Tyrania liczb

Tyrania liczb była problemem, przed którym w latach 60. stanęli inżynierowie komputerowi . Inżynierowie nie byli w stanie zwiększyć wydajności swoich projektów ze względu na ogromną liczbę zaangażowanych komponentów. Teoretycznie każdy komponent musiał być połączony przewodami z każdym innym komponentem (lub przynajmniej z wieloma innymi komponentami) i był zazwyczaj naciągany i lutowany ręcznie. Aby poprawić wydajność, potrzebnych byłoby więcej komponentów i wydawało się, że przyszłe projekty będą składać się prawie wyłącznie z okablowania.

Historia

Cray -1 zawierał 50 mil okablowania.

dokonane przez wiceprezesa Bell Labs w artykule z okazji 10 . 1958 [1] . Odnosząc się do problemów, z jakimi borykało się wielu projektantów, pisał:

Od pewnego czasu człowiek elektroniczny wie, jak „w zasadzie” znacznie rozszerzyć swoje zdolności wzrokowe, dotykowe i umysłowe poprzez cyfrową transmisję i przetwarzanie wszelkiego rodzaju informacji. Jednak wszystkie te funkcje cierpią z powodu tak zwanej „tyranii liczb”. Takie systemy, ze względu na swoją złożoną cyfrową naturę, wymagają setek, tysięcy, a czasem dziesiątek tysięcy urządzeń elektronowych.

— Jack Morton, Tyrania liczb

W tamtym czasie komputery były zwykle budowane z szeregu „modułów”, z których każdy zawierał elektronikę potrzebną do wykonywania jednej funkcji. Złożony obwód, taki jak sumator, na ogół wymagałby kilku współpracujących modułów. Moduły były zwykle budowane na płytkach drukowanych o znormalizowanym rozmiarze, ze złączem na jednej krawędzi, który umożliwiał podłączenie ich do linii zasilających i sygnalizacyjnych maszyny, a następnie były łączone z innymi modułami za pomocą skrętki lub kabla koncentrycznego .

Ponieważ każdy moduł był stosunkowo niestandardowy, moduły były montowane i lutowane ręcznie lub przy ograniczonej automatyzacji. W rezultacie mieli poważne problemy z niezawodnością. Nawet pojedynczy wadliwy element lub złącze lutowane może uniemożliwić działanie całego modułu. Nawet przy prawidłowo działających modułach masa łączącego je ze sobą okablowania była kolejnym źródłem problemów konstrukcyjnych i niezawodnościowych. W miarę jak komputery stawały się coraz bardziej złożone, a liczba modułów rosła, złożoność sprawiania, by maszyna rzeczywiście działała, stawała się coraz trudniejsza. To była „tyrania liczb”.

Właśnie o tym problemie myślał Jack Kilby pracując w Texas Instruments . Teoretyzując, że germanu można użyć do wykonania wszystkich popularnych elementów elektronicznych - rezystorów, kondensatorów itp. - zabrał się do budowy pojedynczego elementu, który łączył w sobie funkcjonalność całego modułu. Chociaż udało się osiągnąć ten cel, to Roberta Noyce'a i związane z nią techniki wytwarzania sprawiają, że układ scalony (IC) jest naprawdę praktyczny.

W przeciwieństwie do modułów, układy scalone zostały zbudowane przy użyciu technik fototrawienia na linii montażowej , co znacznie obniżyło ich koszt. Chociaż każdy dany układ scalony może mieć takie same szanse na działanie lub niedziałanie jako moduł, kosztują one tak mało, że jeśli nie działają, po prostu je wyrzucasz i wypróbowujesz inny. W rzeczywistości wczesne linie montażowe układów scalonych miały wskaźniki awaryjności około 90% lub więcej, co utrzymywało ich ceny na wysokim poziomie. Siły Powietrzne USA i NASA byli głównymi nabywcami wczesnych układów scalonych, gdzie ich niewielkie rozmiary i niewielka waga przezwyciężyły wszelkie problemy związane z kosztami. Domagali się wysokiej niezawodności, a reakcja branży nie tylko zapewniła pożądaną niezawodność, ale oznaczała, że zwiększona wydajność miała wpływ na obniżenie cen.

Układy scalone z wczesnych lat sześćdziesiątych nie były wystarczająco złożone do ogólnego użytku komputerowego, ale wraz ze wzrostem złożoności w latach sześćdziesiątych praktycznie wszystkie komputery przeszły na projekty oparte na układach scalonych. Rezultatem było to, co dziś określa się jako komputery trzeciej generacji , które stały się powszechne na początku lat siedemdziesiątych. Potomstwo układu scalonego, mikroprocesor , ostatecznie wyparło również stosowanie pojedynczych układów scalonych, umieszczając całą kolekcję modułów na jednym chipie.

Seymour Cray był szczególnie znany z tworzenia skomplikowanych projektów, pomimo tyranii liczb. Jego dbałość o szczegóły i zdolność do sfinansowania kilku prób działającego projektu oznaczały, że czysty wysiłek inżynierski mógł przezwyciężyć problemy, z którymi się borykali. Jednak nawet Cray ostatecznie uległ problemowi podczas CDC 8600 , co ostatecznie doprowadziło go do odejścia z Control Data .

„Chip, który zbudował Jack” . Instrumenty z Teksasu . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 4 stycznia 2012 r.