Процессоры и компьютеры IBM

   В этом же году IBM представила очень удачную модель нового ноутбука ThinkPad, в котором впервые использовался трекпоинт, интегрированный в середину клавиатуры. Этот портативный компьютер сразу стал хитом, завоевав более 300 наград за уникальный дизайн и качество.

   С развитием компьютерных сетей IBM стала уделять большое внимание разработке сетевых приложений и устройств. В 1994 году компания формирует IBM Global Network - новое подразделение, занимающееся созданием крупнейшей в мире высокоскоростной сети для связи правительственных и коммерческих структур. Ее клиентами станут более 2-х миллионов человек.

   В 1994 году состоялась презентация PowerPC 604 - самого мощного в мире микропроцессора, способного обрабатывать 40 мегабайт информации в секунду.

7. IBM сегодня

   В 1997 году IBM продемонстрировала возможности современных компьютеров, построив Deep Blue - машину, запрограммированную на игру в шахматы. На встрече с чемпионом мира Гарри Каспаровым Deep Blue одержал верх, что вызвало волну споров о перспективах компьютеров в будущем и приближенности их способностей к человеческому разуму.

   К концу десятилетия IBM становится ведущим поставщиком компьютерных серверов. Серверы от IBM используют 95% крупнейших бизнес-компаний мира, а самой популярной серверной машиной стал IBM AS/400 (продано 700 тысяч штук в 150 странах мира). В 2000 году появляется новая серия IBM eServer - сервер нового поколения, унаследовавший мощь и надежность мейнфреймов. В этом же 2000 году IBM делает крупнейшую в своей истории инвестицию в размере 5-ти миллиардов долларов - рядом с Нью-Йорком стартует строительство самого технологически-оснащенного в мире завода по производству чипов.

   Разрабатывая  сетевую продукцию и софт, IBM не отошла от рынка, в котором всегда занимала ведущую роль - рынка суперкомпьютеров. Гордостью компании является Blue Gene/L мощностью 280,6 Терафлоп и состоящий из 65536 узлов. Эта махина занимает первое место в списке самых производительных суперкомпьютеров в мире. Корпорация продолжает наращивать мощность, и в последней модели Blue Gene/Q отметка производительности будет достигать 3-х Петафлоп.

   В феврале 2005 года IBM раскрыла подробности своего совместного с Sony проекта по созданию «клеточного» микропроцессора, работающего на основе векторной обработки данных. Первым его применением стала приставка PlayStation 3.

2. Процессоры  и компьютеры

1. Mark I

    В 1943 году началась история компьютеров IBM - был выпущен "автоматический калькулятор"  -  «Марк I» (Automatic Sequence Controlled Calculator — Калькулятор, управляемый  автоматическими последовательностями) — первый американский программируемый компьютер. Разработан и построен  по контракту с «IBM» молодым гарвардским математиком Говардом Эйкеном и ещё четырьмя инженерами компании на основе идей англичанина Чарльза Бэббиджа.

     После успешного прохождения первых тестов в феврале 1944-го компьютер был перенесён в Гарвардский университет и формально запущен там 7 августа 1944 года.

     Рис.3 Вид справа.   По настоянию президента «IBM» Томаса Дж. Уотсона, вложившего в создание «Марк I» 500 тысяч долларов своей компании, машина была заключена в корпус из стекла и нержавеющей стали. Компьютер содержал около 765 тысяч деталей (электромеханических реле, переключателей и т. п.) достигал в длину почти 17 м (машина занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров), в высоту — более 2,5 м и весил около 4,5 т. Общая протяжённость соединительных проводов составляла почти 800 км. Основные вычислительные модули синхронизировались механически при помощи 15-метрового вала, приводимого в движение электрическим двигателем, мощностью в 5 л.с. (4 КВт).

   Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, затрачивая по 3 секунды  на операции сложения и вычитания. Умножение  выполнялось в течение 6 секунд, деление  — 15,3 секунды, на операции вычисления логарифмов и выполнение тригонометрических функций требовалось больше минуты.

   Фактически  «Марк I» представлял собой усовершенствованный  арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными  устройствами, однако из-за наличия  возможности программирования некоторые исследователи называют его первым реально работавшим компьютером. На самом деле, машина начала перемалывать свои разряды лишь через два года после того как в Германии немецкий изобретатель Конрад Цузе создал вычислительную машину «Z3».

   «Марк I» последовательно считывал и выполнял инструкции с перфорированной бумажной ленты. Компьютер не умел выполнять условные переходы, из-за чего каждая программа представляла собой довольно длинный ленточный рулон. Циклы (англ. loops — петли) организовывались за счёт замыкания начала и конца считываемой ленты (то есть действительно за счёт создания петель). Принцип разделения данных и инструкций получил известность, как Гарвардская архитектура.

    Однако, главным отличием компьютера «Марк I» было то, что он был первой полностью автоматической вычислительной машиной, не требовавшей какого-либо вмешательства человека в рабочий процесс.

    На церемонии  передачи компьютера Говард Эйкен не упомянул о какой-либо роли «IBM» в  создании машины. Томас Уотсон был  разозлён и недоволен этим поступком Эйкена, поэтому прекратил их далнейшее сотрудничество. Данное «IBM» название «Automatic Sequence Controlled Calculator» Эйкен заменил на «Mark I», а компания приступила к созданию нового компьютера «SSEC» уже без участия Говарда Эйкена. В свою очередь, Говард Эйкен также продолжил работу над созданием новых вычислительных машин. За «Марком I» последовал «Марк II», затем в сентябре 1949 года «Марк III/ADEC», а в 1952 — «Марк IV».

2. IBM PC

   История создания первого IBM PC (ай-би-э́м пи-си́), положившего начало семейству наиболее распространенных современных персональных компьютеров, началась в июле 1980 года и была завершена 12 августа 1981 года представлением модели IBM 5150. Модель стоила 1565 долларов. Появление IBM PC стало результатом попытки компании завоевать рынок домашних компьютеров. В это время лидерами рынка были Apple II и CP/M. IBM поручила команде из 12-ти своих лучших инженеров под предводительством Уильяма Лоу (подразделение IBM в г. Бока-Ратон, шт. Флорида) сконструировать модель, способную успешно конкурировать с этими платформами.

   В то время фирма IBM не придавала большого значения персональным компьютерам, поэтому  в IBM PC было использовано много «чужих»  компонентов (например, использовался  процессор фирмы Intel, а операционная система MS-DOS была лицензирована Microsoft у Seattle Computer Products) — до этого IBM предпочитала всё делать самостоятельно. Более того, вопреки жёсткой политике IBM в области интеллектуальной собственности, ни эти компоненты, ни разработанная тут же базовая система ввода-вывода не были залицензированы, что позволило сторонним фирмам, пользуясь опубликованными спецификациями, создать множество клонов РС и отобрать у IBM львиную долю этого быстро расширяющегося рынка.

   Предшественниками IBM PC были компьютеры Altair, IMSAI, Apple I и II, Radio Shack TRS-80, Atari 400 и 800, Commodore PET, и многие другие.

   Ключевыми технологиями стали:

• системная шина ISA со стандартными слотами, что позволяло вставлять в компьютер разнообразные платы расширения (видео-, звуковые, сетевые и прочие адаптеры)
• BIOS - набор системных функций, позволявший разработчику ПО абстрагироваться от деталей работы аппаратуры и не зависеть от конкретной конфигурации системы. (До этого все ПО разрабатывалось только под конкретные машины и поставлялось вместе с ними)

   Конфигурация  первого IBM PC:

   Процессор Intel 8088 с частотой 4.77 МГц, емкость  ОЗУ от 16 до 256Кбайт. Флоппи-дисковод емкостью 160 Кбайт приобретались  за отдельную плату в количестве 1 или 2 шт., винчестера не было.

