызванными войной во Вьетнаме, и расширением движения за гражданские права.

Стоимость работ по программе «Аполлон», длившихся 11 с лишним лет, составила 23,5 млрд. долл. В ходе этой программы на Луне побывало 12 человек (полет КК «Аполлон-13» не завершился посадкой из-за взрыва в одном из кислородных баков). В результате на Землю было доставлено 381 кг лунного грунта для научного анализа. Эта программа дала американскому народу одну из немногих в период 1960-х годов возможностей порадоваться за свою страну. Успех программы «Аполлон» несколько снизил значимость ряда весьма важных достижений в области запуска беспилотных космических объектов, в частности в области использования спутников для связи, метеорологии и исследования земных ресурсов.

Зал оперативного управления полетом КК «Аполлон» в Центре управления в Хьюстоне. На правом экране перед операторами видно изображение Земли, переданно
Зал оперативного управления полетом КК «Аполлон» в Центре управления в Хьюстоне. На правом экране перед операторами видно изображение Земли, переданное космическим кораблем «Аполлон-8» в конце 1968г. с расстояния в 280 тыс. км.

В 1960г. электронная промышленность США могла лишь с большим трудом «перевести дыхание» после завершения десятилетия, в течение которого ее рост происходил с невиданными ранее темпами. По сравнению с 1950г. объем продаж электронных изделий и систем увеличился в четыре раза и достиг уровня 10 млрд. долл. в год. Электроника превратилась в одну из основных отраслей экономики США. Темпы ее роста, которые в сложных процентах составляли почти 15% в год, оказались гораздо выше средних темпов роста промышленного производства в стране. Электронная промышленность начала привлекать к себе внимание со стороны банкиров Уолл-стрита.

Именно в 1960-е годы на горизонте появились интегральные схемы. Патрик Хэггерти, президент фирмы Texas Instruments, говорил о том, что «схемы уже не играют доминирующей роли в электронных системах». Гораздо более важную роль, по его словам, играет понимание природы материалов, особенно полупроводников. В результате этих новых усилий и появилась ИС, которой было суждено произвести переворот в электронике подобно тому, как это раньше сделал транзистор.

Первоначально применение ИС ограничивалось такими областями, как боевые ракеты сухопутных войск, средства противоракетной обороны, секретное криптографическое оборудование для Национального управления безопасности, пилотируемый космический летательный аппарат военного назначения Х-20 «Дайнасор», работы по которому закончились неудачей, а также космические объекты «Сейнт», «Сервейер» и «Синком».

Важнейшим событием в развитии сектора ИС явилась программа модернизации межконтинентальных баллистических ракет «Минитмен», работы по которой были развернуты в 1960-х годах. Соединенные Штаты, будучи не в состоянии догнать Советский Союз по мощности ракетных двигателей, решили добиться стратегического равновесия путем повышения эффективности своих МБР. Было принято решение усовершенствовать ракеты «Минитмен» с помощью микросхем, обеспечивающих снижение массы электронного оборудования.

Программа модернизации ракет «Минитмен» потребовала организовать производство с невиданными ранее темпами — по 4000 интегральных схем в месяц. Выполнение этого требования привело в конце концов к тому, что фирма Texas Instruments заняла ведущее положение в мире в области изготовления ИС. Она продолжает сохранять его и в 1980г.

Если говорить о значительных технических событиях, имевших место за прошедшее десятилетие, то следует отметить, что одно из таких событий произошло в конце 1960-х годов, когда интегральные схемы начали применять практически во всех изделиях электронной промышленности — в больших и малых ЭВМ, настольных калькуляторах, кассовых аппаратах, телевизорах, радиоприемниках, магнитофонах, стереофонической аппаратуре, устройствах цифрового управления, телефонных коммутаторах и т.п.

В январе 1963г. произошло слияние двух основных профессиональных организаций инженеров-электриков: Американского института инженеров-электриков, который был создан 79 лет назад, и Американского института радиоинженеров, которому исполнился 51 год. Дело в том, что области, представляющие интерес для двух этих организаций, во многом перекрывали друг друга. Кроме того, имело место и определенное дублирование в проводимых мероприятиях. В конце 1962г. институт радиоинженеров имел 100 тыс. членов и по этому параметру уже давно превосходил институт инженеров-электриков. Объединенная организация, получившая название Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР), в 1963г. насчитывала около 154 500 членов. Несмотря на некоторые спады, имевшие место в 1964 и 1967 гг., количество членов ИИЭР непрерывно увеличивалось и в 1970г. достигло 169,1 тыс. человек.

В период 1960-х годов значительно повысился также интерес к радиоастрономии и были сооружены довольно большие радиотелескопы. В их число входят построенный в 1962г. радиотелескоп в Грин-Бэнк, шт. Западная Виргиния, который имеет антенну диаметром 44,8 м и находится в ведении Национального научного фонда, а также радиотелескоп Национальной астрономической лаборатории с антенной диаметром 100 м, построенный на той же площадке в 1967г. Однако всех их затмил радиотелескоп с антенной, расположенной на поверхности земли на площади в 7,3 га. Этот радиотелескоп находится в долине в районе Аресибо (Пуэрто-Рико). Его строительство было завершено в 1965г. и обошлось Управлению перспективного планирования научно-исследовательских работ в 9 млн. долл. В аппаратуре этой установки совмещены радиотелескоп и радиолокатор. Она имеет самую большую в мире антенну. Диаметр зеркала этой антенны составляет 300 м.

По своей чувствительности радиотелескоп в Аресибо в 16 раз превосходит установку в Джодрелл-Бэнк (Великобритания), а его радиолокационная мощность в 256 раз выше, чем у английского радиотелескопа. Зеркало радиотелескопа в Аресибо выполнено в виде сферического рефлектора из стальной сетки с гальваническим покрытием. Этот радиотелескоп может принимать сигналы от источников, которые находятся от Земли на расстоянии в 10—12 млрд. световых лет, что в два раза превышает дальность действия радиотелескопа в Джодрелл-Бэнк. Его мощность в 10 000 раз превосходит мощность установки в Майлстоун-Хилле, шт.Массачусетс, с которой была проведена радиолокация Венеры.

Со времени образования планеты Земля окружающая ее бесконечная область, известная под названием «Космическое пространство», представлялась недоступной. Но наступило время, когда эта крепость пала, причем для ее штурма потребовалось совсем немного времени. За 12 коротких лет начиная с 1957г. человек разорвал цепи земного притяжения, добился значительных успехов в области научного изучения и коммерческого освоения космического пространства и даже сделал первые шаги на Луне. В истории цивилизации можно привести очень немного примеров того, как такие «непреодолимые» барьеры рушились бы так быстро.

Электронная промышленность возглавила переход человека в космический век. При этом она обеспечивала быстрое использование достижений в этой области для того, чтобы извлечь максимальную практическую пользу для обитателей Земли. В период 1960-х годов были выведены на орбиту спутники связи, предоставляющие людям услуги в области радио и телефонной связи и телевизионного вещания; метеорологические спутники, предоставляющие специалистам по прогнозам погоды более полную информацию относительно ураганов и ледовых полей, чем та, которой они когда-либо пользовались раньше; спутники для научных исследований, явившиеся подлинным рогом изобилия, из которого был получен большой объем информации относительно Земли, ее атмосферы и космического пространства, и навигационные спутники, позволяющие с высокой точностью определять координаты местоположения различных объектов на поверхности Земли.

Интегральные схемы, использованные в инерциальной системе наведения межконтинентальной баллистической ракеты «Минитмен» ВВС США, обеспечили значительн
Интегральные схемы, использованные в инерциальной системе наведения межконтинентальной баллистической ракеты «Минитмен» ВВС США, обеспечили значительное снижение габаритов изделия и повышение его надежности. В качестве примера может служить вычислитель D37B на ИС для этой системы, разработанный в 1964г. отделением Autonetics фирмы North American Aviation (в руках у техника), который кажется карликом рядом со своим предшественником — вычислителем D17 той же фирмы Autonetics.

Особенно плодородным полем для возделывания на ранних этапах освоения космического пространства стала область средств связи. Спутник «Эхо-1», запущенный 12 августа 1960г. с ракетодрома на мысе Канаверал (впоследствии переименованного в мыс Кеннеди), шт.Флорида, стал первым в мире пассивным спутником связи, т.е. он пассивно переотражал на наземные приемные станции те радиоволны, которые направлялись на него с передающих станций. Первым активным спутником связи стал «Курьер-16», запущенный США 10 октября 1960г. На борту активных спутников связи предусмотрены как радиоприемники, так и радиопередатчики. Они принимают радиоволны, излучаемые наземными передающими станциями, усиливают соответствующие сигналы и переизлучают их на наземные приемные станции.

Так в представлении художника выглядит спутник связи «Телстар-1», через который была впервые осуществлена ретрансляция телевизионных сигналов между СШ
Так в представлении художника выглядит спутник связи «Телстар-1», через который была впервые осуществлена ретрансляция телевизионных сигналов между США и Западной Европой. Экспериментальные спутники «Телстар-1» и «Телстар-2», запущенные в 1962 и 1963 гг. соответственно, были разработаны фирмой Bell Laboratories для компании AT&T.

Крупный шаг вперед в области активных спутников связи был сделан в 1962г. после того, как в США были запущены спутники «Телстар-1», впервые осуществивший ретрансляцию телевизионных программ между Америкой и Европой, и «Реле-1», обеспечивающий ретрансляцию радио-, телефонных и телевизионных сигналов. Спутники «Телстар» и «Реле» выполняли функции настоящих усилителей в космосе. С их помощью связь осуществлялась в реальном масштабе времени. В этом отношении они отличались от некоторых своих предшественников, которые записывали поступающие на них сигналы на магнитную ленту, а затем переизлучали их. Кроме того, в бортовом оборудовании этих спутников предусматривалось большое количество усилительных устройств, благодаря чему мощность сигналов, принимаемых наземными станциями, была существенно повышена. Это в свою очередь способствовало упрощению и снижению стоимости их аппаратуры.

Спутники серии «Телстар» были разработаны фирмой Bell Telephone Laboratories, а их эксплуатацию осуществляла компания American Telephone and Telegraph Co. Целый ряд технических решений, реализованных в этих спутниках, был впервые получен компанией AT&T в ходе ее работ по созданию спутника «Эхо».

Вслед за запуском спутника «Телстар-1», который был выведен на орбиту ракетой-носителем «Тор-Дельта», был произведен запуск спутника «Телстар-2», который практически ничем не отличался от своего предшественника. Его запуск состоялся в мае 1963г. В составе его бортового оборудования, также как и в оборудовании спутника «Телстар-1», была использована лампа бегущей волны, обеспечивавшая на выходе сигнал мощностью 2,25 Вт. Такие ЛБВ вскоре стали стандартными электровакуумными приборами, которые в течение всего десятилетия применялись в бортовой аппаратуре спутников в тех случаях, когда требовалось обеспечить широкую полосу частот, высокую мощность излучения и высокую надежность. Причем ЛБВ сохранили эти свои позиции, несмотря на появление твердотельных приборов, которые начали в это время применяться практически во всех других узлах спутников связи.

Спутники «Телстар» обеспечивали либо связь по 600 телефонным каналам, либо работу одного телевизионного канала (для того и другого требуется одна и та же полоса частот). Однако спутники продолжали пока оставаться в основном экспериментальными устройствами и не имели подлинного коммерческого успеха. Спутник «Реле», созданный фирмой Radio Corp. of America, также представлял собой во многом экспериментальную систему.

Главные вопросы, с которыми в начале 1960-х годов столкнулись фирмы — изготовители спутников, равно как и организации, занимающиеся эксплуатацией спутниковых систем связи, и абоненты таких систем, касались политических, социальных и экономических аспектов государственного регулирования в этой новой области техники и положения монополий в ней. Очевидно, что наличие нескольких конкурирующих между собой спутников связи, эксплуатация которых осуществляется различными компаниями, было бы в такой же степени нежелательным, как и наличие в стране ряда самостоятельных телефонно-телеграфных компаний сто лет назад.

Эти вопросы были рассмотрены правительством США, и в 1962г. был принят закон о спутниках связи, на основании которого в 1963г. была создана единая корпорация Communications Satellite Corp. Правление этой корпорации, которая впоследствии стала называться сокращенно Comsat, разместилось в Вашингтоне (округ Колумбия). На нее была возложена ответственность за эксплуатацию региональных внутригосударственных систем спутниковой связи.

А как обстояло дело в области межконтинентальной спутниковой связи? С целью решить этот вопрос так же, как это было сделано в США, 11 различных стран мира создали в августе 1964г. консорциум International Satellite Telecommunication, или Intelsat, правление которого также разместилось в Вашингтоне (округ Колумбия). Консорциуму Intelsat были поручены проектирование, разработка, изготовление, эксплуатация и техническое обслуживание космической части глобальной системы коммерческой связи, основанной на использовании спутников. Также как и корпорация Comsat, консорциум Intelsat сумел добиться коммерческого успеха: к 1978г. сфера его непосредственной деятельности уже охватывала 124 страны.

Первым спутником связи, эксплуатация которого оказалась успешной с коммерческой точки зрения, стал «Интелсат-1» («Эрли бёрд»). Этот спутник был постро
Первым спутником связи, эксплуатация которого оказалась успешной с коммерческой точки зрения, стал «Интелсат-1» («Эрли бёрд»). Этот спутник был построен фирмой Hughes Aircraft по заказу консорциума International Satellite Telecommunications. «Интелсат-1» был выведен на геостационарную орбиту в 1965г. и успешно работал в течение почти четырех лет.

