De geboorte van het Sovjet raketafweersysteem. Lange weg naar geïntegreerde schakelingen

38

Standaardisatie


Wat betreft de eerste taak - hier, helaas, zoals we in het vorige artikel vermeldden, was er geen geur van computerstandaardisatie in de USSR. Dit was de grootste plaag van Sovjetcomputers (vergelijkbaar met ambtenaren), die op dezelfde manier niet kon worden overwonnen. Het idee van een standaard is een vaak onderschatte conceptuele ontdekking van de mensheid, die het waard is om op één lijn te staan ​​met de atoombom.

Standaardisatie zorgt voor unificatie, pipelining, enorme vereenvoudiging en verlaging van de kosten van implementatie en ondersteuning, en verbluffende connectiviteit. Alle onderdelen zijn uitwisselbaar, machines kunnen in tienduizenden worden gestempeld, synergie sets in. Dit idee werd 100 jaar eerder toegepast op vuurwapens. wapens, 40 jaar eerder naar de auto – de resultaten waren overal doorbraken. Des te opvallender is dat pas in de VS werd gedacht om het toe te passen op computers. Uiteindelijk hebben we, toen we de IBM S/360 leenden, niet het mainframe zelf gestolen, niet de architectuur, niet de baanbrekende hardware. Dit alles zou absoluut huiselijk kunnen zijn, we hadden meer dan genoeg directe handen en heldere koppen, ingenieuze (en ook naar westerse maatstaven) technologieën en machines waren er in overvloed - Kartsev's M-serie, Setun, MIR, je kunt lang opsommen. Door de S/360 te stelen, hebben we in de eerste plaats iets geleend dat we als klas in het algemeen niet hadden gedurende de jaren van ontwikkeling van elektronische technologieën tot nu toe: het idee van een standaard. Dit was de meest waardevolle aanwinst. En helaas stond het fatale gebrek aan een bepaald conceptueel denken buiten het marxisme-leninisme en het "briljante" Sovjetmanagement ons niet toe om het van tevoren zelf te realiseren.



We zullen het later echter hebben over S / 360 en de EU, dit is een pijnlijk en belangrijk onderwerp, dat ook verband houdt met de ontwikkeling van militaire computers.

Standaardisatie in computertechnologie werd gebracht door het oudste en grootste hardwarebedrijf - natuurlijk IBM. Tot het midden van de jaren vijftig werd aangenomen dat computers afzonderlijk of in kleine series van 1950-10 machines werden gebouwd, en niemand vermoedde dat ze compatibel zouden zijn. Alles veranderde toen IBM, aangespoord door zijn eeuwige concurrent UNIVAC (die net de LARC-supercomputer aan het bouwen was), besloot om de meest complexe, grootste en krachtigste computer van de jaren vijftig te bouwen: het IBM 50 Data Processing System, beter bekend als Stretch. Ondanks de vooruitgang van de elementbasis (de machine was bedoeld voor het leger en daarom ontving IBM een groot aantal transistors van hen), was de complexiteit van Stretch onbetaalbaar - het was nodig om meer dan 1950 borden te ontwikkelen en te monteren met elk enkele tientallen elementen.

Geweldige mensen die aan Stretch werken zijn Gene Amdahl (later ontwikkelaar van S/360 en oprichter van Amdahl Corporation), Frederick P. Brooks (Jr. ook ontwikkelaar van S/360 en auteur van het software-architectuurconcept) en Lyle R. Johnson (auteur van het computerarchitectuurconcept).

Ondanks de kolossale kracht van de machine en een groot aantal innovaties, mislukte het commerciële project volledig - slechts 30% van de aangekondigde prestaties werd behaald en de president van het bedrijf, Thomas J. Watson Jr., verlaagde de prijs van 7030 meerdere keren proportioneel, wat tot grote verliezen leidde.

Het Stretch-project werd later door Jake Widman (Jake Widman's Lessons Learned: IT's Biggest Project Failures, PC World, 09.10.08) genoemd als een van de top 10 managementmislukkingen in de IT-industrie. Ontwikkelingsleider Stephen Dunwell werd gestraft voor het commerciële falen van Stretch, maar kort na het fenomenale succes van System/360 in 1964 merkte hij op dat de meeste van de belangrijkste ideeën voor het eerst werden toegepast in 7030. Als gevolg hiervan werd hem niet alleen vergeven, maar in 1966 bood hij formeel zijn excuses aan en ontving hij zelf de eretitel van IBM Fellow.

De 7030-technologieën waren hun tijd ver vooruit - instructie en operand prefetching, parallelle rekenkunde, bescherming, interleaving en RAM-schrijfbuffers, en zelfs een beperkte vorm van resequencing-uitvoering genaamd Instruction pre-execution - de overgrootvader van dezelfde technologie in Pentium-processors. Bovendien was de processor gepijplijnd en kon de machine gegevens rechtstreeks van RAM naar externe apparaten overbrengen (met behulp van een speciale kanaalcoprocessor), waardoor de centrale processor werd ontlast. Het was een nogal dure versie van de DMA-technologie (Direct Memory Access) die we tegenwoordig gebruiken, hoewel de Stretch-kanalen door afzonderlijke processors werden beheerd en vele malen meer functionaliteit hadden dan de huidige slechte implementaties (en een orde van grootte duurder waren!). Later is deze technologie gemigreerd naar de S/360.

De reikwijdte van de IBM 7030 was enorm: de ontwikkeling van atoombommen, meteorologie, berekeningen voor het Apollo-programma. Alleen Stretch kan dit allemaal, dankzij zijn enorme geheugengebruik en ongelooflijke verwerkingssnelheid. Maximaal zes instructies kunnen direct in de indexer worden uitgevoerd en maximaal vijf instructies kunnen tegelijk in de prefetchers en parallelle ALU worden geladen. Op elk moment kunnen dus maximaal 11 commando's zich in verschillende stadia van uitvoering bevinden - als we de verouderde elementbasis negeren, zijn moderne microprocessors niet ver verwijderd van deze architectuur. Intel Haswell verwerkt bijvoorbeeld tot 15 verschillende instructies per klok, dat zijn er slechts 4 meer dan in de processor van de jaren 1950!

Er werden tien systemen gebouwd, het Stretch-programma kostte IBM $ 20 miljoen, maar zijn technologische erfgoed was zo rijk dat commercieel succesvolle producten snel volgden. Ondanks zijn korte levensduur bracht de 7030 veel voordelen met zich mee, en architectonisch was het een van de vijf belangrijkste machines ter wereld. geschiedenis.

