Электроника: прошлое, настоящее, будущее - Сифоров В.И.

Автор: Сифоров В.И.
Теги: электротехника электроника электричество
Год: 1980
Похожие
Архитекторы компьютерного мира. Информатика
Радіоаматор 10
Приборы с переносом заряда
1000 и одна микроконтроллерная схема. Выпуск 2
Текст
                    Электроника:
прошлое, настоящее, будущее
I
2
ELECTRONICS
Special Commemorative Issue
1980, Vol. 53, No. 9(587)
A McGraw-Hill Publication
McGraw-Hill Inc.
New York, USA
3
ЭЛЕКТРОНИКА:
ПРОШЛОЕ,
НАСТОЯЩЕЕ,
БУДУЩЕЕ
Перевод с английского
под редакцией
члена-корреспондента
Академии наук СССР
В. И. Сифорова
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 1980
4
УДК 621.371/.39
В книге, представляющей собой специальный выпуск жур-
нала Electronics, посвященный его 50-летию, описывают-
ся пути развития электроники от ее возникновения, совре-
менное состояние и перспективы до 2000 г.
Предназначается для специалистов в области электрони-
ки, преподавателей и студентов вузов соответствующего
профиля.
2700407 0000
30401—515
э-----------
БЗ—60—80
© Copyright 1980 by McGraw-Hill Inc.
© Перевод на русский язык, «Мир», 1980
041 (01)—80
5
СОДЕРЖАНИЕ
50 ЛЕТ ELECTRONICS
Живая летопись техники
ПОЛВЕКА ДОСТИЖЕНИЙ:
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
Глава 1. Пятьдесят лет назад Глава 2. История развития радиоэлектроники Глава 3. Эра радио Глава 4. В годы войны Глава 5. Эра полупроводниковых приборов Глава 6. В кильватере транзистора Глава 7. Исследования космического пространства и электронная вычислительная техника	16 22 29 48 72 102 131
Глава 8. Цифровой век Люди и электроника Классические схемы	161 191 204
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ: 2000 г.	210
ВЕЗДЕСУЩАЯ ЭЛЕКТРОНИКА	210
ТЕХНОЛОГИЯ	248
ИНЖЕНЕРЫ БУДУЩЕГО БУДУЩЕЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ	268 285
Редакция
Главный редактор А. П. АЛЕШКИН
Ведущие редакторы: Е. И. Джигит, Н. В. Горбунова
Научные редакторы: Е. И. Джигит, А. Г. Корольков,
Э. Я. Пастрон, Н. Д. Позвонков
Литературные редакторы: Н. В. Горбунова, М. Н. Модено-
ва, Г. Г. Родикова
Художественный редактор В. И. Шаповалов
Художник С. А. Бычков
Технический редактор Г. М. Носкова
Корректоры: Л. В. Байкова, А. П. Сизова
Сдано а набор 5.08.80
Подписано к печати 17.11.80
Бумага тип. № 1 84X108V16
Латинская гарнитура
Высокая печать
18,5 печ. лист.
Тираж 32.180
Зак. 1762
Цена 2 р. 10 к. Изд. № 30/1201
Адрес редакции:
129820, ГСП, Москва, И-110
1-й Рижский пер., 2, Издательство «Мир»
Редакция журнала «Электроника»
Тел. 286-84-33
Чеховский полиграфический комбинат Союзполиграфпрома
Государственного комитета СССР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли
г. Чехов Московской области
7
Предисловие редактора перевода
Радиоэлектроника настолько глубоко пронизывает нашу жизнь, ста-
ла таким неотъемлемым элементом промышленности, общественной
жизни, быта, что порой, особенно молодому поколению, представляет-
ся как нечто само собой разумеющееся, чуть ли не данное самой при-
родой. А ведь все, что сейчас связывается с этим понятием, зароди-
лось и развивалось на глазах одного — двух, максимум трех поколе-
ний, и в истории радиоэлектроники именно в силу ее бурного и всеох-
ватывающего характера, естественно, накопилось немало поучительно-
го и интересного.
Напомнить, а в ряде случаев и приоткрыть некоторые из сторон ис-
тории радиоэлектроники — такую задачу поставили перед собой соста-
вители и авторы настоящего сборника, который представляет собой
перевод специального выпуска журнала Electronics, посвященного
его полувековому юбилею. Этот журнал, известный советским специа-
листам (достаточно сказать, что в течение без малого двух последних
десятилетий он под названием «Электроника» издается в переводе на
русский язык), родился в годы, когда успела прочно стать на ноги ра-
диотехника, в быт населения разных стран вошло радиовещание, нача-
лась эра мощного радиостроения и стали зарождаться современное
телевидение, вычислительная техника, радиолокация, системы автома-
тического управления. За истекшие полвека направленность журнала
менялась — то он адресовал свои материалы в первую очередь широ-
ким массам инженеров, то временами суживал проблематику публика-
ций до интересов лишь деловых кругов США, но так или иначе он от-
ражал на своих страницах процесс развития столь важной для совре-
менной экономики отрасли техники, процесс зарождения, развития, по-
рой — угасания, а иной раз и неожиданного возрождения научно-тех-
нических идей. Составители юбилейного выпуска постарались предста-
вить читателю наиболее интересные из этих страниц. Понятно, что здесь
нашла отражение история преимущественно радиоэлектроники (и род-
ственных отраслей) США; имена представителей других стран встреча-
ются в сборнике в сравнительно небольшом количестве. Приятно уви-
деть среди них фамилии А. С. Попова, Б. Л. Розинга, В. А. Фабриканта,
А. С. Давыдова, но, конечно, этот список крайне беден и не способен
даже в малой степени отразить подлинный удельный вес того вклада,
который внесли наши соотечественники во все стороны развития радио-
техники и электроники.
Работы по истории техники, особенно такие объемистые, как настоя-
щий сборник, представляют интерес в нескольких отношениях.
Во-первых, это, как правило, материал, увлекательный по самой сво-
ей природе, идущий навстречу обыкновенной человеческой любозна-
тельности, наполненный к тому же, как в данном случае, разного рода
интересными подробностями.
8
Во-вторых, история техники всегда поучительна. В самом деле, раз-
ве не заставит лишний раз задуматься приводимое напоминание о том,
что такие известные специалисты, как Маркони и Ли де Форест, считали
радиовещание никчемным делом? И не предостережет ли иных теоре-
тиков от излишней категоричности случай с Дж. Карсоном, который
теоретически «обосновал» якобы отсутствие преимуществ у частотной
модуляции, что вскоре оказалось опровергнутым людьми, больше до-
верявшими своей инженерной интуиции? А ведь тот же самый Карсон
именно на основе математического анализа предложил передачу моду-
лированных сигналов на одной боковой полосе.
В-третьих, роясь в истории, можно порой натолкнуться на незаслу-
женно забытые идеи и вызвать их к жизни или получить неожиданную
подсказку для решения актуальной проблемы. Ведь пролежало же под
спудом несколько десятилетий изобретение жидких кристаллов, прежде
чем уже в наши дни нашло широкое применение в практических уст-
ройствах.
Наконец, изучение истории науки и техники служит и базой и побу-
дительным мотивом для составления прогнозов на будущее. Авторы
сборника тоже не упустили случая дать такой прогноз, основанный на
конъюнктуре, сложившейся к настоящему времени в экономике США,
стран Западной Европы и Японии, и, наверное, рисуемые ими перспек-
тивы вызовут интерес читателей, тем более, что принятый срок прогно-
за — 2000-й год — не столь отдален. Нельзя не согласиться с высказан-
ным в этом разделе мнением о том, что последние два десятилетия на-
шего века станут свидетелями широкого внедрения во все стороны
жизни больших и малых систем, в основе которых будет лежать союз
вычислительной техники и техники связи — то, что во французском язы-
ке уже получило название felematique («телематика»). Обязательным
элементом в цепи обратной связи, одновременно и способствующим
развитию возможностей систем, и развивающимся под влиянием по-
требностей системотехники, будет технология электронных устройств.
Повышение быстродействия, снижение размеров и энергоемкости, рас-
ширение функциональных возможностей — вот направления его даль-
нейшего развития.
В какой степени намеченные в прогнозе тенденции и задачи будут
реализованы — покажет будущее, однако не приходится сомневаться
в том, что это в сильной мере будет зависеть от развития и укрепления
международных научных, экономических и культурных связей, осно-
ванных на добрососедских отношениях.
В. И. Сифоров,
член-корреспондент АН СССР
9
50 ЛЕТ ELECTRONICS
В апреле 1930 г. О. X. Колдуэлл, первый
редактор Electronics, в редакционной статье,
помещенной в первом номере нового журнала,
изложил его задачи.
«Электроника, эта жизненно важная, бурно
развивающаяся область, нуждается в том, что-
бы у нее была своя «расчетная палата» — тех-
нический журнал, который будет отражать на
своих страницах разнообразные виды деятель-
ности, вести летопись научных и промышлен-
ных достижений в своей стране и за границей
и снабжать своих читателей полезной информа-
цией, которую они смогут применить в своей
практической работе,— писал он.— Такой жур-
нал должен иметь научный кругозор, который
позволит ему заглядывать вперед; он должен
смело отстаивать интересы прогресса и все бо-
лее широкого применения электроники...
Искусство изготовления электронных ламп
идет вперед ко все большим достижениям. Ре-
дакторы и издатели обещают инженерам и ад-
министраторам, работающим во всех отраслях
электроники, оказывать помощь, достойную этой
области беспримерных возможностей».
Слова Колдуэлла кажутся сейчас старомод-
ными и несколько высокопарными. Но они опре-
делили направление Electronics, от которого
журнал никогда не отклонялся.
Номер, который вы сейчас будете читать и
который, как мы надеемся, доставит вам удо-
вольствие и будет оценен вами, был задуман
как юбилейный выпуск в честь 50-летия суще-
ствования Electronics. Но оказалось, что в нем
отражается нечто большее, а именно техниче-
ческая революция, которая преобразовала со-
временную жизнь. Он является свидетельством
предприимчивости, воображения и смелости,
благодаря которым были созданы крупнейшие
фирмы и институты и мощная промышленность.
И в первую очередь это дань заслугам тысяч
творческих работников — инженеров, ученых,
изобретателей, дальновидность и энергия кото-
рых питали все ускоряющийся прогресс элек-
троники в течение последних пятидесяти лет и
будут, по-видимому, продолжать это делать в
обозримом будущем.
50-летняя годовщина является поводом для
того, чтобы оглянуться назад, а также загля-
нуть вперед, и как раз этому посвящен юбилей-
ный номер. Задача казалась простой — в конце
концов, у нас был прекрасный архив в виде са-
мого журнала,— но оказалось, что для ее вы-
полнения требуется много сил и времени. План
номера начал составляться больше года назад,
и в конечном счете в его выполнение были во-
влечены все 40 или около того штатных сотруд-
ников редакции, находившихся в США и других
странах, а также ряд консультантов, помогав-
ших в изысканиях и редактировании.
Около двух третей этого специального вы-
пуска занимает история электроники. Лишь в
немногих из наших редакторов она пробудила
ностальгические чувства, оживив воспоминания
о волнующих событиях, в результате которых
электроника приобрела главенствующее поло-
жение, занимаемое ею сейчас в современном
мире. Для большинства наших более молодых
редакторов было откровением, когда они обна-
ружили, что достижения современной техноло-
гии — телевидение, компьютеры, твердотельные
приборы,— которые они считали продуктом
своего времени, уходят корнями в мечты людей,
работавших задолго до их рождения. И я по-
дозреваю, что вы тоже, читая этот выпуск, бу-
дете разделять эти смешанные чувства удивле-
ния и приятных воспоминаний.
Исторический обзор состоит из восьми глав.
Первая из них представляет собой моменталь-
ный снимок технической и социальной обстанов-
ки 1930 г.— обстановки, в которой родился
Electronics, а во второй описываются успехи,
которые были достигнуты в электронике к тому
времени. Остальные шесть глав примерно соот-
ветствуют десятилетиям, каждое из которых
проходило под знаком какого-либо технического
или социального водораздела. Например, в гла-
ве 3 описываются отмеченные депрессией трид-
цатые годы, в главе 4 — годы войны. Наступле-
ние эры твердотельной технологии в 1948 г.
было событием такой важности, что глава 5
посвящена полностью ему и последующему ро-
сту полупроводниковой промышленности. Глава
6 возвращает нас к годам, последовавшим не-
посредственно за появлением транзистора,
в главе 7 описывается эпоха космических поле-
тов, а в главе 8 — эра цифровых вычислитель-
ных машин, возвещенная появлением микро-
процессора и ему подобных.
Сознавая, что история делается людьми и не
является лишь сухим перечнем событий и дат,
мы включили в этот выпуск также главу «Лю-
ди и электроника», которая представляет собой
галерею портретов людей, внесших существен-
ный вклад в развитие электроники. Необычай-
10
ной энергией дышат интервью, которые они да-
ли нашим редакторам. В качестве еще одного
исторического экскурса мы собрали коллекцию
«Классические схемы» — в нее вошли те схемы,
которые, по мнению наших редакторов, были
поворотными моментами в разработке электрон-
ных систем. Мы даже составили хронику жизни
этих людей и главных событий в истории элек-
троники под названием «Живая летопись тех-
ники»; эта хроника оказалась историей самого
журнала.