Первый спутник связи, эксплуатация которого начала вскоре приносить прибыль, был запущен консорциумом Intelsat с ракетодрома на мысе Кеннеди в апреле 1965г. Им стал спутник «Интелсат-1», называвшийся также «Эрли бёрд». Он был рассчитан на работу в течение 18 мес. Однако он просуществовал на синхронной орбите почти четыре года вплоть до января 1969г. Ни один из элементов его оборудования не вышел из строя. После него в 1969г. были запущены спутники «Интелсат-2» и «Интелсат-3», выведенные на геостационарные орбиты над районами Атлантического и Тихого океанов.

В течение всего этого времени активную деятельность в области спутников связи проводило также и военное ведомство США. Первый военный спутник связи DSCS-1 был запущен в июне 1966г. с базы ВВС Ванденберг (шт.Калифорния). Функции, возлагавшиеся на спутники военного назначения, были, как правило, секретными. В их число входило не только обеспечение связи, но и ведение разведки над территориями других стран при помощи электронных и оптических датчиков. Орбиты таких спутников могли быть как синхронными, так и несинхронными в зависимости от назначения конкретного объекта и состава его бортового оборудования.

Одновременно разворачивались работы и в области метеорологических спутников. Начиная со спутника «Вэнгард-2», запущенного в 1959г., они снабжали метеорологов информацией, которая позволила существенно повысить качество долгосрочных прогнозов погоды. В период 1960-х годов США запустили целую серию спутников «Тирос». Первый из них, «Тирос-1», выведенный на орбиту в апреле 1960г., передал на Землю детальные фотоснимки метеорологических образований, а последний, «Тирос-8», запущенный в декабре 1963г., впервые стал передавать на Землю снимки облачного покрова. За серией спутников «Тирос», которые были построены фирмой Radio Corp. of America, последовала серия спутников «Нимбус», причем каждый новый пуск сопровождался новыми достижениями.

Оконечные наземные станции систем спутниковой связи, сооружавшиеся в конце 1960-х годов, отличались большими габаритами. Показанная на снимке станция
Оконечные наземные станции систем спутниковой связи, сооружавшиеся в конце 1960-х годов, отличались большими габаритами. Показанная на снимке станция была построена вблизи г.Моргантаун, шт. Западная Виргиния, отделением WDL фирмы Philco-Ford по заказу корпорации Comsat Corp. Антенна этой станции имеет диаметр 30 м, ее высота равна высоте 12-этажного дома, а масса составляет 470 т.

Естественно, что не только в США велась работа в области космической техники, хотя они и занимали здесь доминирующее положение. Так, в середине 1962г. на орбиту был выведен спутник S-52, созданный Великобританией и США в рамках совместного проекта. Этот спутник был построен фирмой Westinghouse Electric Corp., но он предназначался не для связи, а для проведения научных исследований. Установленная на нем аппаратура провела измерения галактических шумов, концентрации озона в атмосфере на больших высотах, а также размеров и количества микрометеоритов в атмосфере.

США сотрудничали также с почтовым ведомством ФРГ, которое отвечает за работу средств связи в этой стране. Специалисты ФРГ провели испытания перевозимой наземной станции системы спутниковой связи, которая была изготовлена фирмой ITT Federal Laboratories и смонтирована западногерманской компанией Standard Electric Lorenz, являющейся отделением корпорации ITT. Эта станция работала на частотах как спутника «Телстар», так и спутника «Реле». При помощи этой станции была впервые осуществлена прямая спутниковая связь между ФРГ и США.

С самого начала США придавали большое значение использованию спутников для научных исследований. Самый первый запущенный ими спутник «Эксплорер-1», выведенный на орбиту 31 января 1958г., обнаружил в космосе радиационный пояс Ван-Аллена. В ходе полетов последующих спутников этой серии были определены границы радиационных поясов и исследовано космическое пространство на удалении от Земли на расстояние от 290 до 77 000 км.

В марте 1962г. США произвели запуск первой орбитальной солнечной обсерватории OSO-1. Затем в сентябре 1964г. был произведен запуск первой орбитальной геофизической обсерватории OGO-1. В феврале 1965г. совместно со спутником «Пегас-1» эта обсерватория приступила к измерениям плотности метеоритов в космосе. В апреле того же года был запущен спутник «Снэп-10А», на котором впервые была успешно выведена в космос ядерная силовая установка.

Для повышения точности навигации подвижных объектов на околоземную орбиту начиная с апреля 1960г. была выведена серия спутников «Транзит».

К 1964г. количество объектов на околоземных орбитах достигло примерно 400. Для сопровождения всех этих летающих объектов в США была сооружена специальная РЛС «Спейс трэк», имеющая фазированную антенную решетку высотой с 16-этажный дом. Эту станцию стоимостью 30 млн. долл. построила фирма Bendix. Она получила шифр AN/FPS-85 и была смонтирована на базе ВВС Эглин (шт.Флорида). Информация с этой РЛС поступала в систему обнаружения и сопровождения космических объектов, которая размещена в Колорадо-Спрингс, шт. Колорадо.

Развитие радиолокационной техники в 1960-е годы получило дополнительный импульс в связи с чрезвычайно расширившимся применением транзисторов и ряда сложных интегральных схем. Кроме того, в этот же период были разработаны новые семейства СВЧ-приборов, позволивших создавать ВЧ-головки РЛС с такими характеристиками, о которых раньше даже не мечтали.

В качестве примера можно привести такие приборы, как малошумящие параметрические усилители, транзисторы, способные работать в СВЧ-диапазоне на частотах вплоть до 5 ГГц, а также различные типы диодов Ганна и лавинопролетных диодов для схем генераторов. До появления этих полупроводниковых приборов разработчики радиолокационных станций не имели возможности идти по пути усложнения систем: им мешала низкая надежность необходимых для этого схем.

Значительная часть усилий создателей новой радиолокационной техники была сосредоточена на решении проблем обработки сигналов. Значительные успехи были достигнуты в области улучшения разрешающей способности РЛС, главным образом по дальности. Кроме того, были разработаны способы и схемы селекции движущихся целей и подавления мешающих отражений от фона и местных предметов. Большое развитие получили различные методы электронного сканирования луча (без применения механических устройств).

Антенные системы с электронным сканированием выполнялись в виде раскрывов с большим числом размещенных на них излучателей. Возбуждение каждого излучателя производится напряжением, фаза которого отличается от фазы сигнала, поступающего на соседние излучатели. Для создания таких систем потребовались дешевые излучатели, в которых можно было бы легко изменять фазу питающего напряжения. Причем для одной антенны нужно было по крайней мере 1000 таких излучателей. Кроме того, для обеспечения работы такой системы требовались простые схемы цифрового управления. Основная проблема, связанная с созданием подобных фазированных антенных решеток, заключалась в высокой стоимости необходимых для них комплектующих изделий. Поэтому, несмотря на наличие твердотельных компонентов, применение ФАР в 1960-е годы было в целом довольно ограниченным.

В то же время был разработан ряд передвижных РЛС, имеющих реальное практическое значение. Типичным представителем этих систем является РЛС обнаружения огневых позиций минометов. Первый вариант этой станции в комплекте с электрогенератором имел массу порядка 7т. В последующем был создан вариант на полупроводниковых приборах, который имел улучшенные тактико-технические характеристики и массу всего 1т.

Очевидно, что наибольший выигрыш применение новых полупроводниковых приборов обеспечило в радиолокационных устройствах, которые оператор при работе держит в руке. Их создание впервые стало возможным именно в период 1960-х годов. Мощность излучения таких систем лежала обычно в пределах от 5 до 500 мВт. Этот уровень мощности, хотя и является весьма низким, оказался пригодным для решения различных практических задач.

В области гражданской авиации 1960-е годы ознаменовались некоторыми шагами к осуществлению давней мечты американских летчиков — к созданию сверхзвукового пассажирского самолета, который превзошел бы англофранцузскую машину данного класса «Конкорд» (как известно, в чертежах «Конкорд» был первым сверхзвуковым пассажирским самолетом). Однако очень скоро эта мечта превратилась в кошмар разногласий по поводу колоссальных расходов, связанных с созданием такой машины. Кроме того, широкое распространение получили опасения, что эксплуатация сверхзвукового пассажирского самолета нанесет значительный ущерб окружающей среде.

Фирма Boeing, являвшаяся генеральным подрядчиком по проекту американского сверхзвукового пассажирского самолета, не получила разрешения на постройку опытного образца машины. Национальное управление по аэронавтике и космическим исследованиям прекратило работы по этому проекту после того, как в течение четырех с лишним лет оно расходовало на него средства из государственного бюджета. Правда, от всей этой программы был получен все же один крупный выигрыш: работы по ней позволили сделать важный шаг вперед в области развития бортовой электронной аппаратуры.

По мнению специалистов, работы по проекту сверхзвукового пассажирского самолета подтолкнули гражданскую авиацию к использованию инерциальных навигационных систем. Первые образцы таких систем для реактивных пассажирских самолетов были изготовлены фирмой Sperry. Однако впоследствии господствующее положение на этом рынке заняли отделение Delco компании General Motors и фирма Litton. Фирма Delco получила большой опыт работы в этой области в ходе создания системы наведения по программе космического корабля «Аполлон».

В ходе работ по проекту сверхзвукового пассажирского самолета возникла также тенденция к использованию распределенных систем вычислительных устройств в бортовой аппаратуре на базе микропроцессоров. В своем проекте такого самолета фирма Boeing предусматривала применение более 20 компьютеров, включенных в различные системы приборного оборудования на борту. Это объяснялось очень просто: фирма опасалась, что даже в случае резервирования системы с центральной ЭВМ возникновение отказа в ней вызовет недопустимо высокий риск для самолета, находящегося в коммерческой эксплуатации.

Среди других достижений в области электронного оборудования для авиации, которые не имели прямого отношения к работам по проекту сверхзвукового пассажирского самолета, следует отметить создание дальномерной системы DME. В 1961г. приемоиндикаторы этой системы начали устанавливать на новых реактивных самолетах, а Федеральное авиационное агентство (переименованное позже в Федеральное авиационное управление) начало тогда же впервые применять информацию от этой дальномерной системы в практике службы управления воздушным движением в масштабе всей страны. В том же 1961г. в районе г.Маркетт, шт.Мичиган, была введена в эксплуатацию первая станция доплеровской системы всенаправленных радиомаяков VOR.

В 1964г. начались оценочные испытания автоматизированной системы УВД в районе аэродрома с использованием РЛС и компьютера для обработки радиолокационных данных. По результатам полевых испытаний было принято решение о замене существовавших в то время ручных систем на автоматизированные радиолокационные комплексы. Работы по соответствующей программе начались в аэропорту г.Джексонвилл, шт.Флорида, и продолжались в течение следующих десяти лет.

В области средств и услуг связи основное внимание в период 1960-х годов уделялось применению твердотельных электронных приборов. Первые результаты были получены в 1964г. в г.Саккассана, шт.Нью-Джерси, с населением около 5000 человек. Почтовое отделение корпорации Bell System в этом городе дало толчок новому процессу, который должен был привести к полному исчезновению ручных и электромеханических коммутаторов на всех телефонных станциях этой корпорации к 2000г.

В то время представитель фирмы Bell System отмечал, что аппаратура, установленная в почтовом отделении г.Саккассана, «открыла эру систем электронной коммутации, в которых быстродействующие компьютеры будут управлять работой связного оборудования, способного предоставлять населению гораздо больше услуг, чем это было возможно всего лишь несколько лет назад, причем это оборудование будет отличаться от предшествующих систем более высокой скоростью, надежностью и гибкостью в эксплуатации».

В этой новой системе, получившей сокращенное обозначение ESS-1 (электронная система коммутации №1)1{Electronic Switching System}, были предусмотрены постоянное запоминающее устройство для хранения команд переключения программы и оперативное запоминающее устройство для хранения инструкций по обработке вызова. В этом же устройстве производилось запоминание номера телефона вызываемого абонента, а также данные о том, занята или свободна требуемая линия.

Для фирмы Bell ввод системы ESS-1 в эксплуатацию означал, что отныне ее расходы на выполнение таких повседневных работ, как техническое обслуживание и выписка счетов абонентам, будут значительно сокращены. Перед абонентами новая система коммутации открывала возможности пользоваться новыми видами услуг, например, по проведению заочных совещаний, а также уменьшить потери времени на ожидание вызова.

Важность перехода к использованию системы ESS-1 состояла также в том, что эта система, хотя и не была полностью цифровой (коммутация каналов речевой связи в ней производится при помощи язычковых переключателей, управляемых электронными устройствами), явилась предшественницей целой серии цифровых коммутаторов, которые появились в США в период 1970-х годов.

В Великобритании после нескольких попыток создать полностью электронную систему коммутации в 1960-х годах, почтовое ведомство совместно с фирмой Plessey Communications разработало систему ТХ-Е2. Коммутация каналов речевой связи в этой системе осуществлялась при помощи язычковых реле. Система ТХ-Е2 была введена в эксплуатацию в 1966г. В отличие от аппаратуры ESS-1, которая может легко обслуживать 10 000 линий, система ТХ-Е2 была рассчитана либо на 4000, либо на 7000 линий. К апрелю 1979г. в Великобритании было смонтировано более 1000 комплектов аппаратуры этой системы.

Одновременно с системами электронной коммутации в 1960-е годы велась разработка другого телефонного оборудования, использующего цифровую технику. В основе такого оборудования лежали транзисторы и интегральные схемы. Одним из изделий данного типа явилась учрежденческая АТС с выходом в город (PBX)1{Private Branch Exchange}, выполненная полностью на электронных схемах. Тогда же получил распространение номеронабиратель с памятью, при помощи которого пользователи могут хранить часто используемые номера телефонов в своих аппаратах.

