Состояние и перспективы разработок ЭВМ в Японии

На рынке ЭВМ, производимых капиталистическими странами, господствующие позиции принадлежат фирмам США. В конце 70-х годов на долю американских компаний приходилось более 80% больших ЭВМ, вводимых в строй во всем капиталистическом мире, на долю западноевропейских фирм - около 6%, а японских - около 5,5%. По суммарной стоимости установленных ЭВМ Япония в конце 70-х годов заняла второе место в капиталистическом мире после США. Парк эксплуатируемых в Японии ЭВМ увеличивается весьма быстро, особенно в последние годы: примерно на 20% в год. За десятилетие (1971 - 1980 гг.) число установленных в Японии больших ЭВМ возросло примерно в 8 раз и достигло в 1980 г. 72108 шт.^*

^* ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1981, № 2, с. 23-49.)

Наряду с большими ЭВМ японская промышленность выпускает много микро-ЭВМ, "персональных компьютеров"^*, ЭВМ для автоматизации управленческого труда, мини-ЭВМ и др. Следует отметить, что мини-ЭВМ в последние годы вытесняются микро-ЭВМ, особенно быстро производство последних стало расти с конца 70-х годов. В 1979 г. число микро-ЭВМ, установленных в Японии, превысило 20 млн. шт., а в 1980 г. увеличилось более чем наполовину по сравнению с предыдущим годом. Быстро росло производство ЭВМ для автоматизации управленческого и (канцелярского труда: в 1980 г. в Японии таких электронно-вычислительных машин было 32 831, т. е. примерно в 4,5 раза больше, чем в 1976 г.

^* (Малогабаритные настольные ЭВМ, предназначенные для индивидуального использования.)

Рост производства ЭВМ в Японии в целом характеризуется довольно высокими темпами: в 1980 г. его общий объем приблизительно в 2,5 раза превышал уровень выпуска в 1975 г.^* Согласно долгосрочному прогнозу, выполненному японскими учеными и специалистами и опубликованному в марте 1981 г. Японской ассоциацией электронной промышленности, в 1985 г. объем производства ЭВМ всех видов в Японии достигнет 2,4 трлн. иен, а в 1990 г.- 4,3 трлн. иен^**.

^* ("Fortune". 1981, № 4, с. 26.)

^** ("Нихон дэнси когё кёкайхэн. Дэнси когё тёкитэмбо". 1981, с. 3.)

Для защиты японских фирм - производителей ЭВМ от их более мощных американских конкурентов в Японии установлены более высокие таможенные пошлины на ввоз ЭВМ, чем в США или Западной Европе. Несмотря на это, импорт иностранных (в основном американских) ЭВМ и связанных с ЭВМ устройств и аппаратов возрос в 1980 г. почти в 2 раза по сравнению с 1975 г., а стоимость его оценивалась в 214,4 млрд. иен. Стоимостный объем экспорта ЭВМ японского производства в 1980 г. составлял 121,7 млрд. иен, т. е. около половины объема импорта. Эти цифры указывают на большой удельный вес импортируемой Японией иностранной, в частности американской, вычислительной техники в общем числе установленных в Японии ЭВМ. Интенсивный ввоз и быстрое освоение Японией передовой американской компьютерной техники помогают Японии наладить собственное производство ЭВМ новейших моделей^*. Эта тенденция интенсивного ввоза передовой американской вычислительной техники в Японию в последние годы все больше усиливалась и, согласно вышеупомянутому долгосрочному прогнозу, останется такой же и в 1985, и в 1990 г. Увеличение импорта из США ЭВМ в последние годы связано со стремлением Японии получить и внедрить у себя на предприятиях последние достижения передовых американских фирм, разработавших как технологию выпуска высокопроизводительных универсальных ЭВМ и микро-ЭВМ на больших интегральных схемах (БИС), так и мощное программное обеспечение. Согласно имеющимся в Японии прогнозам, импорт в Японию иностранной вычислительной техники, включая ЭВМ и связанные с ними устройства и аппаратуру, в 1985 г. составит 204 млрд. иен, а в 1990 г.- 359 млрд. иен.

^* ("Дзёхо сёри". 1982, № 7, с. 616-622.)

Показателем, приближенно оценивающим долю удовлетворения потребностей Японии в наиболее современных ЭВМ и передовой компьютерной технологии за счет импорта, может служить отношение импорта к стоимости японского производства новых ЭВМ. Эта величина, которая в 1975 г. равнялась примерно 24%, снизилась в 1978 г. до уровня 12%. Подобное снижение можно объяснить значительным ростом выпуска микроэлектроники в Японии в 1975-1978 гг., созданием превосходных моделей больших высокопроизводительных ЭВМ и развертыванием собственного производства микро-ЭВМ на БИС, которые в значительной степени удовлетворяли внутренние потребности в Японии в этот период.