Остальная часть специального выпуска по-
священа прогнозам на будущее — особенно ри-
скованной задаче, когда речь идет об электро-
нике. Обычно такие прогнозы представляют со-
бой линейную экстраполяцию прошлого разви-
тия, но наш исторический обзор показывает, что
под влиянием технических открытий в алгорит-
ме технического развития появляются члены
возрастающих степеней и даже экспоненциаль-
ные составляющие. Все же мы решили риск-
нуть и выбрали 2000 г. в качестве разумной гра-
ницы действия прогнозов. Затем с помощью
осведомленных людей, имеющих репутацию спе-
циалистов по прогнозированию и планированию
в своей области, а также путем чтения и горя-
чих дискуссий между собой мы составили про-
гноз, состоящий из четырех глав.
Первая глава посвящена электронным си-
стемам и их применениям в ближайшие 20 лет,
а также их влиянию на быт, работу и всю на-
шу жизнь. Во второй главе рассматриваются
развитие полупроводниковой техники, обеспечи-
вающей возможность создания таких систем,
рост плотности монтажа компонентов, рост бы-
стродействия и тенденция ко все большему при-
менению цифровой техники. О том, как скажут-
ся эти изменения на профессиональной деятель-
ности наших читателей в ближайшие 20 лет,
говорится в третьей главе. Наконец, в четвер-
той главе обсуждается вопрос о том, какова бу-
дет структура электронной промышленности к
2000 г.
Этот номер является плодом усилий многих
людей, начиная от редакторов, которые велико-
лепно справились с этой гигантской задачей, и
кончая техническими сотрудниками — корректо-
рами, техническими редакторами и секретаря-
ми, которые без жалоб приняли бремя, возло-
женное на них этим выпуском сверх их обыч-
ной, достаточно тяжелой нагрузки. Особо сле-
дует отметить заслуги заместителя заведующего
редакцией Маргарет Истмен, без чьей неослабе-
вающей энергии результаты были бы гораздо
хуже; главного художника Фреда Склинэра с
его сотрудниками за их творческий подход к за-
даче оформления этого специального выпуска;
консультанта Ричарда Хэтча, который преобра-
зил огромную массу материалов, полученных
от наших редакторов, в плавное историческое
повествование, и фоторедактора Ивонн Френд,
которая в результате неустанных поисков при-
обрела много интересных и зачастую редких ил-
люстраций, украшающих теперь страницы исто-
рического обзора.
Мы также выражаем благодарность много-
численным фирмам, университетам и другим
учреждениям, которые великодушно предоста-
вили свои архивы и открыли нам доступ к исто-
рическим материалам. Следует особо поблаго-
дарить издателя Electronics Пола Рейсса и ви-
це-президента журнального объединения Дэна
Макмиллана за энтузиазм, проявленный ими
при поддержке проекта, а также моего пред-
шественника Кемпа Андерсона, который способ-
ствовал установлению стандартов, направляв-
ших наши усилия.
Сэмюэл Вебер,
главный редактор
Живая летопись техники
п азвание журнала было Electronics.
Что бы оно значило? Редакторы не скрывали его
происхождения — прямо под заголовком было
напечатано: «Электронные лампы — их примене-
ние в радио-, звуковой и видео-технике и про-
мышленности».
Слева внизу второй страницы этой первой
обложки мелким шрифтом перечислены 28 об-
ластей применения, такие частные, как «музы-
кальные инструменты», и такие общие, как «из-
мерения». Здесь, конечно, было «радио» вместе
с «телевидением» и «телефонией», но были и
«фотоэлектрические элементы». Совершенно от-
сутствовали применения вычислительных
средств, но кто в апреле 1930 г. о них думал?
Со временем сложилась легенда, что основа-
тели сами придумали слово «электроника», и
действительно, его не было в словарях еще мно-
го лет после основания журнала. Слово, одна-
ко, все же существовало, оно случайно попа-
лось кому-то в одном британском издании тех
лет и было вырвано из мрака неизвестности,
чтобы сделаться названием журнала. Можно
сказать, не боясь ошибиться, что журнал Elec-
tronics был порождением электроники.
Одним из двух редакторов журнала в его
юные годы был Кейт Хенни, который с неж-
ностью вспоминает теперь те времена в своем
уединении в Сноувилле, шт. Нью-Гемпшир.
«Хотя я был принят в качестве одного из ре-
дакторов,— говорит Хенни,— и подготовил пер-
вый номер, я не был в числе тех, кто придумал
этот журнал, и не я предпринимал усилия, что-
бы побудить фирму начать его издание. Жур-
нал Electronics задумали Орестес X. Колдуэлл
и Морис Клементс, бывшие тогда соответствен-
но редактором и управляющим журнала Radio
Retailing («Торговля радиоаппаратурой»).
Управляющий по смыслу означало издатель.
В те дни в фирме McGraw-Hill издателем назы-
вался только один человек — ее основатель
Джеймс X. Макгроу.
«Колдуэлл был великолепным редактором,—
вспоминает Хенни.— Ценной его чертой была
широта взглядов... Журнал Electronics при
Колдуэлле всегда шел впереди своего времени».
Годовая подписка на 12 ежемесячных номе-
ров стоила 3 долл., и в первый год существова-
ния журнал привлек 4366 подписчиков. При пер-
вом же взгляде на ранние номера бросается в
глаза по крайней мере одно: они очень отлича-
лись от сегодняшних. Отличие заключается не
просто в содержании (которое касалось, конеч-
The living record of a technology, pp. 16—20.
но, главным образом радиотехники), но даже в
способе подачи материала. В течение многих
лет Electronics очень напоминал ученый журнал
научного общества. Конечно, здесь были ново-
сти и разделы о новых разработках, изобилие
фотографий, показывающих приборы в дейст-
вии, но стержнем каждого номера были статьи
такого рода, как «Анализ одного эффективного
способа модуляции» и «Влияние Солнца на ра-
диосвязь» — это только два примера из тома
1934 г.
«Я хотел, чтобы журнал был сугубо техни-
ческим,— вспоминает далее Хенни.— Я хотел
помещать материалы, с которыми можно было
бы выступать на конференциях, в фирме Hazel-
tine, в фирме Bell Labs... Я хотел, чтобы это был
такой журнал, который пользовался бы уваже-
нием в этих фирмах, чтобы там его читали и
писали для него».
Сообщество инженеров тогда было намного
меньше, чем теперь, так что все вопросы могла
охватить крайне малочисленная редакция. «Ин-
тересовавшие меня вещи должны были интере-
совать людей, к которым я обращался,— гово-
рит Хенни.— Конечно, их не было тогда даже
приблизительно столько, сколько теперь. Я мог
насчитать около 25 добрых друзей, таких, как
Гарольд Уилер (см. раздел «Великие изобрета-
тели») и майор Армстронг (изобретатель супер-
гетеродинного радиоприемника и ЧМ-вещания),
но этого мне было вполне достаточно».
Оглядываясь назад, можно сказать, что
главным фактором, обеспечивающим журналу
существование, явилась, по-видимому, тесная
общность интересов. Убытки никогда не превы-
шали нескольких тысяч долларов в год, и за-
долго до окончания Великой депрессии журнал
даже стал приносить некоторую прибыль. Хен-
ни вспоминает, что в течение года или около
того он был единственным сотрудником, постав-
лявшим весь редакционный материал, даже сек-
ретаря у него не было.
Журнал держался только на нем, но, понят-
но, так не могло продолжаться долго. Сентябрь-
ский номер 1934 г. называл его уже ведущим
редактором и содержал еще одно имя: Дональд
Дж. Финк. «Мне был нужен человек, который
взял бы на себя мою работу,— говорит Хенни.—
Он оказался нашим спасителем, так как обла-
дал как раз теми качествами, которые нам бы-
ли всего нужней: серьезной технической подго-
товкой, хорошими административными способ-
ностями, хорошим чутьем на новости и умел
писать». Финк, в конце концов, занял пост свое-
го шефа, и, скажем забегая вперед, сделал вы-
дающуюся карьеру, занимаясь исследованиями
12
и работой в Институте инженеров по электро-
технике и электронике.
В сентябрьском номере 1934 г. появилась
также передовая статья с заголовком «Новое в
передаче изображений», в которой говорилось
как о факсимильных изображениях, так и о те-
левидении. Связь между этой статьей и появле-
нием Финка трудно установить 45 лет спустя.
Однако можно с уверенностью сказать, что но-
вый редактор был первым, кто стал помещать
материалы по телевидению.
«Колдуэлл сказал мне, что, как ему кажет-
ся, я должен выбрать перспективное направле-
ние,— говорит Финк,— и я выбрал телевиде-
ние». Он вошел в курс дел, посетив фирмы RCA
Laboratories, Hazeltine Corp, и множество дру-
гих, исследовавших проблемы телевидения. Он
даже основал собственную лабораторию на са-
мом верху старого здания фирмы McGraw-Hill
на 42-й Западной улице Манхэттена и здесь
«сделал первый телевизионный приемник, опи-
санный в печати в серии из шести статей, начи-
ная с июльского номера 1936 г.
Приемник имел 23-см круглую электронно-
лучевую трубку с люминофором зеленого свече-
ния и некоторые основные части фирмы RCA
Laboratories. Два года спустя лаборатория Фин-
ка сделала модель меньших размеров, которая
была представлена в журнале как домашний
приемник. Финк начал также работать над пер-
вым в своем роде учебником «Основы телевиде-
ния», выпущенным издательством McGraw-Hill
в 1940 г.
К концу 1930-х годов журнал Electronics на-
чал преуспевать. Хенни связывает время нача-
ла роста с повышением подписной цены с 3 до
5 долл. Примерно с этого же времени, с сентяб-
ря 1935 г., он стал редактором.
Вице-президент-исполнитель фирмы Говард
Эрлих искал способы сделать журнал доход-
ным и предложил поднять цену подписки. «Он
полагал,— вспоминает Хенни,— что половина
наших подписчиков из имевшихся в то время
(около 6500) составит ядро всех возможных за-
казчиков и покупателей электронного оборудо-
вания в стране».
«Я договорился с ним,— продолжает Хенни,—
что если из каждых вырученных дополнительно
двух долларов он будет давать мне один, я бу-
ду тратить его на повышение качества редакци-
онной работы. Мы взяли художественного ре-
дактора, стали использовать лучшую бумагу,
уделили больше внимания оформлению, расши-
рили содержание и развернули кампанию по
распространению. Мы не только не потеряли
читателей, но увеличили тираж, а при большей
аудитории проще стало продавать место для
рекламы».
Кроме того, журнал стал пользоваться успе-
хом благодаря содержательности технических
материалов, что определенно явилось фактором,
способствовавшим его распространению. «Жур-
нал всегда имел репутацию весьма солидного
издания,— подтверждает Дон Финк.— Он отли-
чался от «Трудов ИРИ (Института радиоинже-
неров)» и был единственным журналом, старав-
шимся не избегать сложных вопросов электро-
ники... Армстронг сказал, что только Electronics
с неизменным вниманием относился к его ис-
следованиям широкополосной частотной моду-
ляции».
Вскоре разразилась война, изменившая лицо
мира, электроники и журнала Electronics. О ха-
рактере этих изменений дает представление ян-
варский выпуск 1943 г. Наряду с такими статья-
ми, как «Электронный микроскоп в химии» Вла-
димира К. Зворыкина (см. раздел «Великие
изобретатели»), здесь были: «Контроль сварных
соединений измерением сопротивления» с при-
менением электронно-лучевой трубки и «Дости-
жения в военной связи на несущей». Появля-
лись также статьи вроде такой — «Технология
ускоренного военного производства».
Хенни выпускал журнал вместе с четырьмя
редакторами и художественным редактором.
Еще два редактора упоминались в выходных
данных, но числились в отпуске, исполняя на са-
мом деле военные обязанности.
Одним из двух был Финк, который возглав-
лял отделение дальней навигации (1огап)в ре-
дакционной лаборатории Массачусетского тех-
нологического института. Потом он был специ-
альным консультантом по дальней навигации
при военном министре и лишь позднее возвра-
тился в журнал.
«Когда я только вернулся с войны,— говорит
Финк,— я, конечно, имел доступ почти ко всему,
что происходило в радиационной лаборатории.
Очень скоро все было рассекречено, и множест-
во материалов по радиолокаторам было готово к
опубликованию в журнале Electronics». В ре-
зультате появилась чрезвычайно интересная се-
рия статей, написанных Финком. Хенни вспоми-
нает о них: «Мы получили дополнительную
площадь бумаги, начали публиковать серию со-
общений с войны, и Дон стал раскрывать тайны
военных лет. Мне кажется, первая статья была
посвящена основному уравнению радиолокации.
Это была замечательная серия».
К этому времени Хенни провел журнал че-
рез 16 лет с неизбежными месяцами кризисов и
был готов к чему-нибудь новому. Финк стал ре-
дактором 1 ноября 1946 г., а его бывший шеф
принял пост своего рода контрольного редакто-
ра, а также основал новый журнал под назва-
нием Nucleonics («Нуклеоника»), доживший до
1960-х годов, и стал играть главную роль в от-
делении технической литературы издательства
McGraw-Hill Book Со. Книги его не пугали, по-
скольку он сам писал их с 1920-х годов. Теперь
он является автором 8 книг, включая две по фо-
тографии, от которых ведет свое начало журнал
13
Photo-Technique («Фототехника»), детище ре-
дакции Electronics, приступившей к его выпуску
лишь за два года до начала Второй мировой
войны.
Финк вспоминает время своего пребывания
на посту редактора как период роста, поощря-
емого ростом отраслей промышленности, к ко-
торым журнал имел отношение. «Сразу после
войны электроника стала неудержимо разви-
ваться,— говорит он.— Бытовая электроника
была на подъеме, появилось телевидение. Все
отрасли, испытавшие бум во время войны, —
микроволновая и СВЧ-техника, магнетроны, по-
лупроводниковые приборы (диоды, еще не тран-
зисторы) — стали доступны в бытовой и ком-
мерческой сферах».