Рост потребностей в услугах телефонной связи в период 1960-х годов оказался настолько значительным, что в США, Великобритании и ряде других стран начали вскоре применять модемы для преобразования данных. Назначение этих устройств, основная часть схем которых выполнялась полностью на транзисторах, состояла в преобразовании цифровых данных в форму, пригодную для их передачи по аналоговым линиям телефонной связи.

Фирма IBM в 1964г. потрясла мир вычислительной техники, представив свое новое семейство совместимых компьютеров — «Систему/360» (на фотографии показан
Фирма IBM в 1964г. потрясла мир вычислительной техники, представив свое новое семейство совместимых компьютеров — «Систему/360» (на фотографии показана ее модель 30); тем самым она сделала морально устаревшими свои собственные машины предыдущего выпуска. Фирма IBM выбрала для построения системы гибридные модули, а не находившиеся в то время в процессе разработки монолитные ИС.

Тем временем в области компьютеров шло активное развитие в направлении повышения функциональных возможностей и расширения областей применения. Темпы этого развития были, такими, что изготовители компьютеров непрерывно пересматривали свою Стратегию. «Исследователи исходят из того, что в будущем, возможно, вычислительная мощность станет доступной через настенную розетку, подобно электрической энергии, или каждый человек, который этого захочет, сможет купить небольшой компьютер»,— писал Дуглас Энгельбарт, старший инженер-исследователь Станфордского научно-исследовательского института в апрельском номере журнала Electronics за 1961г. «Изготовителю компьютеров 1961г., по-видимому, трудно представить себе, что развитие вычислительной техники со временем обеспечит предоставление вычислительной мощности индивидуальным пользователям».

В начале того десятилетия последние компьютеры первого поколения на электронных лампах вытеснялись транзисторными машинами второго поколения. К 1964г. уже появились машины третьего поколения, поскольку быстро развивающиеся интегральные схемы начали заменять дискретные транзисторы. К концу десятилетия новый, более компактный компьютер — мини-компьютер — начал завоевывать популярность.

В 1960г. стоимость эксплуатируемых средств вычислительной техники оценивалась суммой 1 млрд. долл. по сравнению со всего лишь 227 млн. долл. в 1955г. К 1965г. эта сумма достигла 6 млрд. долл. А в конце того десятилетия в одном лишь 1970г. было поставлено компьютеров и периферийного оборудования на сумму почти 8,5 млрд. долл.

Самым крупным заказчиком средств вычислительной техники стало правительство США. Начиная почти с нуля в 1956г., когда на правительственные организации работало всего 90 машин, их число в течение 10 лет возросло до 7575, что составляло более 30% общего парка ЭВМ, эксплуатируемых в стране. Федеральное правительство в своем бюджете на 1959г. выделило на компьютеры около 50 млн. долл.; а в 1966г. эта цифра составляла уже 115 млн. долл.

В течение всех 1960-х годов развивались и совершенствовались программные средства компьютеров. Особенно быстро развивались операционные системы, которые начали предоставлять ряд новых возможностей, таких, как работа с виртуальной памятью и разделением времени. Появились стандартные языки программирования, которые начали применяться пользователями для написания прикладных программ.

Сознание того, что программное обеспечение является дорогостоящей необходимой принадлежностью собственного компьютера, означало смертный приговор для смеси несовместимых компьютеров на рынке. На их место пришли так называемые семейства машин, все члены которых характеризовались одними и теми же архитектурными чертами — они имели одинаковый набор инструкций, одни и те же способы адресации и т.п. Благодаря этому все они могли выполнять одни и те же программы.

Космическая программа в значительной степени способствовала тому, что применение компьютеров в течение 1960-х годов было окружено романтическим ореолом. Большинство компьютеров, используемых в проектах НАСА, являлись фактически наземными универсальными коммерческими (невоенными) машинами. Например, в 1961г. наземные компьютеры фирмы Burroughs управляли космическими полетами ракет «Атлас». НАСА использовало компьютеры фирмы IBM для управления полетом космонавта Гордона Купера, совершившего в 1963г. 22 витка вокруг Земли. Компьютеры фирмы Burroughs управляли полетами беспилотных кораблей «Рейнджер VI» и «Рейнджер VII» к Луне в 1964г., а также корабля «Маринер IV» к Марсу. Отделение государственных систем фирмы IBM помогало НАСА в осуществлении программы «Аполлон».

Благодаря хорошему экономическому положению и увлененности деловых кругов новой перспективной техникой десятки фирм были созданы вновь или изменили свой профиль, чтобы заниматься вычислительной техникой. Среди них можно назвать фирмы Memorex, Data General, California Computer, Ampex, Storage Technology, Pertec, Data 100, Sycor и Xerox. Некоторые фирмы нашли для себя рынки сбыта в таких областях, как периферийные устройства, совместимые с машинами фирмы IBM, и устройства подготовки и ввода данных. Другие создали для себя совершенно новые рынки, причем наиболее показательным примером в этом отношении является мини-компьютер. В то же самое время напряженные темпы изменений могли выдержать далеко не все. Среди выбывших из игры оказались фирмы General Electric и RCA.

В начале десятилетия фирма IBM со своим знаменитым девизом «Думайте!» заняла в промышленности по выпуску средств вычислительной техники такое же доминирующее положение, которое она ранее занимала на рынке перфокарточных машин. Искусство маркетинга Томаса Уотсона в то время помогло фирме IBM захватить приблизительно 75% рынка универсальных компьютеров, причем она сохраняла эту долю на протяжении всего десятилетия.

В 1960г. фирма IBM выпускала самые разнообразные изделия. На высшем техническом уровне находилась машина «Стретч», которая разрабатывалась как самый мощный компьютер своего времени. Однако когда в 1961г. она была поставлена Лос-Аламосской научной лаборатории (Нью-Мексико), оказалось, что по производительности она не достигла обещанного 100-кратного превышения производительности модели 709. Фирма IBM попыталась спасти машину, снизив ее цену, однако, несмотря на это, вскоре производство компьютера «Стретч» было прекращено.

Несмотря на то что компьютер «Стретч» не нашел ожидаемого сбыта, в нем было воплощено несколько новых технических решений, наиболее важное из которых — «предварительный просмотр» инструкций, или поточная обработка. Применение такой поточной обработки инструкций привело к повышению быстродействия других моделей фирмы IBM.

Фирма IBM выпускала и другие, более удачные изделия. Модель 1401, представленная в 1959г., быстро приобрела популярность и стала самой распространенной машиной своего времени. В 1962г. к ней присоединилась модель 1441, а в 1963г. — модель 1460, причем последняя обладала вдвое большим быстродействием, чем модель 1401. Была расширена серия транзисторных компьютеров 7090, в нее вошли старшая (наиболее усовершенствованная) модель 7010 и самая дешевая модель 7044.

Однако в течение этого; периода руководство фирмы IBM начало анализировать свой перспективы на будущее и ему не понравилось то, что оно увидело. Серия компьютеров малой производительности 1401, изготавливаемая отделением General Products (Эндикот, шт.Нью-Йорк), и серия мощных компьютеров 7000 отделения Data Systems (Покипси, шт.Нью-Йорк) начали перекрываться по своим техническим возможностям, что привело к жесткой конкуренции между этими двумя группами.

Проведенное в декабре 1961г. фирмой IBM изучение своей внутренней ситуации показало необходимость создания единого семейства совместимых компьютеров, охватывающего полный диапазон быстродействия между показателями моделей 1401 и 7090. В отчете рекомендовалось, чтобы машины были истинно универсальными, охватывающими как коммерческие, так и научные приложения, они должны были содержать стандартные интерфейсы для подключения периферийных устройств. По мнению комиссии, новые машины не просто должны заменять компьютеры 1401 и 7090, но и открывать новые области приложений. Руководство фирмы одобрило такой план.

Система обработки данных модели 7330 (наиболее производительная машина фирмы IBM), известная также под именем «Стретч», была запланирована как самая м
Система обработки данных модели 7330 (наиболее производительная машина фирмы IBM), известная также под именем «Стретч», была запланирована как самая мощная вычислительная система своего времени, однако она так и не достигла обещанного уровня производительности, после того как была поставлена в 1961г. Лос-аламосской научной лаборатории в Нью-Мексико.

Новую работу возглавили два ведущих разработчика компьютеров фирмы IBM, Джин Амдал и Геррит Блау, причем одно из их первых решений относилось к логическим схемам. Разработчики исходили из того, что монолитные интегральные схемы не будут выпускаться в достаточных количествах в то время, когда будут изготавливаться новые компьютеры. Поэтому они рекомендовали применить гибридные микросхемы с отдельными транзисторами и диодами, распаяйными на единой подложке. И вместо того чтобы раскрывать свои конструкции и передавать спецификации внешним поставщикам компонентов, фирма IBM решила сама изготавливать компоненты. В 1963г. было открыто отделение компонентов в Ист-Фишкилле (шт.Нью-Йорк). Постройка предприятия обошлась примерно в 100 млн. долл.

7 апреля 1964г., в пятидесятую годовщину своего существования, фирма IBM объявила о разработке шести моделей компьютеров своей новой «Системы/360». Томас Уотсон, который занял председательское место своего отца в 1956г., назвал это сообщение «самым важным событием в истории фирмы».

Редактор Льюис Янг в апрельском номере журнала Electronics за 1964г. сообщал: «Переходя на единую новую систему, фирма IBM пошла на моральное устаревание всех своих коммерческих компьютеров». «Система/360» и ее гибридные полупроводниковые логические схемы возвестили появление компьютеров третьего поколения.

В дополнение к своим шести компьютерам — моделям 30, 40, 50, 60, 62 и 70 — фирма представила 19 новых устройств памяти и 26 устройств ввода-вывода. «Система/360» была также однойиз первых коммерческих компьютерных серий, где использовалось микропрограммирование. Благодаря этому все разнообразные модели системы, со своими несколько различными аппаратными средствами, могли работать с одним итем же набором инструкций.

Фирма IBM, согласно оценке, поставила около 33 тыс. компьютеров за 6 лет жизни «Системы/360». Однако для этого потребовалось провести колоссальные объемы работ. Если разработка машины «Эниак» обошлась примерно в 600 тыс. долл., то на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по «Системе/360» фирма IBM затратила свыше полумиллиарда долларов. За период между началом работ по программе и 1966г., когда поставки были в полном разгаре, фирма увеличила числа своих рабочих и служащих более чем на 60 тыс. и довела его до 190 тыс. человек. Общий объем капиталовложений составил 4,5 млрд. долл. Для сравнения можно указать, что проект «Манхаттан», результатом которого было создание атомной бомбы в конце второй мировой войны, согласно оценке, обошелся всего немногим более 2 млрд. долл.

Однако проблемы аппаратных средств, которые были у фирмы IBM при создании «Системы/360», оказались вполне сравнимыми с теми затруднениями, которые встретились при разработке программных средств операционной системы. Цель заключалась в том, чтобы для всех моделей семейства «Системы/360» иметь единую операционную систему. Операционная система придает компьютеру «индивидуальность»; она реализует супервизорные, или служебные, функции и тем самым упрощает для пользователя работу по программированию компьютера.

К середине 1965г., однако, стало очевидным, что разработка программ для операционной системы компьютеров «Системы/360» отстает от графика. Первое, что сделала тогда фирма,— исключила некоторые функции (в общем, отказались от реализации 31 функции).

В конце концов фирма IBM была вынуждена пойти на поставки двух операционных систем: дисковой операционной системы (ДОС) для машин малого и среднего размера и более мощной операционной системы 360 (ОС/360) для крупных машин.

В начале 1960-х годов несколько фирм начали выпускать полностью полупроводниковые компьютеры. Модель 160-А в консольном исполнении была разработана в
В начале 1960-х годов несколько фирм начали выпускать полностью полупроводниковые компьютеры. Модель 160-А в консольном исполнении была разработана в фирме Control Data Сеймуром Креем и поставлена в 1961г. Это была одна из самых малых машин фирмы — изготовителя суперкомпьютеров.

Со временем фирма IBM решила многие проблемы, связанные с «Системой/360», и представила более 20 моделей этой серии. Однако в 1970г. это семейство машин было заменено «Системой/370», машины которой строились целиком из монолитных интегральных схем. Модель 145 «Системы/370» была первым коммерческим компьютером, в основной памяти которой применялись исключительно монолитные микросхемы, что означало начало конца запоминающих устройств на магнитных ферритовых сердечниках. Этот новый компьютер включал также кэш-память и схемы исправления ошибок для основной памяти.

Основные конкуренты фирмы IBM — фирмы Burroughs, Control Data, General Electric, Honeywell, National Cash Register, RCA и Univac, — несмотря на свои меньшие размеры, во многих случаях были большими техническими новаторами, чем фирма IBM. Однако иногда они обнаруживали, что их идеи потенциальные заказчики встречают без должного доверия. Зачастую оказывалось, что та или иная идея начинает внедряться в вычислительной технике только после введения соответствующей технической новинки в изделия фирмы IBM.

Подобно фирме IBM, в 1960г. отделение Univac корпорации Sperry Rand Corp. (Блю-Белл, шт.Пенсильвания) только что закончило работу по созданию суперкомпьютера «Ларк», изготавливаемого для ливерморской лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии. Если машина «Стретч» фирмы IBM была рассчитана на применение самых совершенных технических решений и имеющихся компонентов, то фирма Univac была более осторожной: она применила в машине «Ларк» легкодоступные компоненты. Однако компьютер «Ларк» также не имел того коммерческого успеха, на который рассчитывал его изготовитель.

В условиях колледжа. Фирма GE начала исследования нового метода разделения времени, позволяющего многим пользователям одновременно работать с одним кр
В условиях колледжа. Фирма GE начала исследования нового метода разделения времени, позволяющего многим пользователям одновременно работать с одним крупным компьютером, в начале 1960-х годов в Дартмутском колледже. Главной особенностью новой системы была страничная организация памяти, обеспечивающая эффективный обмен данными между основной и внешней памятью.