В конце 70-х годов в США была разработана технология производства ЭВМ на новой, более передовой элементной базе - сверхбольших интегральных схемах (СБИС),- позволившая создавать высокопроизводительные ЭВМ, обладающие функциональными возможностями искусственного интеллекта^*. В результате увеличения закупок американской компьютерной технологии и ЭВМ доля удовлетворения потребностей страны в передовой технологии и высокопроизводительных ЭВМ за счет импорта повысилась в 1979 г. до 13%, а в 1980 г.- до 17%. Исходя из данных о прогнозируемых объемах производства и импорта, эта величина для 1985 и 1990 гг. может быть определена на уровне примерно 9%. Таким образом, за счет успешного выполнения национальной программы создания ЭВМ пятого поколения и развертывания в 1985-1990 гг. широкого производства этих ЭВМ в Японии рассчитывают значительно уменьшить зависимость страны от передовой компьютерной техники США, а также в области программного обеспечения, в которой Япония всегда значительно отставала от США, и в результате значительно снизить импорт иностранных ЭВМ.

^* ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1982, № 3, с. 282-285.)

В Японии ЭВМ выпускают фирмы, производящие в то же время аппаратуру связи и большие интегральные схемы. На предприятиях таких мощных компаний, как "Фудзицу", "Хитати", "Нитидэн", производятся самая современная вычислительная техника на больших интегральных схемах и, кроме того, сами БИС, аппаратура связи и другие устройства. В этом японские предприятия отличаются от американских, специализирующихся на выпуске или только ЭВМ, как фирма "ИБМ", или только аппаратуры связи, как фирма "Бэлл". Объединяя в одном комплексе производство ЭВМ, БИС и аппаратуры связи, японские предприятия имеют довольно благоприятные возможности создания функционально и территориально распределенных вычислительных комплексов на основе органического объединения в одной распределенной вычислительной системе множества ЭВМ и аппаратуры связи.

Такого рода вычислительные сети получили широкое развитие в Японии во второй половине 70-х годов. Японская телеграфно-телефонная корпорация "Дэндэн", используя американский опыт разработки информационно-вычислительных систем обслуживания пользователей в масштабе реального времени, создала сети передачи данных, охватывающие всю страну и соединяющие каналами связи терминалы пользователей с вычислительными центрами, которые предоставляют пользователям многочисленные виды услуг^*. Вычислительные сети обеспечивают более экономичное коллективное использование вычислительных ресурсов ЭВМ, входящих в сеть, повышают надежность работы и отношение "стоимость/производительность обработки информации". Созданные в Японии широкополосные сети передачи данных включают специализированные сети, построенные самостоятельно отдельными промышленными предприятиями, фирмами и организациями, и общественные сети, предоставляемые корпорацией "Дэндэн". К вычислительным сетям могут быть подключены телефонные аппараты и домашние телевизионные установки, "персональные компьютеры", устройства передачи данных, факсимильные аппараты, считывающие и копировальные устройства, различного рода датчики и измерительная аппаратура.

^* ("Дзёхо сёри". 1980, № 2, с. 104-121.)

Научные исследования и разработки вычислительных сетей в Японии начали проводиться в основном фирмами - изготовителями ЭВМ с тех пор, как в 1974 г. американской фирмой "ИБМ" была опубликована сетевая архитектура "SNA". В настоящее время каждая крупная японская фирма - изготовитель ЭВМ разработала собственную сетевую архитектуру. В Японии созданы вычислительные сети "ANSA" фирмы "Тосиба", "DINA" Фирмы "Нитидэн", "DONA" фирмы "Оки", "FNA" фирмы "фудзицу", "HNA" фирмы "Нитирицу", "MNA" фирмы "Мицубиси дэнки". Японская телеграфно-телефонная корпорация совместно с четырьмя японскими фирмами разработала сетевую архитектуру распределенной вычислительной системы "DCNA" Параллельно с увеличением числа и возрастанием мощности вычислительных сетей становится все более острой проблема несовместимости между ними. С целью установления внутри страны стандартных коммуникационных протоколов в сетях связи была разработана система "CCNP", которая частично была введена в эксплуатацию в ноябре 1980 г.

Вслед за работами по созданию сетевой операционной системы развернутыми в основном в США на базе развития вычислительной сети "ARPA", в Японии также были начаты разработки по созданию операционной системы вычислительных сетей "JIPNET" и "N-1" (вычислительная сеть японских университетов). Кроме того, в Японии разработана вычислительная сеть "JCL", обладающая повышенными функциональными возможностями.