В конце пребывания Финка в должности ре-
дактора журнал сделал первые шаги по пути
эволюции, протекавшей, как потом оказалось,
временами болезненно. «В 1951—1952 годах мы
почувствовали сильное давление со стороны
высшего руководства, побуждавшего нас при-
нять за образец Business Week»,— говорит
Финк. Этот журнал прошел путь от своего воз-
никновения в дни депрессии до наивысшей по-
пулярности, являясь источником разного рода
сведений для делового мира. Подобная же ин-
формация о промышленности, публикуемая тех-
ническим журналом, могла бы оказаться полез-
ной читателям — так аргументировало свою по-
зицию руководство фирмы.
Имея склонность к работе с техникой, Финк
ушел в середине 1952 г. в фирму Philco Corp,
директором по исследованиям в бытовой элек-
тронике и стал со временем вице-президентом
по исследованиям. 1 января 1963 г. он стал пер-
вым директором-исполнителем и генеральным
управляющим только что образовавшегося Ин-
ститута инженеров по электротехнике и радио-
электронике и оставался на этом посту вплоть
до своего ухода от дел. Каким-то образом он
еще ухитрился найти время написать 14 книг,
и даже теперь работает над новыми изданиями
«Стандартного справочника для инженеров по
электротехнике» и «Справочника для инжене-
ров по электронике», выпускаемых издательст-
вом McGraw-Hill.
Его преемником был У. У. Макдональд, ко-
торый начал работать в электротехнических
журналах фирмы с 1920-х годов и поступил
в Electronics в 1942 г. Теперь он не работает,
живет во Флориде и, глядя в прошлое, говорит,
что свои первые годы в журнале провел, осве-
щая другие области, помимо радиотехники и
связи, которыми занимались Хенни и Финк.
«То, что мне нужна была своя область деятель-
ности,— это счастливое совпадение,» — говорит
он, поясняя тот факт, что журнал столько же
нуждался в расширении охвата тем, сколько
Макдональд в утверждении себя в своей сфере
компетенции.
Будучи редактором, Макдональд осуществил
несколько специальных выпусков, касавшихся
таких предметов, как состояние электроники
в Европе и микросхемотехника. Эти материалы
неизбежно должны были стать основными в ре-
дакционном портфеле журнала.
Он явился также инициатором ряда измене-
ний в характере журнала, поскольку Electronics
стремился теперь давать новости деловой жиз-
ни наряду с новостями техники. Это началось
в декабре 1956 г., когда Дэн Макмиллан, от-
ветственный в то время за рекламу, а впослед-
ствии издатель, назвал журнал «единственным
в мире, выходящим три раза в месяц». В пер-
вых числах месяца читатели получали инженер-
ный выпуск, а около 10- и 20-го чисел — ком-
мерческие выпуски. По три номера в месяц вы-
ходило в течение года с небольшим, затем жур-
нал стал еженедельным с чередующимися ин-
женерными и коммерческими выпусками и, на-
конец, в начале 1959 г. — еженедельником со
смешанным содержанием в каждом номере.
Исход этой борьбы наметился в 1964 г., ког-
да пост редактора занял Льюис X. Янг. Жур-
нал стал выходить раз в две недели, поскольку
читатели (да и редакторы) нашли, что усваи-
вать еженедельные выпуски весьма затрудни-
тельно. Новый редактор Янг, бывший ранее уп-
равляющим редакционного бюро журнала Busi-
ness Week в Детройте, пришел в редакцию
после серьезных разговоров с новым издателем
С. С. «Джимом» Рандолфом, и знал поэтому,
что именно он хочет изменить.
«Мы хотели сделать журнал таким, каким
он был когда-то, — техническим журналом для
инженеров, — говорит Янг. — В то же время
мы расширили область освещаемых событий,
чтобы включить какие-то нетехнические элемен-
ты, имеющие отношение к технике. Конечно,
основными нетехническими элементами являют-
ся коммерческие, так что журнал продолжал
выделять им место. Новым было слияние ком-
мерческих и технических вопросов, особенно в
новостях, но также и в технических статьях».
Новая форма построения журнала была вве-
дена с выпуска от 23 марта и была приурочена
к Международному съезду ИИЭР в Нью-Йорке
(теперь — выставка Electro). «Мы хотели, что-
бы он был готов к выставке, где мы могли бы
все объяснить лично читателям и рекламодате-
лям»,— говорит Янг. Рассказывать об этом
изменении характера журнала нет необходимо-
сти: в таком виде он выходит и по сей день.
Неизменным осталось также деление техни-
ческих материалов по отраслям и прикрепле-
ние отдельных редакторов к темам для их ве-
дения.
Во время пребывания Янга в журнале Elect-
ronics изменилось название его должности —
он стал главным редактором. Он ушел из жур-
нала с выпуском 8 января 1968 г., чтобы стать
14
ОТ ИЗДАТЕЛЯ ELECTRONICS
Почти с самого начала, т. е. больше года назад, этот
юбилейный номер стал известен среди редакторов
Electronics как «Проект-50», Разработка «Проекта-50» на-
чалась с ряда совещаний, на которых было решено, что
юбилейный номер будет содержать как историю, так и
подробный рассказ о перспективах развития электрони-
ки. Затем, после общего редакционного собрания, состо-
явшегося в мае прошлого года, началась конкретная ра-
бота над номером.
Все понимали, что это будет большая работа, но никто
не предполагал, что она будет отнимать так много вре-
мени.
В «Проекте-50» участвовали не только все штатные
сотрудники Electronics как в США, так и за границей, но
также несколько внештатных работников, привлеченных
для выполнения специфических заданий, таких, как разыс-
кивание старых фотографий, проверка фактов, редактиро-
вание, подготовка указателя и оформление обложки. Но
основную работу выполняли штатные сотрудники, которые
при этом еще продолжали выпускать очередные номера
журнала раз в две недели.
Не удивительно, что сотрудники редакции испытывали
к «Проекту-50» смешанное чувство любви — ненависти.
Любовь к проекту подогревалась тем интересом, который
все испытывали к содержанию юбилейного номера. Те,
кто занимался подготовкой исторического обзора, откры-
вали — для всех или только для себя — интереснейшие
факты из истории электроники. Те, кто пытался заглянуть
в будущее, были зачарованы перспективами двух следую-
щих десятилетий. Наши выездные бюро брали интервью у
десятков наблюдателей и экспертов по промышленному
планированию, которые также были рады возможности
высказать свои прогнозы.
ведущим, а затем и главным редактором жур-
нала Business Week, добавив позже к своим
должностям звание вице-президента фирмы
McGraw-Hill Publications Со., где он несет от-
ветственность за выпуск журналов. Наследст-
вом Янга является не просто изменение харак-
тера материала. В результате его нововведений
электронная промышленность предстала как
создатель и потребитель технологических дости-
жений. Такая точка зрения опиралась, конечно,
на факты, поскольку революция в технике по-
лупроводниковых приборов уже начинала себя
проявлять.
Преемником Янга был Дональд Кристиан-
сен, помощник ведущего редактора по техниче-
ским вопросам, а ныне редактор журнала
IEEE Spectrum. Вообще в последние годы
журнал Electronics постоянно поставлял редак-
торов для многих других изданий.
В 1970-х годах, примерно в то время, когда
ушел Кристиансен, для руководства журналом
был создан новый триумвират. Его образовали
главный редактор Кемп Андерсон, ответствен-
ный редактор Сэмюэл Уэбер и издатель Дэн
Макмиллан. Их первый совместный выпуск
появился 8 июня 1970 г.
Новая команда могла бы похвастаться бо-
гатым опытом. Андерсон прежде работал в со-
ставе отдела мировых новостей издательства
McGraw-Hill и при Лью Янге возглавлял отдел
новостей в Electronics. Уэбер 10 лет работал
инженером до поступления в 1958 г. в журнал,
Но ненависть к проекту также была довольно сильна.
Временами казалось, что этой работе не будет конца, а-
что касается долгосрочных заданий, то предельные сроки,
нарушались постоянно. Сотрудники, которые гордились
своей способностью писать быстро, обнаруживали, что
статьи, написанные ими для «Проекта-50», слишком затя-
нуты и оставляют желать лучшего. Многим уже стало ка-
заться, что этой работой им придется заниматься до кон-
ца жизни. А родственники и друзья привыкли мириться с
неожиданными изменениями личных планов.
Проекты такого типа всегда вызывают ряд шуток и>
острот. Одна из лучших принадлежала постороннему:
«Чем раньше вы начинаете не укладываться в сроки
проекта, тем больше у вас времени, чтобы наверстать
упущенное»,— заметил он. Этому афоризму, видимо, суж-
дена долгая жизнь.
Работа с рукописями, печатание иллюстраций и типо-
графский набор также шли через пень-колоду. Кроме то-
го, обработка всего дополнительного материала должна
была идти одновременно с выпуском очередных номеров,
которые должны были выходить раз в две недели.
Сейчас, когда «Проект-50» превратился наконец в Спе-
циальный юбилейный выпуск, существует большой соб-
лазн говорить о нем, пользуясь голливудской терминоло-
гией: «Тысячи участников! Годы работы! Величайшее зре-
лище нашего времени!» Это, конечно, гипербола, хотя мы
и довольны результатами своей работы. Как это обычно
бывает с электронным прибором, который пришлось дол-
го разрабатывать, всегда испытываешь волнение, когда
оказывается, что готовый прибор работает. Мы устали, но
зато можем гордиться плодами своего труда.
Пол Рейсс
где стал в конце концов главным редактором
по вопросам техники. Кроме того, и Андерсон,
и Уэбер находились на ответственных постах
в основной издательской фирме. Макмиллан
занимал в 1961—1969 годах ответственные
должности, руководя производством электрон-
ных приборов в фирме TRW Inc.
Андерсон вспоминает о времени своей рабо-
ты в качестве редактора, как о периоде укреп-
ления позиций журнала. Система бюро, напри-
мер, расположенных в центрах развития элект-
ронной техники, была расширена и усовершен-
ствована, причем особое внимание было обра-
щено на состояние дел за границей. «Мы про-
должали следить за зарубежными новостями,—
говорит Андерсон, — которые становились все
важнее по мере того, как другие страны догоня-
ли США».
Важной была также отработка принципа
специальных выпусков. В течение многих лет
журнал брал случайные темы, но в 1970-х годах
стало заметно стремление к постоянному их уг-
лублению. Большим событием для Сэма Уэбе-
ра был выпуск от 25 октября 1973 г., посвящен-
ный «Великому повороту». «В то время мы по-
няли, — говорит Андерсон, — что внедрение
электроники в повседневную жизнь и ее влия-
ние превосходят все ожидания».
Выпуск имел успех, и от него взял начало»
ежегодный выпуск, посвящаемый обзору совре-
менного состояния техники. С тех пор идея
специальных выпусков (обзоров) получила пол-
1>
мое развитие. «В объемистом обзоре можно под-
робно рассмотреть вопрос, собрав в одном
месте все необходимые материалы, — говорит
Андерсон. — Кроме того, можно коснуться боль-
шего числа исходных посылок, так как теперь
есть место для сведений, которые ранее не пре-
вращались в статьи. Это способ держать людей
в курсе быстро развивающихся событий, а так-
же показать их связь с достижениями в смеж-
ных областях». Некоторые из специальных вы-
пусков оказались победителями в конкурсах.
Достойным внимания примером является номер
•от 9 июня 1977 г.: «Набирающая силу волна
японской техники». Он получил одну из ежегод-
ных наград — премию Нила, присуждаемую
Американской ассоциацией деловой прессы за
выдающуюся работу в журналистике. За 25 лет
со времени учреждения этой премии журнал
получал ее три раза и три раза — поощритель-
ный диплом, причем большинство из этих на-
град— за последние пять лет.
Накануне вступления в 1980-е годы у руля
руководства журнала Electronics произошли
некоторые важные изменения. Андерсон ушел
и стал вице-президентом головной издатель-
ской фирмы, ответственным за развитие кон-
торских систем, а освобожденный им пост
главного редактора занял с номера от 13 сен-
тября 1979 г. Сэм Уэбер. Макмиллан уже про-
двинулся на должность вице-президента объеди-
нения, которая делает его ответственным за не-
сколько журналов в дополнение к Electronics.
Его преемником стал Пол У. Рейсс, перешед-
ший с поста управляющего рекламой.
В 51-й год своего существования журнал
вступает со штатом более чем 40 человек, ти-
ражом около 96 000 экземпляров, из которых
24 000 поступают за границу, и международным
признанием, завоеванным публикацией важных
новостей и технических статей. Новую редак-
цию ждет впереди долгая и продуктивная работа.
«Электроника, вероятно, самая важная из
всех отраслей техники, которые будут привле-
каться для решения проблем в следующие
100 лет, — говорит Уэбер. — Растущее призна-
ние ее, как одного из устоев технологического
общества, делает как никогда важной роль
журнала Electronics».
К статье «Будущее электронной промышленности»
КАКИМ ПРЕДСТАВЛЯЕТСЯ БУДУЩЕЕ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ
Вероятнее всего, что в 2000 г., как и сегодня, кон-
центрирующаяся вокруг бостонских университетов промыш-
ленность средств обработки информации будет расти и
преуспевать. Административные руководители консульта-
ционных фирм и фирм — изготовителей вычислительной
техники соглашаются с тем, что в их промышленности бу-
дет продолжаться подъем, однако существуют различия
во взглядах относительно ее будущего облика.