IBM zag het ongelukkige Stretch echter als een mislukking, en hierdoor leerden de ontwikkelaars de belangrijkste les: ijzerontwerp was nooit meer een anarchistische kunst. Het is een exacte wetenschap geworden. Als resultaat van hun werk schreven Johnson en Brooke een baanbrekend boek, gepubliceerd in 1962, Planning a Computer System: Project Stretch.

Het ontwerp van een computer was verdeeld in drie klassieke niveaus: de ontwikkeling van een systeem van instructies, de ontwikkeling van een microarchitectuur die dit systeem implementeert, en de ontwikkeling van de systeemarchitectuur van de machine als geheel. Bovendien werd in het boek voor het eerst de klassieke term 'computerarchitectuur' gebruikt. Methodologisch was het een werk van onschatbare waarde, de bijbel van hardwareontwerpers en het leerboek van verschillende generaties ingenieurs. De daar geschetste ideeën zijn door alle Amerikaanse computerbedrijven toegepast.

De onvermoeibare pionier van de cybernetica, de reeds genoemde Kitov (niet alleen een fenomenaal belezen persoon, zoals Berg, die de westerse pers voortdurend volgde, maar een echte visionair), droeg bij aan de publicatie ervan in 1965 (Designing ultra-fast systems: Complex Stretch; onder redactie van A.I. Kitov. - M.: Mir, 1965). Het boek werd met bijna een derde verkleind en ondanks het feit dat Kitov in het uitgebreide voorwoord de nadruk legde op de belangrijkste architecturale, systeem-, logische en softwareprincipes van het bouwen van computers, bleef het bijna onopgemerkt.

Eindelijk gaf Stretch de wereld iets nieuws dat nog niet in de computerindustrie was gebruikt - het idee van gestandaardiseerde modules, waaruit later de hele industrie van componenten op geïntegreerde schakelingen groeide. Iedereen die naar de winkel gaat om een ​​nieuwe NVIDIA-videokaart te halen, en die vervolgens in de plaats van de oude ATI-videokaart zet, en alles werkt zonder problemen, zou Johnson en Brook op dit moment een mentaal bedankje moeten geven. Deze mensen bedachten iets meer revolutionair (en minder opvallend, en ze waardeerden het meteen, de ontwikkelaars in de USSR schonken er bijvoorbeeld helemaal geen aandacht aan!), Dan de transportband en DMA.

Ze hebben standaard compatibele boards uitgevonden.

SMS


Zoals we al zeiden, was het Stretch-project ongeëvenaard in complexiteit. De gigantische machine zou bestaan ​​uit meer dan 170 transistors, naast honderdduizenden andere elektronische componenten. Dit alles moest op de een of andere manier worden gemonteerd (onthoud hoe Yuditsky de recalcitrante enorme borden tot bedaren bracht door ze in afzonderlijke elementaire apparaten te breken - helaas werd deze praktijk niet gebruikelijk voor de USSR), debuggen en vervolgens ondersteund, waarbij defecte onderdelen werden vervangen. Als gevolg hiervan stelden de ontwikkelaars een idee voor dat voor de hand ligt op basis van onze huidige ervaring: ontwikkel eerst afzonderlijke kleine blokken, implementeer ze op standaardkaarten en assembleer vervolgens een auto van kaarten.


Centrale processor IBM 7030 (rijen kasten achter een enorme console) en een blok uit BM 1401 met sms-kaarten (foto https://blog.hnf.de/t en https://en.wikipedia.org)

Zo werd SMS geboren - Standaard Modulair Systeem, dat na Stretch overal werd gebruikt.

Het omvatte twee componenten. De eerste was namelijk het bord zelf met basiselementen van 2,5x4,5 inch groot met een 16-pins vergulde connector. Er waren planken met enkele en dubbele breedte. De tweede was een standaard kaartmontage, met achterover geplaatste banden.

Sommige soorten kaartborden kunnen worden geconfigureerd met behulp van een speciale jumper (net zoals moederborden nu worden afgesteld). Deze functie was bedoeld om het aantal kaarten dat een ingenieur bij zich had te verminderen. Het aantal kaarten overschreed echter al snel de 2500 dankzij de implementatie van veel digitale logische families (ECL, RTL, DTL, enz.), Evenals analoge circuits voor verschillende systemen. SMS deed echter zijn werk.

Ze werden gebruikt in alle IBM-machines van de tweede generatie en in tal van machine-randapparatuur van de derde generatie, en dienden ook als prototype voor de meer geavanceerde S / 360 SLT-modules. Het was dit "geheime" wapen, waar echter niemand in de USSR veel aandacht aan besteedde, waardoor IBM de productie van zijn machines kon verhogen tot tienduizenden per jaar, waarover we in het vorige artikel spraken.

Deze technologie werd geleend door alle deelnemers aan de Amerikaanse computerrace - van Sperry tot Burroughs. Hun totale productievolumes waren niet te vergelijken met de vaders van IBM, maar dit maakte het mogelijk om in de periode van 1953 tot 1963 niet alleen de Amerikaanse, maar ook de internationale markt eenvoudig te vullen met computers van hun eigen ontwerp, waarbij letterlijk alle regionale fabrikanten van daar - van Bull tot Olivetti - werden uitgeschakeld. Niets belette de USSR om hetzelfde te doen, althans met de CMEA-landen, maar helaas, vóór de EU-serie kwam het idee van een standaard niet bij onze staatshoofden van planning.

Compact verpakkingsconcept


De tweede pijler na standaardisatie (die een duizendvoudige rol speelde in de overgang naar geïntegreerde schakelingen en resulteerde in de ontwikkeling van zogenaamde bibliotheken van standaard logische elementen, die vanaf de jaren zestig tot op de dag van vandaag zonder veel verandering werden gebruikt!) was het concept van compacte verpakkingen, waarover zelfs vóór geïntegreerde schakelingen en zelfs vóór transistors werd nagedacht.

De miniaturiseringsoorlog kan in 4 fasen worden verdeeld. De eerste is pre-transistor, toen lampen probeerden te standaardiseren en te verminderen. De tweede is de opkomst en introductie van printplaten met opbouwmontage. De derde is de zoektocht naar het meest compacte pakket van transistors, micromodules, dunne film en hybride schakelingen - in het algemeen de directe voorouders van IC's. En tot slot, de vierde - het IP zelf. Al deze paden (met uitzondering van de miniaturisatie van lampen) van de USSR liepen parallel met de VS.