Японские научно-исследовательские организации и компании развертывают также интенсивные разработки собственных моделей локальных вычислительных сетей. По образцу сети "Ethernet", первоначально созданной американской фирмой "Ксерокс", компания "Омни" разработала собственную модель локальной вычислительной сети "персональных компьютеров", в которой использовано оригинальное устройство их сопряжения с сетью и применяются стандартные международные коммуникационные протоколы. На основе опыта разработки сети "Ethernet" в японских университетах Кэйо, Васэда и Токийском проведены опытные разработки локальных вычислительных сетей. Фирма "Фудзицу" разработала и выпустила в продажу многоточечную модель локальной вычислительной сети "L 7003K/L". В области оптических кольцевых сетей коммерческую модель такого рода сети "N670" разработала фирма "Нитидэн". Фирма "Фудзи дэнки" разработала и выпустила в продажу локальную вычислительную сеть "MICRZX" звездообразной конфигурации^*.

^* ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1982, № 5, с. 506-513.)

Японские вычислительные сети через спутники связи и трансокеанские кабели связаны с зарубежными, в частности с американскими, вычислительными сетями, такими, как "ARPA". Японская фирма "Кокусай дэнсин дэнва" ведет интенсивные разработки по созданию международной сети, в 1980 г. начались работы по организации международной службы обеспечения коллективного доступа к ЭВМ вычислительных сетей ("ICAS").

В настоящее время разработки в области вычислительных сетей представляют собой одно из конкретных направлений peaлизации функционально распределенной архитектуры вычислительных систем, в которых эффективное функциональное распределение выполнено на различных уровнях и в различных частях системы^*. Основные причины, заставляющие разработчиков современных высокопроизводительных ЭВМ вести эти работы по пути создания функционально распределенных систем, заключаются в том, что с помощью современной или прогнозируемой на ближайшие 10 лет компьютерной техники можно на основе функционально распределенной архитектуры с максимальной эффективностью строить вычислительные системы, удовлетворяющие прогнозируемым на этот период времени потребностям и нуждам общества и промышленного производства. Вычислительные системы с функционально распределенной архитектурой обладают большей производительностью, надежностью и большей способностью к наращиванию системы, чем обычные ЭВМ. Разработки и научные исследования, направленные на создание вычислительных систем с функционально распределенной архитектурой, проводящиеся в Японии, значительно отстают от такого рода работ, ведущихся в США, где создано несколько опытных моделей ("OSI", "Astor" и др.) и осуществляются интенсивные разработки по созданию как распределенных операционных систем для управления вычислительной системой, так и компонентных машин распределенной системы^**.

^* ("Дзёхо сёри". 1960, № 9, с. 927-938.)

^** ("Дзёхо сёри". 1981, № 12, с. 1103-1110.)

В Японии фундаментальных исследований по функционально распределенным вычислительным системам в прошлом практически не проводилось. Небольшие экспериментальные исследования в этой области выполнены в Объединенном институте электронной технологии, в Электротехническом институте связи, а также в Токийском университете и университете Кэйо. В настоящее время в Японии развернуты научные исследования и разработки в области функционально распределенной архитектуры вычислительных систем на основе национального проекта создания ЭВМ пятого поколения.

В 80-е годы предполагается создать "персональный компьютер" с функционально распределенной архитектурой, закончив к 1988 г. разработку этой машины на сверхбольших интегральных схемах, а также завершить разработки вычислительных машин с функционально распределенной архитектурой, предназначенных для управления большими базами данных и для научно-технических вычислений. К 1990 г. предполагается создание универсальных вычислительных машин с функционально распределенной архитектурой на сверхбольших интегральных схемах для использования в различных областях науки и техники. В плане реализации этих работ в настоящее время фирмой "Хитати" уже создана вычислительная машина для научно-исследовательских работ "HITAC 810", имеющая весьма высокую производительность (630 млн. команд в секунду)^*.

^* ("Никкэй эрэкутороникусу". 1982, № 300, с. 9-27.)

Основные универсальные высокопроизводительные ЭВМ, созданные в последнее время в Японии,- это "ACOS 1000" фирмы "Нитидэн" (выпущена в сентябре 1980 г.), "М-280 Н" фирмы "Хитати" (выпущена в феврале 1981 г.) и модели "FACOM М-380" (май 1981 г.) и "FACOM М-200" (1978 г.) фирмы "Фудзицу"^*. Элементной базой этих машин являются большие интегральные схемы с высокой степенью интеграции, в запоминающих устройствах используется память с произвольным доступом емкостью 64 кбит/кристалл; по своим характеристикам производительности, емкости основной и внешней памяти, а также параметрам надежности эти машины соответствуют мировому уровню данного класса вычислительных машин.

^* ("Computer". 1981, № 7, с. 68-78; "Дзёхо сёри". 1981, № 12, с. 1175- 1178.)