В фирме Arthur D. Little, являющейся консультацион-
ной компанией с мировой репутацией, Гай Л. Фауджер
занимает пост вице-президента и руководителя группы
научных дисциплин физического профиля; кроме того,
он также директор фирмы Cambridge Consultants (Анг-
лия), которая представляет собой и филиал фирмы Little.
Он предсказывает, что будет наблюдаться «неуклонный
рост числа вновь возникающих фирм, а не сокращение их
количества или создание объединений»; однако, по его
мнению, будет меньше попыток организовать полупровод-
никовые фирмы, что можно объяснить ростом начально-
го капитала для таких предприятий.
Он также ожидает, что в следующие 20 лет мы ста-
нем свидетелями большего распространения творческих
начинаний, чему будет способствовать широкое.'’внедре-
ние микропроцессора. «Мне думается, что в ближайшие
10—15 лет очень вероятно появление многих "Изделий, ко-
торые будут задуманы и созданы в гаражах и подвалах —
говорит он.— Для таких потенциальных предпринимате-
лей телефонная система по-видимому, обладает столь
большой притягательной силой, что перед ней невозмож-
но устоять: каждая настенная телефонная розетка — это
выход на рынок».
Дэвид Нельсон, директор по научным исследованиям
фирмы Prime Computer (Фреймингем, шт. Массачусетс),
видит мало указаний на то, что к моменту прихода 2000 г.
в этом районе сохранится большое количество мелких
фирм. По его мнению, в компьютерной промышленности
лучшие перспективы для малой фирмы имеются не в про-
изводстве, а в области создания программных средств,
образующих присоединенную стоимость. В принципе он
полагает, что программными средствами и предоставле-
нием услуг начнут в большей степени заниматься как
большие, так и малые фирмы. Нельсон считает, что бу-
дущий курс крупных фирм будет во многом зависеть
от исхода судебной войны по поводу распределения ин-
формации, которую фирма IBM ведет в настоящее время
против фирмы AT&T и обе они — против правительства
США. По его словам, сейчас наблюдается тенденция в
сторону смягчения правил, регулирующих работу систем
дальней связи,— фактически федеральное правительство
было бы готово уже сегодня сделать значительный шаг
в этом направлении, но оно еще не представляет, каким
он должен быть.
У двух ученых, работающих в фирме GTE Laboratories
(Уолтем, шт. Массачусетс), — ее вице-президента и дирек-
тора по научным исследованиям Пола Ю. Ритта мл. и ди-
ректора по технике Уильяма Ф. Нельсона,— естественно,
есть что сказать по поводу того, как на рубеже века бу-
дет обстоять дело с проведением научных исследований
и конструкторских разработок. Ритт думает, что у малых
фирм, специализирующихся на исследованиях и разра-
ботках, нет хороших перспектив, поскольку сейчас стало
трудно найти начальный капитал по сравнению с 1950-
и 1960-ми годами. Тогда «человеку, у которого возникла
хорошая идея, достаточно было заглянуть в крупную фир-
му и поговорить с кем надо, и у него в кармане оказы-
вались деньги, необходимые ему, чтобы выпустить свое
изобретение на рынок».
Нельсон считает, что относительный вклад США в на-
учные исследования и конструкторские разработки будет
сокращаться, поскольку остальной мир движется в этой
области очень быстро. Он полагает, что затраты на тех-
нику должны возрастать, так как общественные и поли-
тические проблемы, которые она будет призвана решать,
вынудят использовать более дорогостоящие технические
средства. Хотя, по мнению Нельсона, работу промышлен-
ности можно будет организовать так, что она войдет в
консорциум, ведущим партнером которого станет прави-
тельство, последнее, по-видимому, начнет сокращать свой
вклад в поддержку новой техники.
ПОЛВЕКА ДОСТИЖЕНИЙ;
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
ГЛАВА 1
Пятьдесят лет назад
1930 год. В то время как в США и во всем мире начался затяжной экономический
спад, который затем завершился второй мировой войной, электронная промышлен-
ность, больше всех выигравшая от этого кровопролитного конфликта, усиленно ис-
кала пути решения множества своих технических и экономических проблем. Коммер-
ческому радиовещанию исполнилось уже 10 лет; в своей Нью-йоркской лаборатории
Говард Армстронг вел работы по частотной модуляции; на кэмденском предприятии
фирмы RCA Владимир Зворыкин занимался усовершенствованием телевизионной ап-
паратуры, а фирма Bell Labs объявила о том, что Гарри Блэк в своей лаборатории
на Уэст-стрит в Нью-Йорке открыл явление отрицательной обратной связи.
Это был плохой год. Да, он
был началом нового десятилетия. Но
новые надежды, мечты? Их было не
много.
Это был 1930 год. США еще не
оправились от потрясений на фондо-
вой бирже, которые имели место
осенью 1929 г. В финансовых и дело-
вых кругах царило разочарование.
Но худшее было еще впереди. «Эко-
номика в принципе является здоро-
вой» — такой вдохновляющий лозунг
постоянно повторяли руководители
промышленности и правительства. Но
многие секторы экономики были со-
всем не здоровыми. Фигура торгов-
ца — разносчика яблок, которая ста-
ла символом Великой депрессии в
Соединенных Штатах Америки, долж-
на была появиться еще до окончания
1930 г. Мыльный пузырь оживленных
двадцатых годов лопнул. Весь стиму-
лируемый легко достающимся креди-
том неограниченный спрос на любую
продукцию оказался на деле пустым
мифом.
Журнал Electronics начал выхо-
дить в этой обстановке экономической
бури. Издателей журнала, очевидно,
укрепляло в их решении состояние
электронной техники, если в первом
номере журнала, который вышел в
апреле 1930 г., они могли писать:
«В настоящее время на базе электрон-
ной лампы выросли уже отрасли про-
Fifty years ago, рр. 37—51.
мышленности с продукцией на мил-
лиарды долларов, находящей приме-
нение в телефонии, радио, звуковом
кино и энергетике. Электроника совер-
шила переворот в первых трех об-
ластях — сделала возможным их су-
ществование. А в области энергетики
электроника в настоящее время от-
крывает совершенно новый подход к
На этой фотографии изображено ста-
тистическое бюро Колумбийского
университета, для которого фирма
International Business Machines в
1929 г. изготовила дифференциаль-
ный табулятор, представляющий со-
бой реальное воплощение идей
Чарльза Бэббеджа, выдвинутых им
еще в начале XIX века.
решению любых электротехнических
проблем. Это объясняется тем. что
электротехника прошлого была осно-
вана почти полностью на использова-
нии одного явления электромагнитной
индукции, а современный электроин-
женер видит, что в управляемой им
электронной аппаратуре не меньшее
значение, чем магнитная индукция^
имеют и другие явления, и они не
уступают ей по широте области при-
менения».
Радио уже прочно вошло в жизнь
исключительно как средство развлече-
ния. В 1930 г. исполнилось 10 лет с
момента начала коммерческого радио-
вещания станциями в Детройте, Сан-
Франциско, Ньюарке и Питсбурге.
Живые радиорепортажи о полете ком-
модора Ричарда Берда через Юж-
ный полюс, которые были проведены
как раз за год до этого, возбудили во
всем мире любопытство по поводу
того, какие новые возможности для
него может предоставить в будущем
техника радиосвязи.
В то время президент фирмы Ra-
dio Corp, of America (RCA) Дэйвид
Сарнофф писал в первом номере жур-
нала Electronics: «В США имеется
26 млн. потенциальных театров, ко-
торые ждут своего часа. В конце кон-
цов каждый дом может сам стать
театром».
Электронная аппаратура, которую
имел в виду Сарнофф для своих
«театров», а именно телевизионная
аппаратура, была продемонстрирова-
на фирмой Bell Telephone Laborato-
ries в 1927 г. А пока шла разработка
этой аппаратуры, объем сбыта про-
мышленности по «радиоаппаратуре и
электронным лампам» достиг в 1929 г.,
по данным проведенного фирмой Moo-
dy аналитического обзора промышлен-
ности 1930 г., 353,6 млн. долл, что
свидетельствовало об исключительно
быстром росте по отношению к
1927 г., когда объем сбыта составил
198,4 млн. долл. Однако эта цифра
была довольно малой по сравнению
с категорией «электрических машин»,
в которую входили телефонные аппа-
раты, осветительные лампы, элект-
родвигатели, генераторы и бытовые
электроприборы. По данным фирмы
Moody, объем сбыта этих изделий в
1929 г. составил 2,33 млрд. долл.
Электрической энергией были обес-
печены в США приблизительно
20 млн. из 29 млн. домов и было уста-
новлено 20,2 млн. телефонных аппа-
ратов. По данным выпущенного в ав-
густе 1930 г. отчета технических ко-
митетов Американского института
электроинженеров, прирост числа те-
лефонных аппаратов, составивший в
1929 г. 900 тыс. шт., был самым боль-
шим за все годы. Около 21,5 % всех
телефонных аппаратов были с номеро-
набирателями в отличие от старых
аппаратов, рассчитанных на соедине-
ние с вызываемым абонентом через
центрального оператора. Кроме того,
телефонные линии связи использова-
лись для организации цепей радиове-
щательных станций.
Приблизительно в то же время
также впервые были использованы
низкочастотные направленные радио-
маяки такие, как навигационные для
самолетов при полетах в ночное вре-
мя. Отделение аэронавтики при мини-
стерстве торговли, созданное в 1926 г.
в соответствии с Актом о граждан-
ской авиации и являющееся предшест-
венником нынешнего Федерального
управления авиации, установило пер-
вые шесть таких курсовых радиомая-
ков вдоль сильно загруженных трасс
между Нью-Йорком, Вашингтоном и
Чикаго. Дополнительно вдоль воз-
душных коридоров с разносом на
40 км (25 миль) были установлены
маркерные радиомаяки мощностью
7,5 Вт. За этим последовало создание
аппаратуры радиотелефонной связи
для самолетов, которая обеспечила
пилотам получение в полете оператив-
ной информации о погоде, которая их
ожидает на пути к аэропорту назна-
чения и непосредственно на месте по-
садки.
В 1929 г. в США была создана
гражданская коротковолновая служ-
ба связи для находящихся в плава-
нии судов, а в сентябре того же года
в Гааге состоялась первая конферен-
ция вновь организованного Междуна-
родного технического консультативно-
го комитета по радиосвязи (МККР).
К числу основных целей комитета от-
носилось достижение международного
соглашения по техническим стандар-
там для сведения к минимуму помех
радиосвязи. В самих США незадолго
до этого основанная Федеральная ко-
миссия по радиосвязи (ФКР) начина-
ла постепенно наводить порядок р
хаосе национального радиовещания. "
В сфере развлекательной индуст-
рии с показа в 1929 г. первого зву-
кового фильма под названием «Джа-
зовый певец» началось повальное
увлечение звуковым кино. Разработ-
ка и конструирование звуковой
съемочной и проекционной киноаппа-
ратуры стали новыми областями для
предприимчивости электроинженеров.
В это время уже сформировалось
несколько компаний, которые в даль-
17
нейшем станут гигантами электрон-
ной промышленности. Фирма RCA к
началу 1930 г. имела на своих пред-
приятиях в разных странах мира
2000 сотрудников. Она была создана
в 1919 г. фирмой General Electric Со.
(GE) с целью контроля над Marconi
Со. и производства радиотехнических,
приборов и систем, разработанных,
фирмами GE, Westinghouse, AT&T и.
рядом других. Как раз за год до рас-
сматриваемого времени RCA приобре-
ла компанию Victor Talking Machine
Со. (граммофоны и грампластинки),.
и, кроме того, ей принадлежала поло-
вина акций фирмы National Broad-
casting Со., а также одна радиостан-
ция в Нью-Йорке и одна радиостан-
ция в Вашингтоне (округ Колумбия).
Фирма GE имела 87 800 сотрудни-
ков, но ее интересы лежали больше в-
области электротехники, чем в обла-
сти электроники. Фирма Westinghouse
Electric and Manufacturing Co., кото-
рая также давно определилась как
электрическая компания, имела 49 000
сотрудников.
Фирма International Business
Machine Corp. (IBM) co штатом a
4400 сотрудников и рядом приобре-
тенных ею компаний также имела
прочное положение. Эта корпорация
в основном специализировалась на
производстве самописцев, табулято-
ров и весов. Имея техническую базу
в виде разработанного Германом Хол-
леритом электромеханического табу-
лятора с вводом исходных данных с
перфокарт, фирма IBM, руководимая
Томасом Уотсоном, смотрела на гря-
дущие десятилетия с оптимизмом.
В 1929 г. фирма уже изготовила для
Колумбийского университета машину
для статистической обработки данных.
Этот цифровой вычислитель или, как
его называли в то время, дифферен-
циальный табулятор, в котором для
поиска и запоминания информации
использовались регистры, позволил)
реализовать многие из идей, выска-
занных приблизительно за сто лет до
этого математиком и изобретателем
Чарльзом Бэббеджем. Это вычисли-
тельное устройство было положено
фирмой IBM в основу умножающих
машин серии 600, которые были пред-
ставлены в 1931 г., и стало предшест-
венником машины «Марк I», которая
была разработана фирмой IBM и Го-
вардом Айкеном в конце рассматри-
ваемого десятилетия.
18
Изображение и звук. Торговец —
разносчик яблок, который стал сим-
волом Великой депрессии в США,
впервые появился в 1930 г. Открывая
новую эру в области передачи звука,
спортивный обозреватель Билл Корум
(слева) и комментатор Дон Данфи
доводят результаты соревнований до
миллионов слушателей.
В этот период и в 1930-е годы бы-
ла в основном заложена база для
создания аналоговых компьютеров.