Het eerste gecombineerde elektronische apparaat was een soort "integrale lamp" Loewe 3NF, ontwikkeld door het Duitse bedrijf Loewe-Audion GmbH in 1926. De droom van deze ventilator met warme buizen bestond uit maar liefst drie triodebuizen in één glazen kast, samen met de twee condensatoren en vier weerstanden die nodig zijn om een ​​complete radio-ontvanger te maken. De weerstanden en condensatoren zaten verzegeld in hun eigen glazen buisjes om vervuiling van het vacuüm te voorkomen. In feite was het een "ontvanger-in-de-lamp", zoals een modern systeem-op-chip! Het enige dat naast een radio gekocht moest worden, was een spoel en een afstemcondensator en een luidspreker.

Dit wonder van technologie is echter niet gemaakt om het tijdperk van geïntegreerde schakelingen een paar decennia eerder in te luiden, maar om Duitse belastingen te vermijden die op elke lampfitting worden geheven (de luxebelasting van de Weimarrepubliek). Loewe-ontvangers hadden slechts één connector, waardoor hun eigenaren geen zwakke financiële voorkeuren hadden. Het idee werd ontwikkeld in de 2NF-lijn (twee tetrodes plus passieve componenten) en de monsterlijke WG38 (twee pentodes, triode en passieve componenten).


Tsaarlamp Loewe 3NF en ALU-element IBM 701 (foto https://www.worthpoint.com/ en https://en.wikipedia.org)

Over het algemeen hadden buizen een enorm potentieel voor integratie (hoewel de kosten en complexiteit van het ontwerp exorbitant toenamen), het toppunt van dergelijke technologieën was de RCA Selectron. Deze monsterlijke lamp is ontwikkeld onder leiding van Jan Aleksander Rajchman, bijgenaamd Mr. Memory voor het creëren van 6 soorten RAM, van halfgeleider tot holografisch.

John von Neuman


Na de bouw van ENIAC ging John von Neumann naar het Institute for Advanced Study (IAS), waar hij graag verder wilde werken aan een nieuwe belangrijke (hij geloofde dat computers belangrijker waren dan atoombommen voor het verslaan van de USSR) wetenschappelijke richting - computers. Volgens het idee van Von Neumann zou de architectuur die hij ontwierp (later Von Neumann's genoemd) een referentie worden voor het ontwerp van machines in alle Amerikaanse universiteiten en onderzoekscentra (dit is overigens gedeeltelijk gebeurd) - opnieuw het verlangen naar eenwording en vereenvoudiging!

Voor de IAS-machine had Von Neumann geheugen nodig. En RCA, destijds de toonaangevende fabrikant van alle vacuüminstrumenten in de Verenigde Staten, bood genereus aan om hen te sponsoren met Williams-buizen. De hoop was dat Von Neumann, door ze op te nemen in de standaardarchitectuur, ze zou helpen verspreiden als een RAM-standaard, wat RCA in de toekomst enorme winsten zou opleveren. Het IAS-project omvatte 40 kb RAM, de sponsors van RCA waren een beetje bedroefd door dergelijke eetlust en vroegen Reichmann's afdeling om het aantal buizen te verminderen.

Raikhman, met de hulp van de Russische emigrant Igor Grozdov (over het algemeen werkten veel Russen bij RCA, waaronder de beroemde Zworykin, en president David Sarnov zelf was een Wit-Russische jood - een emigrant) baarde een verbazingwekkende oplossing - de kroon op vacuüm geïntegreerde technologie, de RCA SB256 Selectron 4 kbit RAM-lamp! De technologie bleek echter waanzinnig complex en duur te zijn, zelfs seriële lampen kosten ongeveer $ 500 per stuk, de basis was over het algemeen een monster met 31 contacten. Als gevolg hiervan vond het project geen koper vanwege vertragingen met de serie - er zat al een ferrietgeheugen op de neus.


Waarschijnlijk het meest complexe elektrovacuümapparaat is dezelfde RCA SB256 Selectron, het bedieningsschema en een monsterlijke voeding voor hen (foto https://computerhistory.org/)

Project Tinkertoy


Veel computerfabrikanten hebben bewust geprobeerd de architectuur (topologie, dat weet je hier nog niet) van lampmodules te verbeteren om de compactheid en het gemak van vervanging te vergroten.

De meest succesvolle poging was de IBM 70xx-serie standaard lampblokken. Het toppunt van lampminiaturisatie was de eerste generatie van het Project Tinkertoy-programma, genoemd naar de populaire kinderontwerper uit de jaren 1910-1940.

Niet alles loopt van een leien dakje bij de Amerikanen, zeker niet als de overheid contracten sluit. In 1950 gaf het Bureau of Aeronautics of the Navy het National Bureau of Standards (NBS) de opdracht een uitgebreid systeem te ontwikkelen voor computerondersteund ontwerp en productie van universele modulaire elektronische apparaten. In principe was het destijds gerechtvaardigd, aangezien niemand nog wist waar de transistor naartoe zou leiden en hoe deze op de juiste manier moest worden gebruikt.

NBS pompte meer dan $ 4,7 miljoen in ontwikkeling (ongeveer $ 60 miljoen naar huidige maatstaven), er werden enthousiaste artikelen gepubliceerd in de uitgave van Popular Mechanics van juni 1954 en de uitgave van Popular Electronics van mei 1955 en ... Het project liep leeg en liet slechts een paar sproeitechnologieën achter, en een reeks radarboeien uit de jaren vijftig gemaakt van deze componenten.

Wat is er gebeurd?

Het idee was cool - om de automatisering van de productie radicaal te veranderen en forse blokken a la IBM 701 om te zetten in compacte en veelzijdige modules. Het enige probleem was dat het hele project was ontworpen voor buizen, en tegen de tijd dat het voltooid was, was de transistor al aan zijn winnende loopvlak begonnen. Niet alleen in de USSR wist hoe te laat te komen - het Tinkertoy-project nam enorme bedragen op en bleek volkomen nutteloos te zijn.


