Процессоры и компьютеры IBM
ЧИ
БГУЭП
Министерство образования РФ
Байкальский
государственный университет
Кафедра
информатики
КУРСОВАЯ
РАБОТА
по дисциплине
«Вычислительные системы и
ПРОЦЕССОРЫ
И КОМПЬЮТЕРЫ IBM
Исполнитель ___________ студент 2-го курса гр. ПИЭ-06 Данилов А.А
(дата, подпись)
Руководитель
___________
(дата,
подпись)
Чита, 2008
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
International
Business Machines (IBM) - мировой лидер среди
поставщиков компьютерного
История IBM - это история всей компьютерной отрасли. У многих людей слово "компьютер" до сих пор ассоциируется со словом IBM. Нельзя забывать также новации компании в сфере организации высокотехнологичного производства, мотивации сотрудников и развития целого нового рынка в мировом масштабе.
В данной работе я рассмотрю основные периоды истории развития IBM, прослежу за ее наиболее известными инновациями в области информационных технологий и конечно же расскажу о текущем состоянии компании. Более того, постараюсь подробно рассмотреть наиболее известные компьютеры данной фирмы, созданные за период ее существования.
- История
- 1888—1924: Основание IBM
Компания,
которая известна сейчас под именем
IBM, была основана 15 июня 1911 года и называлась
C-T-R (Computing-Tabulating-
Компания сразу принялась за производство огромного количества технических устройств - от вычислительных машин до резаков для мяса и сыра. Тогда же были заложены основы знаменитой корпоративной культуры: ухоженные, хорошо одетые salesman'ы, щедрые премии по результатам работы и неистребимая гордость за свою фирму.
- 1930-е - 1940-е годы
Во время Великой депрессии 30-х годов IBM была одной из немногих, кто продолжал развиваться. «Удержаться на плаву» помогли только многомиллионные доходы. Несмотря на кризис, президент компании Томас Уотсон продолжает финансировать исследования и выплачивать рабочим зарплату. Выйти из кризиса IBM помогли крупные заказы правительства США в 1935—1936 годах. Плачевное состояние конкурентов позволило будущему гиганту захватить практически монопольные позиции на рынке учетных машин. В результате против IBM было возбуждено дело по антимонопольной статье, и вина была доказана. Компании пришлось подчиниться решению суда. Вообще, количество исков, поданных на компанию, в каком-то смысле соответствует ее масштабам. Например, в течение 70-х годов ХХ в. конкуренты подавали на IBM в суд 20 раз.
В 1943 году был создан «Марк I» (Automatic Sequence Controlled Calculator — Калькулятор, управляемый автоматическими последовательностями) — первый американский программируемый компьютер. Разработан и построен в 1943 году по контракту с «IBM» молодым гарвардским математиком Говардом Эйкеном и ещё четырьмя инженерами этой компании на основе идей англичанина Чарльза Бэббиджа.
Также во время Второй мировой войны компания производила стрелковое оружие (М1 Carbine и Browning Automatic Rifle).
- 1950-е - 1960-е годы
В 1952 году IBM представила новый компьютер «IBM 701», основанный на вакуумных трубах и впервые использующийся для хранения информации на магнитной пленке. Эта модель была намного быстрее Mark I и удобнее в эксплуатации, использовалась преимущественно для научных расчетов. В том же году пост президента корпорации занял сын Томаса Уотсона - Том Уотсон младший. Под его руководством доходы компании выросли до 8 млрд. долл., а число сотрудников - до 270 тысяч человек. Вскоре он напишет известный документ, выгравированный рядом с главным офисом: "Работникои IBM может стать любой человек независимо от расы, цвета и вероисповедания, если он достаточно талантлив и образован, чтобы выполнять поставленные задачи".
IBM
продолжает совершенствовать
В 1957 году инженеры IBM разработали язык программирования Fortran (FORmula TRANslation), который сразу же становится самым популярным инструментом для научных работ и ставший теперь одним из основных источников "ошибки 2000 года".
В 60-х годах в мире насчитывалось 8 основных производителей компьютеров: Scientific Data Systems, Control Data Corporation, UNIVAC, General Electric, Burroughs, RCA and Honeywell. IBM была самой большой и влиятельной из всех. Успех корпорации был настолько велик, что правительство США запустили судебное разбирательство о попытке монополии на передовые технологические разработки. Дело это длилось много лет и закончилось только в 1983 году, в целом сильно повлияв на модель работы компании.
Самым важным проектом IBM в 60-х и одним из самых революционных в ее истории вообще стал представленный в 1964 году IBM System /360. В этой модели лежала концепция совместимости, то есть стало возможным постепенно наращивать мощность машины, заменяя устаревшие комплектующие новыми. В это время многие компании нуждались в компьютерных решениях, но часто приходилось выбирать между устаревшей машиной и мощной, а значит, неприемлемо дорогой. В итоге потенциальные клиенты просто отказывались приобретать компьютер. Разработка технологии совместимости обошлась IBM в 5 миллиардов долларов (30 миллиардов по современным меркам), что сделало исследовательский проект одним из самых дорогих в истории бизнеса. Корпорация поставила на System /360 практически все. И не прогадала - впоследствии это окупилось сполна.