Фирма Univac испытывала также экономические трудности ввиду того, что ее мощный компьютер Univac III, представленный в начале 1960-х годов, оказался неконкурентоспособным по своим экономическим показателям по сравнению с другими машинами среднего класса. В 1962г. фирма представила новую модель 1107. В ней в дополнение к традиционной памяти на ферритовых сердечниках использовалось тонкопленочное магнитное запоминающее устройство на 128 слов в качестве управляющей памяти. Машина имела исключительно малое время доступа к памяти: это время было на три порядка величины лучше, чем выражавшееся в микросекундах время обращения к ферритовой памяти. Однако, несмотря на наносекундную длительность цикла обращения, модель 1107 так и не стала конкурентоспособной: она была представлена слишком поздно.

В июле 1964г. фирма Univac представила вариант компьютера третьего поколения, модель 1108. Поскольку фирма IBM не объявляла о разработке преемника для своих крупных компьютеров 7090, фирме Univac удалось выгодно использовать модель 1108 и захватить доминирующее положение в секторе крупных компьютеров для научных расчетов в конце 1960-х годов.

Благодаря модели 1107 фирма Univac оказалась на переднем крае исследований в области. тонкопленочной технологии, которая обещала быть наиболее эффективной для построения запоминающих устройств. К 1966г. фирма освоила нанесение магнитных пленок на проволоку, этот метод требовал меньших затрат, чем применявшееся в то время изготовление тонких планарных пленок. Фирма включила запоминающие устройства на проволоке с магнитным покрытием (цилиндрические тонкие пленки) в свои модели 9200 и 9300, представленные в июне 1966г. Модель 9200 имела максимальную емкость памяти 16 кбайт с временем цикла 1,2 нс, в то время как модель 9300 могла работать с вдвое большей емкостью памяти при времени цикла 0,6 нс. Однако в конце концов цилиндрические тонкие пленки были заменены полупроводниковой памятью.

Тем временем фирма Burroughs (Детройт), имея прочное положение поставщика электромеханических машин для деловых расчетов, начинала постепенно переориентироваться на компьютеры. В 1961г. эта фирма представила свою наиболее известную машину, крупный полупроводниковый компьютер B5000. В этой машине использовалась операционная система, предусматривающая мультипрограммирование, — это была одна из первых машин с подобными возможностями, — и содержался ранний вариант средств, которые впоследствии стали известными как средства виртуальной памяти.

Виртуальная память, которая стала популярной только после того, как в 1972г. ее использовала в своих машинах фирма IBM, играет важную роль, поскольку устраняет главное препятствие к повышению вычислительной мощности: ограничение объема основной памяти. Все данные и программы должны размещаться в основной памяти, чтобы компьютер мог работать с ними. Однако операционные системы с ростом их функциональных возможностей росли также по объему, занимая больше столь дорогих ресурсов памяти и оставляя меньше места для прикладных программ пользователей. А ввиду высокой стоимости основной памяти расширять ее объем было нерационально. Решить эту проблему удалось следующим образом: данные, которые не используются в настоящий момент, хранятся на более медленных и менее дорогостоящих устройствах внешней памяти, барабанах и дисках, и переписываются в основную память только при необходимости. Очевидно, что благодаря этому память компьютера кажется большей по емкости, чем она физически является; отсюда и термин «виртуальная».

Однако когда машина В5000 фирмы Burroughs со своей виртуальной памятью начала поставляться в 1963г., ее быстродействие оказалось разочаровывающе низким. В следующем году фирма представила машину B5500, которая обладала втрое большей производительностью, чем B5000, и содержала новые возможности многопроцессорной работы. Эта машина стала основой для так называемого семейства 500, которое в марте 1966г. было расширено путем включения средних компьютеров третьего поколения B2500 и B3500, выполненных на монолитных интегральных схемах. В то же самое время фирма Burroughs представила крупный компьютер 6500, который отличался совершенной операционной системой под названием «Главная управляющая программа». Эта операционная система обеспечивала мультипрограммирование, параллельную обработку данных, работу в реальном масштабе времени и с разделением времени.

В 1967г. фирма Burroughs получила возможность испытать себя в разработке суперкомпьютера, который ранее пытались создать фирмы IBM и Univac. Даниэл Слотник, Иллинойс-ский университет, предложил новую компьютерную архитектуру — машину, в которой многие потоки данных можно было бы обрабатывать параллельно при помощи единого набора инструкций. Управление планирования научно-исследовательских работ военного ведомства США финансировало разработку этого компьютера, получившего название «Иллиак IV».

Первоначальный проект предусматривал использование 256 процессорных элементов, каждый из которых должен был иметь собственную тонкопленочную память емкостью 2048 64-бит слов. Эти элементы должны были работать параллельно под управлением универсального компьютера 6500 фирмы Burroughs. Однако к тому времени, когда, наконец, машина «Иллиак IV» была поставлена Эймскому научно-исследовательскому центру (Маунтен-Вью, шт.Калифорния) в 1972г., она оказалась в сокращенном варианте — содержала 64 параллельных процессорных элемента и память емкостью 1 Мбайт. Несмотря на это, производительность машины была весьма внушительной — она составляла 200 млн. инструкция/с.

Эти злоключения суперкомпьютеров в 1960-х годах не помешали одной фирме добиться коммерческого успеха в результате своей работы. В 1963г. фирма Control Data Corp. (Миннеаполис) объявила о разработке модели 6600.

Эта машина, содержащая многочисленные арифметико-логические устройства, соединенные с 10 периферийными процессорами, могла выполнять более 3 млн. операция/с. Это более чем в 3 раза превышало быстродействие злополучного компьютера «Стретч» фирмы IBM.

Фирма IBM попыталась в качестве контршага наладить выпуск моделей 90 и 95 своей «Системы/360», однако после выявления существенных пробелов в разработке эти модели были в 1967г. сняты с продажи. Вместо них фирма IBM представила в 1968г. модель 85 «Системы/360». Эта модель включала кэш-память (она была первой машиной фирмы IBM, где это было сделано), чтобы повысить скорость доступа к памяти.

В том же самом году фирма Control Data анонсировала свой крупный компьютер 7600, который выполнял от 20 до 25 млн. инструкция/с. Вслед за этим фирма IBM в 1969г. представила модель 195 «Системы/360»; это была первая машина фирмы IBM, где применялись монолитные интегральные схемы, однако эта машина никогда не пользовалась такой популярностью, как компьютеры фирмы Control Data.

В числе самых незаметных и удачливых изготовителей компьютеров в 1960-х годах была фирма National Cash Register Co. (Дейтон, шт.Огайо). Она упорно выпускала свои машины серии 300, представленной в 1958г., пока не начала изготавливать в 1968г. компьютеры третьего поколения серии Century, выполненные целиком на монолитных интегральных схемах. В этих новых машинах применялись тонкопленочные запоминающие устройства второго поколения.

Однако к тому времени одним из самых горячих направлений в вычислительной технике стали системы с разделением времени, отправной точкой для развития которых послужило исследование, проведенное в начале 1960-х годов в Дартмутском колледже (Хановер, шт. Нью-Гэмпшир) фирмой General Electric, базировавшейся тогда в Нью-Йорке. В режиме разделения времени один компьютер может использоваться многими абонентами, между которыми распределяются не его аппаратные ресурсы, а его машинное время. Благодаря этому крупные и относительно дорогостоящие современные компьютеры, располагавшиеся в специальных машинных залах с кондиционированием, стали доступны многим абонентам одновременно через телефонные линии связи.

С востока. Япония вступила в область вычислительной техники как серьезный конкурент в конце 1960-х годов. Наиболее заметными были фирма Fujitsu и ее с
С востока. Япония вступила в область вычислительной техники как серьезный конкурент в конце 1960-х годов. Наиболее заметными были фирма Fujitsu и ее серия компьютеров «Факом 230». Машины этой серии охватывали диапазон от мультипрограммной модели 60 до показанной здесь самой малой модели 10.

Фирма General Electric организовала одну из первых коммерческих систем с разделением времени в 1965г. В следующем году фирма IBM создала свою компанию по обслуживанию пользователей, которая первоначально связала 125 компьютеров «Системы/360», размещенных в более чем 80 предприятиях, а фирма Control Data открыла свою сеть «вычислительного обслуживания» Cybernet. К 1968г. десятки фирм предлагали услуги по дистанционным вычислениям.

Фирма GE, несмотря на свой успех в конкуренции с фирмой IBM в области систем с разделением времени, обнаружила, что ей приходится тратить громадные суммы денег на технические разработки и финансирование аренды оборудования заказчиками. В 1970г. фирма GE прекратила работы в области вычислительной техники, продав все свои активы и парк установленных компьютеров фирме Honeywell Information Systems.

Фирма RCA, пионер в области радиовещательного оборудования и компонентов, начала заниматься вычислительной техникой только в 1958г., когда представила свою модель 501. В 1960г. в дополнение к этой модели она начала выпускать модели 301 и 601. Однако наиболее серьезным шагом этой нью-йоркской фирмы в области компьютеров была попытка обойти фирму IBM; в декабре 1964г. фирма RCA объявила о создании семейства компьютеров «Спектра 70», целиком построенных на базе монолитных интегральных схем (вместо более консервативной гибридной технологии, принятой фирмой IBM). Свои компоненты фирма RCA покупала у фирмы Fairchild Semiconductor,.

Фирма RCA, делая упор на совместимость, сообщила, что компьютеры «Спектра 70» могут выполнять программы, написанные для собственных компьютеров 301 и 501 этой фирмы, а также для «Системы/360».фирмы IBM. Сообщалось, что сбыт компьютеров семейства «Спектра 70» шел хорошо, так что семейство расширялось и к 1970г. включало в общем восемь моделей. Однако жесткая конкуренция вынудила фирму в 1972г. прекратить свои работы в области вычислительной техники.

Одним из показателей радикальных перемен в области вычислительной техники в течение 1960-х годов было появление новых фирм, которые создавались для выпуска на продажу новых технических средств. Принято считать, что фирма Digital Equipment Corp. (Мейнард, шт.Массачусетс) дала толчок развитию рынка мини-компьютеров, представив в 1965г. свой программируемый процессор данных модели 8, или PDP-8. Этот мини-компьютер имел длину слова 12 бит и емкость памяти до 4096 слов. Это был первый компьютер серийного производства и первый компьютер, цена которого составляла менее 20 тыс. долл.

Прародитель. Считается, что основателем сектора мини-компьютеров является фирма Digital Equipment Corp., которая в 1965 г. представила свой 12-разрядн
Прародитель. Считается, что основателем сектора мини-компьютеров является фирма Digital Equipment Corp., которая в 1965 г. представила свой 12-разрядный программируемый процессор данных модели 8 или PDP-8. Эта машина имела память емкостью 4096 слов и была первым компьютером, продававшимся менее чем за 20 тыс. долл.

Гордон Белл, один из разработчиков мини-компьютера PDP-8, в настоящее время вице-президент по разработкам, вспоминает сегодня, что созданная за 8 лет до этого момента фирма «была убеждена, что рынку необходимы быстродействующие машины с малой длиной слова».

«Мы разработали их,— говорит Белл,— таким образом, чтобы другие специалисты могли легко применять их в системах реального времени, причем мы тщательно прорабатывали проблемы сопряжения, чтобы к нашим машинам было легко подключать другое оборудование».

Явным отличительным фактором новых мини-компьютеров был способ их продажи. Заказчикам фирмы DEC не требовалось иметь много обслуживающего персонала, они могли обойтись минимальным числом рук. Однако заказчиками были главным образом инженеры и ученые, которые применяли мини-компьютеры для промышленных систем или экспериментов.

В 1967г. фирма DEC представила интегральный вариант мини-компьютера PDP-8. В 1969г. появился крупный 36-разрядный компьютер PDP-10, причем к этому времени фирма занимала пятое место в промышленности по числу установленных ею компьютеров. Более значительным, однако, оказалось представление фирмой DEC серии PDP-11 в 1970г. В этих машинах использовалась новая аппаратная архитектура, базирующаяся на одной двунаправленной асинхронной шине. Все процессоры, устройства памяти и устройства ввода-вывода подключались к этой шине, что позволяло выбирать конфигурацию компьютера по модульному принципу в соответствии с конкретными требованиями пользователя.

Вслед за фирмой DEC в этой новой области малых компьютеров начал работать еще ряд компаний. Одной из первых была фирма Hewlett-Packard Co. (Пало-Альто, шт.Калифорния), которая в 1966г. представила свой компьютер модели 2116А, а годом позже—16-разрядный универсальный компьютер модели 2115А.

Рефлектометрия. В начале 1960-х годов фирма Hewlett-Packard вступила в сектор осциллографов, представив ряд новых конструкций. Примером может служить
Рефлектометрия. В начале 1960-х годов фирма Hewlett-Packard вступила в сектор осциллографов, представив ряд новых конструкций. Примером может служить показанное на фотографии рефлектометрическое устройство для измерения характеристик СВЧ-систем во временной области.

И подобно тому, как семейства компьютеров порождают новые компьютеры, так и компьютерные фирмы порождали другие компьютерные компании. Наиболее заметным из подобных отпрысков была фирма Data General, образованная в апреле 1968г. тремя бывшими разработчиками фирмы DEC. Их первое изделие под наименованием «Нова» было представлено в сентябре того же года.