Tinkertoy-blokken, een artikel erover in Popular Mechanics en een sonarboei voor de jacht op Sovjet-onderzeeërs zijn het enige gebruik van het oorspronkelijke project (foto https://1500py470.livejournal.com/)

Standaard borden


De tweede benadering van verpakking was het optimaliseren van de plaatsing van transistors en andere discrete componenten op standaardborden.

Tot het midden van de jaren veertig was de enige manier om onderdelen te repareren (overigens zeer geschikt voor vermogenselektronica en nu als zodanig gebruikt) punt-tot-punt constructie. Dit schema was niet geautomatiseerd en niet erg betrouwbaar.

De Oostenrijkse ingenieur Paul Eisler vond de printplaat voor zijn radio uit toen hij in 1936 in Groot-Brittannië werkte. In 1941 werden al meerlaagse printplaten gebruikt in Duitse magnetische zeemijnen. De technologie bereikte de Verenigde Staten in 1943 en werd gebruikt in de Mk53-radiozekeringen. PCB's kwamen in 1948 beschikbaar voor commercieel gebruik en geautomatiseerde assemblageprocessen (omdat de componenten er nog aan vastzaten) verschenen pas in 1956 (ontwikkeld door het US Army Signal Corps).

Trouwens, soortgelijk werk werd tegelijkertijd in Groot-Brittannië uitgevoerd door de reeds genoemde Jeffrey Dahmer, de vader van geïntegreerde schakelingen. De regering accepteerde zijn printplaten, maar, zoals we ons herinneren, werden de microschakelingen kortzichtig gekapt.

Tot het einde van de jaren zestig en de uitvinding van vlakke behuizingen en paneelconnectoren voor microschakelingen, was het hoogtepunt van de ontwikkeling van printplaten in vroege computers de zogenaamde houtstapel- of cordwood-verpakkingen. Het bespaart veel ruimte en wordt vaak gebruikt waar miniaturisatie van cruciaal belang was - in militaire producten of supercomputers.

In het cordwood-ontwerp werden axiale loodcomponenten geïnstalleerd tussen twee parallelle platen en ofwel aan elkaar gesoldeerd met hulpdraden of verbonden met dunne nikkeltape. Isolatiekaarten werden tussen de platen geplaatst om kortsluiting te voorkomen, en perforaties zorgden ervoor dat componentgeleiders doorgingen naar de volgende laag.

De nadelen van cordwood waren dat er speciale vernikkelde pinnen moesten worden gebruikt om betrouwbare lasnaden te garanderen, thermische uitzetting kon de planken vervormen (wat werd waargenomen in verschillende modules van de Apollo-computer), en bovendien verminderde dit schema de onderhoudbaarheid van de eenheid tot het niveau van een moderne MacBook, maar vóór de komst van geïntegreerde schakelingen liet cordwood de hoogst mogelijke dichtheid bereiken.


Standaard opbouwprintplaat van de eerste commerciële transistor mainframe Philco NTANSAC 2000 Model 212 (1960), onderdeel van de processor van de krachtigste machine van de jaren 60, de legendarische CDC6600, gemaakt met cordwood-technologie (foto https://computerhistory.org/, https://cds.cern.ch)


Elementen van een Burroughs B5000 bank-mainframeprocessor (1961), geassembleerd tot blokken cordwood, foto uit de collectie van de auteur.

Natuurlijk eindigden de optimalisatie-ideeën niet op de borden.

En de eerste concepten van transistorverpakkingen werden bijna onmiddellijk na de start van hun massaproductie geboren. Artikel BSTJ 31: 3. Mei 1952: huidige status van transistorontwikkeling. (Morton, JA) was de eerste die onderzoek beschreef naar "de haalbaarheid van het gebruik van transistors als verpakte miniatuurcircuits". Bell ontwikkelde 1752 geïntegreerde pakketten voor zijn eerste typen M7, elk met een printplaat ingebed in transparant plastic, maar het ging niet verder dan prototypes.

In 1957 kregen het Amerikaanse leger en de NSA een tweede interesse in het idee en gaven Sylvania Electronic System de opdracht om zoiets als miniatuur verzegelde cordwood-modules te ontwikkelen voor gebruik in geheime militaire voertuigen. Het project kreeg de naam FLYBALL 2, er werden verschillende standaardmodules ontwikkeld met NOR-, XOR-, enz. Elementen. Ze zijn gemaakt door Maurice I. Crystal en werden gebruikt in de cryptografische computers HY-2, KY-3, KY-8, KG-13 en KW-7. De KW-7 bestaat bijvoorbeeld uit 12 plug-in boards, die elk plaats bieden aan maximaal 21 FLYBALL-modules, gerangschikt in 3 rijen van elk 7 modules. De modules waren veelkleurig (20 soorten in totaal), elke kleur was verantwoordelijk voor zijn functie.


Een pakket transistors uit het eerste Bell-artikel en een laboratoriummodel van het daarop gemonteerde apparaat. D4a en bord daarvan (https://de.wikipedia.org, https://www.robotrontechnik.de). FLYBALL 2, zijn patent en NSA KW-7 geheime cryptocomputerbord (https://www.cryptomuseum.com)

Soortgelijke blokken met de naam Gretag-Bausteinsystem werden geproduceerd door Gretag AG in Regensdorf (Zwitserland).

Zelfs eerder, in 1960, werden vergelijkbare Series-1, 40-Series en NORbit-blokken door Philips vervaardigd als elementen van programmeerbare logische controllers om relais in industriële besturingssystemen te vervangen, de serie had zelfs een timercircuit vergelijkbaar met de beroemde microschakeling 555. De modules werden geproduceerd door Philips en hun divisies van Mullard en Valvo (niet te verwarren met Volvo!) en werden tot halverwege de jaren zeventig gebruikt in fabrieksautomatisering.

Zelfs in Denemarken gebruikte de Electrologica X1-machine in 1958 miniatuur veelkleurige modules, dus vergelijkbaar met de Legostenen die geliefd waren bij de Denen. In de DDR, aan het Instituut voor Computers aan de Technische Universiteit van Dresden, bouwde professor Lehmann (Nikolaus Joachim Lehmann) in 1959 ongeveer 10 miniatuurcomputers voor zijn studenten onder de markering D4a, ze gebruikten een soortgelijk pakket transistors.

Het zoekwerk ging onafgebroken door, van eind 1940 tot eind jaren vijftig. Het probleem was dat geen corpusculaire trucs de zogenaamde tirannie van getallen konden omzeilen, een term bedacht door Jack Morton, vice-president van Bell Labs in een artikel uit 1950 "Proceedings of the IRE".