Одной из основных проблем, которую необходимо решить для создания специализированных вычислительных машин для научно-технических вычислений, является разработка сверхбольших интегральных схем с весьма высоким уровнем интеграции. В начале 1981 г. рекордом в этой области было создание в лаборатории "Бэлл" и фирмой "Хьюлетт - Паккард" в США интегральной схемы с плотностью монтажа 450 тыс. транзисторов на кристалл. О создании в Японии сверхбольших интегральных схем такого уровня пока не сообщалось. Однако интенсивные разработки в этом направлении ведутся. Согласно японскому национальному проекту построения ЭВМ пятого поколения, предполагается создание ЭВМ, в которых будут использованы СБИС с плотностью монтажа до 10 млн. транзисторов на кристалл. Одной из серьезнейших проблем, стоящих перед японскими разработчиками этих ЭВМ, является создание автоматизированных систем проектирования сверхбольших интегральных схем. В области разработок этих систем Япония в большой степени опирается на импорт соответствующей технологии в основном из США^*.

^* ("Electronics Magazine". 1982, № 6, с. 614-615.)

В конце 70-х - начале 80-х годов в Японии были вложены большие средства для перехода от производства элементов памяти 16 кбит к выпуску более качественных и мощных элементов памяти 64 кбит и 256 кбит. Благодаря высококачественной микроэлектронной технологии и особенно технике контроля качества выпускаемой продукции японские фирмы - производители запоминающих устройств на больших интегральных схемах в последнее время успешно выступают на американском рынке, конкурируя с американскими производителями. Сейчас в США тоже оценили важность тщательного контроля качества выпускаемых интегральных схем и элементов памяти. В эту технологию были вложены значительные средства, чтобы сделать американскую продукцию конкурентоспособной по отношению к изделиям японских фирм. В результате качество американских больших интегральных схем в последнее время значительно улучшилось^*.

^* ("Electronics Magazine". 1982, № 10, с. 1019-1022.)

Значительное развитие в Японии получили разработка и производство микропроцессорных БИС и устройств внешней памяти микро-ЭВМ. Известно, что из-за больших затрат на проектирование логической структуры, типологии и логических элементов БИС, а также на изготовление фотошаблонов и других технологических средств производство оказывается высокорентабельным лишь в том случае, если БИС является достаточно "гибкой", чтобы ее можно было использовать как универсальный набор функциональных элементов для различных практических применений, т. е. если становится возможным организовать массовое производство. Именно так подошла к выполнению заказа на изготовление БИС для калькуляторов фирма "Интел", когда в конце 1969 г. она получила заказ от японской фирмы "Видикон", производящей калькуляторы, спроектировать для них БИС на одном кристалле. В 1971 г. было объявлено о выпуске фирмой "Интел" первой микропроцессорной БИС модели 4004, состоявшей из универсальных функциональных узлов, которые делали ее универсальным компьютером, пригодным не только для калькуляторов, но и для других самых различных применений. В дальнейшем "Интел" по заказу японской фирмы "Сэйко" выпустила восьмиразрядные микропроцессоры, а затем разработала и более совершенные микропроцессоры (модель 8080), получившие широкое распространение. Так началась эра микро-ЭВМ. Микропроцессорные БИС стали выпускать также другие американские фирмы, и к 1975 г. в США было уже более 40 промышленных образцов таких БИС. В Японии предприятия фирм - изготовителей ЭВМ быстро освоили выпуск микропроцессорных БИС, и в 1976 г. в стране было продано около 1,5 млн. микропроцессорных БИС и периферийных устройств к ним.

Микропроцессорные БИС нашли широкое применение в измерительных приборах, станках с ЧПУ, промышленных роботах, автомобильных карбюраторах, в бытовой электронной аппаратуре, в телефонной связи, на транспорте и т. д. Прогресс в этой области сводился к тому, чтобы увеличить уровень интеграции транзисторов на одном кремниевом кристалле. К концу 70-х - началу 80-х годов стали доступны микропроцессорные БИС, которые могли, например, преобразовать аналоговый входной сигнал в цифровую форму, производить с ним простейшие операции и преобразовывать этот сигнал снова в аналоговую форму на выходе устройства. Стали выпускаться БИС, содержащие все элементы компьютера, включая процессор, память для запоминания микропрограмм, память для данных и блоки ввода - вывода. Значительная доля выпускавшихся Японией во второй половине 70-х годов и в начале 80-х годов микропроцессорных БИС относится по своему целевому назначению именно к этому типу микросхем.

