Экспонента. Как быстрое развитие технологий меняет бизнес, политику и общество
Шрифт:
Внешне компьютер отличался от ZX81, и его «железо» претерпело полную трансформацию. Производительность BBC Master была в несколько раз выше: у него было в 128 раз больше памяти. Он мог использовать шестнадцать различных цветов, хотя одновременно отображал только восемь. Его крошечный динамик мог издавать до четырех разных тонов, чего было достаточно для простого воспроизведения музыки: помню, как он пикал, исполняя «Токкату и фугу ре минор» Баха. Относительная сложность внутреннего устройства BBC Master позволяла использовать мощные приложения, включая электронные таблицы (которыми я никогда не пользовался) и игры (это да).
Еще через шесть лет, в начале 1990-х годов, у меня снова случился апгрейд. К тому времени в компьютерной индустрии произошла консолидация. За успех на рынке боролись такие устройства, как TRS-80, Amiga 500, Atari ST, Osborne 1
Победителями из смертельной эволюционной схватки 1980-х годов вышли Microsoft и Intel: они оказались самыми приспособленными представителями двух соответствующих видов – операционной системы и центрального процессора. Следующие несколько десятилетий они провели в симбиозе: Intel предоставляла все больше вычислительных мощностей, а Microsoft использовала их для создания лучшего программного обеспечения. Каждое поколение ПО нагружало компьютеры все больше, заставляя Intel совершенствовать свои процессоры. «Что Энди дает, то Билл забирает», – шутили в IT-мире (Энди Гроув – на тот момент CEO Intel, а Билл Гейтс – основатель Microsoft).
Но в 19 лет меня мало интересовала динамика развития IT-индустрии. Я знал только, что компьютеры становятся все быстрее и лучше, и мечтал себе позволить один из них. Студенты, как правило, покупали так называемые PC-клоны – дешевые псевдофирменные ящики, копировавшие персональный компьютер IBM. Это были компьютеры, собранные из различных компонентов, соответствующих стандарту PC, то есть были оснащены новейшей операционной системой Microsoft – программным обеспечением, которое позволяло пользователям (и программистам) управлять «хардом» («железом»).
Мой клон, кубовидный уродец, был оснащен новейшим процессором Intel 80486. Он мог обрабатывать одиннадцать миллионов команд в секунду, что было в четыре-пять раз больше, чем у моего предыдущего компьютера. Кнопка на корпусе с надписью Turbo могла заставить процессор работать процентов на двадцать быстрее. Однако, как в автомобиле, водитель которого слишком часто давит на педаль газа, дополнительная скорость часто приводила к катастрофам.
Этот компьютер поставлялся с четырьмя мегабайтами памяти (или ОЗУ), то есть в четыре тысячи раз больше, чем у ZX81. Графика была потрясающей, хотя и не самой передовой. Я мог выводить на экран 32 768 оттенков цветов, пользуясь не самым современным графическим адаптером, который я подключил к машине. Эта палитра впечатляла, но была не совсем реалистичной: например, плохо отображались оттенки синего цвета. Если бы мой бюджет был на 50 фунтов стерлингов (около 85 долларов в то время) больше, я мог бы купить видеокарту с шестнадцатью миллионами оттенков цветов – так много, что человеческий глаз вряд ли различает некоторые из них.
Десятилетний путь от ZX81 до моего клона PC отражал период экспоненциальных технологических изменений. Процессор клона PC был в тысячи раз мощнее, чем у ZX81, а сам компьютер 1991 года – в миллионы раз эффективнее своего собрата из 1981 года. Эта трансформация стала результатом быстрого прогресса в развивающейся вычислительной индустрии, что выразилось в удвоении скорости компьютеров примерно каждые два года.