Het probleem is dat het aantal afzonderlijke componenten in de computer de limiet heeft bereikt. Machines met meer dan 200000 individuele modules bleken simpelweg onbruikbaar - ondanks het feit dat transistors, weerstanden en diodes in die tijd al zeer betrouwbaar waren. Maar zelfs de faalkans in honderdsten van een procent, vermenigvuldigd met honderdduizenden delen, gaf een aanzienlijke kans dat er op elk moment iets kapot zou gaan in de computer. Oppervlakmontage met letterlijk kilometers bedrading en miljoenen gesoldeerde contacten maakte de zaken nog erger. De IBM 7030 bleef de limiet van de complexiteit van puur discrete machines, zelfs het genie van Seymour Cray kon de veel complexere CDC 8600 niet stabiel laten werken.

Het concept van hybride circuits


Eind jaren veertig ontwikkelden Central Radio Laboratories in de Verenigde Staten de zogenaamde dikke-filmtechnologie - sporen en passieve elementen werden op een keramisch substraat aangebracht volgens een methode die vergelijkbaar is met de vervaardiging van printplaten, vervolgens werden pakketloze transistors op het substraat gesoldeerd en dit alles werd verzegeld.

Zo ontstond het concept van de zogenaamde hybride microschakelingen.

In 1954 injecteerde de marine nog eens $ 5 miljoen in het mislukte Tinkertoy-programma, terwijl het leger er $ 26 miljoen bovenop deed. RCA en Motorola namen het bedrijf over. De eerste verbeterde het idee van CRL en ontwikkelde het tot de zogenaamde dunne-film microschakelingen, het resultaat van het werk van de tweede was onder andere het beroemde TO-3-pakket - we denken dat iedereen die ooit elektronica heeft gezien, deze forse rondes met oren onmiddellijk zal herkennen. In 1955 bracht Motorola zijn eerste XN10-transistor erin uit, en de behuizing werd zo gekozen dat hij op het minipaneel van de buis Tinkertoy paste, vandaar zo'n herkenbare vorm. Het ging ook in de vrije verkoop en wordt sinds 1956 gebruikt in autoradio's, en overal worden dergelijke koffers nog steeds gebruikt.

De geboorte van het Sovjet raketafweersysteem. Lange weg naar geïntegreerde schakelingen

De ontwikkelingen van Motorola culmineerden in de creatie van een klassieke behuizing voor een transistor (foto https://1500py470.livejournal.com/)


En het Amerikaanse leger gebruikte eind jaren vijftig dunne-film hybride RCA-circuits (foto https://1950py1500.livejournal.com/)

Tegen 1960 werden hybriden (in het algemeen, hoe ze ook genoemd werden - microassemblages, micromodules, enz.) gestaag door het Amerikaanse leger gebruikt in hun projecten, waardoor de eerdere onhandige en forse transistorpakketten werden vervangen.

Het beste uur van micromodules kwam al in 1963 - IBM ontwikkelde voor zijn S / 360-serie (waarvan een miljoen exemplaren werden verkocht, een familie van compatibele machines oprichtte die tot nu toe zijn geproduceerd en overal (legaal of niet) gekopieerd - van Japan tot de USSR) hybride circuits, die ze SLT noemden.

Geïntegreerde schakelingen waren geen nieuwigheid meer, maar IBM vreesde terecht voor hun kwaliteit en was eraan gewend een volledige productiecyclus in handen te hebben. De weddenschap was gerechtvaardigd, het mainframe was niet alleen succesvol, het was legendarisch, net als de IBM-pc, en maakte dezelfde revolutie.

Uiteraard is het bedrijf in latere modellen, zoals de S/370, al overgestapt op volwaardige microschakelingen, echter in aluminium dozen van hetzelfde merk. SLT's waren een veel grotere en goedkopere aanpassing van de kleine hybride modules (slechts 7,62 x 7,62 mm groot) die ze in 1961 hadden ontwikkeld voor de IBM LVDC (de boordcomputer van de MBR, evenals het Gemini-programma). Wat grappig is - hybride schakelingen werkten daar in combinatie met de reeds volwaardige TI SN3xx geïntegreerde schakelingen.


SLT-modules van IBM en een S/360-bord erop, op de bodem een ​​Gemini-boordcomputer, witte chips zijn IBM-hybriden, gouden chips zijn IC's van TI (foto https://www.ibm.com/, http://www.lichtbildwerkstatt.net/, https://1500py470.livejournal.com/)

Flirten met dunne-filmtechnologie, niet-standaard pakketten van microtransistors en andere dingen was aanvankelijk echter een doodlopende weg - een halve maatregel die het niet mogelijk maakte om naar een nieuw kwaliteitsniveau te gaan, wat een echte doorbraak betekende.

En de doorbraak zou een radicale vermindering van ordes van grootte zijn van het aantal afzonderlijke elementen en verbindingen in een computer. Wat nodig was, waren geen sluwe assemblages, maar monolithische standaardproducten die hele plaatsers van borden vervangen.

De laatste poging om iets uit de klassieke technologie te persen was een beroep op de zogenaamde functionele elektronica - een poging om monolithische halfgeleiderapparaten te ontwikkelen die niet alleen vacuümdioden en -triodes vervangen, maar ook complexere lampen - thyratrons en dekatrons.

In 1952 creëerde Jewell James Ebers van Bell Labs een vierlaagse transistor "op steroïden" - een thyristor, een analoog van een thyratron. Shockley begon in zijn laboratorium sinds 1956 te werken aan het afstemmen op serieproductie van een vierlaagse diode - een dinistor, maar zijn twistzieke karakter en de beginnende paranoia lieten hem niet toe de klus te klaren en ruïneerden de groep.

Het werk van 1955-1958 met germaniumthyristorstructuren leverde geen resultaten op. In maart 1958 kondigde RCA voortijdig het Walmark XNUMX-bits schuifregister aan als "een nieuw concept in elektronische technologie", maar werkelijke germaniumthyristorcircuits waren onwerkbaar. Om hun massaproductie tot stand te brengen, was precies hetzelfde niveau van micro-elektronica nodig als voor monolithische circuits.

Thyristors en dinistoren vonden hun toepassing in de technologie, maar niet in de computertechnologie, nadat de problemen met hun vrijgave waren opgelost door de komst van fotolithografie.

