Степень уплотнения микроэлементов электронной аппаратуры растет с головокружительной быстротой. Так, если в 1972 году в одной конструктивной единице было 1000 микроэлементов, то в 1986-м сотни тысяч, а в сверхбольших интегральных схемах на кремниевой пластиночке площадью в 1 квадратный сантиметр размещаются миллионы отдельных функционально независимых микроэлектронных приборов. Радиоаппаратура, основанная на интегральных микросхемах, характеризуется компактностью, легкостью, большой мощностью и высокой надежностью.
Замысловатый, причудливо запутанный лабиринт нынешней микроэлектронной схемы рисует на плате не человеческая рука это ей уже не под силу, а пучок электронов, ионов или луч лазера. Более того, расчет этого суперлабиринта выполняет миниЭВМ. Так электроника наших дней сама себя формирует и конструирует.
Итак, в мире микроизделий происходит закономерный процесс: концентрация мощности при одновременном резком снижении массо-габаритных характеристик и колоссальном росте производительности.
Что же таится за ошеломляющими успехами микроэлектроники?
Без нее не было бы космической и вычислительной техники. Известно, что для приборов, запускаемых в космос, решающее значение имеет не только надежность, но также масса и размер. И не будь столь велики успехи микроэлектроники, полеты искусственных спутников Земли и космических кораблей еще долгое время оставались бы уделом фантастики.
Без микроэлектроники невозможно существование современных ЭВМ. За последние 3 десятилетия сменилось 5 поколений ЭВМ. 25 декабря 1951 года в Институте электротехники Академии наук УССР была включена в сеть первая отечественная ЭВМ, созданная под руководством академика С. А. Лебедева. В ней было 18 тысяч вакуумных радиоламп, масса машины достигала почти 30 тонн. Что она выполняла? Арифметические действия над 5-6-значными числами со скоростью 50 операций в секунду. Даже при таком скромном быстродействии машина считала в полторы тысячи раз быстрее человека.
Довольно быстро из ЭВМ стали исчезать радиолампы. На смену им приходили другие электронные приборы (ферриты, диоды и т. д.). Вторая советская ЭВМ, вошедшая в строй в 1953 году, считала со скоростью 10 000 операций в секунду. ЭВМ третьего поколения (19651970 годы) выполняли уже несколько миллионов вычислений в секунду. В 19751980 годах появились ЭВМ четвертого поколения (на интегральных схемах, в том числе больших и сверхбольших), производившие десятки миллионов вычислений ежесекундно. И наконец, ЭВМ пятого поколения (и далеко не последнего!) это электронные счетчики, работающие со скоростью миллиард операций в секунду.
В 1985 году в Японии началась разработка компьютера производительностью 10 миллиардов операций в секунду. Если бы такую ЭВМ построить с использованием устаревших элементов и технологии, для нее потребовалось бы здание величиной со стадион в Лужниках. Новому компьютеру достаточно площади, занимаемой обычной стиральной машиной.
Что ожидает вычислительную технику в ближайшем будущем? Прежде всего это создание лазерных, оптических и даже биологических ЭВМ, способных выполнять ежесекундно десятки и сотни миллиардов вычислений.
Современные электронно-вычислительные машины за четверть часа производят расчеты, на которые ранее требовались месяцы и даже годы (при использовании ручных вычислительных средств). Но дело не только в феноменальной быстроте счета. Электронный математик обладает уникальной памятью. Она не знает, что такое усталость или забывчивость: все, что введено в память ЭВМ, хранится в ней вечно. В любой момент из памяти машины можно получить нужные сведения. Емкость машинной памяти весьма велика. Например, сравнительно небольшая электронно-вычислительная машина способна удержать в памяти названия 10 миллионов наименований печатных изданий, хранящихся в Государственной библиотеке имени В. И. Ленина в Москве.
Правда, пока немало времени тратится на составление программ для ЭВМ, но и эта трудоемкая работа уже доверена машинам.
Современная электронно-вычислительная машина работает в 10 тысяч раз быстрее, чем ЭВМ первого поколения, в то же время она в 300 тысяч раз меньше и в 100 тысяч раз дешевле.
Возможности ЭВМ безграничны. Электронно-вычислительные машины управляют работой станков и поточных линий, полетом воздушных лайнеров и космических кораблей, ходом сложнейших химических реакций, действием электростанций и линий электропередач, движением поездов. ЭВМ применяются в медицине для диагностики заболеваний. Вот что такое «сориночка» наших дней. Но мы хотим рассказать о «сориночках», созданных руками людей, «сориночках», находящихся на грани человеческих возможностей.
Глава 2. ВОЛШЕБСТВО РУКИ
Виртуозы, вызывающие изумлениеХлеб, одежда, книги, здания, машины все это плод человеческой деятельности. Руке человека, будь он сталеваром или пахарем, музыкантом или скульптором, хирургом или токарем, живописцем или каменотесом, писателем или слесарем, обязана современная цивилизация всем, чего она достигла.
Рука человека самое универсальное в мире и поразительное орудие труда. Однако не сразу она обрела свои нынешние феноменальные способности. Рука развивалась вместе с человеком в процессе его трудовой деятельности, насчитывающей не менее миллиона лет. Глубоко исследуя этот вопрос, Фридрих Энгельс писал в своей работе «Диалектика природы»: «Прежде чем первый кремень при помощи человеческой руки был превращен в нож, должен был, вероятно, пройти такой длинный период времени, что в сравнении с ним известный нам исторический период является незначительным. Но решающий шаг был сделан, рука стала свободной и могла теперь усваивать себе все новые и новые сноровки, а приобретенная этим большая гибкость передавалась по наследству и возрастала от поколения к поколению... Только благодаря всему этому человеческая рука достигла той высокой ступени совершенства, на которой она смогла, как бы силой волшебства, вызвать к жизни картины Рафаэля, статуи Торвальдсена, музыку Паганини»[6]. Но рука, отмечал далее Ф. Энгельс, не была чем-то самодовлеющим. Благодаря совместной деятельности руки, органов речи и мозга люди приобретали способность выполнять все более сложные операции, ставить себе все более высокие цели и достигать их.