Еще одна область применения микропроцессорных БИС основана на их свойствах выполнять функции микрокомпьютеров, и по мере улучшения характеристик этих устройств по быстродействию и мощности они стали энергично вытеснять мини-ЭВМ. Во второй половине 70-х годов число ежегодно устанавливаемых в Японии новых мини-ЭВМ (в 1977 г.- 3683 шт.) постепенно уменьшалось и, наоборот, число микро-ЭВМ быстро увеличивалось, особенно в конце 70-х - начале 80-х годов. В этот период в США, а затем в Японии были созданы более высокопроизводительные 16-разрядные микро-ЭВМ. Стало возможным создавать на одном кристалле сложные схемы, способные управлять внешними запоминающими устройствами на гибких дисках, обрабатывать сложные наборы данных, выполнять арифметические операции с плавающей запятой и выполнять функции интерфейса в локальных вычислительных сетях. Поскольку каждое из этих устройств содержит свой собственный микропроцессор, стали создаваться микрокомпьютерные системы, содержащие несколько или большое число процессоров, работающих параллельно под управлением главного процессора, координирующего их работу.

Быстродействие разрабатываемых однопроцессорных вычислительных машин зависит от возможностей элементной базы ЭВМ и в настоящее время достигнут уровень, близкий к физическому пределу, который может быть достигнут в универсальных ЭВМ, построенных в соответствии с принципами традиционной архитектуры вычислительных машин. На современном этапе развития ЭВМ одним из основных средств достижения высокой производительности вычислительных машин является обеспечение параллельных вычислений и конвейерной обработки информации. Это предполагает реализацию целого ряда методов обработки информации, включая параллельную организацию обрабатываемых данных, обнаружение возможностей к преобразованию последовательных логических уровней в комбинационные параллельные структуры, распараллеливание доступа к памяти вычислительной машины и использование множества процессоров, обеспечивающих одновременное выполнение различных или одинаковых функциональных задач.

При использовании новой микроэлектронной технологии и СБИС для построения ЭВМ в последние годы наметились две "основные тенденции. Первая тенденция состоит в построении на СБИС ЭВМ традиционной архитектуры, проектируемых как универсальные ЭВМ, имеющие большой рынок сбыта и сравнительно невысокую стоимость при их массовом производстве. Одной из важных причин распространения этой тенденции развития ЭВМ в США, Японии и других странах является то, что на практике многим пользователям не требуется слишком большая распараллеливаемость в системах обработки информации и слишком большая скорость вычислительных операций ЭВМ. Для этого весьма широкого круга пользователей важное значение имеет наряду со скоростью вычислений также универсальность ЭВМ, ее надежность, легкость в эксплуатации. С помощью современной микроэлектронной технологии эти требования пользователей ЭВМ легко могут быть удовлетворены созданием универсальных ЭВМ традиционной архитектуры на СБИС. В этой области в Японии развернуты широкие научные исследования и разработки; в частности, в рамках национальной программы создания ЭВМ пятого поколения предполагается построение ЭВМ "MARK I" и "MARK II" традиционной архитектуры на СБИС.

Вторая тенденция использования СБИС для построения ЭВМ состоит в создании на СБИС ЭВМ нетрадиционной архитектуры, ориентированной на высокую распараллеливаемость вычислений и достижение сверхвысокой производительности с удовлетворением также ряда производственных и технологических требований, связанных с возможностями более простой и дешевой практической реализации этой архитектуры ЭВМ. В данной области в Японии проводятся разработки специализированных многопроцессорных ЭВМ, матричных процессоров, машин потоков данных и т. д. В разработках последнего времени в Японии видное место занимают работы по созданию вычислительных машин потоков данных. В этих ЭВМ вместо одного центрального процессора имеется обрабатывающая секция с множеством (сотнями или тысячами) микропроцессоров. Фундаментальные исследования в области машин потоков данных были проведены в США в Массачусетсском технологическом институте^*. В 1977 г. в Токийском университете была разработана вычислительная машина, основанная на такой же концепции, что и машины потоков данных. Научные исследования и разработки, непосредственно связанные с работами по созданию машин потоков данных, начали активно проводиться в Японии с начала 80-х годов. Результатами этих работ являются машины "D³C" и "TOPSTAR", созданные в Токийском университете, машина "D³P" фирмы "Оки дэнки", вычислительная машина для научных исследований и универсальная ЭВМ, разрабатываемые в Научно-исследовательском электротехническом институте связи в Мусасино, машина для обработки дискретных данных Электротехнической лаборатории, машина потоков данных университета Тохоку. Из этих машин изготовлены и работают только две машины Токийского университета. Работы по остальным машинам еще не завершены, идет процесс их проектирования и опытного изготовления.

^* ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1982, № 9, с. 932; "Дзёхо сёри". 1981. № 1, с. 9-14.)

В разработанной в Токийском университете вычислительной машине "D³C" установлены универсальные микропроцессоры. Отличительной особенностью этой ЭВМ является использование автономной функциональной диагностики отказов, существенно повышающей надежность машины. Работы по ее созданию были завершены в 1979 г., а ее опытный образец выпущен в 1981 г.