В Массачусетском технологическом
институте под руководством Ваннева-
ра Буша с большим энтузиазмом про-
водились соответствующие исследова-
ния. Радиоприемники и электронные
лампы стали выпускать такие фирмы,
как Zenith Radio Corp., National
Union Radio Corp., Crosley Radio
Corp., Perryman Electric Co. и De Fo-
rest Radio Corp. Все эти компании,
за исключением фирмы Zenith Radio
Corp., которая существует и сегодня
под названием Zenith Corp, в Чикаго,
стали одними из первых жертв не-
скончаемых потрясений в электронной
промышленности.
В период депрессии в электронной
промышленности было сделано, ве-
роятно, достаточно много, если пер-
вый главный редактор журнала Elect-
ronics Колдуэлл мог написать в
первом номере: «Со временем все,
что средний американец видит, слы-
шит или покупает, будет работать под
управлением электронной лампы, ре-
гулироваться ею или будет испыты-
вать в определенном смысле важное
воздействие со стороны электронной
лампы!»
Однако сам средний американец
в этот период, несомненно, уже испы-
тывал на себе влияние электронной
лампы. Производство радиоприемни-
ков и радиовещание превратились в
крупную индустрию. По оценкам ми-
нистерства торговли, общее число ра-
диоприемников у населения от при-
близительно 9,5 млн. шт. в июле
1929 г. через шесть месяцев возросло
до 11,5 млн. шт. К 1 июля 1930 г. чис-
ло батарейных и сетевых радиоприем-
ников у населения достигол 13,5 млн.
шт. Президент Института радиоин-
женеров Ли де Форест на пятой еже-
годной конференции института, кото-
рая состоялась в августе 1930 г.,
заявил: «Радио очень сильно сокра-
тило экстренные выпуски [газет] о ре-
зультатах боксерских поединков и
указало на снижение интереса к ново-
стям бейсбола».
Радиоприемники в то время обхо-
дились не дешево. По данным, опуб-
ликованным в июньском номере жур-
нала Electronics, за 1930 г., средняя
цена радиоприемника в 1927 г. дости-
гала максимума, равного 124 долл.,
и несколько снизилась — до ПО
19
долл. — в 1929 г. Для того чтобы ку-
пить радиоприемник, средний про-
мышленный рабочий должен был из-
расходовать приблизительно четырех-
недельную заработную плату, по-
скольку в 1929 г. средний заработок
рабочего в промышленности состав-
лял около 30 долл, в неделю, или
1500 долл, в год.
Электроинженер зарабатывал зна-
чительно больше. В майском номере
журнала Electronics за 1930 г. была
опубликована таблица, составленная
Обществом содействия техническому
образованию. В таблице было приве-
дено сравнение заработной платы вы-
пускников технических институтов,
работающих в радио- и электротехни-
ческой отраслях промышленности.
Средняя заработная плата в первый
год по окончании института в обеих
отраслях была приблизительно оди-
наковой — около 1750 долл, в год.
Однако через пять лет после оконча-
ния института радиоинженер уже за-
рабатывал около 3500 долл, в год, в
то время как его коллега — электро-
инженер получал, как это следует из
таблицы, в среднем всего 2800 долл,
в год. По этому поводу технический
вице-президент фирмы RCA Victor Со.
(Кэмден, шт. Нью-Джерси) У. Бейкер
в статье, сопровождающей указанную
таблицу, заметил: «Понятно, почему
многие из выпускников высшего клас-
са заинтересованы в том, чтобы их
будущее было связано с перспектива-
ми радиотехники».
Но с углублением депрессии появи-
лись тучи и на безоблачном небе бу-
дущего радиоинженера. В январском
номере журнала «Труды института
радиоинженеров» за 1930 г. было по-
мещено объявление об услугах по
устройству на работу членов институ-
та, которое гласило: «Начиная с фев-
раля 1930 г. в каждом номере журна-
ла будет публиковаться рекламная
страница «Имеются (свободные) ин-
женеры». Цена объявления: 2 долл, за
одну публикацию в месяц».
Другим свидетельством влияния
депрессии были данные о количе-
ственном составе членов Института
радиоинженеров. В этой организации,
основанной в 1912 г., по списку на ко-
нец 1930 г. числилось примерно
6600 инженеров. В 1931 г. число ин-
женеров снизилось до 6500 человек,
затем последовал резкий спад до
5350 человек в следующем году, и на-
конец, в 1934 г. численность инжене-
ров упала до самого низкого уров-
ня — примерно 4250 человек. С этого
момента общее число членов институ-
та стало снова медленно возрастать
и достигло к концу 1940 г. уровня
5750 человек, а в 1942 г., с началом
Без износа. Этот рабочий периода
депрессии, стараясь экономить лю-
бым способом, чинит свои ботинки в
Нью-Йорке на берегу Ист-Ривер вбли-
зи 10-й стрит.
второй мировой войны и с вступле-
нием в нее Соединенных Штатов Аме-
рики, возросло до 7020 человек.
Американский институт электро-
инженеров АИЭИ, значительно более
крупная организация, в 1929 г. насчи-
тывал в своих рядах чуть больше
18 000 членов после достижения мак-
симума в 1927 г., когда в нем числи-
лось 18 344 инженера. Но начиная с
этого времени число членов падало и
падало. Самая низкая численность бы-
ла зарегистрирована в 1935 г.—
15 230 членов. Ни в период до 1942 г.,
ни в годы войны, которые характери-
зовались большими успехами в тех-
нике, численность членов АИЭИ так
и не вернулась к уровню 1927 г.
Эти спады были, конечно, только
зеркальным отражением того, что
происходило в США в целом. Уровень
безработицы в США был очень высо-
ким даже в казавшиеся благополуч-
ными 1920-е годы.
В течение этого десятилетия без-
работица возрастала до 5 млн. чело-
век, никогда не уменьшалась ниже
уровня 1 млн. человек и колебалась
от 1,5 до 3 млн. человек. По данным:
одного источника, большую часть вре-
мени от 4 до 7 % рабочей силы были
без работы.
В апреле 1930 г., когда вышел пер-
вый номер журнала Electronics, феде-
ральное правительство сообщило, что
не имеют работы 2,5 млн. рабочих.
По другим оценкам, безработица до-
стигала 8 млн. человек. В 1932 г., по
общедоступным данным, без работы
остались приблизительно 14,5 млн.
человек.
Летом 1929 г. появились первые
признаки спада в экономике, и после
некоторого оживления деловой актив-
ности весной 1930 г. год закончился
с итогом ниже 80 % от так называе-
мой нормальной точки. Акции поте-
ряли почти 80 % своей суммарной
стоимости. Прибыли промышленности
после вычета налогов составили в
1929 г. 8,3 млрд, долл., а в 1932 г.
снизились на 3,4 млрд. долл. Объем
капиталовложений в американскую
экономику снизился с 16 млрд. долл,
в 1929 г. до 900 млн. в 1932 г.
До того как начался этот мрачный
период, Ассоциация изготовителей ра-
диоаппаратуры была полна оптимиз-
ма. В июне 1929 г. на пятой ежегод-
ной конференции ассоциации ее пре-
зидент заявил, что радиопромышлен-
ность находится «в процветающем
состоянии». Это было ошибочное мне-
ние, и 270 членов ассоциации попали
в затруднительное положение. Со-
стояние радиопромышленности отра-
жало состояние всей экономики США:
время максимума сбыта миновало —
в стране просто было недостаточно
людей, которые могли купить то, что
производила промышленность.
В редакционной заметке июньско-
го номера журнала Electronics за
20
1930 г. задавался предостерегающий
вопрос: «Не грозит ли нам снова пе-
репроизводство радиоприемников? Не
повторится ли в 1930 г. снова ситуа-
ция большого избытка радиоприемни-
ков, которая стала кошмаром 1929 г.
и вылилась в весенний демпинг
1930 г.?»
В 1929 г. промышленностью было
выпущено 4,7 млн. радиоприемников,
из которых, по данным журнала, бы-
ло продано 4,2 млн. Журнал сообщал
далее: «В 1930 г. все признаки в ра-
диотехнической промышленности и
вообще в экономике свидетельствова-
ли об уменьшении спроса... Без сом-
нения, 3,5 млн. — это уровень, кото-
рый можно считать максимальным
для общего объема производства ра-
диоприемников в 1930 г.»
На состоявшейся в 1930 г. конфе-
ренции Ассоциации изготовителей ра-
диоаппаратуры число ее членов
уменьшилось на 45 компаний, и мож-
но было ожидать дальнейшего сокра-
щения ее рядов.
Не все считали избыток непродан-
ных радиоприемников следствием об-
щего состояния экономики. Так, на-
пример, де Форест, которого называли
отцом радиовещания, имел совсем
другое мнение. Он считал, что люди
перестали покупать радиоприемники
по той причине, что им надоела рек-
лама. В своем обращении от 8 янва-
ря 1930 г. по поводу его избрания
президентом ИРИ де Форест заявил,
что он собирается «поднять свой го-
лос в знак самого решительного про-
теста против этого отвратительного
состояния дел».
Не менее решительно высказывал-
ся де Форест и по поводу кинемато-
графической промышленности и ее
звуковых фильмов. Он заявил:
«Здесь, в методах и аппаратуре сту-
дийной записи озвучивания театраль-
ных постановок, проявился самый при-
скорбный результат несварения тех-
нических идей. Был откушен слишком
большой кусок, чтобы его можно бы-
ло хорошо усвоить за эти несколько
лет».
Он характеризовал «искусственные
голоса» звуковых фильмов как, «воз-
можно, и вполне понятные, но все од-
ного тембра, т. е. совершенно неесте-
ственные и неприятные и как-будто
вопроизводимые деревянной гортанью
и волокнистым языком». О воспроиз-
водимой техническими средствами му-
зыке он говорил следующее: «Нынеш-
ние пронзительные шумы в лучшем
случае представляют собой грустную
и труднопереносимую пародию на хо-
рошую музыку». Он сожалел о том,
что «тысячи музыкантов фактически
оказались без работы из-за этого
громкоговорящего робота».
Де Форест убеждал в том, что
радиоспециалисты должны «сконцент-
На этой фотографии показан не Бро-
дерик Крофорд, а патрульный поли-
цейский из Нью-Рочелл (шт. Нью-
Йорк) X. Мун, который использует
радио для связи с полицейскими ав-
томобилями непосредственно из по-
лицейского отделения. Номеронаби-
ратель служит для соединения поли-
цейской системы по телефонным ли-
ниям с местными и дальними абонен-
тами.
рировать все силы на решении сроч-
ной и чрезвычайно трудной задачи
возвращения в кинематограф реаль-
ной музыки, а на театральную сце-
ну — реальных голосов, в противном
случае, пусть неистовая и многостра-
дальная публика восстанет в справед-
ливом гневе и проклянет нас».
Р
U 1930 г. были также и хоро-
шие новости: темпы совершенствова-
ния техники заметно ускорились. В
этом году было объявлено о создании
усилителя с отрицательной обратной
связью, хотя Гарольд Блэк фактиче-
ски разработал такой усилитель в
фирме Bell Telephone Laboratories в
1927 г. Имеющая большое значение и
сегодня отрицательная обратная связь
в 1930 г., по словам помощника Блэ-
ка по лаборатории, «первоначально
оказалась практически холостым вы-
стрелом». Так продолжалось вплоть
до тех пор, пока в 1932 г. Гарри Най-
квист, также сотрудник фирмы Bell,
не понял важность стабилизации фа-
зового сдвига в контуре обратной свя-
зи и не разработал общеизвестную в
настоящее время диаграмму Найкви-
ста; только после этого отрицательная
обратная связь стала получать широ-
кое признание. В настоящее время
она не только используется для созда-
ния усилителей с малыми искажения-
ми и со стабильным коэффициентом
усиления, но и является основой всех
автоматических систем управления.
Пусть современные молодые инже-
неры воображают, что до создания
транзистора ничего важного не про-
изошло, однако стоит заметить, что
к 1930 г. уже больше 10 лет сущест-
вовал супергетеродинный приемник,
который был изобретен во время пер-
вой мировой войны майором Эдвином
Говардом Армстронгом, жившим в то
время во Франции. Армстронг, кото-
рый также впервые использовал по-
ложительную обратную связь (в схе-
ме регенеративного приемника) и яв-
ление суперрегенерации, упорно рабо-
тал в 1930 г. над реализацией частот-
ной модуляции. В июле 1930 г. он
сделал заявки на первые четыре па-
тента по частотной модуляции, кото-
рые он все одновременно получил
26 декабря 1933 г.
В этот период велись также ин-
тенсивные работы в области телевиде-
ния. Владимир Зворыкин из фирмы
Westinghouse в 1929 г. продемонстри-
ровал телевизионный приемник на ба-
зе разработанного им кинескопа и
произвел такое впечатление на пре-
зидента фирмы RCA Сарноффа, что
последний пригласил Зворыкина на
работу в фирму RCA, чтобы превра-
тить телевидение в коммерческую
реальность. В 1930 г. Зворыкин стал
директором Электронной исследова-
тельской лаборатории фирмы в Кэм-
дене, а в 1931 г. он вместе со своим
персоналом разработал усовершенст-
вованную передающую телевизион-
ную трубку типа иконоскоп, имевшую
значительно более высокую чувстви-
тельность по сравнению с трубкой,
которую он запатентовал много лет
назад, в 1923 г.
Высокочастотная телефония также
развивалась быстрыми темпами и с
использованием новейших достиже-
ний техники. В 1920-е годы уже ши-
роко использовалась передача муль-
типлексированных сигналов по воз-
душным линиям, а в 1929 г. Ллойд
21
Эспеншид и Г. Эффель из фирмы Bell
Telephone Laboratories разработали
систему с использованием коаксиаль-
ных кабелей, которая легла в основу
большинства используемых в настоя-
щее время высокочастотных провод-
ных телефонных систем.