В 1969 году Томас Уотсон младший внес еще одно революционное изменение - теперь уже в систему продаж оборудования. Если раньше все компьютеры и ПО поставлялось целиком в коробке, то теперь появилась возможность купить компоненты по отдельности. Это решение образовало новый рынок с огромным денежным оборотом, и IBM заняла в нем ведущую роль вплоть до настоящего времени.
- 1970-е годы
В 1972 году был представлен обновлённый логотип (буквы из синих полосок) компании, используемый до настоящего времени. Над логотипом работал дизайнер Пол Рэнд (Paul Rand).
Помимо разработки новых компьютеров, IBM начинает покорять новые рынки. В 1970 году корпорация представила IBM Copier - машину для фотокопирования. Годом позже появилась система распознавания речи, «понимающая» 5000 слов. Также IBM предоставляет новые виды сервисов, такие как кодирование и теснение кредитных карт в условиях строжайшей безопасности. В 1971 году компания представила гибкий диск, который стал стандартом для хранения данных.
Когда в 1971 году космический аппарат Apollo совершил посадку на Луну, все компьютерные операции происходили на компьютерах IBM. Чуть позже научное подразделение компании, поддерживающее космические программы, получит почетную награду NASA за выдающийся вклад в исследование космоса.
В 1973 году инженеры корпорации разрабатывают прототип дискового блока IBM 3340, более известного как «винчестер». Технология, используемая в нем, позволила вдвое увеличить плотность записи данных на дисках, и на протяжении следующих 20 лет она станет стандартной для всех жестких дисков.
В это время компанию возглавил Франк Кэрри, который уже долгое время занимал высокую должность. Том Уотсон младший по прежнему оставался в составе директоров, но в 79-м году переехал в Советский Союз и представлял там IBM.
Началом
микропроцессорной революции
- 1980-е годы
1981 год прочно вошел в историю человечества как год появления Персонального Компьютера - IBM PC. 16 килобайт оперативной памяти и одного или двух флоппи-дисководов вполне хватало, чтобы исполнять операционную систему DOS, разработанную небольшой компанией Microsoft, и некоторое количество приложений.
На протяжении 80-х годов IBM продолжила покорять рынок, разрабатывая новые модели компьютеров и расширяя возможности отдельных комплектующих. Новым полем, которое освоила IBM, стало создание промышленных роботов. В 1982 году выходят 2 программируемые роботосистемы: 7565 и 7535.
После того как Джон Экерс возглавил корпорацию в 1985 году, IBM стала одним из самых крупных в мире инвесторов в разработке новых технологий. Для поощрения новых идей и проектов был открыт внутренний 100-миллионный фонд. Полученные в его рамках креативные решения, сэкономили компании в 8 раз больше. Кроме того, выделенные на исследования средства позволили реализовать большое количество революционных проектов в области физики, математики, расширить компьютерные возможности. За несколько лет исследователи и инженеры IBM получили ряд престижных научных премий, включая 4 Нобелевские, а в 1986 году Нобелевскую премию получают Герд Биннинг и Хейнрик Рохрер за изобретение нового способа микроскопической съемки поверхности, при которой видны отдельные атомы. Годом позже ту же награду вручили Джорджу Беднорзу и Алексу Мюллеру за открытие сверхпроводимости нового класса материалов при высокой температуре.
Параллельно компания принимает активное участие в финансировании государственного образования, вложив 80 миллионов долларов в различные гранты и культурные программы. А в 1984 году становится главным спонсором Олимпийских игр.
Тем временем инженеры представляют новые модели компьютеров. В 1987 году выходит более мощная модель IBM PC - PS/2. За 6 месяцев удается продать миллион штук, в то время как оригинальному PC для этого понадобилось 28 месяцев. В поддержку своего нового детища компания разработала операционную систему OS/2, которая дала пользователям мультизадачность, защищенность и возможность работы с очень большими приложениями.
- 1990-е годы
IBM 19 января 1993-го года анонсировала убытки за прошедший год в размере 5-ти миллиардов долларов. Таких потерь в истории США не несла еще ни одна компания. В результате этого была полностью пересмотрена система ведения бизнеса, и в итоге корпорация сменила приоритет, перейдя от разработки компьютеров и комплектующих к созданию программного обеспечения и предоставлению различных сервисов и консультаций.
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.
- 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.
- Процессоры и компьютеры
- Mark I
В 1943 году началась история компьютеров
IBM - был выпущен "автоматический
калькулятор" - «Марк I» (Automatic
Sequence Controlled Calculator — Калькулятор, управляемый
автоматическими
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
«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».
- 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.
- 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.