Мощность. В 1968г. в области мини-компьютеров появилась машина «Нова»; ее представила фирма Data General, образованная в том же году тремя бывшими сот
Мощность. В 1968г. в области мини-компьютеров появилась машина «Нова»; ее представила фирма Data General, образованная в том же году тремя бывшими сотрудниками фирмы DEC. Машина «Нова» имела низкую цену — 8 тыс. долл. — и обеспечивала возможность использования различных ПЗУ и ЗУПВ общей емкостью до 32 тысяч слов.

Новая машина имела цену 8 тыс. долл. и обладала чертами крупного компьютера — например, она содержала четыре сумматора, чего в мини-компьютерах раньше не было. В машине «Нова» предусматривалась также возможность комбинированного использования постоянной памяти и оперативной памяти до максимальной емкости 32 000 слов. Это позволило хранить важные программы в энергонезависимом ПЗУ с прошитыми сердечниками.

27 месяцев спустя после представления машины «Нова» фирма Data General представила машину «Супернова», которая в 5—15 раз превосходила свою предшественницу по быстродействию. Дальнейшее расширение этой серии произошло в октябре 1970г., когда были введены модели «Нова 1200» и «Нова 800», а также «Супернова SC» — первый мини-компьютер, в котором была применена полупроводниковая память.

Ввиду богатых потенциальных возможностей в этой области возник целый ряд фирм по выпуску мини-компьютеров. Это были фирмы Computer Automation, General Automation, Interdata, Modular Computer, Microdata, Datacraft, Varian Associates и другие. Старые фирмы в качестве контрмер выпускали собственные изделия подобного рода. Например, фирма Honywell представила в 1969г. мини-компьютер модели 316 стоимостью менее 10 тыс. долл.

Разработчики компьютеров привыкли к тому, что для ввода и вывода данных человеком применяется телетайп, причем наиболее популярным является телетайп фирмы Western Electric. Однако в течение 1960-х годов начали разрабатываться и завоевывать популярность более гибкие терминалы на ЭЛТ.

Первоначально были опасения, что трубки с растровой разверткой, подобные кинескопам телевизоров, будет трудно использовать, поскольку телефонные линии не могут работать с широкой полосой пропускания, требуемой для передачи видеосигнала. Кроме того, надо было» обеспечить преобразование цифровой информации, выдаваемой компьютером, в аналоговые отклоняющие сигналы и сигналы модулирования яркости, требуемые для трубок, подобных телевизионным кинескопам. Однако к концу десятилетия фирмы IBM, RCA и отделение Western Development Laboratories фирмы Philco-Ford занимались совершенствованием подобных терминалов.

Еще одним новым устройством ввода-вывода, разработанным в течение 1960-х годов, было устройство, заменяющее широко распространенные перфокарточные машины. Фирма Mohawk Data Sciences Corp., небольшая компания в северной части шт.Нью-Йорк, в 1965г. представила свой накопитель данных модели 1101. Оператор работал за клавиатурой типа клавиатуры перфоратора, однако вместо пробивки отверстий в бумажных перфокартах производилась регистрация информации на 7-дорожечной магнитной ленте с продольной плотностью записи около 8 бит/мм для последующей обработки на компьютере.

Наряду с совершенствованием терминалов ввода-вывода появились улучшенные-методы подключения дистанционного терминального оборудования к центральному компьютеру. К 1963г. фирма Bell System, входящая в корпорацию AT&T, установила около 5000 модуляторов/демодуляторов (модемов) типа Data Phone для передачи цифровой информации по аналоговым телефонным линиям, а устройства телекс фирмы Western Union были установлены в 3000 пунктах, обеспечивая передачу данных по телеграфным линиям связи.

Чтобы упростить взаимодействие цифровых устройств ввода-вывода, линий связи и компьютеров, в июле 1963г. в промышленности по выпуску средств вычислительной техники был принят Американский стандартный код для обмена информацией (ASCII). Этот 7-бит код представлял знаки алфавита, цифры, знаки препинания и знаки управления передачей данных.

Главный фотошаблон. Прецизионный стеклянный негатив, содержащий рисунки схем для травления 48 печатных схемных плат с гибридными логическими приборами
Главный фотошаблон. Прецизионный стеклянный негатив, содержащий рисунки схем для травления 48 печатных схемных плат с гибридными логическими приборами, был изготовлен для компьютеров «Системы/360». На фотографии показано, как такой фотошаблон проверяется техником в чистой комнате, прежде чем его вставят в автоматическую установку для фотоэкспонирования.

К концу десятилетия ряд фирм пытался захватить определенную долю растущего рынка средств передачи данных, принимая на себя эксплуатацию специального оборудования по передаче данных. Среди них были фирмы Data Transmission Co., лучше известная под наименованием Datran, и Microwave Communications of America. Компания American Telephone & Telegraph Co. присоединилась к ним в 1970г., предложив средства передачи данных по частным линиям.

В начале 1960-х годов на пути к стандартизации и широкому внедрению находились такие языки программирования, как Фортран и Кобол, а в течение десятилетия было разработано еще несколько других базовых языков. Кеннет Иверсен, сотрудник фирмы IBM, в 1962г. предложил язык APL. Хотя этот символический язык был полезен для разработки определенных прикладных программ, специальная символьная нотация затрудняла его применение. В 1963г. группа пользователей фирмы IBM, группа Share, вместе с этой фирмой начала разрабатывать язык, который был бы удобен не только для вычислений, но также для обработки текстовых данных, что было трудно делать на Фортране или Коболе. Результатом явилось представление в 1965г. языка PL/1, наиболее универсального языка с максимальным диапазоном приложений по сравнению со всеми языками, которые были созданы до того времени.

В Дартмутском колледже тем временем проблемы обучения большого числа студентов программированию компьютеров привели к поискам более простого языка. Результатом явился язык Бейсик, Универсальный символический инструкционный код начинающего1{Beginner's All-Purpose Symbolic Instruction Code}, разработанный в 1964г. Джоном Кемени и Томасом Курцем.

В начале 1960-х годов был переработан и усовершенствован Алгол, язык программирования, первый компилятор для которого был создан Ассоциацией вычислительной техники в 1958г. Этот язык был первым, в котором использовалась блочная структура и более эффективно определялись диапазоны переменных. На базе этого языка был создан ряд других специализированных языков.

К этому времени американская вычислительная техника прочно удерживала ведущую роль в мире. Фирма IBM доминировала как на американском, так и на иностранных рынках сбыта. Английская промышленность, в которой в начале 1960-х годов было 12 фирм — изготовителей компьютеров, подверглась реорганизации, так что к 1970г. остался один главный изготовитель — фирма International Computer Ltd. Единственный ведущий изготовитель компьютеров во Франции — фирма Compagnie des Machines Bull — получила много американского капитала, как и компьютерные фирмы Италии и ФРГ. Единственной страной, сохраняющей независимое и прочное положение в вычислительной технике, была Япония, правительство которой проводило политику, направленную на группирование фирм и объединение их усилий.

«Япония сделала скачок практически с нулевого уровня на третье место в мировой вычислительной технике в течение шести лет, отставая по числу компьютерных установок только лишь от Соединенных Штатов и ФРГ»,— говорил Кацусико Нода, глава отделения электронных компьютеров Электротехнической лаборатории японского министерства внешней торговли и промышленности. Работами по вычислительной технике занимались семь фирм: Hitachi, Fujitsu, Nippon Electric, Toshiba, Oki Electric, Mitsubishi Electric и Matsushita. В 1961г. правительство образовало фирму Japan Electronic Computer Co., чтобы та покупала компьютеры у фирм-изготовителей и сдавала их в аренду заказчикам, тем самым освободив изготовителей от забот по организации эксплуатации машин.

Хотя японские фирмы — изготовители компьютеров не имели затруднений с аппаратурными средствами, критические проблемы программного обеспечения и недостаток квалифицированного персонала вынудили большинство из них в начале 1960-х годов пойти на производство американских компьютеров по лицензиям.

Однако к 1966г. японское правительство решило сделать эти фирмы независимыми от импорта компьютеров. Ожидалось, что половина компьютеров, которые должны были быть установлены в Японии в 1966 г. на общую сумму около 190 млн. долл., будет отечественного производства. А министерство внешней торговли и промышленности составило пятилетний план исследований и разработок по созданию крупного быстродействующего компьютера, выделив для этой цели 37 млн. долл.

Фирма Fujitsu выдвинула Японию в число первых стран по обработке данных, когда в 1968г. она объявила о своей серии 230 компьютеров «Факом». Модель 60, представленная в апреле, была мультипрограммным компьютером, который можно было объединять с другим компьютером модели 60, чтобы создать двухпроцессорную конфигурацию. Позднее, в 1968г., были представлены и другие модели.

В Нидерландах фирма Philips Gloeilampenfabrieken, крупнейшая электронная компания за пределами США в период 1960-х годов, образовала в 1962г. отделение по выпуску компьютеров. Свои первые компьютеры она представила спустя 6 лет. Три машины третьего поколения серии Р1000 можно было грубо сравнить с моделями 30, 40 и 50 «Системы/360» фирмы IBM.

Компьютеры, безусловно, подлили масла в огонь автоматизации, который охватил промышленный мир в 1960-х годах. Например, фирма National Biscuit Co. купила цифровой компьютер компании Foxboro, чтобы управлять выпечкой крекеров Saltine и печенья Oreo на своем Чикагском предприятии. В апреле 1963г. на одном английском химическом предприятии было внедрено управление при помощи полупроводникового компьютера «Аргус 1024» фирмы Ferranti Ltd. В следующем году на ежегодной конференции и выставке Общества контрольно-измерительной техники в США два докладчика сообщали об использовании цифровых компьютеров модели 290 фирмы Minneapolis-Honeywell и модели 1620 фирмы IBM для управления американскими сталеплавильными печами.

В то время как все больше и больше компьютеров внедрялись в производство в 1964г. и инженеры ожидали следующего крупного события в электронике — первого применения интегральных схем в управляющих компьютерах, в области управления появилась новая важная концепция: прямое цифровое управление процессами промышленного предприятия — метод, предусматривающий разделение времени одного специализированного цифрового компьютера между сотнями входных датчиков и выходных исполнительных механизмов; это стало качественным скачком с точки зрения простоты и стоимости.

Плоский корпус. Работать с крошечными интегральными схемами было проблемой, решением которой оказался показанный на фотографии плоский корпус — керами
Плоский корпус. Работать с крошечными интегральными схемами было проблемой, решением которой оказался показанный на фотографии плоский корпус — керамический, пластмассовый или металлический, с плоскими ленточными выводами, выходящими с противоположных сторон. Корпус был разработан в 1962г. фирмой Texas Instruments и вскоре стал стандартным для промышленности.

Аппаратные средства прямого цифрового управления оказались не только более дешевыми, чем сотни специализированных аналоговых одноконтурных контроллеров, к тому же они не требовали столь больших денег для своего программирования, как универсальные крупные компьютеры, предназначавшиеся первоначально для обработки данных. Более того, эта новая техника дала возможность инженерам предприятия оптимизировать параметры процесса, управляемого при помощи компьютера.

Единственным серьезным вопросом при использовании прямого цифрового управления была надежность: не остановится ли весь процесс в случае выхода из строя компьютера? Все специалисты сходятся на том, что для предотвращения такого неприемлемого события требуются компьютеры с надежностью 99,95%.

Семь фирм во главе с фирмой 3M Co. вскоре начали выпуск на продажу систем прямого цифрового управления, причем все они гарантировали надежность компьютеров 99,95% или лучше. Цены новых систем были значительно ниже цен универсальных компьютеров для управления производственными процессами. В одной новой системе SDS-92 фирмы Scientific Data Systems Inc. впервые были даже использованы готовые микросхемы с логическими вентилями И/ИЛИ для буферных запоминающих регистров ввода-вывода в аналого-цифровом преобразователе. Стоимость системы SDS-92 с памятью объемом 2000 слов составляла 29 тыс. долл.

Формы и размеры. Для новых миниатюрных электронных устройств были разработаны гибридные схемы самых разнообразных форм, размеров и цветов. Различные ц
Формы и размеры. Для новых миниатюрных электронных устройств были разработаны гибридные схемы самых разнообразных форм, размеров и цветов. Различные цвета этих танталовых тонкопленочных схем 1967г. фирмы Bell Telephone Laboratories являются результатом различной толщины слоя окисла тантала.

Компьютеры начали применяться в крупнейшей отрасли американской промышленности — в производстве автомобилей. К 1964г. фирмы General Motors и Ford использовали компьютерные графические средства для создания аксонометрических чертежей новых моделей автомобилей в реальном масштабе времени. Эти чертежи переносились затем на перфоленты, при помощи которых на станках с числовым программным управлением изготавливались макеты в натуральную величину и штампы для реальных деталей.

Автомобильная и авиастроительная промышленность были первыми, где контрольные установки с числовым программным управлением применялись для проверки положения и измерения размеров отверстий в блоках двигателей. Эти неутомимые контроллеры обеспечили сокращение времени проверки качества на 98% при этом даже документируя (протоколируя) свою собственную работу.

Компьютеры проникали также и в другие области. Они внедрялись на электростанциях в качестве тренажеров-имитаторов, контроллеров для управления распределением электроэнергии и управления линиями передачи данных коммунальным предприятиям, находящимся на расстоянии в тысячи километров.

Промышленность начала исследовать возможности применения полупроводниковых приборов в качестве более дешевых и надежных заменителей механических и электромеханических аппаратных средств. Для измерений и контроля положений, давления и скорости в области, где ранее доминировали потенциометры, сельсины и акселерометры, быстро начали проникать полупроводниковые диоды, туннельные диоды и диоды на эффекте Холла. Типичным примером новых приборов были новые полупроводниковые тензодатчики, изготовляемые из монокристального кремния p-типа; их чувствительность к механическим напряжениям оказалась в 10—100 раз более высокой, чем чувствительность датчиков в виде металлической фольги или проволоки. Была и другая область промышленного применения электроники — ультразвуковые генераторы с частотами в диапазоне от 20 до 100 кГц обеспечивали очистку баков, сверление, сварку и пайку. Совершенствовались также методы преобразования питающих напряжений.

