Беседы о поколениях ЭВМ

Н. Бусленко, В. Бусленко

©   Издательство "Молодая гвардия", 1977 г.

Все настойчивее вторгаются электронные вычислительные машины в науку и в народное хозяйство. О зарождении этих машин, принципе их действия, их развитии и влиянии на жизнь человека расскажут член-корреспондент АН СССР Н. Бусленко и его сын кандидат технических наук В. Бусленко.

- 400 каналов! Зачем же столько, наверное, про запас?

- Отнюдь! Столько разнообразных устройств ввода и вывода информации может быть подключено к ЭВМ!

- Но к чему же такая уйма устройств, ведь всего-то нужно ввести одну колоду перфокарт!

- Ну что вы! Информация теперь поступает в ЭВМ по каналам телефонной, телеграфной и даже радиосвязи!

Современные компьютеры находятся в центре паутины оплетающих их линий связи. Они способны к широкому обмену данными с абонентом, удаленным на сотни километров, и даже к "диалогу".

Сейчас смешно вспоминать то время, когда ввод программ и исходных данных в ЭВМ осуществлялся лишь с первоносителей (перфокарт и перфолент). Хотя скорость ввода была сравнительно высокой - от десятков строк в минуту для механических устройств до сотен строк в секунду для фотоэлектрических и других бесконтактных устройств, - узким местом оказывалась подготовка перфоносителей. Существовавшие в то время механические перфораторы позволяли наносить информацию со скоростью всего несколько знаков в секунду.

Такая система ввода данных абсолютно не соответствовала назначению и условиям применения ЭВМ третьего поколения. Правда, причина здесь не только в самой скорости ввода, хотя и это очень важно, а в том, что ЭВМ третьего поколения, чтобы удовлетворять своему назначению, должны иметь средства ввода самых различных типов.

Перед инженерами вставали очевидные вопросы, стоит ли для ввода оперативной информации в ЭВМ (команд, инструкций) пользоваться перфокартами? Зачем между клавиатурой перфоратора и памятью машины нагромождены такие преграды: перфокарта набивается, затем ее несут в машину, вставляют в считывающее устройство, включают его, и только тогда информация вводится в оперативную память? Не удобнее ли будет вводить информацию с клавиатуры сразу в ЭВМ?

Так в машинный зал пришли телетайпы. Вообще-то телетайп - это телеграфный аппарат. Он похож на пишущую машинку, имеет клавиатуру - 31 буква русского алфавита плюс 26 букв латинского алфавита, 10 цифр, знаки препинания, служебные знаки и т.д. - и позволяет любой из этих знаков не только напечатать на бумаге, но и передать в виде специальной комбинации электрических сигналов в линию связи. Подразумевается при этом, что на другом конце линии стоит такой же телетайп, выполняющий обратную операцию: по электрическим сигналам печатает в виде букв, цифр и знаков на бумажном рулоне весь передаваемый текст. Если подключить телетайп к одному из каналов ЭВМ, оборудовав его при этом кодирующим устройством, то текст будет "печататься" не на бумаге, а прямо в памяти машины.

Таким образом, телетайпы теперь стали фактически пультами ЭВМ. Они могут стоять в соседних комнатах, соседних зданиях, в других городах, в других странах за сотни и тысячи километров. Для работы с ними ЭВМ третьего поколения и снабжены так называемыми устройствами ввода данных с каналов связи. Они преобразовывают приходящие электрические сигналы в форму, пригодную для ввода в ЭВМ.

Телетайп, очевидно, служит и отличным устройством вывода информации. Для этого нужно только перекодировать информацию, предназначенную для вывода, в форму, которую может принять соответствующий канал связи. Далее по каналу она поступит в приемную часть телетайпа, удаленного, может быть, на много километров, и там, возбудив печатающее устройство, появится в виде привычного текста перед глазами совсем не удивляющегося этому чуду человека.

Не правда ли, отличная штука - телетайп? Будучи одновременно и устройством ввода, она служит как бы промежуточным звеном - средством "диалога" между ЭВМ и человеком. Благодаря телетайпам впервые удалось обеспечить работу на ЭВМ абонентам, удаленным от ЭВМ на многие километры. Из-за этого чрезвычайно расширилась сфера применения ЭВМ, и расширилась она не только в прямом смысле, то есть на эти самые сотни километров, но и принципиально. В изобилии стали появляться разнообразнейшие информационные системы: справочные, библиотечные системы управления предприятиями, отраслями и т.п.

Телетайпы, или, как их стали называть, выносные пульты ЭВМ, постепенно обрастали и другими устройствами и со временем превратились в терминалы, или автоматизированные рабочие места абонентов.

Терминал - это, если говорить формально, комплекс средств взаимодействия человека с ЭВМ. В этот комплект входят и телетайп, и устройства ввода данных с перфокарт и магнитных лент (ведь не очень-то удобно каждый раз распечатывать на телетайпе какой-нибудь большой архив), и различные табло, и экраны, и, наконец, устройства отображения на электронно-лучевых трубках. Такой терминал может быть оборудован даже собственной небольшой ЭВМ, этакой мини-машиной, в задачу которой входит, как сейчас принято говорить, "интеллектуализация" этого внешнего устройства. С такой машиной терминал становится умнее, интеллектуальнее. Он может запоминать и преобразовывать уже введенную информацию, взяв на себя часть рутинной работы большой ЭВМ, может помогать человеку формировать нужную информацию, а также растолковывать ему суть выводимых сведений.