Одним из новых видов связи, ко-
торый в 1930 г. только начинал при-
обретать практическое значение, была
радиосвязь при помощи подвижных
средств. Хотя полиция нью-йоркского
порта использовала искровые пере-
датчики для связи с полицейскими су-
дами еще в 1916 г., необходимо было
разрешить еще немало технических
проблем, прежде чем передвижные
радиоприемники смогли найти широ-
кое практическое применение. Основ-
ными причинами, которые препятст-
вовали до 1928 г. широкому примене-
нию радиоприемников в автомобилях
и на судах, были их низкая чувстви-
тельность, большая потребляемая от
источника питания мощность, помехи
от систем зажигания и необходимость
частой смены недолговечных элект-
ронных ламп. В 1928 г. был разра-
ботан шестиламповый радиоприемник
для детройтского отделения полиции
(см. главу 3). Вскоре после этого по-
явились и автомобильные приемники
широкого пользования, которые в
1930-е годы уже приобрели довольно
большую популярность.
Под промышленной электроникой
к 1930 г. подразумевались электрон-
ные лампы и преобразователи. Элект-
ронные лампы использовались для
выполнения таких ответственных опе-
раций, как управление амплитудой
и длительностью выходного тока в
аппаратах для сварки сопротивлени-
ем. Спустя небольшое время элект-
ронные лампы стали применяться
вместо электромагнитных контактов и
реле в управлении электродвигателя-
ми, электропечами и станками. Элект-
ронная лампа стала для промышлен-
ности буквально панацеей на все слу-
чаи жизни: она не только обеспечива-
ла высокое быстродействие и боль-
шую точность, но и была к тому же
более бесшумной, универсальной, эко-
номичной в отношении потребляемой
мощности и более безопасной, чем
устройства с искрящими контактами.
К 1930 г. уже широко приме-
нялись многие основные электронные
лампы, которые известны в настоящее
время, хотя все они в дальнейшем бы-
ли значительно усовершенствованы.
К числу этих ламп относились диод,
триод, тетрод и пентод. Гептод, гек-
сод и пантагрид были разработаны
позднее.
Конструктивно типичная электрон-
ная лампа 1930 г. состояла из стек-
лянной оболочки и пластмассового
цоколя; лампа со стальной оболочкой
была разработана фирмой General
Electric в 1935 г. Контактные штырь-
ки цоколя лампы вставлялись в гнез-
до. Компоненты и соединительные
проводники вручную припаивались к
выводам контактов лампового гнезда.
Еще до 1930 г. стало понятно, что
для массового производства радио-
приемников необходимы более совер-
шенные методы монтажа. В 1925 г.,
например, изобретатель Чарльз Дукас
запатентовал метод электролитическо-
го осаждения медных, серебряных или
золотых проводников схемы на под-
ложке из непроводящего материала.
Эти наносимые через трафарет метал-
лизированные рисунки явились прооб-
разом печатных схем, но так и не по-
лучили промышленного применения.
Другим конкурентом поточечного
монтажа, который все же нашел при-
менение в промышленности, был ме-
тод, основанный на использовании
штампованных латунных проводни-
ков, приклепанных к бакелитовой па-
нели. Этот метод использовался в ше-
стиламцовом приемнике, выпускав-
шемся до 1930 г.
Когда появился на свет журнал
Electronics, компоненты претерпевали
уже большие изменения. Вместо про-
волочных резисторов стали приме-
няться композиционные углеродистые,
которые позволяли получать как бо-
лее высокие сопротивления, так и луч-
шие высокочастотные свойства. Нача-
ли появляться бумажные конденсато-
ры, которые стали применяться вме-
сто слюдяных. Появились и электро-
литические конденсаторы, предназна-
ченные для применения в фильтрах
источников питания.
Наконец, внес свой вклад в пер-
вые работы по развитию электроники
и Уолтер Шуарт из фирмы Bell Tele-
phone Laboratories, который опубли-
ковал в 1931 г. свой замечательный
труд «Экономичный контроль качест-
ва промышленной продукции» и тем
самым, по существу, стал основопо-
ложником того, что сейчас называется
контролем качества изделий. Работа
Шуарта привела к основанию Амери-
канского общества контроля качества.
Электроника стала как отрасль
промышленности вполне совершенно-
летней.
20
22
ГЛАВА 2
История развития радиоэлектроники
В 1883 г. Томас Эдисон открыл эффект, который лег в основу электронной лампы,
однако корни электронной промышленности лежат гораздо глубже. Так, например,
прообраз компьютера был создан Блезом Паскалем в 1642 г. Тем не менее совре-
менная электронная технология является продуктом XX века, поскольку она бази-
руется на двух не столь отдаленных событиях: беспроводной передаче сообщений
при помощи радиосигналов, которая была осуществлена в 1896 г. независимо Мар-
кони и Поповым, а также изобретении вакуумного триода де Форестом в 1906 г.
с
Vz трого говоря, эра электро-
ники началась в 1883 г., когда Томас
Альва Эдисон открыл названный его
именем эффект, пытаясь продлить
срок службы созданной им ранее
лампы с угольной нитью введением в
ее вакуумный баллон металлического
электрода. При этом он обнаружил,
что если приложить к электроду по-
ложительное напряжение, то в ваку-
уме между этим электродом и нитью
протекает ток. Это явление, которое,
к слову сказать, было единственным
фундаментальным научным открыти-
ем великого изобретателя, лежит в
основе всех электронных ламп и всей
электроники дотранзисторного пе-
риода.
Однако Эдисон не довел свое от-
крытие до конечных результатов. Не-
которые критики выдают эту ошибку
за доказательство того, что он был
просто настойчивым ремесленником,
но не первоклассным ученым. Защи-
щая Эдисона, историки отмечают, что
в это время он был всецело занят
многими другими изобретениями: в
1882 г. была пущена первая электро-
станция на Пирл Стрит, и в 1883 г.
Эдисон был поглощен финансовыми,
организационными и техническими
проблемами. Он опубликовал мате-
риалы по эффекту Эдисона и получил
патент на свое открытие.
Тем не менее с 1883 по 1904 г. не
только Эдисон, но и никто другой не
догадались использовать указанный
эффект для создания электронной ва-
куумной лампы, способной детектиро-
вать и усиливать электрические сигна-
лы. Возможно, к этому не было до-
статочных побудительных мотивов.
Правда, изобретение усилителя поз-
волило бы усовершенствовать теле-
How technology got there,
pp. 59—78.
фон, что в конце концов и было сде-
лано, однако тогда он успешно рабо-
тал без всяких усилителей, принося
Майкл Фарадей. Величайший экспе-
риментатор в области электромагне-
тизма. Фарадей предсказал сущест-
вование электромагнитных волн в
1832 г.
немалые прибыли. С другой стороны,
радио не могло обойтись без усилите-
лей, но оно еще находилось в периоде
становления.
В 1886 г. в Понтеццио, возле Бо-
лоньи, итальянец Гульельмо Маркони,,
используя заземленные антенны, пе-
редал по радио телеграфные сигналы
на расстояние около 2,5 км. Незави-
симо от него в этом же году в Рос-
сии, в Санкт-Петербурге, Александр
23
Томас Эдисон. Чрезвычайная заня-
тость Эдисона в связи с пуском пер-
вой промышленной электростанции
(на улице Пирл-стрит в Нью-Йорке)
помешала ему практически использо-
вать открытый эффект Эдисона и
стать изобретателем электронной
лампы.
Степанович Попов передал первое ра-
диосообщение «Генрих Герц» на рас-
стояние 300 м. Внедрение дальней бес-
проводной телеграфии заняло еще не-
сколько лет. В 1888 г. Маркони орга-
низовал радиосвязь между Францией
и Англией. В 1901 г. он установил ра-
диосвязь через Атлантический океан
между Полдху (Корнуолл) и Сент-
,Джонсом (Ньюфаундленд).
Если разобраться глубже, то ра-
дио началось не с Маркони и Попова.
Как и многие другие успехи в элект-
ричестве и магнетизме, оно базирует-
ся на изобретениях и открытиях Май-
кла Фарадея и работах выдающегося
математика Джеймса Клерка Мак-
свелла. Среди многих открытий Фа-
радея было разъяснение им в 1831 г.
принципа электромагнитной индукции.
Обладая замечательным даром пред-
видения, он писал в 1832 г.:
«Я полагаю, что распространение
магнитных сил от магнитного полюса,
волн на поверхности возмущенной во-
ды и звука в воздухе имеет родствен-
ную основу. Иными словами, я счи-
таю, что теория колебаний будет при-
менима к этому явлению, равно как и
к звуку и, весьма вероятно, к свету».
Максвелл был согласен с этим ут-
верждением. Однако наука развива-
лась медленно, и лишь в 1855 г. он
опубликовал статью «О силовых ли-
ниях Фарадея», а в 1864 г. дал миру
свою ошеломляющую работу «Дина-
мическая теория электромагнитного
поля». Эта статья содержала то, что
мы сейчас называем уравнениями
Максвелла. Она объясняла все извест-
ные явления электромагнетизма, а
также предсказывала существование
радиоволн и возможность их распро-
странения со скоростью света.
В 1887 г. теоретические выводы
Максвелла были экспериментально
подтверждены Генрихом Герцем. Ис-
пользуя искровой передатчик и ра-
мочную антенну с небольшим зазором
в качестве преемника, он передавал
и принимал радиоволны в своей лабо-
ратории в Карлсруэ (Германия). Бо-
лее того, он применил отражательное
устройство для обнаружения стоячих
волн и показал, что радиоволны под-
чиняются всем законам геометриче-
ской оптики, включая рефракцию и
Джеймс Клерк Максвелл. Человек,
который создал теорию поля и рас-
считал, что радиоволны будут рас-
пространяться со скоростью света.
поляризацию. Поэтому неудивитель-
но, что первым сообщением Попова
было имя Герца.
Таким образом, начав развиваться
в XIX веке, только в начале XX века
Генрих Герц. В ряде экспериментов,
проведенных в 1887 г., Герц проде-
монстрировал существование и при-
роду электромагнитного излучения.
24
радио настолько усовершенствова-
лось, что необходимость в хорошем
усилителе стала очевидной для всего
мира.
Если первым шагом на пути созда-
ния такого усилителя было открытие
эффекта Эдисона, то вторым шагом
было изобретение Джоном Эмброу-
Джон Флеминг. Узнав об эффекте
Эдисона от самого Эдисона в 1844 г.,
Флеминг изобрел вакуумный диод в
1904 г.
зом Флемингом в 1904 г. вакуумного
диода. Флеминг, который с 1882 г.
работал консультантом в фирме
Edison Electric Light Со. в Лондоне,
познакомился с Эдисоном в 1884 г. и
узнал об эффекте Эдисона вскоре
после его открытия. Флеминг назвал
свой термоионный вентиль выпрями-
телем высокочастотного переменного
тока. И таким он был на самом деле.
Как точечный кристаллический детек-
тор и другие приемные устройства тех
дней, он выпрямлял радиочастотные
сигналы, но не был в состоянии их
усилить.
Третий шаг в создании усилителя
был осуществлен Ли де Форестом.
25 октября 1906 г. он подал заявку
на выдачу патента на трехэлектрод-
ную вакуумную лампу — знаменитый
аудион. Эта лампа была аналогична
лампе Флеминга, за исключением
весьма важной особенности — она со-
держала управляющую сетку между
нитью накала и анодом.
Ирвинг Лангмюр. Стоящий рядом с
Уиллисом Уитни Лангмюр (держит
триод) способствовал развитию элек-
троники, объяснив эффект простран-
ственного заряда в электронных лам-
пах.
с
егодня мы считаем триоды
усилителями. Однако первые приборы
Де Фореста имели настолько низкое
усиление, что они были не намного
лучше диодов. Необходимы были до-
полнительные усилия, чтобы превра-
тить аудион в действительно полез-
ный усилитель. На это ушло шесть
лет, и тогда действительно началась
эпоха радио и современной электро-
ники.
Этим новым устройством была ре-
генеративная схема Эдвина Говарда
Армстронга. Она представляла не
только ожидаемый всеми чувствитель-
ный приемник, но, кроме того, была
также первым немеханическим гене-
ратором чистых непрерывных сину-
соидальных сигналов.
Регенерация, или положительная
обратная связь, заключалась в пере-
даче части сигнала с анода обратно
на сетку для повышения усиления
триода. Очевидно, что при достаточ-
ной обратной связи усилитель пре-
вращался в генератор. Впервые со-
бранная 22 сентября 1912 г. регенера-
тивная схема Армстронга была быст-
ро принята промышленностью, причем
часто с нарушением патентных прав
Армстронга. В 1915 г. между Нью-
Йорком и Сан-Франциско была орга-
низована трансконтинентальная теле-
фонная связь с применением регенера-
тивных ретрансляторов, а позже (в
том же году) был осуществлен исто-
рический эксперимент, когда речевые
сигналы успешно передавались из Ар-
лингтона (шт. Виргиния) в Париж.
Экспериментальная система использо-
вала регенеративную схему как в пе-
редатчике, так и в приемнике.
25
Прообраз компьютера. Сортироваль-
ное устройство и счетчик Холлерита
были первой продукцией фирмы Ta-
bulating Machine Со. Фирма, создан-
ная в 1896 г., была поглощена ком-
панией Computer Tabulating-Recording
в 1911 г. Сейчас эта фирма процве-
тает под названием IBM.