   В IBM PC можно было использовать либо монохромный видеоадаптер MDA (текст 80×25, размер символа 9×14), либо цветной видеоадаптер CGA (текст 80×25 или 40×25, размер символа 8×8, либо графика 320×200/4 цвета или 640×200/2 цвета). Причём можно было даже вставить оба адаптера и подключить сразу два монитора, монохромный и цветной.

   Влияние на последующее развитие ПК

   Процессор Intel 8088, использовавшийся в IBM PC, в то время рассматривался как временное  решение в области 16-битных процессоров, поскольку разработка «настоящего» процессора Intel 80286 требовала много времени. Операционная система MS-DOS также считалась «временной»: под процессор Intel 80286 предполагалось создать уже «серьёзную» операционную систему — OS/2.

   Архитектура же IBM PC прижилась настолько, что  большинство процессоров 80286 и даже 80386 использовались в режиме совместимости с 8086 («реальный режим»), а MS-DOS надолго стала доминирующей операционной системой на IBM PC. Такому успеху IBM PC способствовала открытая архитектура и появление огромного количества клонов. Единственным компонентом защищённым лицензией была прошивка BIOS, которую впрочем всё-таки вполне легально скопировала Compaq, воспользовавшись принципом обратной разработки.

   Различие  между процессорами 8088 и 8086 состоит  в ширине внешней шины данных — процессор 8086 пересылает 16-разрядные, а 8088 — восьмиразрядные данные. Во-первых, на момент выпуска IBM PC, чип 8088 был значительно дешевле, во-вторых использование 8-ми разрядной шины данных упрощало аппаратуру. «Настоящий» 16-ти разрядный 8086 процессор появился уже в IBM PC/XT, хотя разработан он был почти на год раньше, чем 8088.

3. Мейнфреймы

   Мейнфре́йм (от англ. mainframe) — данный термин имеет два основных значения.

• Большая универсальная ЭВМ — высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.
• Компьютер c архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries.

   Особенности и характеристики современных мейнфреймов:

• Среднее время наработки на отказ оценивается в 12—15 лет. Надежность мейнфреймов — это результат почти 60-летнего их совершенствования. Группа разработки VM/ESA затратила двадцать лет на удаление ошибок из операционной системы, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.
• Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счет использования следующих принципов.
• Дублирование: два резервных процессора, запасные микросхемы памяти, альтернативные пути доступа к периферийным устройствам.
• Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров.
• Целостность данных. В мейнфреймах используется память, исправляющая ошибки. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти, или данных, ожидающих устройства ввода-вывода. Дисковые подсистемы построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования защищают от потерь данных.
• Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80—95% от их пиковой производительности. Для UNIX-серверов, обычно, рабочая нагрузка не может превышать 20—30% от пиковой загрузки. Серверы типа Unix или Microsoft Windows чтобы быть устойчивыми должны выполнять единственное приложение, то есть под каждое приложение типа базы данных, промежуточного ПО или интернет-сервера должна быть выделена отдельная машина, в то время как операционная система мейнфрейма будет тянуть всё сразу, причем все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие куски ПО.
• Пропускная способность подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработана так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод.
• Масштабирование может быть как вертикальным так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) — многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределенный Sysplex называют GeoPlex. В случае использования ОС VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование — на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в тоже же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.
• Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Все это, в совокупности, ведет к повышению скорости и эффективности обработки.
• Защита. Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства, и Logical Partition, и средства защиты операционных систем, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают совершенную защиту.
• Сохранение инвестиций — использование данных и существующих прикладных программ, не влечет дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных.
• Пользовательский интерфейс всегда оставался наиболее слабым местом мейнфреймов. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов, в кратчайшие сроки и при минимальных затратах, обеспечить современный интернет-интерфейс.