В структуре универсальной ЭВМ Научно-исследовательского электротехнического института связи в Мусасино множество процессорных модулей соединены сетью связи. На каждый процессорный модуль возложено выполнение какой-либо функциональной задачи. ЭВМ для научно-технических расчетов, разрабатываемая в этом институте, предназначена для решения дифференциальных уравнений. Ее процессорный блок также состоит из множества процессоров. Производится изготовление опытного образца этой машины с 16 микропроцессорами.

Функциональная специализация микропроцессорных модулей в функционально распределенных системах и специализация микро-ЭВМ на конкретных функциях, выполняемых автономно или в составе встроенной аппаратуры, достигаются путем записи в память управляющих программ операционной системы и специализированных программ конкретных функций и задач. Первая операционная система для микро-ЭВМ была разработана в США применительно для микро-ЭВМ модели 8080 фирмы "Интел". Эта операционная система "СР/М" стала стандартным программным обеспечением микро-ЭВМ. В дальнейшем была разработана универсальная операционная система "МР/М" и сетевая микрокомпьютерная операционная система "CP/NET". Эти операционные системы были затем освоены, развиты и внедрены в производство микрокомпьютерной техники в Японии^*, Создание программного обеспечения для микро-ЭВМ происходило в обстановке намного более благоприятной, чем разработка программного обеспечения для мини-ЭВМ на начальной фазе их развития. Причин этому было несколько, и не последней из них было резкое и продолжительное уменьшение стоимости полупроводниковой памяти, используемой при создании ЭВМ. Правда, полупроводниковая память по-прежнему остается довольно дорогой для многих практических применений, но есть тенденция к дальнейшему сокращению ее стоимости^**.

^* ("Дзёхо сёри". 1982, № 1, с. 9-18, 54-62; "Дзёхо сёри". 1980, № 12, с. 1250; "Дзёхо сёри". 1982, № 10, с. 931-957.)

^** ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1982, № 3, с. 282-288.)

Другой причиной быстрого развития программного обеспечения микро-ЭВМ было создание дешевой и надежной массовой внешней памяти на гибких мини-дисках. Первые разработки в этом направлении были начаты в США. Гибкие мини-диски представляют собой 8- или 5,25-дюймовые гибкие пластмассовые диски, покрытые окисью железа и вложенные в специальный предохранительный кожух. На гибкий мини-диск может быть записано свыше 500 тыс. символов информации, и при этом его цена составляет около 5 долл. В Японии производство гибких мини-дисков (5,25 дюйма) было налажено на предприятиях фирм "Мицубиси дэнки", "Мацусита цусин", "Тосиба" и др. Гибкие микро-диски (диаметром меньше 3,8 дюйма) производятся фирмами "Сони", "Мацусита дэнки", "Хитати", "Токё дэнки" и др.^*

^* ("Electronics Magazine". 1982, № 10, с. 1019-1022.)

Большой прогресс в области внешних запоминающих устройств в начале 80-х годов был в значительной мере вызван быстрым распространением "персональных компьютеров", разрабатываемых на больших интегральных схемах. Первые "персональные компьютеры", предназначенные для индивидуального использования в лабораториях и на предприятиях, а также в домашних условиях, были созданы в середине 70-х годов. В дальнейшем, в конце 70-х годов, их стали оснащать более мощной внутренней и внешней памятью и более развитой операционной системой. В 1981 г. начался новый этап в развитии "персональных компьютеров", ознаменовавшийся выпуском фирмой "ИБМ" новых моделей, в которых были использованы последние достижения в области микроэлектроники, а также управляющие программы для работы с гибкими дисками. Для записи данных во внешнюю память в разработанных этой фирмой устройствах (модели 3340, 3330) была применена усовершенствованная система кодирования (модифицированная частотная модуляция), которая стала широко использоваться для мини-дисков во внешней памяти микро-ЭВМ и "персональных компьютеров".

На основе этой технологии и собственного опыта изготовления больших интегральных схем в Японии было создано производство гибких дисков, занимающее в капиталистическом мире одно из ведущих мест по качеству выпускаемой продукции. Примерно с середины 70-х годов гибкие мини-диски, стоимость которых стала довольно высокой по сравнению с быстро дешевеющими микропроцессорными БИС (2500 долл. затрачивалось на гибких мини-дисках для запоминания 1 млн. байт данных), начали постепенно вытесняться твердыми (винчестерскими) дисками, стоимость которых составляла примерно 150-385 долл. на 1 млн. байт памяти. Первые разработки таких твердых дисков для создания внешней памяти микрокомпьютеров и "персональных компьютеров" были выполнены американской фирмой "Шюгарт". В 1981 г. эта фирма выпустила твердые диски "SA-1100" емкостью 20-35 млн. байт, которые стоили значительно меньше, чем гибкие мини-диски. Фирма "Мацусита дэнки" по торговому соглашению с американской фирмой "Шюгарт" наладила производство твердых мини-дисков на своих двух заводах. Фирма "Фудзицу" тоже предприняла разработку 5,25-дюймовых твердых дисков в сотрудничестве с фирмой "Шюгарт". Твердые диски стали производиться и фирмой "Мицубиси дэнки".