В это же время получили извест-
ность Ирвинг Лангмюр из фирмы Ge-
neral Electric и Гарольд Арнольд из
фирмы Western Electric (ставший поз-
же первым руководителем исследова-
ний в компании Bell Telephone Labo-
ratories), которые, улучшив вакуум в
триоде, значительно повысили его ко-
эффициент усиления. Лампы, приме-
ненные в трансконтинентальной систе-
ме связи в 1915 г., представляли со-
бой специальные приборы с высоким
вакуумом, изготовленные фирмой
Western Electric.
С этого момента радиотехника ста-
ла развиваться более стремительно.
Однополосная связь, супергетеродин,
радионавигация, системы с поднесу-
щими в телефонии, триггерная схе-
ма — все это только часть изобрете-
ний, сделанных в период с 1915 по
1920 г.
Однако два других электронных
чуда — телевидение и компьютер на-
ходились в стадии эволюции, хотя
еще были далеки от завершения. Пе-
ред тем как описать их рождение на
основе вакуумных ламп, интересно
вспомнить об их неэлектронных про-
образах.
I | еобходимость быстрого и
точного проведения трудоемких мате-
матических расчетов при составлении
математических таблиц для астроно-
Пауль Нипков. Его диск лег в основу
почти всех телевизионных систем с
механической разверткой.
мии и морской навигации, по-видимо-
му, в значительной степени стимули-
ровала в XIX веке разработку циф-
ровых счетных машин. Первые попыт-
ки создать калькулятор были пред-
приняты деловыми людьми, которые
вынуждены были складывать и вы-
читать длинные колонки цифр и прак-
тически не занимались нелинейными
функциями. И хотя работы над анало-
говыми машинами для расчета при-
ливных функций начались во второй
половине XIX века, заметного про-
гресса в аналоговых машинах не на-
блюдалось до середины XX века.
Самый первый механический ком-
пьютер был всего лишь суммирующей
машиной, которая могла складывать
и вычитать, но не умела умножать и
делить. Построенная Блезом Паска-
лем в 1642 г., эта машина использова-
лась для сложения колонок цифр в
конторе его отца. Калькулятор имел
числовые колеса, установленные на
параллельных горизонтальных осях.
Положения этих колес могли быть
определены, а их суммы считывались
через окна в кожухах. Числа вводи-
лись при помощи горизонтальных на-
борных колес, которые были связаны
с числовыми колесами посредством
штифтов. Большинство числовых ко-
лес работали в десятичной системе,
каждое колесо было связано с коле-
сом более высокого разряда при по-
мощи храпового механизма переноса.
Полагают, что еще до Паскаля
счетная машина была создана Виль-
гельмом Шикхардом из Тюбингена в
Германии в период с 1623 по 1624 г.,
однако достаточно веских доказа-
тельств этому не существует.
В 1673 г. Готфридом Вильгельмом
Лейбницем, немецким философом и
математиком, было создано счетное
устройство, в котором использовался
механизм, известный под названием
колеса Лейбница. Счетная машина
обеспечивала не только автоматиче-
ское сложение и вычитание, но также
умножение и деление. Счетные маши-
ны с видоизмененными колесами
Лейбница использовались вплоть до
второй мировой войны.
Однако лишь с 1820 г., когда
Чарльз Томас продемонстрировал
свой арифмометр, началось промыш-
ленное производство калькуляторов,
выполняющих четыре арифметические
функции, причем вплоть до конца
XIX века они выпускались малыми
сериями.
По-видимому, первая серьезная
работа в области первых цифровых
компьютеров была выполнена англий-
ским математиком Чарльзом Бэбид-
26
Джон Лоджи Бэрд. Первый человек,
продемонстрировавший (среди про-
чих систем) цветное телевидение,
стереоскопическое телевидение, те-
левизор с большим экраном, показан
рядом со своими собственными изо-
бретениями, созданными в 1926 г.
жем по заказу британского прави-
тельства. В 1823 г. Бэбидж начал ра-
ботать над «разностной машиной» —
специализированным калькулятором,
который должен был помочь британ-
скому морскому ведомству в состав-
лении различных мореходных таблиц.
Владимир Кузьмич Зворыкин. Если
кто и заслуживает звания отца теле-
видения, то это Зворыкин. Работая
на фирме Westinghouse, Зворыкин
изобрел в 1923 г. передающую теле-
визионную трубку типа иконоскоп
(справа вверху). В следующем году
он изобрел приемную телевизионную
трубку — кинескоп.
Это могли быть таблицы умножения,
логарифмов, синусов, косинусов, а
также таблицы результатов физиче-
ских измерений и наблюдений.
Машина Бэбиджа должна была
выполнять все арифметические опера-
ции, используя для этих целей
20-разрядный регистр, и производить
печать выходных данных. Однако ма-
тематик, так и не закончив работу
над «разностной машиной», присту-
пил в 1833 г. к реализации проекта
«аналитической машины», но эта идея
не получила практического воплоще-
ния. Машина была задумана как
универсальный компьютер и по свое-
му замыслу очень напоминала ком-
пьютер Марк I, созданный век спу-
стя в 1930 г. в Гарвардском универ-
ситете. Бэбидж предсказал необходи-
мость в двух отдельных устройст-
вах — хранения (или памяти), где
нахг'латия информация и команды,
введенные в машину с помощью пер-
фокарт, и перерабатывающего блока
или процессора, который выполняет
операции, пользуясь находящимися в
памяти информацией и командами.
Бэбидж заимствовал идею перфокарт
у Джозефа Мари Жаккарда, который
в 1805 г. изобрел приспособление к
ткацкому станку, автоматизирующее
процесс получения узора на ткани.
Жаккард использовал набор карт с
пробитыми отверстиями, соответст-
вующими необходимому рисунку.
Крючки проходили через отверстия
в картах и протягивали вниз нити
основы, в результате чего челнок про-
ходил над определенным образом
выбранными нитями.
«Аналитическая машина» Бэбиджа
должна была хранить в памяти 1000
слов, каждое из 50 разрядов, и при
произвольном доступе к таблицам
функций она должна была звонить,
предупреждая оператора о необходи-
мости ввода дополнительной инфор-
мации.
Устройство, использующее концеп-
цию «разностной машины» Бэбиджа,
было изготовлено Пьером Георгом
Шетцем в Швеции в 1854 г., однако
создать работающую модель «анали-
тической машины» удалось лишь че-
рез сто лет фирме International Busi-
ness Machines.
До Джорджа Буля математиче-
ские методы не позволяли удовлетво-
рительно объяснить формальную ло-
гику, столь необходимую для рабрты
вычислительных машин. Этот англий-
ский логик опуб??иковал труды «Ма-
тематический анализ логики» в
1848 г. и «Исследование законов
мышления» в 1854 г., которые легли
в основу современной символической
логики. Изложенная в этих трудах
теория позволила выразить логиче-
ские правила в виде простых алгеб-
раических уравнений. Уравнение
х2 = х для любого х системы является
основным в булевой алгебре и в чис-
ловых значениях имеет только два ре-
шения: 0 и 1. Существующие ком-
пьютеры пользуются этой двоичной
системой, а их логические блоки вы-
полняют операции с двоичными чис-
лами.
1890 г. ознаменовался зарождени-
ем двух современных компьютерных
фирм: Burroughs и IBM. В этом году
27
Уильям Барроуз изобрел «суммирую-
щую листинговую машину» — весь-
ма популярный конторский калькуля-
тор, а Герман Холлерит оказал
большую помощь в обработке ин-
формации переписи населения США
1890 г. своим ранее созданным про-
цессором. В 1896 г. Холлерит орга-
низовал фирму Tabulating Machine,
которая выпускала как вычислитель-
ные машины, так и используемые в
них карты. В 1911 г. эта фирма сли-
лась с компанией, производившей
весы и промышленные часы, в ре-
зультате чего образовалась фир-
ма Computer-Tabulating-Recording.
В 1924 г. под руководством Томаса
Уотсона эта фирма получила назва-
ние International Business Machines
Corp.
Машина Холлерита состояла из
трех частей: табулятора с напоми-
нающими часы механизмами, кото-
рый получал сигналы от считываю-
щих щеток, сортирующего устройства
с 24 бункерами, электрически связан-
ными со счетчиками табулятора, и
вставляемых вручную перфокарт.
Каждая перфокарта размерами 168Х
Х83 мм имела 288 позиций для про-
бивки отверстий. В нормальном со-
стоянии все крышки бункеров были
закрыты, а при чтении отверстия
электрическая схема замыкалась, осво-
вождала защелку и крышка поднима-
лась. Затем карта опускалась в бун-
кер вручную. И лишь несколько лет
спустя Холлерит сумел автоматизиро-
вать эту часть процесса.
В 1907 г. Джеймсу Пауэрсу, ин-
женеру бюро переписи, было поруче-
но сконструировать автоматический
карточный перфоратор, а в 1911 г. он
создал фирму Powers Tabulating Ma-
chine, которая в течение нескольких
лет конкурировала с фирмой Compu-
ter-Tabulating-Recording. В 1927 г.
фирма Пауэрса была поглощена ком-
панией Remington Rand, объединив-
шейся в 1955 г. с фирмой Sperry Gy-
roscope.
В отличие от цифровых компью-
теров аналоговые вычислительные
машины начали серьезно разрабаты-
ваться только с 1930 г. в Массачусет-
ском технологическом институте под
руководством Ванневара Буша. До
этого работы над аналоговыми ма-
шинами проводились в Англии в кон-
це XIX века братьями Джеймсом и
Уильямом Томсонами. Джеймс Том-
сон разрабатывал планиметр, в кото-
ром использовался интегратор с ша-
ром и диском. Уильям Томсон (лорд
Кельвин) применил этот интегратор
в анализаторе гармоник и предсказа-
теле морских приливов. Позже он вы-
двинул идею дифференциального ана-
лизатора, однако практическая реа-
лизация его оказалась неосуществи-
мой в связи с техническими трудно-
стями.
Если цифровые компьютеры, ко-
торые, начав свое развитие с меха-
нических устройств, прошли корот-
кую электромеханическую стадию в
1930-х годах и стали электронными
только в 1940-х годах, то телевиде-
ние с самого начала было электри-
ческим.
Попытки передать изображение на
расстояние при помощи электриче-
ства относятся к 1876 г., когда Алек-
сандр Грэхем Белл изобрел телефон.
К этому времени было уже известно,
что сопротивление селена изменяется
в зависимости от количества падаю-
щей на него световой энергии. По-
скольку Белл доказал возможность
передачи на расстояние сложного
сигнала, множество изобретателей
начали разрабатывать способы «элект-
рического видения», как гласил один
из заголовков статьи того времени.
В одних способах использовалась
мозаика селеновых детекторов, в
других изображение сканировалось
механически одним или несколькими
селеновыми датчиками. Для воспро-
изведения изображений также пред-
лагались разнообразные методы от
перемещения карандаша до электро-
механического воздействия на лист
бумаги, размещенный в приемнике и
пропитанный химическим составом.
Первым телевизионным изобрете-
нием, принесшим практическую поль-
зу, был «электрический телескоп»,
запатентованный Паулем Нипковом
в 1884 г. Основу камеры составлял
широко известный сейчас диск Нип-
кова. Он имел 24 отверстия, располо-
женных на равном расстоянии по
спирали у периферии диска. Переда-
ваемое изображение фокусировалось
на небольшом участке периферии ди-
ска, а сам диск вращался с частотой
600 об/мин. При вращении диска изо-
бражение последовательно сканиро-
валось отверстиями по прямым ли-
ниям. Линза, установленная за прое-
цируемым изображением, собирала
последовательные световые выборки
и фокусировала их на одном селено-
вом элементе. При этом селеновый
элемент формировал последователь-
ность токовых сигналов, каждый из
которых был пропорционален яркости
отдельных элементов изображения.
На приемной стороне Нипков пред-
ложил использовать магнитооптиче-
ский (основанный на эффекте Фара-
дея) модулятор света, изменяющий
яркость восстанавливаемого изобра-
жения. Для формирования изображе-
ния был необходим другой диск, ана-
логичный диску передатчика и вра-
щающийся синхронно с ним.
Нипков не занимался созданием
аппаратуры, но это было не столь
важно, поскольку технология того
времени не позволяла создать по-
добную систему; только один моду-
лятор света потребовал бы управля-
ющего сигнала мощностью 10 Вт.
Однако его диск послужил моделью
для нескольких более поздних теле-
визионных систем, которые были
сконструированы английским изобре-
тателем Джоном Лоджи Бэрдом.
Бэрда больше интересовала про-
верка реализации своих идей, чем их
промышленное внедрение. Его беше-
ная энергия породила целый ряд те-
левизионных новинок. Среди них бы-
ли: передача телевизионных изобра-
жений по телефонному каналу (из
Лондона в Глазго, 1927 г.); передача
изображений из 30 строк через Ат-
лантический океан и на корабль, на-
ходящийся в море (Беренгария,
1928 г.); первая демонстрация цвет-
ного телевидения, 1928 г.; стереоско-
пическое телевидение, 1928 г.; днев-
ное телевидение, 1928 г.; регулярное
телевизионное вещание, включая пе-
редачу синхронизирующих импульсов,
1929 г.; одновременная передача изо-
бражений и звука, 1930 г.; телевизор
с большим экраном, 1930 г.; телеви-
зионная передача зрелища в дневное
время (дерби в Эпсоме, 1931 г.); те-
левизионная передача кинофильма,
1931 г., и телевизионная передача на
УКВ, 1932 г.
Все это было сделано на основе
различных вариантов диска Нипкова
и последних достижений механиче-
ского телевидения. Что касается из-
вестного нам современного телевиде-
ния, то оно полностью электронное и
имеет другое происхождение.