В 1956г. инженерами-связистами фирмы Bell Telephone Laboratories были разработаны кремниевые управляемые выпрямители. Разработчики использовали их в качестве pnpn- транзисторных переключателей. Однако инженеры — специалисты по источникам питания во главе с Гордоном Холлом на предприятии по производству выпрямителей фирмы General Electric (Клайд, шт.Нью-Йорк) переработали кремниевые управляемые выпрямители, превратив их в дешевые и надежные приборы, способные управлять большими электрическими токами.

Усовершенствования в области видеотехники обеспечили блестящее будущее этого направления электроники. Видиконные камеры с высокой разрешающей способностью были применены для наблюдения за радиоактивными внутренними зонами атомных электростанций. Союз электронно-лучевых трубок и компьютеров позволил создать системы фотонабора, которые постепенно вытеснили из полиграфии машины с литьем. Нечто похожее совершила фирма Ampex Corp., которая в 1967г. продемонстрировала дисковый аппарат цветовой видеозаписи (основанный на компьютерной технике) стоимостью всего 5000 долл.: тем самым она пустила в ход часы, отсчитывающие дни применения кинофильмов в вещательном телевидении.

К концу 1960-х годов завершился долгий путь развития всех электронных приборов, и только полупроводники продолжали совершенствоваться. Если в начале десятилетия в аппаратуре применялись и лампы, и транзисторы, то в конце его — линейные и цифровые интегральные схемы, заложившие фундамет «микроэлектронной революции» 1970-х годов (см. гл. 5 и 8). В список важнейших достижений в области компонентов можно включить:

— Создание новых типов корпусов для ИС, начиная от корпуса для кристалла с балочными выводами или корпуса для «перевернутого кристалла» и кончая более привычным планарным корпусом или корпусом с двухрядным расположением выводов.

— Создание целых серий миниатюрных пассивных компонентов (в ответ на появление новых полупроводниковых приборов) и модульных операционных усилителей.

— Появление компонентов для оптоэлектроники — светоизлучающих диодов, волоконно-оптических изделий, оптронов.

— Разработка технологии напыления проводников на печатные платы и широкое распространение многослойных печатных плат.

— Внедрение все новых и новых систем автоматической сбойки и автоматического монтажа.

— Широкое применение тонко- и толстопленочной технологии при создании гибридных ИС.

Освоение полупроводниковыми фирмами ионной имплантации явилось одним из важнейших достижений в области производства ИС. Эта технология позволяет изменять свойства твердого тела путем внедрения в них ионов. Первые работы в этой области произвели в конце 1940-х и начале 1950-х годов сотрудники фирмы Bell Telephone Laboratories Рассел Ол и Уильям Шокли.

В 1963г. ионная имплантация была применена для изготовления солнечных элементов на предприятии фирмы Ion Physics Corp. в Берлингтоне (шт.Массачусетс). Эта же фирма одной из первых изготовила коммерческий полупроводниковый прибор с применением ионной имплантации. Сообщение об этом появилось в 1967г. К 1970г. технология ионной имплантации была разработана настолько, что ее внедрили на поточных линиях фирм Hughes и Mostek.

Другим крупным усовершенствованием технологии производства ИС явилось создание «чистых помещений», позволивших уменьшить загрязнение кремниевых пластин пылевыми и другими частичками. Такие помещения начали появляться на предприятиях фирм General Instrument, Texas Instruments, American Microsystems и RCA в 1967г. В «чистых комнатах» в 1 м3 содержалось приблизительно не более 3,5 тыс. частичек; для производства сверхбольших интегральных схем пришлось создать современные «сверхчистые комнаты».

В журнале Electronics от 8 июля 1968г. была напечатана статья с описанием применения фирмой Signetics плазмы (представляющей собой облако заряженных ионов) для снятия резиста, нанесенного на кремниевую пластину. Этот метод сухого травления получил широкое распространение в конце 1970-х годов для обработки больших интегральных схем. В 1969г. появилась другая короткая статья с описанием установки для нанесения фоторезиста, в которой кремниевые пластины перемещались воздушной шторкой. Этот метод, разработанный фирмой Industrial Modules Systems (Купертино, шт.Калифорния), был «воскрешен» в конце 1970-х годов в полностью автоматических установках оперативной обработки ИС.

Разработка литографических методов, внедрение которых для производства сверхбольших интегральных схем планировалось на 1980г., началось еще в 1960-х годах. Прежде всего были разработаны генератор рисунка ИС и камера для пошагового репродуцирования. Эти устройства позволили изготовлять прецизионные фотошаблоны для ИС. Другая прогрессивная технология — рентгеновская литография — появилась только в 1970г.

Технология изготовления фотошаблонов, которая стимулировала развитие всех литографических методов, очень скоро стала настолько сложной, что разработчики ИС были вынуждены обратиться к машинному (автоматизированному) проектированию. В 1964г. отделение Norden фирмы United Aircraft применила компьютер для анализа проектируемой линейной схемы (двухкаскадного дифференциального усилителя) и разработки топографии фотошаблона. В системе отделения Norden центральным элементом был диалоговый видеотерминал, снабженный световым пером для внесения изменений.

К 1969г. машинное проектирование ИС стало общепринятым методом. Компьютеры делали все, начиная от проверки логических уравнений и кончая распечаткой команд для установки по производству ИС. Стандартным решением стало применение хранимых отработанных ячеек (стандартных подсхем), расчленяющей логики и машинной графики.

С усложнением интегральной технологии возникли трудности, обусловленные необходимостью соединения миниатюрного кристалла с подложкой гибридной ИС или печатной платой. Для печатных плат были разработаны планарные корпуса и корпуса с двух- и четырехрядным расположением выводов. Крепление «голого» кристалла в гибридной ИС стало возможным благодаря применению метода «перевернутого кристалла», балочных выводов и паучкового соединения.

Планарный корпус, появившийся первым, выполнялся из керамики, пластмассы или металла и с двух сторон имел плоские ленточные выводы. Этот корпус был предложен в 1962г. фирмой Texas Instruments (Даллас). Он быстро завоевал всеобщее признание и стал стандартным; в 1965г. фирма TI разработала панельку для планарного корпуса.

Прямоугольный корпус из керамики или пластмассы с двухрядным расположением выводов впервые был создан в 1964г. в фирме Fairchild Semiconductor (Маунтен-Вью, шт.Калифорния). В 1969г. фирма Autonetics (Анахайм, шт.Калифорния) — в то время отделение фирмы North American Aviation — создала интересную модификацию корпуса DIP, которая снова привлекла к себе внимание в конце 1970-х годов,— керамический корпус с 42 выводами. С каждой стороны основания этого корпуса были предусмотрены два разнесенных ряда штырьков, имеющих расстояние между центрами 1,27 мм. Это так называемый корпус с четырехрядным расположением выводов.

Метод «перевернутого кристалла», позволяющий прикреплять кристаллы к подложкам гибридных ИС, впервые был описан в 1963г. в статье фирмы IBM. Фирма предложила предусматривать на выводной площадке транзистора или ИС большие металлические приливы (шарики). Кристалл переворачивался, приставлялся к этим контактным площадкам на керамической подложке, а затем припаивался к ним способом расплавления дозированного припоя. Многие фирмы экспериментировали с этим методом, однако практически только одна фирма IBM с 1970г. пользуется им.

Метод балочных выводов предложен в 1964г. Мартином Лепселтером из фирмы Bell Telephone Laboratories. Этот метод металлизации золотом позволил не только соединять отдельные вентили на кристалле ИС, но и формировать похожие на стержни выводы для подключения к внешним цепям. Подобно выводу-кронштейну, относительно толстый золотой балочный вывод выступает за контур кристалла и контактирует с соответствующими контактными площадками подложки.

Технология балочных выводов оказалась чрезвычайно надежной, и фирмы TI и Motorola некоторое время выпускали коммерческие ИС с такими выводами. Однако постепенно основным пользователем этого метода стала фирма Western Electric, выпускающая ИС для собственных нужд; это напоминает ситуацию в области ИС с «перевернутым кристаллом», где инициативой завладела фирма IBM.

В 1968г. фирма Motorola впервые сообщила о так называемом паучковом креплении, которое позволяло избавиться от проволочек, соединяющих кристалл с контактными площадками на рамке с выводами. Этот метод основан на использовании паукообразной структуры, изготовляемой штамповкой из непрерывной металлической ленты. Крепление кристалла к этой детали осуществлялось специально созданной автоматической установкой. Другой автомат приваривал паукообразную деталь с кристаллом к контактным площадкам рамки с выводами. Поскольку все операции крепления производились одновременно, весь процесс требовал в 20 раз меньше времени, чем крепление вручную. Фирма Motorola пользовалась паучковым креплением в начале 1970-х годов, однако потом этот метод был вытеснен более привычными методами, такими, как автоматическое проволочное крепление и автоматизированное ленточное крепление (в более позднее время).

После хорошего старта в начале 1960-х годов радиолампы постепенно стали терять популярность. В 1961г. промышленность радиоламп переживала бум. В сообщениях за этот год упоминались фирмы, которые в своих телевизорах или стереофонических радиоприемниках пользовались компактронами фирмы General Electric (представлявшими собой несколько ламп в одном баллоне). В новом радиолокационном маяке, созданном в 1961г., был применен нувистор — малогабаритная керамическая радиолампа фирмы RCA (см. гл.6). Появились транзисторы и стабилитроны, хотя и в ограниченных количествах.

В 1963г. радиолампы все еще использовались конструкторами электронного оборудования. Например, фирма RCA верила в них настолько, что затратила 11,6 млн. долл. на расширение завода электровакуумных приборов в Ланкастере (шт.Пенсильвания). Однако в конце 1960-х годов радиолампы практически перестали применять; исключение составляли специальные радиолампы для мощных передатчиков и радиолампы для замены выходивших из строя приборов в эксплуатируемой аппаратуре. Победу над ними одержали кремниевые транзисторы.

Пока происходила эта борьба, разработчики пассивных и даже электромеханических компонентов не стояли на месте. В 1964г. появились сообщения о малогабаритных резисторах, предназначенных для высокоплотного монтажа. В основном это были изделия на основе различных пленок, формируемых путем напыления углерода, металла или окиси олова. На подложках гибридных ИС использовались прецизионные резисторы на тонких пленках нихрома или тантала.

Реле становились все меньше и меньше, а их быстродействие все время возрастало. В корпусах для кварцевого резонатора или герметичных стеклянных трубках стали выпускаться миниатюрные поворотные реле, герметизированные язычковые реле, ферроэлектродинамические, настроенные и ртутные реле. Все такие реле могли управляться транзисторами или определенными цифровыми ИС. В 1969г. фирма C.P.Claire из Чикаго рекламировала сверхминиатюрные реле в транзисторном корпусе TO-5. Появились индуктивные приборы, такие, как трансформаторы и дроссели, в которых были использованы теперь уже привычные ферритовые сердечники; начался процесс уменьшения габаритов этих изделий и повышения граничной частоты их рабочего частотного диапазона. Были созданы катушки индуктивности с миниатюрными сердечниками, габариты которых были в 1000 раз меньше габаритов прежних коммерческих изделий.

В 1960-х годах широко использовались потенциометры, поскольку схемотехника в основном была аналоговой, а сервомеханизмы требовали применения электромеханических элементов обратной связи. В ходу были потенциометры самого различного типа: проволочные, керметовые, из проводящей пластмассы, угольные и металлопленочные. Были освоены малогабаритные подстроечные потенциометры. Новые подстроечные компоненты могли монтироваться непосредственно на печатной плате, а не на передней панели устройства.

Лазер. В 1962г. фирма General Electric создала лазер нового типа на основе арсенида галлия. Маленькое пятнышко между двумя электродами внутри кольцево
Лазер. В 1962г. фирма General Electric создала лазер нового типа на основе арсенида галлия. Маленькое пятнышко между двумя электродами внутри кольцевой области (в нижней части фотоснимка) — это и есть новый лазер. За лазером, охлаждаемым жидким азотом, пристально наблюдает Роберт Холл, его изобретатель.

Для рассматриваемого периода было также характерно применение модулей. Фирмы Teledyne/Philbrick, Analog Devices и многие другие выпускали небольшие залитые эпоксидной смолой съемные модули для установки на печатных платах. В виде модулей в основном выпускались высококачественные операционные усилители и преобразователи данных (всего нескольких типов). Кроме того, в продаже появились толстопленочные усилители и стабилизаторы напряжения, разработанные несколькими фирмами (включая фирму Beckman Instruments). Эти гибридные ИС часто были весьма сложными. Например, в 1968г. фирма Philbrick/Nexus создала ИС операционного усилителя в планарном корпусе, в которой на подложке из окиси алюминия были сформированы толстопленочные межсоединения и тонкопленочные резисторы. Более того совместное использование толсто- и тонкопленочной технологий было характерным для тогдашних гибридных приборов.

Фирма Microswitch (Фрипорт, шт.Иллинойс), являющаяся отделением фирмы Honeywell, создала в 60-е годы твердотельный бесконтактный переключатель на эффекте Холла, который следует считать одним из самых хитроумных приборов, созданных в это десятилетие. Сердцем этого прибора стала особая ИС, содержащая датчик Холла, триггерную схему и усилитель. При нажатии клавиши к этой ИС приближался постоянный магнит, что приводило к ее срабатыванию. В усовершенствованном виде этот клавишный ключ широко используется в настоящее время в клавиатурах терминалов данных.