Deze heldere gedachte bezocht bijna gelijktijdig drie mensen op de wereld. Engelsman Jeffrey Dahmer (maar zijn eigen regering liet hem in de steek), Amerikaan Jack St. Clair Kilby (Jack St. Clair Kilby, hij had geluk voor alle drie - de Nobelprijs voor het creëren van IP) en Rus - Yuri Valentinovich Osokin (het resultaat is iets tussen Dahmer en Kilby: hij mocht een zeer succesvolle microschakeling maken, maar uiteindelijk ontwikkelden ze deze richting niet).

We zullen het hebben over de race om de eerste industriële IP en hoe de USSR bijna prioriteit kreeg op dit gebied, we zullen het de volgende keer hebben.
  • Alexey Eremenko
  • https://www.ibm.com/, http://www.lichtbildwerkstatt.net/, https://www.cryptomuseum.com, https://1500py470.livejournal.com/, https://computerhistory.org/, https://cds.cern.ch, https://www.worthpoint.com/, https://en.wikipedia.org
Onze nieuwskanalen

Schrijf je in en blijf op de hoogte van het laatste nieuws en de belangrijkste evenementen van de dag.

38 commentaar
informatie
Beste lezer, om commentaar op een publicatie achter te laten, moet u: inloggen.
  1. +6
    Juli 1 2021
    Moeilijk te begrijpen, maar interessant! Ziet eruit als een specialist op dit gebied! hi
    1. +2
      Juli 1 2021
      Citaat: Thrifty
      Moeilijk te begrijpen, maar interessant! Ziet eruit als een specialist op dit gebied! hi

      Mee eens zijn! Tot nu toe is alles voor mij persoonlijk een dicht bos, maar ik lees het met plezier!
      1. +1
        Juli 2 2021
        Doe mee met de kat! Voor mij, het donkere bos! Respect voor de auteur, interessant, vermakelijk, informatief! goed
    2. +4
      Juli 1 2021
      . Moeilijk te begrijpen, maar interessant!

      Voor sommigen is het niet moeilijk, maar het is nog steeds interessant.
      Ik vond zowel lamptechnologie als microassemblages en 155/133-series.
      En volgens het ferrietgeheugen ben ik 2 keer geslaagd voor de test. De eerste mislukte. :(
  2. -4
    Juli 1 2021
    Niet nodig, noch over elektronica, noch over fotolithografie.
    Het is jammer ...... zelfs meer dan voor de ruimte.
    1. +5
      Juli 1 2021
      Schaam je je voor je huidige toestand of in principe?
      Hoe sierlijk de paden van de USSR ook waren, uiteindelijk loste het alle toegewezen taken op, zowel in raketverdediging als in de ruimte (de Verenigde Staten en de USSR - de rest was in die tijd in diepe opera). Het is dus beter om trots te zijn en je niet te schamen.
    2. +2
      Juli 1 2021
      Citaat van eerder
      Niet nodig, noch over elektronica, noch over fotolithografie.
      Het is jammer ...... zelfs meer dan voor de ruimte.

      Nodig! Leer van fouten!!! Laat het een of twee keer gebeuren, maar het is beter om over plassen te stappen dan erin te zitten!!!
    3. +2
      Juli 1 2021
      Volgens de tekst kwamen ze niet eens bij de PFL.
      1. 0
        Juli 2 2021
        Citaat van Tochilka
        Volgens de tekst kwamen ze niet eens bij de PFL.

        Gezien het feit dat voor mij het begin van praktische toepassing van kinds af aan Zx-Spectrum, Lvov en de EU was (ik herinner me het aantal niet, twee forse eenheden en een kleine 12-inch zwart-witmonitor), dan is PFL ergens ver weg aan het begin van de revolutie !!!
        1. 0
          Juli 2 2021
          Precisie iets Fotolithografie en bij zonsopgang? Genoeg voor jou))) Misschien hebben we aan andere dingen gedacht?
  3. +1
    Juli 1 2021
    Hoeveel kostbare materialen gingen er in producten, noch in een sprookje om te zeggen, noch om te beschrijven met een pen !!!
    Vroeger liep je langs de site, eens ... de schoen klikte plotseling op de vloer, als een slimme !!! Kijk, en je hebt een "gouden product" met hun conclusies in de zool !!! Daarom gebruikten ze geen schoenen met dunne zolen, want dat doet PIJN!
    "grap", maar daarin een hint ....
    1. +1
      Juli 1 2021
      Citaat van rocket757
      Kijk, en je hebt een "gouden product" met hun conclusies in de zool !!!

      Als het geen geheim is, hoe heette deze prachtige onderneming, met een hoge productiecultuur, dan?
      1. +5
        Juli 1 2021
        Denk je dat er iets geschikts rondslingerde? Nee, nee, het was geschikt voor een rapport .... dit is een afwijzing, bijvoorbeeld na thermisch fietsen. Het was ook onder rapportage, maar pas later, toen alles "overleefde" naar de installatie ging. En nogmaals, het was het allereerste begin van de productie van producten, toen er ... veel huwelijken waren. Hoewel, zoals ik me de componenten uit Jerevan herinner ... brrr, ik heb nog nooit zoveel huwelijken van ergens anders gezien ... trouwens, de microschakelingen werden niet erg goud, na "rationalisatie" door de lokale "ambachtslieden"!
        En ja, ik moest bij meer dan één onderneming werken, de bardacheks waren overal, in meer of mindere mate.
        Oh ja, een grapje, ik kan me niet herinneren hoe vaak de naam van mijn inheemse plant is veranderd, maar ik ben de VENT SYSTEM PLANT binnengegaan! Dus raad eens waar ik werkte.
        1. +3
          Juli 2 2021
          Onze invoercontrole ploegde ook zonder te buigen, alles moest binnen de bovenste tolerantiegrenzen blijven. Ooit ontwikkelde hij veel bankapparatuur voor invoercontrole.
          1. +2
            Juli 2 2021
            Helaas was de invoercontrole geen garantie voor een probleemloze werking van het product.
            Veel hing af van de fabrikant van componenten ....
            1. +1
              Juli 2 2021
              Nou, ja - inputcontrole, unittesten op de stand, producttesten (klimaat en dynamiek toegevoegd), systeemtesten (EMP-simulator toegevoegd) en naar de volgende plant, waar alles weer begint met inputcontrole ...
              Onze overheadkosten (God verhoede dat ik lieg) varieerden van 300 tot 740% op verschillende tijdstippen
              1. +1
                Juli 2 2021
                De Sovjet-economie was niet zo, niet economisch.
                Sommige, niet winstgevend, werden gedaan omdat het NOODZAKELIJK was.
                En dus probeerden ze het debet te verminderen met het tegoed, altijd ... waardoor? dit is een apart probleem.
                We hebben verschillende, niet erg "geldige" secties (fabricage van meetstandaards, enz.) die aan de hoofdsectie zijn gekoppeld, die de belangrijkste winst "verdienen"! gedekte kosten, t.s. Het is duidelijk dat het salaris op de hoofdafdeling een beetje daalde, maar het was nog steeds niet zo ... merkbaar, zoals ploegendiensten "voor die man" en andere "initiatieven" van partijactivisten.
        2. +2
          Juli 2 2021
          zoals ik me de componenten uit Yerevan herinner