Рассказывая об устройствах ввода, нельзя не остановиться на удивительном изобретении - световом карандаше! Только внешне это электронно-оптическое устройство напоминает карандаш, однако как и простым карандашом на бумаге, так и свтовым карандашом на экране можно писать, рисовать, чертить. Вдобавок электронный карандаш позволяет стирать написанное, передвигать, уменьшать и увеличивать в размерах рисунок, сжимать, вытягивать чертеж - в общем, вытворять с ним любые манипуляции. Однако суть "электронного пера" не в этом.

Сила его заключается в том поразительном факте, что все эти манипуляции происходят в памяти машины, то есть вводятся непосредственно в ЭВМ: информация возникает, исчезает, меняется, перекомпоновывается. Говорят, что в такой графической системе между карандашом и экраном находится сама ЭВМ: если человек провел линию небрежно, машина проведет ее на экране точно, типовые элементы - круги, прямоугольники, специальные символы и т.п. - она распознает и вычертит идеально правильно. Она даже в состоянии не реагировать на линии, не имеющие смысла в ходе ведущейся работы, и заставить ее без специального сигнала "исчеркать" только что выполненный аккуратный чертеж не удастся.

Возможности использования светового карандаша поистине безграничны. Нарисовал химик на экране терминала структуру белковой молекулы - машина сейчас же подсчитала и выдала молекулярный вес, физические и химические свойства. Добавил несколько радикалов - машина мгновенно произвела перерасчет. Нарисовал дизайнер на экране контуры нового автомобиля и компоновку его узлов - ЭВМ рассчитала сопротивление воздуха, нашла центр тяжести, проверила переворачиваемость и все эти цифры высветила на экране. При желании можно даже изобразить в виде последовательных картинок (с любым заданным шагом) процесс разрушения данного автомобиля в результате удара о каменную стену. А вот последние примеры из этой серии: японские модельеры проектируют с помощью цветных графических систем индивидуальные (по нарисованной фигуре) наряды, а австрийские художники создают оригинальные мультипликационные фильмы.

С помощью светового карандаша эффективность диалога человека с ЭВМ возрастает исключительно. Это уже не старые приемы: ввел, подождал, разобрался с результатом, исправил; ввел, подождал... и т.д. Пользователь "спорит" с машиной, вмешивается в решение задачи по ходу дела, корректирует задание, направляя процесс решения в ту или иную сторону.

Объединение светового карандаша, экрана и телетайпа обычно называют дисплей (от английского display - показ). Дисплей и составляет главную часть современного терминала.

Кроме перечисленных выше устройств, являющихся обязательными устройствами универсального назначения, можно отметить и ряд новых перспективных средств ввода данных в ЭВМ. Это прежде всего читающие автоматы.

Читающий автомат также относится к разряду электронно-оптических устройств и способен воспринять информацию с печатного и даже рукописного текста и перекодировать ее в требуемую для записи в оперативную память форму. Принцип действия автомата основан на методах теории распознавания образов.

Каждая буква текста есть не что иное, как сочетание вертикальных и горизонтальных, наклонных темных линий на светлом фоне. Каждое индивидуально неповторимое сочетание линий, свойственное определенной букве, хранится в памяти автомата. Сопоставляя эти сочетания со строением распознаваемого знака, автомат "узнает" букву и вырабатывает соответствующий сигнал для ввода данных в машину.

Наиболее близкое нам применение читающих автоматов связано с переработкой почты. Сравнительно недавно на всех конвертах появились специальные метки для почтовых индексов. Указание индекса позволяет использовать для чрезвычайно утомительной работы - сортирования почты - специальный автомат.

Читающие автоматы позволяют вводить информацию в ЭВМ со скоростью сотен тысяч знаков в секунду. Но надо отметить, что еще недостаточно широкое использование читающих автоматов связано, по-видимому, с невысокой надежностью распознавания, особенно для нестандартных шрифтов.

В последние годы проводятся успешные эксперименты по вводу и выводу информаций в ЭВМ "с голоса". Разработаны устройства распознавания речевых сигналов и их кодирования. Этот вид обмена данными не нашел широкого применения в ЭВМ третьего поколения скорее всего из-за отсутствия серьезных потребностей в нем, а не по каким-либо техническим причинам. Однако его использование представляет несомненный интерес.

Говоря об ЭВМ третьего поколения, нельзя обойти молчанием и механические средства графического представления информации для выдачи ее из ЭВМ. Речь идет о так называемых графопостроителях. С их помощью обеспечивается вычерчивание графиков, иллюстрирующих результаты расчета на ЭВМ, изготовляются технические чертежи, рисунки и другие графические материалы, которые относятся непосредственно к решению той или иной задачи. Например, современный графопостроитель сравнительно быстро и аккуратно создает чертеж, который можно сразу выдать в производство, изобразит сложную объемную фигуру или нарисует географическую карту.

Количество разнообразнейших устройств вывода и ввода информации в ЭВМ третьего поколения настолько велико, что отразить их все вряд ли удалось бы и в специальной книге. Ведь компьютер третьего поколения - это поистине электронный полиглот - так много разного рода "языков" способен он понимать; так многим техническим и биологическим "собратьям по разуму" способено он говорить на их "родном языке".