Очерки информационной технологии.
Г.Р.Громов.
Москва, ИнфоАрт, 1992, 1993.

 

Глава пятая

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ:

ТОЧКИ РАЗРЫВА НА ТРАССЕ РАЗВИТИЯ

 

Есть правила для выбора решения, но нет правил для выбора этих правил.

Энон.

Основные закономерности научной работы

 

Информационная технология: темпы и характер развития

Завершилось первое 20-летие компьютерной эры, когда журнал "Электроника" опубликовал в 1969 г. качественный прогноз [1, с. 45] ожидаемого характера развития вычислительной техники. Краткая формулировка этого прогноза год спустя приводилась уже как эпиграф к 1970 г.: "По единодушному мнению, большинство технических достижений в дальнейшем будет носить эволюционный характер" [2, с. 4]. По мнению авторов прогноза 1970 г., предположение об эволюционном характере будущего развития индустрии ЭВМ было "столь же справедливо сегодня, как и год назад. Доказать его можно на примере мини-ЭВМ и периферийных устройств, двух наиболее быстро растущих секторов вычислительной техники, которые представляют собой достижения, эволюционные по своей природе" [2, с. 4].

Однако авторы прогноза 1970 г. вынуждены были отметить, что, хотя за истекший год почти ничего не изменилось, едва различимые сполохи, вспыхивающие на горизонте вычислительной техники, не позволяют им сохранять прошлогоднюю безмятежную уверенность в эволюционном характере ожидаемых перемен: "Но сегодня промышленность находится на пороге других технических достижений, таких радикальных, что их можно считать революционными. И эти революционные достижения предположительно могут возвестить о взлете четвертого поколения ЭВМ, имеющих гораздо более широкие универсальные возможности и менее дорогостоящих, чем ЭВМ предыдущих поколений" [2, с. 4].

В 1971 г. вышла в свет книга "Архитектура вычислительных комплексов", автор которой директор исследовательского отделения фирмы Data System Analis. ("Дейта системз анэлистс") Б. Байцер следующим образом объяснял наиболее характерные отличия информационной технологии от всех остальных известных до сих пор областей инженерного творчества:

"Прежде всего это быстрые темпы изменений в технологии. Мостостроитель не сталкивается каждые три года с новым сортом стали, которая была бы в десять раз прочнее наилучших сортов старой. Кораблестроителя систематически не вооружают новой технологией, вдвое снижающей стоимость постройки судна каждые два года. Лица, специализирующиеся в этих областях, могут изучать свой предмет с уверенностью, что техника, которую они изучали, существенно не изменится в течение первых 5-10 лет их практической деятельности. В то же время разработчик вычислительных комплексов не может быть уверен даже в том, что избранные им технические методы не изменятся за время окончания одного проекта.

Представьте себе строительство большого каменного здания, подобного тем, которые строились в Древней Греции и Риме. Реализовав свой проект наполовину, вы вводите, ориентируясь на появившийся арабский стиль, купол. Когда ваш купол наполовину построен, вам начинают объяснять, как строить легкие опоры. Вы принимаете это решение, и на грузовой платформе вам подвозят двутавровые балки; однако перед их разгрузкой появляется новый поставщик, который предлагает вам строительные фермы; затем появляется еще один, который устанавливает систему автоматизированного управления парком разнотипных транспортных средств, и т.д. Когда ваше перекрытие все-таки построено, вы замечаете, что ваш коллега напротив, который приступил к строительству много позже вас..., уже его закончил. Он использовал геодезический купол, эвтектические смеси из эпоксидных смол и монокристаллов, новейшие полимеры и роботов-монтажников" [3, с. 29].

Отметим, что приведенная характеристика темпов развития информационной технологии была сделана Б. Байцером за год до появления первых симптомов тех радикальных перемен, которые получили общее название микропроцессорная революция.

Первые микропроцессоры начали появляться на рынке вычислительной техники в 1972 г. Интерес к смелому инженерному решению - ЭВМ на кристалле был очевидным, но новизна такого масштаба слепила, и лидеры полупроводниковой индустрии еще несколько лет продолжали считать микропроцессор проявлением "инженерного экстремизма" специалистов молодой фирмы. Руководителям крупнейших компаний - ведущих производителей полупроводниковых приборов удалось разглядеть новый "компьютерный Клондайк" только через несколько лет после того, как фирма Intel организовала и развила массовое производство уже двух поколений принципиально новых полупроводниковых приборов. В середине 70-х годов обозреватели отмечали: "Сегодня имеется один основной поставщик микропроцессоров - фирма Intel (Санта-Клара, шт. Калифорния), уже производящая изделия двух типов, в то время как другие фирмы объявили о предполагаемом выпуске собственных вариантов подобных приборов и сейчас осваивают их производство. Можно ожидать, что в 1974 г. к этим фирмам присоединится еще несколько изготовителей, а тем временем, по-видимому, число применений будет расти, как снежный ком" [4].