          Onthoud dit gewoon niet 's nachts! zekeren Het was gewoon een soort ster. Speciaal voor hen hebben we een ingangsacceptatie georganiseerd.
          De geldigheid van het IP was 10-20%
          1. +1
            Juli 2 2021
            Hier werd een partij Rushka's uit Yerevan geopend .... het meest opvallende was de "rationalisatie" van het vervangen van gouden truien door LUMINE !!! We hadden lange tijd een grap dat al hun gouden tanden zijn gemaakt van "gered" op onze microschakelingen!
            Dus het schandaal was ... stil, stil, ze stopten gewoon met het kopen van microschakelingen bij hen !!! En dit is met een systematisch tekort, een geplande economie!
          2. 0
            Juli 6 2021
            Ik herinner me Armeense elektrolyten - 100% defect!!!
    2. +1
      Juli 1 2021
      Het lijkt erop dat je bij LEMZ hebt gewerkt. Hun VP klaagde sterk over de betalingen uit Yerevan. Geraden?
      1. +3
        Juli 1 2021
        Alleen op zakenreizen, in Moskou, de regio Moskou, moest ik naar veel plaatsen gaan ... en dus komen we uit de periferie, als je Stalingrad zo mag noemen. We hebben ook bedrijven in de defensie-industrie (geweest). Mijn fabriek kwam absoluut uit de WAS-categorie.
        Trouwens, in het volgende artikel zal de auteur zeker naar ons product gaan. Het was heel belangrijk, of beter gezegd, het bestaat nog steeds, op sommige plaatsen staat het nog steeds. De auto was krachtig, "ELBRUS".
      2. 0
        Juli 6 2021
        "..Het lijkt erop dat je bij LEMZ hebt gewerkt. Hun VP klaagde veel over de vergoedingen van Yerevan. Geraden?..."
        LEMZ leverde CNC-systemen, met name aan de fabriek van freesmachines in Lvov. Ik was ermee op zakenreis. Inkomende fabrieksinspectie wees 80% van de CNC-systemen af. Van LEMZ'a in de fabriek leefde de specialist bijna constant (hij vertrok voor het weekend naar St. Petersburg), corrigeerde de LEMZ-stijlen. Incl. iedereen werd genoteerd ... En er was een lied met de IC in de USSR. Ik herinner me dat ze in een bepaald apparaat RU1 in keramiek normaal werkten, en dezelfde RU1, maar in plastic weigerden ze ronduit te werken !!! En het apparaat was niet zo heet wat complexiteit.
        1. 0
          Juli 7 2021
          Goedemiddag. Waarschijnlijk niet de LEMZ die ik in gedachten had. Ik heb het over Lianozovsky EMZ, dat in Moskou is. Het is meerdere keren hernoemd. Hij maakt radars, verschillende. Ik had een vriend op de school die in VP werkte. Daar ben ik ook geweest.
          1. 0
            Juli 8 2021
            Misschien heb je gelijk en bedoelen we met één afkorting verschillende ondernemingen
  4. 0
    Juli 1 2021
    Een interessante reeks artikelen. Er zijn echter kenmerken van de presentatie, maar over het algemeen is het leesbaar. Respect voor de auteur.
  5. +4
    Juli 1 2021
    Het artikel is geweldig! De auteur toonde levendig de manieren van ontwikkeling van de elementbasis van computers. Ik moest zelf computertechnologie beheersen op basis van machines Minsk 22, Minsk 32, EU-serie. En ook om de computersystemen van ASU-luchtverdediging Asurk, Vector, Senezh, Polyana D4 te bestuderen; luchtverdedigingssysteem S-200, s300. Alle stadia van de ECB-miniaturisatie, van ferriettransistorcellen, micromodules en printplaten op transistors tot geïntegreerde schakelingen, werden in de praktijk onder de knie. Ik zag onze achterlijkheid in EKB in 1980, toen een luitenant van de Hongaarse strijdkrachten een microprocessor liet zien en een bord erop gemonteerd, die de VK ACS Vector-processor verving, bestaande uit verschillende kasten op transistorborden. Toegegeven, ik zag dit bord niet aan het werk, omdat. het was verboden om het aan te sluiten op militair materieel. Maar de prestaties op de oscilloscoop waren zichtbaar. Sindsdien volg ik de ontwikkeling van geïntegreerde schakelingen, apparaten die daarop zijn gebaseerd, en mijn werk is daarmee verbonden. De Russische Federatie loopt op dit gebied achter, hoewel het gevechtsmissies oplost.
  6. -2
    Juli 2 2021
    Normen. Velen hadden vóór zijn adoptie veel geld. Denk aan telefoonopladers, elke telefoon heeft zijn eigen oplader. Hoewel de vulling hetzelfde is. Op de een of andere manier kwamen ze tot één standaard.
  7. 0
    Juli 2 2021
    Is interessant.
    Dank u.
  8. 0
    Juli 2 2021
    En nu is de radio-elektronische industrie van Rusland helaas ongeveer ... verloren, bijna volledig ...
    1. 0
      Juli 3 2021
      Baku-chips en Armeense elektrolyten verliezen was een geweldig idee.
  9. +2
    Juli 2 2021
    Citaat van rocket757
    Hoeveel kostbare materialen gingen er in producten, noch in een sprookje om te zeggen, noch om te beschrijven met een pen !!!
    Vroeger liep je langs de site, eens ... de schoen klikte plotseling op de vloer, als een slimme !!! Kijk, en je hebt een "gouden product" met hun conclusies in de zool !!! Daarom gebruikten ze geen schoenen met dunne zolen, want dat doet PIJN!
    "grap", maar daarin een hint ....