Чтобы понять эту трансформацию, необходимо изучить принцип работы компьютеров. В XIX веке английский математик и философ Джордж Буль попытался представить логику с помощью операций, включающих два состояния – ложь и истину. В принципе любую систему с двумя состояниями можно изобразить с помощью чего угодно. Например, вы можете механически представить ее двумя положениями рычага: вверх или вниз. Вы можете теоретически представить ее в виде конфеток M&M’s двух цветов – синих и красных (это, безусловно, вкусно, но непрактично). В итоге ученые решили, что лучше всего эту систему изображать цифрами 0 и 1 (такой двоичный разряд еще называют битом).
На заре вычислительной техники пользоваться Булевой логикой было сложно и громоздко. Именно поэтому компьютеру – а попросту любому устройству, которое могло выполнять операции, используя эту логику, – требовались десятки неуклюжих механических составляющих. Но в 1938 году произошел настоящий переворот: Клод Шеннон, тогда аспирант Массачусетского технологического института, понял,
16
Алан Тьюринг (1912–1954) – английский математик, логик, криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики. Во время Второй мировой войны Тьюринг работал в Правительственной школе кодов и шифров, располагавшейся в Блетчли-парке, где была сосредоточена работа по взлому шифров и кодов нацистов. Прим. пер.
Через два года после окончания войны ученые из Bell Labs разработали транзистор – полупроводниковое устройство, способное управлять электрическим током. Транзисторы могли выполнять функцию переключателей, и их можно было использовать для создания логических вентилей – элементов, способных выполнять элементарные логические вычисления. Если собрать несколько таких логических вентилей вместе, можно было получить работающее вычислительное устройство.
Звучит очень «технически», но смысл простой: новые транзисторы были меньше и надежнее, чем электронные лампы, которые использовались в первых компонентах электронных схем, и они проложили путь к созданию более сложных компьютеров. Созданный в декабре 1947 года первый транзистор был громоздким, собранным из множества деталей, в том числе скрепки для бумаг. Но он работал! С годами транзисторы превратились из такой импровизации в сложные стандартные устройства.
С конца 1940-х годов целью стало уменьшение размеров транзисторов. В 1960 году Роберт Нойс из компании Fairchild Semiconductor разработал первую в мире интегральную схему, которая объединила несколько транзисторов в одном устройстве. Эти транзисторы были крошечными, и по отдельности их невозможно было обработать ни вручную, ни машиной. Их изготавливали с помощью сложного процесса, немного схожего с химической фотографией, – фотолитографии. Специалисты направляли ультрафиолетовый свет через пленку с шаблоном – изображением схемы (похоже на детский трафарет). Схема отпечатывалась на кремниевой пластине; процесс можно было повторять на одной и той же пластине несколько раз, пока определенное количество транзисторов не накладывалось друг на друга. Каждая пластина могла содержать несколько идентичных копий схем, уложенных в сеть. Отрежьте одну копию – и получите кремниевый «чип».
Одним из первых силу этой технологии оценил Гордон Мур – исследователь, работавший на Нойса. Через пять лет после изобретения босса Мур понял, что физическая площадь интегральных схем ежегодно уменьшается примерно на 50 %, при этом количество транзисторов меньше не становится. Пленки (или «маски»), используемые в фотолитографии, становились все более детальными, транзисторы и соединения – все меньше, а сами компоненты – более замысловатыми. Это снижало стоимость и повышало производительность. Новые, более плотно упакованные чипы из меньших компонентов были быстрее старых.
Изучив такой прогресс, Мур в 1965 году выдвинул гипотезу. Он предположил, что эти разработки позволят удвоить эффективную скорость чипа при той же стоимости в течение определенного периода времени. В итоге он остановился на оценке, что каждые два года (в среднем от 18 до 24 месяцев) чипы, не меняясь в стоимости, будут становиться вдвое мощнее [17] . Мур стал соучредителем компании Intel, крупнейшего производителя чипов в XX веке. Но, вероятно, он более известен благодаря своей гипотезе, которая теперь называется законом Мура.
17
G. E. Moore, “Cramming More Components onto Integrated Circuits,” Proceedings of the IEEE, 86(1), 1965, pp. 82–85. https://doi.org/10.1109/JPROC.1998.658762.