"Снежный ком" приложений микропроцессорной техники быстро нарастал, и в начале 80-х годов мировой объем производства микропроцессоров превысил 100 млн. экземпляров. Для большей части ведущих корпораций полупроводниковой промышленности - участников "микропроцессорной гонки" исход последней оказался предрешенным в 1972 - 1974 гг. Двух- трехлетний разрыв на старте для многих из них уже не мог быть преодолен за последующие 10 лет самыми энергичными усилиями.

Фирма Intel до сих пор остается признанным лидером микропроцессорной революции. Из большого числа конкурентов, предлагавших во второй половине 70-х годов различные типы микропроцессоров, к началу 80-х годов в опасной для фирмы Intel близости остался только один - фирма Motorola, которая резко вырвалась вперед на уровне 16-разрядных приборов[1]. Есть основания предполагать, что эти две фирмы еще долго будут полностью определять техническую политику в секторе микропроцессоров индустрии ЭВМ.

Первый из симптомов такого развития событий появился в 1981 г., когда фирма IBM объявила о совершенно необычном для супергиганта мировой индустрии ЭВМ решении: выпускать персональные компьютеры на базе "чужих" процессоров - микропроцессоров фирмы Intel. Спустя два года между двумя лидерами полярных секторов индустрии ЭВМ - фирмами IBM и Intel было заключено соглашение, согласно которому фирма IBM приобрела большой (но подконтрольный!) пакет акций Intel и обязывалась вложить сотни миллионов долларов в развитие долгосрочной программы НИР фирмы Intel.

Дополнительно прояснило складывающуюся в 80-х годах ситуацию решение фирмы Texas Instrument. В начале 1983 г. эта фирма начала устанавливать в производимых ею микроЭВМ[2] микропроцессоры своего основного конкурента - фирмы Intel. После решения, объявленного фирмой Texas Instrument, которая вплоть до 1982 г. оставалась абсолютным лидером мировой полупроводниковой промышленности, дискуссии экспертов, предположения и прогнозы уступили место холодному анализу свершившегося факта. Один из первых выводов такого анализа: для этапа информационной технологии, который связывают с понятием микропроцессорная революция, три года - историческая эпоха.

Преодолеть технологический разрыв дистанцией в историческую эпоху - задача необычайной трудности, которая требует огромного напряжения научно-технических, производственных и экономических ресурсов. Гонка за лидером в этих условиях оставляет очень мало шансов участникам, включая и тех из них, чьи экономические ресурсы оцениваются миллиардами долларов. Анализ причин, по которым фирма Motorola оказалась в состоянии решить эту задачу, а с 1982 г., отодвинув Texas Instrument, сумела выйти на первое место по суммарному объему продаж в промышленности полупроводниковых приборов капиталистических стран, лишь подтверждает этот тезис (уникальное сочетание независимо сложившегося исследовательского задела в данной области; дальновидной технической политики, длительное время энергично проводимой на ключевых уровнях руководства компании; мобильных производственных мощностей и обширных экономических ресурсов).

Количественные оценки. Выше приводились количественные оценки динамики развития индустрии ЭВМ (см. табл.2.1 и 2.2). Из данных таблиц можно сделать следующие выводы: удельная стоимость машинной операции падает в 100 раз, а ячейки памяти - в 1000 раз за каждые 10 лет истории развития индустрии ЭВМ; темпы роста расходов на производство вычислительной техники за последние 20 лет стабилизировались - суммарные расходы увеличиваются в 4 раза за каждые 10 лет.