Благодаря большой емкости и высокой надежности (живучесть твердых дисков примерно пять лет, а гибких - несколько месяцев) твердые диски широко используются для "персональных компьютеров" и микро-ЭВМ в Японии, и, кроме того, Япония успешно экспортирует эти диски в другие страны.

В последние годы в США предпринимаются большие усилия для стандартизации размеров и повышения качества выпускаемых твердых дисков. В 1981 г. на совещании представителей фирмы "Шюгарт" и других фирм, производящих компьютерную аппаратуру и устройства памяти ЭВМ, было принято решение о желательности установления стандартных размеров производимых твердых дисков: 3 и 3,5 дюйма. В Японии, где различные фирмы выпускают мини-диски различных размеров, в последнее время тоже предприняты меры для стандартизации их размеров, которые были установлены в соответствии со стандартными размерами, используемыми в США. Фирма "Сони" в сотрудничестве с американской фирмой "Хьюлетт - Паккард" стала производить твердые диски размером 3,5 дюйма, фирмы "Мацусита дэнки" и "Хитати" производят твердые диски размером 3 дюйма. В последнее время на твердых дисках стали создавать большие базы данных и иерархические системы памяти для "персональных компьютеров", для чего использовалась также магнитная пузырьковая память. Однако последняя обладает преимуществами перед твердыми дисками только при обработке малых наборов данных и небольших массивов, поэтому при создании иерархической системы памяти для "персональных компьютеров" стали применять более эффективные твердые диски.

Существенные размеры основной памяти, имеющаяся в наличии массовая внешняя память и большое число выпускаемых промышленностью и продаваемых "персональных компьютеров", микро-ЭВМ и локальных вычислительных сетей сделали выгодной разработку для микро-ЭВМ развитого программного обеспечения и языков высокого уровня. Первым резидентным языком высокого уровня для микро-ЭВМ был язык PL/M, разработанный американской фирмой "Интел" для микро-ЭВМ модели 8080 в 1974 г. В дальнейшем в США, а затем в других странах, в том числе и в Японии, стало возможным использовать для микро-ЭВМ с операционной системой "СР/М", разработанной американской фирмой "Диджител рисерч", множество различных языков высокого уровня: PL/I (модифицированный), BASIC, FORTRAN, COBOL, PASCAL и т. д. В Японии также проводились работы по развитию и совершенствованию этого программного обеспечения^*.

^* ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1982, № 9, с. 912-938.)

Объем разрабатываемого в настоящее время программного обеспечения для решения на ЭВМ различных прикладных задач и потребность в программистах в вычислительных центрах, на предприятиях и в лабораториях постоянно растут. Например, для реализации научных исследований по космической программе изучения Меркурия в США был разработан комплекс программ объемом более 5 млн. операций. Для выполнения космической программы "APPOLO" комплекс разработанных в США программ имеет объем, превышающий 12 млн. операций. Для реализации проекта создания космического корабля многократного использования объем программного обеспечения в США достиг Уровня в несколько десятков миллионов операций. В дальнейшем предполагается еще больший рост объема программного обеспечения ЭВМ. Согласно оценкам специалистов из американской фирмы "ИБМ", число программистов в США в 1980 г, вставляло около 1 млн. человек, причем наметилась тенденция их десятикратного возрастания в течение каждых десяти лет. Если бы эта тенденция сохранилась и в будущем, то к 2025 г. потребность США в программистах достигла бы уровня порядка 10 млрд. человек. Согласно опубликованному в Японии экономическому прогнозу, в 1985 г. в электротехнической, машиностроительной и приборостроительной промышленности Японии будут работать 645,7 тыс. программистов против 32,1 тыс. в 1975 г. при максимальной эффективности (70%) использования компьютеров и других электронных устройств на предприятиях этих отраслей промышленности. При минимальной эффективности (30%) использования компьютеров и электронных устройств число программистов в указанных отраслях промышленности увеличится в 1985 г. до 131,7 тыс. Что же касается системных программистов, т. е. специалистов, обеспечивающих эксплуатацию ЭВМ, то их число в указанных отраслях промышленности в 1985 г. превысит уровень 1975 г., согласно упомянутому прогнозу, только в 3 раза, хотя парк компьютеров и электронных устройств на предприятиях указанных отраслей значительно возрастет. Это связано с автоматизацией труда персонала, обслуживающего ЭВМ, и с повышением уровня эффективности эксплуатации вычислительных систем на предприятиях. Общее число специалистов программного обеспечения ЭВМ, которые будут заняты на предприятиях упомянутых отраслей в 1985 г., составит около 0,8 млн. человек, что примерно соответствует уровню США в конце 70-х годов.