Технология печатных плат шла в ногу с этими достижениями. Когда промышленность ИС перешла на планарные корпуса, а затем и на корпуса DIP фирмы — изготовители печатных плат научились делать тонкие соединительные проводники и освоили многослойные платы. Все это позволило увеличить число корпусов на одной печатной плате.

Маскирующие резисты уже не подходили для изготовления тонких соединительных линий, требуемых проектировщиками печатных плат с плотным размещением компонентов. Выход был найден использованием сухих пленок. К 1970г. фирмы Du Pont и Dynachem монополизировали 21% общего объема резистов для производства печатных плат.

В 1960-х годах работы в области измерительных приборов стимулировали три фактора: определение более точных стандартов, потребность в новых приборах для развивающихся телеметрии и вычислительной техники и потребность в установках автоматического контроля новых интегральных схем.

В 1961г. произошел первый крупный скачок в повышении точности измерений электронными методами: Национальное бюро стандартов (НБС) применило теорему в области электростатики, сформулированную Томпсоном и Лампаром в 1956г. в журнале Nature, vol.177. Теорема открывала путь к созданию конденсаторов, емкость которых можно вычислить по единственному параметру — длине, определенной с прецизионной точностью. НБС сконструировала конденсатор, сделавший измерение сопротивления более простой и точной операцией.

Сотрудник НБС Куткоски, пользуясь особым квадратурным мостом, сопоставил значения емкости и частоты с сопротивлением по переменному току, а затем пересчитал эти данные относительно резистора, разница между сопротивлениями по переменному и постоянному току которого поддавалась расчету. Неопределенность его измерения составила всего 2,3*10-6.

С появлением возможности калибровки измерительных приборов по более точным электрическим стандартам НАСА и военные организации стали мягко требовать от своих поставщиков, чтобы они пользовались приборами, калибруемыми по стандартам, которые находятся под наблюдением НБС. В 1962г. это требование нашло решительную поддержку правительства США.

Другое достижение в области стандартов относится к 1964г. Международный комитет мер и весов отказался от трудно измеряемого эфемеридного времени (связанного с обращением Земли вокруг Солнца) и принял новый стандарт, основанный на атомном времени, которое было исследовано в 1950-х годах Джерролдом Захариасом из Массачусетского технологического института. Секунда атомного времени была определена как интервал времени, в течение которого электрон в оболочке атома цезия-133 (не подвергаемого воздействию внешнего поля) совершает 9 192 631 770 переходов между двумя определенными энергетическими уровнями.

Этот новый стандарт также оказался чрезвычайно важным для американского правительства. Подводные лодки «Поларис», составившие впоследствии первую линию обороны США, смогли производить прецизионные измерения частоты и времени. На основе именно этих измерений команды лодок могли с высочайшей точностью определять свои координаты перед наведением и запуском ракет.

Упор на ракетную технику как в области обороны, так и при создании глобальных систем связи и исследовании космического пространства обусловил повышение роли телеметрии. Увеличение объема передаваемых данных привело к перегрузке существующей телеметрической ЧМ/ЧМ-системы. Первоначально удельный объем данных удалось уменьшить путем их об работки перед передачей: посылалась информация только об изменениях измеряемых величия. Была снижена потребляемая мощность, сокращены объем и масса аппаратуры. Однако очень скоро и эта мера перестала быть эффективной, причем это относилось не только к результирующему удельному объему данных, но и к достоверности передач.

Для преодоления этих трудностей были исследованы различные импульсные методы передачи, применение которых могло обеспечить более эффективное уплотнение данных. Наиболее эффективной оказалась импульсно-кодовая модуляция.

В связи с выполнением космической программы к промышленности измерительных приборов стали предъявлять два новых требования, дополнивших требование высокой точности. Во-первых, возник спрос на малогабаритные датчики, пригодные для измерения комплекса физических параметров; во-вторых, понадобились приборы, способные направлять измерительные данные непосредственно в компьютер. Аналогичные требования стали выдвигать в отраслях промышленности, служащих интересам всего общества или обеспечивающих автоматизированное управление производственными процессами (здесь пришли к выводу, что телеметрия — прекрасное подспорье в управлении предприятиями), а также в медицине, где необходимо было получать информацию о ряде параметров тела пациента.

Телекамера. Цветная четырехтрубочная ТВ-камера ТК-42 фирмы RCA была впервые продемонстрирована на выставке Национальной ассоциации вещательных организ
Телекамера. Цветная четырехтрубочная ТВ-камера ТК-42 фирмы RCA была впервые продемонстрирована на выставке Национальной ассоциации вещательных организаций. Показанный здесь 114-мм суперортикон вырабатывал сигнал яркости. В цветовых каналах использовались 25-мм суперортиконы.

В 1960г. в отделении управляемых снарядов и космических исследований фирмы Lockheed был разработан ЧМ-передатчик массой 85г, который пациент мог носить на шее, выполняя обычную работу. Данные, поступающие от различных датчиков на его теле, принимались ЧА-приемником, соединенным с обычным электрокардиографом. Фирма Gulton Industries создала электронный термометр с термистором в мостовой схеме, который обеспечивал быстрое измерение температуры. В 1961г. эта же фирма разработала для ВВС систему, предназначенную для измерения 14 различных физиологических параметров.

Конечно, были и другие достижения. Д-ра Хаури и Холмс из Колорадского университета создали установку «Сомаскоп», в которой на экране осциллографа формировалось двумерное изображение (похожее на рентгеновское), получаемое облучением ультразвуковых импульсов с частотой 1000 импульс/с. Фирма AIL сконструировала чувствительную к давлению радиопилюлю, предназначенную для проведения измерений в желудочно-кишечном тракте.

Доктора из университета Буффало создали стимуляторы сердечной деятельности, вживляемые в тело пациента. Больница Управления по делам ветеранов в Буффало и фирма Wilson Greatbatch Electronic Consultants and Medtronics приобрели лицензии на производство и сбыт таких стимуляторов.

Сохранение жизни. Миниатюризация электронной аппаратуры, ставшая возможной благодаря широкому распространению интегральных схем, позволила создать в 1
Сохранение жизни. Миниатюризация электронной аппаратуры, ставшая возможной благодаря широкому распространению интегральных схем, позволила создать в 1967г. этот имплантируемый стимулятор сердечной деятельности (фирма Medtronic Inc., Миннеаполис). Через несколько лет на базе новых достижений в области ИС будут созданы стимуляторы с меньшими габаритами.

Информационный взрыв, уже начавшийся в то время, потребовал ускорить анализ данных, а для этого надо было получать данные в форме, пригодной для ввода в компьютер. Решение давали цифровые измерительные приборы, которые были основаны на использовании двоичных счетчиков. Они были сложнее аналоговых приборов и поэтому стоили дороже, но обладали повышенной точностью.

В первых цифровых измерительных приборах использовались самые различные индикаторы, начиная от оптоэлектрических и оптомеха-нических индикаторов цифровой информации и кончая электролюминесцентными. Индикатор тлеющего разряда (трубка «Никси»), примененный в первом цифровом вольтметре (см. гл.6), стал самым распространенным прибором, однако в 1968г. его популярность начала уменьшаться. В том же году фирма Hewlett-Packard объявила о создании первой коммерческой матрицы светоизлучающих диодов. Этот 28-элементный прибор был разработан отделением компонентов этой фирмы.

К этому времени было разработано уже несколько различных цифровых методов измерения напряжения: метод последовательного счета (с пилой), метод интегрирования и потенцио-метрический метод с интегрированием. Однако стандартным решением в цифровых вольтметрах стало применение метода двухшагового интегрирования, обеспечивающего снижение погрешностей, обусловленных случайным шумом, и поэтому гораздо более точного. Этот метод был предложен Гилбертом из фирмы Weston Instruments в 1950-х годах, однако в то время считалось, что он не найдет широкого применения. В середине 1960-х годов Джордж Арманн из фирмы Fairchild Camera усовершенствовал метод двухшагового интегрирования; фирмы Weston и Fairchild получили совместные патенты по усовершенствованному методу.

На рынке осциллографов доминировала фирма Tektronix, а ее основным конкурентом была фирма Hewlett-Packard. В 1962г. фирма Tektronix объявила о создании бистабильной запоминающей трубки прямого наблюдения (примененной в осциллографе 564). Фирма HP создала осциллограф HP185А с очень высоким быстродействием: благодаря применению стробоскопического метода, разработанного этой фирмой, он позволял наблюдать периодические сигналы с частотой 1 ГГц. За два года (начиная с 1964г.) фирма HP разработала модель HP180А — первый осциллограф на полупроводниковых приборах.

Дорогая фотография. Джак Мэрдок (слева) и Ховард Воллам, основатели фирмы Tektronix, демонстрируют в 1964г. новую модель универсального осциллографа с
Дорогая фотография. Джак Мэрдок (слева) и Ховард Воллам, основатели фирмы Tektronix, демонстрируют в 1964г. новую модель универсального осциллографа серии 500, выпущенную через 17 лет после появления первой модели этой серии — осциллографа 511. От показанного здесь осциллографа 547 ожидали четкого изображения, высокой надежности и технического совершенства.

Создание этой модели вскоре привело к еще большему посягательству на «территорию» фирмы Tektronix: речь теперь уже шла о лабораторном осциллографе. В 1969г. фирма HP выпустила модель 183А (внешне похожую на модель 180А), которая тогда была самым широкополосным прибором с прямой записью.

На выставке и конференции по электронике западных штатов в 1969г. фирмы Tektronix и HP вступили в открытую конкурентную борьбу. Фирма HP широко рекламировала свою модель 183А, а фирма Tektronix впервые продемонстрировала свой новый лабораторный осциллограф серии 7000. На экране этого полупроводникового осциллографа с полосой пропускания 150 МГц отображались такие данные, как скорость развертки, масштабный коэффициент и чувствительность отклонения по вертикали. Эти возможности обеспечивала только что разработанная схема среднего уровня интеграции. Если в осциллограф 183А можно было вставить всего два сменных блока, то осциллограф серии 7000 был рассчитан на четыре сменных блока. Поэтому эта двухлучевая модель могла иметь для каждого канала независимые усилители вертикального усиления и блоки развертки.

В 1970-х годах ситуация прояснилась в пользу фирмы Tektronix: она осталась ведущим изготовителем осциллографов. Однако фирма Hewlett-Packard, обладающая большим опытом, разработала другие важные измерительные приборы. Она занимает прочные позиции в области анализаторов спектра. Сначала появились ее сменные блоки для осциллографа HP410А, а затем — анализатор спектра HP851А/HP8551А. Фирма HP также внесла существенный вклад в разработку измерительного метода, до сих пор имеющего большое значение. Речь идет о рефлектометрии во временной области.

Характерной чертой перечисленных и других измерительных приборов, созданных в конце 1960-х годов, было использование интегральных схем. В 1966г. о буме в области ИС заговорили во всем мире. Интегральными схемами стали пользоваться не только изготовители измерительных приборов, но и во всех остальных секторах электронной промышленности. Это привело к возникновению нового рынка измерительных приборов: автоматических установок для контроля параметров ИС.

Твердотельная камера. В 1966г. фирма RCA впервые продемонстрировала беструбочную ТВ-камеру; на переднем плане видна плата с электронными цепями камеры
Твердотельная камера. В 1966г. фирма RCA впервые продемонстрировала беструбочную ТВ-камеру; на переднем плане видна плата с электронными цепями камеры, которую держит в руках Пол Веймер, сотрудник лабораторий фирмы RCA в Принстоне (шт.Нью-Джерси). Сердцем камеры являлись 132 тыс. тонкопленочных фотоприемников, смонтированных на четырех стеклянных пластинках размером 25,4*25,4 мм.

Бостонская фирма Teradyne одной из первых стала специализироваться на выпуске оборудования для автоматизированных испытаний. В 1960г. она создала тестер для диодов, модель D-131. В том же году фирма Texas Instruments (Даллас) приступила к продажам первого тестера для ИС (модель 659А) ценой 16,5 тыс. долл. Тестер производил 36 измерений ИС, которые могли иметь до 14 выводов. Вскоре фирма Teradyne выпустила тестер R105 для автоматического контроля резисторов, в котором допуски устанавливались номеронабирателем. Большая партия этих тестеров была продана изготовителю компонентов — фирме Allen-Bradley, и они пользовались успехом. Фирма Fairchild выпустила тестер для транзисторов — модель 50, которая начала целую серию таких приборов (модели 200, 250, 500 и 900).

В 1969г. была выявлена необходимость проведения испытаний даже фирмами — пользователями ИС. Дело в том, что многие фирмы,, ожидавшие от приобретаемых ими линейных ИС высокой надежности, столкнулись с очень высокими частотами отказов — вплоть до 10-2. В то время в продаже уже имелись хорошие тестеры; тем не менее некоторые фирмы — изготовители ИС под давлением жестокой конкуренции все же ослабили требования к надежности выпускаемых приборов. Чтобы обнаружить дефекты покупаемых ИС, фирмы-изготовители должны были изготовить системы на этих изделиях и испытать их.

В том же 1969г. фирма GenRad предложила частичное решение этой проблемы: она выпустила первый коммерческий тестер для печатных плат с ИС, модель 1790. Теперь фирмы — изготовители оборудования уже могли испытывать свои платы еще до сборки систем. Рясходы по определению и устранению неисправностей были снижены в 10 раз. Для окончательного решения проблемы было решено создать форум,, где пользователи, изготовители испытательного оборудования и полупроводниковые фирмы могли бы откровенно обмениваться мнениями. Первая конференция по автоматическим испытаниям состоялась осенью 1969г. в Черри-Хилл (шт.Нью-Джерси).