Итак, суммарные расходы на ЭВМ увеличиваются, а удельная стоимость вычислительных ресурсов падает. Таким образом, доступные для промышленной эксплуатации вычислительные ресурсы возрастают: по суммарной производительности в 400 раз, а по суммарной емкости запоминающих устройств в 4000 раз за каждые 10 лет. Иными словами, при сложившихся темпах развития мировой индустрии ЭВМ технологический разрыв в 10 лет означает разницу в суммарном производственном потенциале парка ЭВМ в три-четыре порядка, т.е. в каждый данный момент суммарные вычислительные ресурсы парка ЭВМ, существовавшего 10 лет назад, составляют менее 0,1% от суммарных ресурсов, доступных в настоящее время.

Приведенные количественные оценки темпов роста вычислительных ресурсов имеют и очевидную проекцию на темп смены приоритетов в производственном опыте. В любой отрасли техники (до появления ЭВМ) накопленный производственный опыт имел непреходящую ценность не одно десятилетие. Масштаб производственного процесса и его характеристики никогда в истории не менялись на два-три порядка за одно десятилетие. Например, авиация и электроэнергетика - наиболее впечатляющие технические символы XX в., стремительно развиваясь, не достигали и сотой доли тех скоростей изменения технических характеристик, которые стали нормой в вычислительной технике (мощность самолетов, автомобилей, судов и электростанций не меняется в 1000 раз за каждые 10 лет). В то же время в вычислительной технике опыт, приобретенный 10 лет назад, основан на производственной базе, составляющей менее 0,1 % от той реальной производственной базы, с которой необходимо работать сегодня (см. табл.2.1, 2.2)[3].

Быстрый темп изменений в технологии создания средств электронно-вычислительной техники привел к ситуации, когда традиционный процесс проектирования изделий микроэлектроники начал постепенно выходить из-под контроля.

Внешне это проявлялось в постоянном увеличении от поколения к поколению длительности цикла разработки полупроводниковых приборов при одновременном сокращении времени полезной эксплуатации готового изделия: "Такое сочетание сокращения сроков службы изделий и удлинение сроков проектирования угрожает привести к неприемлемой ситуации, когда изделия очередного поколения приходится разрабатывать еще до того, как изделия текущего поколения хотя бы раскроют свой потребительский потенциал, не говоря уже о компенсации расходов" [8, с. 28].

Процесс развития этих негативных тенденций показан на рис. 2.9. "Элементная насыщенность полупроводниковых приборов продолжает расти почти экспоненциально, а трудоемкость разработки спецификаций и проектирования этих приборов в человеко-годах увеличивается с такой же или, быть может, еще более высокой скоростью. Однако в то время, как длительность цикла проектирования изделий возрастает, срок их эксплуатации становится короче... Тот самый рост сложности и насыщенности схем, который замедляет их проектирование, ускоряет темпы внедрения новых, более прогрессивных технических решений, подготовленных только что внедренными приборами" [8, с. 28].

Преодолевать тенденцию к увеличению сроков разработки традиционными средствами - последовательным включением в процесс проектирования все большего числа инженеров - давно уже оказывается нереальным, и единственное эффективное средство для решения острых проблем развития производства средств вычислительной техники - это САПР. "В перспективе жизнеспособность этой отрасли промышленности будет, видимо, зависеть от нового типа капиталовложений, таких, которые способствуют повышению производительности труда разработчиков логических схем и системных, архитекторов" [8, с. 28].

Рис 2.9. Динамика сближения основных показателей времени жизни изделий электроники (1) и срока их проектирования (2).

Источник: фирма Mentor Graphics (приводится в:  "Электроника", - I982. - № 23. - с.28)

Необходимо отметить, что свыше 50% расходов ведущих организацией - производителей средств электронной обработки данных, затрачиваемых на научно-исследовательские работы, представляют собой расходы на программирование. Соответственно значительная часть проблем повышения эффективности разработки средств электронной техники непосредственно связана с производительностью труда программистов.


[1] К началу 1982 г. уже 2/3 мирового рынка 16-разрядных микропроцессоров капиталистических стран приходилось на микропроцессоры типа М68000 [5,c.l2].

[2] Речь идет о профессиональном персональном компьютере фирмы Texas instrument (TI Professional Computer"), созданном на базе микропроцессора i8088 [6].

[3] Это обстоятельство, видимо, следует иметь в виду, когда специалисты в очередной раз сетуют на качество учебников и практических руководств по вычислительной технике (см., например, предисловие Ю. М. Баяковского к [7]).


Онлайн-версия CD-ROM приложения к книге Г.Р.Громова
"
От гиперкниги к гипермозгу: информационные технологии
эпохи Интернета. Эссе, диалоги, очерки
."