    Eens kwamen we aan in een stad aan de Dnjepr om een ​​mast op een gebouw te zetten.
    Het bleek dat de antennefeeder van de geschatte lengte kort is en
    je moet het op een hellende beugel laten zakken. Hier om vast te binden
    een dozijn keer. Op het gebouw neonreclame, letters ter hoogte van een man,
    ze hebben honderden neonbuizen en elk zit op verschillende plaatsen vast
    draad. Welnu, we hebben (door één) een dozijn en een half vertragingen voor onszelf gedraaid
    en vastgebonden. Ze gingen naar beneden, lunchen, een rookpauze, en de draad was interessant - zacht,
    maar duurzaam, roest niet - we discussiëren hardop. En lokale harde werkers voor ons - dus dit
    nitinol (nikkel-titaniumlegering!). Ja, in elke tuin in de hele stad
    we binden de druiven ermee. Wat ben je! En hier ren je de kolf op het glas -
    e-mine-schrijft op het vensterglas als een 3M-potlood!. En kijk nu naar een andere truc -
    we maken een driedimensionale figuur van draad - een paard, stoppen het in een mok en vullen het
    kokend water uit een waterkoker. Hier halen we het eruit en koelen het af. Vervolgens verpletteren en rollen we
    tussen de handpalmen en doe deze flagellum in een lege fles. Gieten in een fles
    kokend water uit de ketel, en zie - in de fles verandert de flagellum weer in een paard!
    Nitinol is een legering met thermisch geheugen. Er is een strategisch object in de stad - Svetlovodsky
    pure metalen fabriek. Wat smelten - een paar kilo. Dit is de verdediging
    halfgeleiderindustrie, dure strategische grondstoffen.
    En er zijn druiven in elke tuin, honderden meters nitinoldraad in datsja's .....
    Maar hoe bereikte deze USSR de 91e in het algemeen!
    1. 0
      Juli 3 2021
      Er was een gezegde - alles voor het huis is gemaakt van nichroom. Parel alles. Er zijn aanwijzingen dat ze een hele kerncentrale hebben gestolen - Yuzhnouralsk.
      Verbaasd dat de ekster 's nachts nog steeds niet helemaal verlicht is.
      1. 0
        Juli 4 2021
        Helaas was er een ander gezegde in de cursus -
        het hele appartement is armoedig - scherpe tv, scherpe koelkast,
        magnetron scherp, blender scherp ......
  10. 0
    Juli 3 2021
    Omdat we niets wisten over de houtstapelmethode, hebben we het opnieuw uitgevonden. En in het jaar 89 creëerden ze een monsterlijk apparaat - de Krappenstrofel-multimeter. Het lukte me om het schema van een halve tafel in een doos van 10x3x5 cm te plaatsen, en de afmetingen werden bepaald door een miniatuurkoekje. Het apparaat omvatte vier planken met een wilde pakkingsdichtheid, met de hand gescheiden. In de toekomst zette hij deze activiteit voort.
    En we hebben getinax-bastschoenen uit "Minsk" en prachtige EU-ovskie TEZ's losgesoldeerd. Sommige mensen verkochten ze ook aan de Russen voor edele metalen, maar zulke mensen werden vervloekt en veroordeeld.
  11. 0
    Juli 6 2021
    En helaas stond het fatale gebrek aan een bepaald conceptueel denken buiten het marxisme-leninisme en het "briljante" Sovjetmanagement ons niet toe om het van tevoren zelf te realiseren.

    Hoe bemoeide het marxisme-leninisme zich met de creatie van geïntegreerde schakelingen in de USSR?
    In China bijvoorbeeld bemoeide m-l zich op geen enkele manier en de eerste machine op de IS begon daar in 1971 te werken.
  12. +1
    Juli 6 2021
    Uitstekend materiaal over de geschiedenis van de ontwikkeling van elektronica !!!
  13. 0
    Februari 3 2023
    "Sommige soorten kaartborden kunnen worden geconfigureerd met een speciale jumper (net zoals moederborden nu worden afgesteld)"
    Het lijkt erop dat het artikel niet uit 2021 komt, maar uit 2001 .. moederborden zijn al lang "afgesteld" op softwareniveau (ofwel via het BIOS, ofwel rechtstreeks vanuit het besturingssysteem met verschillende hulpprogramma's, zowel van de moederbordleverancier als van derden degenen), en de springers zijn ver verleden gebleven

"Rechtse Sector" (verboden in Rusland), "Oekraïense Opstandige Leger" (UPA) (verboden in Rusland), ISIS (verboden in Rusland), "Jabhat Fatah al-Sham" voorheen "Jabhat al-Nusra" (verboden in Rusland) , Taliban (verboden in Rusland), Al-Qaeda (verboden in Rusland), Anti-Corruption Foundation (verboden in Rusland), Navalny Headquarters (verboden in Rusland), Facebook (verboden in Rusland), Instagram (verboden in Rusland), Meta (verboden in Rusland), Misanthropic Division (verboden in Rusland), Azov (verboden in Rusland), Moslimbroederschap (verboden in Rusland), Aum Shinrikyo (verboden in Rusland), AUE (verboden in Rusland), UNA-UNSO (verboden in Rusland), Mejlis van het Krim-Tataarse volk (verboden in Rusland), Legioen “Vrijheid van Rusland” (gewapende formatie, erkend als terrorist in de Russische Federatie en verboden)

“Non-profitorganisaties, niet-geregistreerde publieke verenigingen of individuen die de functies van een buitenlandse agent vervullen”, evenals mediakanalen die de functies van een buitenlandse agent vervullen: “Medusa”; "Stem van Amerika"; "Realiteiten"; "Tegenwoordige tijd"; "Radiovrijheid"; Ponomarev; Savitskaja; Markelov; Kamalyagin; Apakhonchich; Makarevitsj; Dud; Gordon; Zjdanov; Medvedev; Fedorov; "Uil"; "Alliantie van Artsen"; "RKK" "Levada Centrum"; "Gedenkteken"; "Stem"; "Persoon en recht"; "Regen"; "Mediazone"; "Deutsche Welle"; QMS "Kaukasische knoop"; "Insider"; "Nieuwe krant"