Ознакомительная версия.
Транзистор, нашедший свое высшее воплощение в крошечной металлической коробке, соединенной с тремя ножками выводных контактов, произвел революцию. Все созданные ранее электрические приборы могли быть усовершенствованы при помощи замены их вакуумных трубок транзисторами, сами устройства стали более подходящими в сфере авиа– и ракетостроения.
Более того, существование этих крохотных, маломощных переключателей, а позже и усилителей и других видов микросхем открыло путь различным изобретениям, которые невозможно было создать с помощью вакуумных трубок. Эти изобретения станут причиной возникновения новых гигантских индустрий, каждая из которых будет больше, чем вся индустрия электроники до сих пор. Домашние аудиосистемы, надежные автомобильные радиоприемники, доступные телевизоры, вездесущее транзисторное радио и, что самое важное, компьютеры.
Компьютеры уже существовали на протяжении десятилетия, но в большинстве своем они были электромеханическими, ограниченными в скорости, часто ломались. Большой скачок, произошедший в США, был связан с системой ЭНИАК и ее вакуумными приборами. Несмотря на то что первые компьютеры, работавшие на базе транзисторов, появились лишь в середине 50-х годов, уже в начале десятилетия стало очевидно, что за этим надежным материалом стоит будущее компьютерных технологий. В это же время холодная война, а также космическая гонка, начавшаяся с запуска советского Спутника-1 в 1957 году, явились гарантией того, что в обозримом будущем государственный спрос на транзисторы будет лишь повышаться.
Вот почему транзисторы получили столь широкое распространение и стали решающим изобретением. Именно за счет более высокой скорости и концентрированности действия эти устройства вскоре станут дешевле, их можно будет уронить с крыши здания (а в будущем и послать в открытый космос), и они продолжат работать. С транзистором технология создания современных интегральных микросхем обрела свой новый порядок. И если сначала путь не был очевиден, и чтобы проложить его, потребовались усилия пары-тройки гениев и тысяч способных инженеров, то впоследствии от транзисторов через интегральные схемы к микропроцессорам вела прямая и ясная тропа.
От технологий аналоговых к цифровым
Теперь мы должны проследить за вторым историческим путем. Но не волнуйтесь, совсем скоро они пересекутся.
Окружающий нас мир непрерывен за счет постоянства времени и пространства. Все изогнуто; прямые линии практически не появляются в природе. Объекты фактически не обладают четкими границами. Время никогда не останавливается. Мы воспринимаем Вселенную как континуум.
Но что, если вы хотите измерить природный мир, а затем воспользоваться информацией об этих измерениях? Оказывается, это очень сложно. Так как мир непрерывен, события и явления появляются в нем в виде волн с разными амплитудами, и информация, которую вы можете собрать, также волнообразна, она является аналоговой. Но аналоговой информацией сложно пользоваться, нужный сигнал тяжело отличить от побочного шума.
Тем не менее если вы будете измерять природный мир не по его поведению, но на основе того, есть ли в нем нечто или нет, то события станут легко опознаваемыми. Затем, если вы проведете каждое отдельное измерение действительно быстро, вы также сможете узнать о форме и мощности события. Это взгляд на мир с цифровой точки зрения. Преимущество цифровых данных состоит в том, что их легче собрать и ими легче управлять. Недостатком является тот факт, что они, как и математические исчисления, всегда будут оставаться лишь приблизительным измерением реальности. Но, как и в случае с вычислениями, если вы соберете достаточно примеров, у вас появится возможность построить модель, чертовски близкую к реальности.
Вот почему до начала XX века существовало лишь малое количество цифровых информационных устройств. Они могли измерять температуру дважды в неделю и вычислять среднее значение – это не было так уж полезно. Но с появлением вакуумных трубок и транзисторных переключателей стало возможно делать эти измерения десять, сто раз, а сегодня и почти миллиард раз в секунду. Все это остается приближенным к реальности значением, но столь близким, что различия в целом неважны (и в будущем, когда скорость измерения пересечет черту самых кратковременных событий во Вселенной, это действительно не будет иметь значения).
Отсюда начинает свой путь развитие цифровой электроники: появился способ измерять и использовать разрозненные данные так быстро и в таком объеме, что результат мог быть без страха применен в любой человеческой деятельности (даже в полетах в космос) и при любом природном явлении. Такая реальность лежит в основе Закона Мура: каждые пару лет цифровая технология увеличивает возможность запечатления и воспроизведения реальности в два раза. И каждый раз, когда это происходит, все больше новых продуктов, предприятий и индустрий получает возможность к существованию. Вот почему каждый предприимчивый бизнесмен или ученый попытался сделать все возможное для того, чтобы запрыгнуть на поезд Закона Мура, даже если это удалось (как в случае с проектом «Геном человека») только части индустрии (в данном случае – эмпирическому направлению, геномике).
Все же даже в случае транзисторов процесс сбора данных о природном мире еще не был окончен. Недостаточно было просто свести окружающую реальность к арифметическим выкладкам. Вы просто не можете заставить машину сложить два числа, даже если вы объясните ей, как работает сложение.
К счастью, решение было уже под рукой. Булева алгебра, созданная в 1845 году, была рассчитана на то, чтобы быть математикой ценностных значений, в которых значение «истинно» соответствовало единице, а значение «ложно» – нулю. Оказалось, что ее система 1 и 0 подходила и для обозначения положений переключателя, а в эпоху чипов – состояний путей транзисторов Федерико Фаджина. В Булевой алгебре любое число, буква или символ могли быть преобразованы в набор битов вида 1 или 0, выстроенных в байты размером от 4-х до 128-ми битов для еще большей точности (так, 8-битные процессоры превратились в 128-битные, что повысило их функциональность).
Комбинация технологии транзисторов (особенно в форме интегральных микросхем) и Булевой алгебры стала толчком для цифровой эры, частью которой мы до сих пор являемся.
Процесс применения всех аппаратов, рассчитанных на использование вакуумных трубок, к транзисторам (наравне с постоянно возникающими новыми устройствами) был закончен лишь наполовину, когда появились интегральные микросхемы и запустили процесс переноса функций заново. Идея Джека Килби, план Роберта Нойса и планарный процесс сделали транзистор более простым, легким для производства и, что важнее всего, масштабируемым, т. е. воспроизводимым в больших объемах, и все это на одном чипе. Теперь гонки развернулись за применение новой технологии интегральных микросхем (или, по крайней мере, ее основополагающего процесса) во множестве электронных устройств. Индустрия полупроводников довольно быстро распалась на куски в погоне за этими разными возможностями.
Ознакомительная версия.