Объем программного обеспечения ЭВМ в Японии, как и в других развитых странах, быстро растет. В связи с этим обостряется проблема обеспечения вычислительных центров, лабораторий и предприятий квалифицированными программистами. Поэтому в последнее время в Японии наблюдается тенденция перевода разработок с централизованных форм на территориально распределенные с использованием вычислительных сетей и распределенных банков данных, что помимо других преимуществ позволяет также снизить потребность в квалифицированных программистах. Оценивая уровень японской технологии в области программного обеспечения ЭВМ, можно отметить определенное отставание Японии от США по программному обеспечению космических и авиационных разработок, исследований и разработок в области атомной энергии и в некоторых других областях.

Согласно японскому национальному проекту создания ЭВМ пятого поколения, в Японии развернуты широкие исследования и разработки по созданию "персональных суперкомпьютеров", основанных на реализации системы потоков данных и построении эффективной параллельной обработки данных^*. Создание такого рода ЭВМ предполагается завершить в 1986-1988 гг. Эта машина будет сконструирована на сверхбольших интегральных схемах; она будет иметь 32 процессора, емкость памяти - 10 млн. байт, производительность - 10 млн. операций в секунду. Центральное ядро этого "персонального суперкомпьютера", предназначенного для поддержки научных исследований и разработок ЭВМ пятого поколения, должно быть создано к 1985 г. Предполагается, что это центральное ядро, называемое машиной "MARK I", будет создаваться на сверхбольшой интегральной схеме с плотностью транзисторов 1 млн. шт. на кристалл. В дальнейшем (к 1990 г.) предполагается создание модели "MARK И" с плотностью элементов 10 млн. транзисторов на кристалл, которая, представляя собой улучшенный вариант машины "MARK I", будет использована для проектирования более мощных вычислительных машин пятого поколения.

^* ("Дзёхо сёри". 1982, № 8, с. 757-772.)

В прошлом такого рода крупномасштабные разработки в Японии не проводились, и для успешного завершения этих проектов необходимо преодолеть множество трудностей. Не последними в этом ряду являются трудности с программным обеспечением автоматизированной системы проектирования сверхбольших интегральных схем и недостаточный опыт японских разработчиков в области системотехники и технологии построения больших систем, которые, по-видимому, будут играть важную роль при проектировании многофункциональных и структурно-сложных ЭВМ пятого поколения. В последнее время в Японии предпринимаются большие усилия для достижения передового уровня развития технологии и построения больших систем и применения полученных результатов для создания ЭВМ пятого поколения. Технология построения систем программного обеспечения, необходимых для создания ЭВМ пятого поколения, в большинстве случаев также представляет собой новую для Японии проблематику научных исследований, в области которой ей предстоит значительно форсировать научные исследования и разработки^*.

^* ("Дэнси цусин гаккай дзасси". 1982, № 8, с. 804-807.)

Одной из важнейших задач, поставленных перед разработчиками новых, более мощных, "интеллектуальных" ЭВМ пятого поколения в Японии, является создание таких высокофункциональных и мощных ЭВМ, применение которых обеспечило бы более высокую конкурентоспособность японской продукции на мировых рынках. Для достижения этой цели ставится задача построения на основе ЭВМ пятого поколения автоматизированных систем проектирования для различных отраслей промышленности.

Другой важной проблемой, которую разработчики национального проекта создания ЭВМ пятого поколения собираются решить путем использования этих ЭВМ, является проблема энергетических ресурсов и дефицита сырья. Предполагается, что на базе ЭВМ пятого поколения будут развернуты научные Исследования и разработки, направленные на создание новых источников энергии, на более эффективное и экономичное использование энергетических ресурсов и сырья, на создание систем оптимального машинного проектирования, систем распределения и использования сырьевых ресурсов и энергоносителей.

Для составления национальной программы создания в Японии ЭВМ пятого поколения и координации деятельности научно-исследовательских, проектных и производственных предприятий и организаций с целью быстрейшей реализации этой программы был сформирован комитет в составе 170 специалистов, ученых и представителей промышленных фирм, правительственных организаций и научных кругов. К работе комитета были привлечены ученые Токийского университета, университета Кэйо, специалисты фирмы "Нихон дэнси кэйсанки" и других организаций. В результате была выработана концепция ЭВМ пятого поколения, определена их структура и архитектурная организация, проведено исследование новой элементной базы на основе сверхбольших интегральных схем и намечены системная организация и программа НИОКР.

Результаты деятельности комитета и разработанная им японская национальная программа создания ЭВМ пятого поколения привлекли большое внимание специалистов и разработчиков ЭВМ во всех странах.

Я. П. Выставкин, В. Г. Давиденко