В 1960-е годы возникла совершенно новая область электроники — оптоэлектроника, в которой использовались как оптические компоненты (световоды, линзы, волоконно-оптические изделия), так и светоизлучающие и светочувствительные электронные компоненты (светодиоды, фототранзисторы, фотодиоды). Опто-электроника создала уникальные компоненты такие, как оптроны с их исключительно высокой электрической изоляцией помех.

Первое крупное достижение оптоэлектроники — создание твердотельного источника света, названного светоизлучающим диодом (см. гл.5). Первоначально на СИД смотрели только как на световой источник. В номере журнала Electronics от 28 декабря 1962г. была напечатана статья о новом изделии под таким заголовком: «Позволят ли галлиевые сплавы создать новый электрический источник света?» Но уже в 1968г. в продаже имелись СИД-индикаторы. В начале 1970г. фирма Monsanto приступила к продажам оптрона, выполненного в корпусе DIP. Все это означало, что оптоэлектроника начала свой путь развития.

Арсенид-галлиевый инжекционный лазер заработал в 1962г., однако практическое применение этого прибора отодвинулось на конец 1970-х годов. К этому времени удалось решить основные проблемы производства и обеспечения надежности. Технические характеристики инжекционного (полупроводникового) лазера стали такими, что он уже мог найти естественное применение в волоконно-оптических линиях связи.

Видеотелефон. Когда фирма AT&T официально продемонстрировала свой «Пикчерфон», она считала, что создала ценное изделие. Однако аппарат не получил
Видеотелефон. Когда фирма AT&T официально продемонстрировала свой «Пикчерфон», она считала, что создала ценное изделие. Однако аппарат не получил распространения вследствие его высокой стоимости или отсутствия интереса к нему, а может быть, обоих этих факторов вместе.

Полупроводниковый лазер являет собой замечательный пример того, как одно и то же научное достижение может быть достигнуто сразу в нескольких лабораториях. Он был создан дважды: его разработала фирма IBM и повторно фирма GE. В своих одновременных публикациях в журнале Applied Physics Letter обе фирмы указали один и тот же день получения практически полезного стимулированного светового излучения — 1 ноября 1962г. Дело запуталось еще больше, когда 5 ноября 1962г. в редакцию этого же журнала поступила статья Линкольновской лаборатории Массачусетского технологического института, в которой сообщалось об успешном наблюдении светового излучения GaAs-кристалла.

Одновременно с этими сенсационными событиями происходило стремительное развитие технологии солнечных элементов. Космические задачи и в этом случае ускорили разработки: мощные спутники нуждались в высокоэффективных и легких фотоэлементах. В 1960г. (т.е. через шесть лет после создания фирмой Bell Telephone Laboratories) к.п.д. преобразования солнечных элементов на монокристаллическом кремнии был доведен до 8%.

Бытовая электроника принадлежала к тем областям, в которых общая тенденция перехода на полупроводниковые приборы отражалась слабо. В начале рассматриваемого десятилетия цветной телевизор все еще только становился полноценным изделием бытовой электроники. В 1960г. в США имелось всего 500 тыс. цветных приемников; не было ни бытовых видеомагнитофонов, ни автомобильных стереофонических воспроизводящих магнитофонов (с однокатушечными или двухкатушечными кассетами), ни полупроводниковых наручных часов.

Однако в конце десятилетия эти изделия уже продавались, ИС стали появляться и в другой продукции бытовой электроники, а объем продаж цветных телевизоров (качество которых резко улучшилось) существенно увеличился.

На пороге 1960-х годов техническое качество передач черно-белого телевидения было практически безупречным, однако цветные передачи имели пониженное качество. Пытаясь улучшить передающую часть ТВ-системы, инженеры создали немало опытных образцов ТВ-аппаратуры, которые так и не достигли этапа внедрения. Однако компоненты и схемные ре-щения, появившиеся в 1960-х годах в результате их экспериментальных работ, были использованы в первом поколении оборудования американской системы вещательного телевидения, действующей в настоящее время.

Интенсивные продажи цветных телевизоров начались только в 1963г. или даже в 1964г. В 1965г. было продано рекордное число цветных телевизоров — 9 млн. шт.; в начале 1970г. цветные телевизоры составляли уже добрую половину.

Ориентируясь на американский рынок, японская фирма Yaou Electric Co. в июне 1964г. продемонстрировала свой полупроводниковый цветной телевизор на однопрожекторном 20-см кинескопе, не требующем цепей сведения. Этот кинескоп, разработанный фирмой Kobe Kogyo Corp., представлял собой усовершенствованный хроматрон и поэтому содержал сетку цветовой коммутации для направления электронного луча на люминофорные полоски требуемого цвета.

Даже при наличии телевизора фирмы Yaou в 1964г. казалось, что транзисторные цветные телевизоры появятся только через несколько лет. В 1966г. фирма Fairchild Semiconductor сконструировала и изготовила болынеэкранный цветной телевизор с преимущественным применением полупроводниковых приборов (лампы были использованы в высоковольтном выпрямителе, выходной ступени полевой развертки и селекторе каналов метрового диапазона). Целью разработки было продемонстрировать возможность создания подобных аппаратов на том уровне развития ТВ-техники, который имелся в то время.

В марте 1966г. фирма RCA впервые ввела в телевизор ИС, которая использовалась в УПЧ звука с второй промежуточной частотой 4,5 МГц для усиления, ограничения, двухтактного ЧМ-детектирования и предварительного усиления сигнала звукового сопровождения.

Алхимия. Жидкокристаллические индикаторы, появившиеся в 1960-х годах, отличались малой потребляемой мощностью и относительно большой площадью. Джоул Г
Алхимия. Жидкокристаллические индикаторы, появившиеся в 1960-х годах, отличались малой потребляемой мощностью и относительно большой площадью. Джоул Голдмахер (фотоснимок 1968г.), ученый из фирмы RCA, сливает вместе два жидкокристаллических материала, чтобы получить квазиэмульсию, способную сохранять изображение даже после выключения напряжения питания.

В 1968г. появились цветные телевизоры фирмы Motorola, в которых шасси были размещены на выдвижных рамах; в шасси вставлялись сменные модули, которые могли заменяться техником по обслуживанию без единой пайки. Английская фирма Thorn Electrical Industries Ltd, сообщила о том, что она намерена выпустить полностью транзисторный цветной телевизор со сменными модулями.

Цветные телевизоры становились все лучше и лучше. В конце 1969г. со сборочных линий сошли первые аппараты с электронной селекцией каналов. Фирма RCA выпустила в продажу телевизор, который управлялся дистанционно ультразвуковыми сигналами, излучаемыми ручным передающим блоком. В телевизоре принятый цифровой сигнал преобразовывался в напряжение, запоминаемое на емкости затвора полевого МОП-транзистора для осуществления дистанционного управления насыщенностью, цветовым тоном или громкостью.

В начале 1960-х годов Федеральная комиссия связи затратила свыше 2 млн. долл. на испытания, задачей которых было определение возможности ТВ-вещания в дециметровом диапазоне в больших городах. На здании «Эмпайр стейт билдинг» в Нью-Йорке была установлена антенна для проведения опытных передач. Испытания еще не были завершены, когда Форд, один из членов ФКС, выдвинул следующее предложение: все новые телевизоры, сбываемые на уровне межштатной торговли, должны быть пригодными для приема в каналах метрового и дециметрового диапазонов. По оценке Форда, добавление дециметрового блока должно было увеличить стоимость телевизоров на 10 долл.

Отделение бытовой продукции Ассоциации электронной промышленности негативно прореагировало на законопроект по всеканальным телевизорам, внесенным на рассмотрение конгресса. Представители промышленности считали, что «сомнительные» решения невыгодны как изготовителям телевизоров, так и покупателям. Однако председатель ФКС Ньютон Миноу начал оказывать давление на телевещательные организации, чтобы заставить их поддержать выдвинутый законопроект. В мае 1962г. палата представителей одобрила законопроект, а сенат сделал это в июне. Закон вступил в силу 30 апреля 1964г.

Первоначально ТВ-вещание в дециметровом диапазоне не развивалось. В 1968г., однако, число передающих ТВ-станций заметно увеличилось.

Введение стереофонического звука в радиовещании преследовало две цели: повысить качественные показатели приема и сохранить аудиторию радиослушателей при наличии возрастающей конкуренции со стороны телевидения. Чеонард Кан, инженер из Нью-Йорка, в конце 1950-х годов разработал первую систему стереофонического вещания. Он развил идею одного английского изобретателя, который в 1931г. описал способ грамзаписи, позволявший воспроизводить «живые концерты».

Этим изобретателем был Алан Блюмлейн. В его системе многочисленные звуковые каналы использовались таким образом, что воссоздавалось звучание концертного зала. В системе Кана сигналы левого и правого стереоканалов передаются на своих АМ-поднесущих. Чтобы демодулировать сигнал, требовалось иметь два радиоприемника, причем один из них настраивался на частоту, расположенную несколько ниже несущей, второй — несколько выше.

Первые стереопередачи по системе Кана осуществила в январе 1960г. монреальская радиостанция CJAD. Оборудование было предоставлено самим изобретателем. Американские фирмы-изготовители, рассчитывающие на возникновение крупного рынка, начали интенсивные разработки различных систем, которые могла бы одобрить ФКС. Идентичные системы, предложенные фирмами GE и Zenith, в конце концов получили одобрение ФКС. 1 июня 1962г. ФКС официально одобрила стереофоническое вещание.

Ровно годом раньше ФКС разрешила ЧМ-радиовещание. Первые две ЧМ-радиостанции в Чикаго и Скенектади (шт.Нью-Йорк), появившиеся в эфире, принадлежали соответственно фирмам Zenith Corp. и GE. В ноябре 1961г. уже 22 ЧМ-станции вели стереопередачи; предсказывалось, что в конце 1961г. будет 50 таких станций, а в конце 1962 — 123 станции. Фирмы-изготовители и торговые фирмы сообщали о большом спросе на стереоаппаратуру, причем чаще приобретались «интегрированные» стереофонические ЧМ-приемники, чем стереоприставки для монофонических приемников.

Автомобильные воспроизводящие магнитофоны, рассчитанные на однокатушечные кассеты, начали появляться в 1964г. Первые четырехдорожечные кассеты были заменены более компактными восьмидорожечными. Массовое появление на рынке кассетных магнитофонов (с однокатушечными кассетами) началось в 1966г. Но уже в начале 1969г. кассетные магнитофоны уступали в популярности лишь цветным телевизорам.

«Кассетные аппараты не только угрожают лидерству однокатушечных устройств «Стерео-8» на рынке бытовой развлекательной электроники, — писал журнал Electronics, — но и посягают на гигантский рынок автомобильной электроники. Имеются сообщения, что фирма Panasonic приступает к производству кассетных воспроизводящих магнитофонов для автомобилей. В следующем году автомобильные компании смогут предоставить покупателю выбор. Когда это произойдет, автопромышленность в течение пяти лет вполне может перейти на исключительное использование кассетных аппаратов».

Этот прогноз оказался ошибочным. Однокатушечных кассет «Стерео-8» с записями было продано настолько много, что пользователи были вынуждены покупать все новые и новые проигрыватели кассет такого типа.

Хотя ИС были разработаны в конце 1950-х годов, они начали появляться в аппаратуре бытовой электроники лишь в 1966г. В августе этого года фирма RCA продемонстрировала возможность коммерческого применения микросхем в ЧМ-радиоприемнике. Созданная модель содержала четыре ИС: 1—УВЧ, 2 — смеситель/гетеродин, 3 — УПЧ-ограничитель и 4 — УПЧ, ограничитель, детектор и предварительный усилитель звукового сигнала.

Даже такая убедительная демонстрация не склонила ТВ-фирмы к незамедлительному использованию ИС. Изготовители больших и малых бытовых электрических приборов также не торопились вводить полупроводниковые системы управления. Одним из первых электрических приборов, в котором были применены кремниевые управляемые вентили (тиристоры), стала бельевая сушилка фирмы Whirlpool выпуска 1963г.; с их помощью обеспечивалось плавное изменение скорости вращения электродвигателя.

Фирма John Oster Manufacturing Co., по-видимому, первой применила ИС в портативном электрическом приборе: в своей пищевой мешалке она установила интегральный регулятор цикла. Дешевую высокопороговую логическую микросхему в пластмассовом корпусе для этого прибора разработало отделение технических применений фирмы Motorola. Применение этой ИС (сдвигающего регистра) позволило устранить в мешалке различные кнопки и переключатели. В 1960-х годах возрастал также, хотя и медленно, объем продаж СВЧ-печей.

Итак, прошло еще одно десятилетие. Электроника прочно укрепилась в деловом мире и наметила новые цели для своего проникновения в быт. Уже ведутся разговоры о превращении бытового телевизора в электронный информационный центр. Владелец телевизора, снабженный необходимым периферическим оборудованием, сможет запрашивать новости или просматривать рекламу универсальных магазинов, чтобы тут же сделать соответствующие заказы; он также сможет вести банковские операции. Пользуясь кухонным компьютером, хозяйка может «запрограммировать» СВЧ-печь и СВЧ-плиту, покинуть дом, а затем вернуться и подать на стол готовое блюдо. Некоторым из этих идей предстояло начать внедрение в жизнь в 1970-х годах.

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 53, No.09 (587), 1980г - пер. с англ. М.: Мир, 1980, стр.131

ELECTRONICS Special Commemorative Issue 1980, Vol.53, No.9(587) A McGraw-Hill Publication McGraw-Hill Inc. New York, USA

Computers & Space, pp. 323-370.

Раздел: ЭЛЕКТРОНИКА: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ

Тема:     Полвека достижений: история электроники




<<< Пред. Оглавление
Начало раздела
След. >>>

Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1980/E19800410Elc010.shtml