Первая полностью электронная
28
система была описана Аланом Арчи-
бальдом Кэмпбеллом-Свинтоном в
статье журнала Nature за 18 июня
1908 г. Как и Нипков, Кэмпбелл-
Свинтон не изготовил аппаратуру, но
очень подробно описал свои идеи.
Его система была основана на элект-
ронно-лучевой трубке, изобретенной
в 1897 г. Карлом Фердинандом Брау-
ном в Страссбурге. Кэмпбелл-Свин-
тон предложил использовать ЭЛТ
как в передатчике, так и в приемни-
ке. При этом он отметил, что главной
проблемой является «создание эф-
фективного передатчика, который под
влиянием светлых и темных участков
будет в достаточной степени изменять
передаваемый электрический ток, что-
бы обеспечить необходимую модуля-
цию электронного луча в приемном
устройстве».
Еще дальше продвинулся к цели
Борис Розинг, работавший в Техноло-
гическом институте Санкт-Петербург-
ского университета в России, который
в 1907 г. разработал телевизионную
систему, использующую механиче-
скую развертку в передающем уст-
ройстве и электронно-лучевую трубку
Брауна в приемнике. Его работы бы-
ли продолжены одним из его учени-
ков Владимиром Зворыкиным, эми-
грировавшим в США, где он вначале
в фирме Westinghouse, а затем Ra-
dio Corp, of America активно участ-
вовал в создании современной систе-
мы телевидения.
Наиболее важным изобретением
Зворыкина была первая передающая
трубка типа иконоскоп, запатентован-
ная им в 1923 г. Принципиально
важным в этой трубке было то, что
фотокатоды из посеребренной слю-
ды «запоминали» заряды, образуемые
фокусируемым на них изображением,
а сканирующий электронный луч ней-
трализовал заряды и одновременно
модулировался. Устройства без за-
поминания зарядов, например диссек-
тор изображения Фило Фарнсуорта,
были менее удачными.
Через год после изобретения ико-
носкопа Зворыкин изобрел кине-
скоп — телевизионную приемную
трубку, став тем самым создателем
основных передающего и приемного
элементов электронного телевидения.
Конечно, регулярное телевизион-
ное вещание, которое было внедрено
двадцать лет спустя, не удалось бы
создать без соответствующих пере-
датчиков, приемников, модуляторов,
демодуляторов и т. п. или без радио-
технических средств. Впервые мир
оценил возможности такой радиоси-
стемы в 1906 г., когда в канун Ново-
го года Реджинальд Фессенден из
Гарвардского университета осущест-
вил первую официальную передачу
речи и музыки. Для этих целей он
применил генератор на 50 кГц си-
стемы Александерсона, изготовленный
фирмой General Electric Со. Теле-
графные операторы на судах, пере-
секающих Северную Атлантику этой
исторической ночью, были несказанно
удивлены, услышав музыку в науш-
никах, которые до этого ничего не
издавали, кроме точек и тире. Для
модуляции генератора с выходной
мощностью 1 кВт Фессенден просто
включил микрофон последовательно
с антенной своей экспериментальной
радиостанции, установленной в Брэнт-
Роке (шт. Массачусетс). Вполне воз-
можно, но вовсе не обязательно, что
микрофон охлаждался водой.
В 1915 г. Джон Карсон из фирмы
America Telephone & Telegraph изоб-
рел однополосную модуляцию, кото-
рая экономила как мощность, так и
полосу пропускания в проводных и
беспроводных системах связи.
Это изобретение явилось следст-
вием математического анализа моду-
лированной несущей. Таким образом,
SSB важна не только сама по себе,
но как пример, подтверждающий дей-
ственность математического анализа.
Карсон был главным участником
другого эпизода, связанного с мате-
матическим анализом, но в этом слу-
чае сказались ограничения последне-
го. В 1922 г. он опубликовал статью,
где доказал математически, что ча-
стотную модуляцию нецелесообразно
использовать для узкополосной пере-
дачи. Этот вывод был верным, одна-
ко на основании своих математиче-
ских расчетов Карсон пришел к за-
ключению, что эта модуляция не-
избежно приводит к искажениям, не
поддающимся компенсации. В своей
последующей статье (1928 г.) он
утверждал, что «шум, как и бед-
ность, является неизбежным явле-
нием».
А
** рмстронг доверял своей
интуиции больше, чем математиче-
ским выводам Карсона, и именно по-
этому он изобрел частотную модуля-
цию. Слабое место математических
выводов Карсона было не в расчетах,
а в том, что он решал не ту проб-
лему, какую нужно. Карсон доказал,
причем совершенно правильно, бес-
полезность узкополосной частотной
модуляции. Армстронг изобрел широ-
кополосную частотную модуляцию.
Во время первой мировой войны
Армстронг, тогда капитан корпуса
связи, находился во Франции, где он
разработал и собрал первый супер-
гетеродинный приемник. Он подал за-
явку на патент в США из Парижа
30 декабря 1918 г. и получил патент
8 июня 1920 г. Схема супергетероди-
на, являющаяся неотъемлемой частью
любого современного радиоприемни-
ка, телевизора или радиолокатора,
была, по-видимому, величайшим до-
стижением Армстронга. Ее сущность
состоит в использовании местного ге-
нератора, который в результате бие-
ний понижает частоту принимаемых
сигналов до фиксированного проме-
жуточного значения, после чего они
могут быть усилены. Супергетеродин
обеспечивает также хорошую изби-
рательность и низкий уровень шумов,
однако первоначально Армстронг раз-
работал его с целью изыскать спо-
соб усиления сигналов на частотах,
которые были недоступны для элект-
ронных ламп тех времен.
С появлением супергетеродинной
схемы радиотехника начала бурно
развиваться. Ее рост был феномена-
лен; так, объем продаж аппаратуры
увеличился с 60 млн. долл, в 1922 г.
до 900 млн. долл, в 1929 г. Благо-
даря правительственному контролю
электронная промышленность играет
большую роль в современной амери-
канской жизни.
В 1912 г. был принят Закон о Ра-
дио, однако суды решили, что он не
дает права правительству распреде-
лять частоты. Поэтому в 1927 г.
конгресс утвердил новый Закон
о Радио, согласно которому учреж-
далась Федеральная комиссия по ра-
дио из пяти членов, выдающая лицен-
зии, распределяющая частоты и конт-
ролирующая выходную мощность ра-
диостанций.
Федеральная комиссия связи бы-
ла учреждена позже, однако дейст-
вия в этом направлении начались
в 1930-х годах.
19
ГЛАВА 3
Эра радио
С рождением журнала Electronics, состоявшимся в апреле 1930 г., связывалось не-
мало радужных надежд. Но тогда же началась Великая Депрессия. Правда, изда-
тельство McGraw-Hill Inc., под чьей эгидой был основан журнал, придерживалось
той точки зрения, что в недалеком будущем положение вещей должно изменить-
ся к лучшему. Электроника как отрасль производства уже завоевала признание.
На протяжении одного десятилетия вся Америка была безраздельно захвачена радио-
вещанием. Фактически электронная промышленность сводилась в то время к про-
изводству радиоприемников. Телевизионное вещание и радиолокация еще не вышли
из стадии начальных экспериментов. Были заложены теоретические основы электрон-
ных цифровых вычислительных машин. Появился в качестве полезного прибора
электронный осциллограф. Была запатентована идея использования полупроводнико-
вого материала для усиления электрических сигналов.
Г ульельмо Маркони не ви-
дел нужды в коммерческом радио-
вещании, Ли де Форест поносил его,
как только мог. Тем не менее вопре-
ки их пессимизму оно процветало, и
1930-е годы можно, не рискуя оши-
биться, назвать золотым веком ком-
мерческого радиовещания.
Маркони предпочел бы, чтобы
краеугольным камнем его беспрово-
лочного телеграфа оставалась азбу-
ка Морзе; для беспроволочной пере-
дачи речи он не видел никакого по-
лезного применения. Де Форест
в январе 1930 г. предостерегал
Институт радиоинженеров, что «нена-
сытная алчность рекламодателей, за-
соряющих своими объявлениями эфир,
в самом непродолжительном времени
лишит радио его важнейших жизнен-
ных сил и уничтожит все, что есть
в нем полезного»; он осыпал прокля-
тиями «рептилий рекламного радио-
вещания». Но владельцы радиостан-
ций были слишком заняты накопле-
нием технического опыта и своими
коммерческими успехами, чтобы при-
слушиваться к этим предостереже-
ниям.
Это время, когда развитие радио
понеслось вперед с неудержимой
быстротой, отмечено также успехами,
правда более скромными, и в других
смежных отраслях:
□	Телевизионное вещание гото-
во было вот-вот появиться на свет,
и в 1939 г. начались регулярные пе-
редачи через антенну, установленную
на шпиле небоскреба «Эмпайр стейт
билдинг» в Нью-Йорке.
The Radio Years, рр. 95—142.
□	Радиолокация достигла опреде-
ленной степени развития, подготовив-
шего ее широкое использование во
время второй мировой войны.
□	Электронный осциллограф стал
Специальные эффекты. Воображение
слушателей радиопрограммы «Гэнг-
бастерс» подогревали хлопки писто-
летных выстрелов и визг автомобиль-
ных шин. Разумеется, реальная обста-
новка в радиостудии была далека от
того, что представлял себе радио-
слушатель.
полезным измерительным прибором.
□	Были разработаны чувстви-
тельные ламповые вольтметры.
□	Совершенствовались электроме-
ханические аналоговые калькулято-
ры и вычислительные машины, и бы-
ли заложены основы современного
цифрового компьютера.
О Исследователи выдвинули не-
которые идеи относительно таких не-
обычных для того времени вещей,
как тонкие пленки, полевые транзи-
сторы и жидкие кристаллы. Однако
тогда эти идеи были положены в дол-
гий ящик и получили развитие много
позднее.
I 1 роцветанию коммерческого
радиовещания способствовали многие
факторы, в большинстве своем благо-
приятные, но среди них по крайней
30
Мариан и Джим Джордан — «Выдум- щик Макги и Молли» в радиопоста-
новке тех лет.
мере один неблагоприятный — Вели-
кая депрессия. Прежде всего, солид-
ным было техническое основание.
К 1930 г. беспроволочная телеграфия
насчитывала уже свыше 50 лет суще-
ствования. Для одновременной пере-
дачи большого числа речевых сигна-
лов на значительные расстояния ши-
роко использовались радиоканалы на
несущей. Еще в 1915 г. была пред-
ложена система с передачей на одной
боковой полосе; в 1923 г. Джон
Р. Карсон, работавший в компании
American Telephone & Telegraph, по-
лучил патент на такую систему.
В свою очередь Гарольд С. Блэк
из фирмы Bell Telephone Laboratories
в 1927 г. уже полностью представлял
себе значение отрицательной обратной
связи как средства уменьшения не-
линейностей, вариаций усиления и
других недостатков усилителей, ис-
пользуемых в качестве ретранслято-
ров в системах связи на несущей.
Инженеры создали удачные элект-
ронные устройства, необходимые для
успеха радиовещания. Но коммерче-
скому успеху радио более, чем что-
либо другое, способствовала Великая
депрессия. В мире, омраченном без-
работицей и общим снижением уров-
ня жизни, люди стремились отвлечься
от своих повседневных забот. Они
жаждали развлечений, и желательно
недорогих. Такие развлечения дало
им в 1930-х годах коммерческое ра-
дио, на котором работали в то время
Мортон Дауни, Бинг Кросби, Кэй
Смит, Амос и Энди, Джек Бенни,
Фред Аллен, Эдди Кантор, а также
группы «Максвелл Хауз Шоубот»,
«Гэнгбастерс» и др. Целые семьи про-
водили вечера у радиоприемника, и
к середине 1930-х годов слушание
радиопередач наряду с увлечением
автомобилем стало любимым заня-
тием для многих миллионов амери-
канцев.
Производство радиовещательных
приемников развивалось в условиях
сильной конкуренции. Она привела
к тому, что приемники стали изготав-
ливаться во многих миллионах
экземплярах как массовая продукция.
Первыми появились консольные мо-
дели в корпусах, изящно отделанных
деревом; их ставили в «залах», как
называли в центральных штатах го-
стиные. Позднее их дополнили ми-
ниатюрные приемники в пластмас-
совых корпусах для кухни, спальни
или каминной полки. Фирмы давали
им звучные названия вроде «Этуо-
тер-Кент», «Филко», «Мэджестик» или
«Силвертон». Популярность миниа-
тюрных моделей особенно возросла
ко второй половине десятилетия.
Приемников всех видов выпускалось
так много, что уже на третьем меся-
це существования журнала Electronics
его редакция предостерегала изго-
товителей:
«Ежегодно, начиная с 1924 г., ра-
диопромышленность страдает от пере-
производства своей продукции. Еже-
годно изготовители, борясь за пер-
венство и стремясь понизить себе-
стоимость, чрезмерно раздувают
производство и кончают тем, что
сбывают излишнюю продукцию по
бросовым ценам. Неужели экономи-
ческим глупостям предыдущих лет
суждено быть повторенными и
в 1930 г.?»
По-видимому, так и случилось.
В марте 1931 г. журнал сообщил,
что, насколько редакции известно, ни
одна фирма в 1930 г. не получила
прибыли от продажи радиоприемни-
ков.
Ни одно изобретение не подхлест-
нуло развитие радио в такой мере,
как вакуумная лампа. Триод был
создан де Форестом еще в 1906 г.,
а к 1930 г. ни у кого не вызывало
сомнений, что на любом участке тех-
ники передачи и приема радиосигна-
лов успеха легче всего добиться, усо-
вершенствовав вакуумную лампу.
После этого специалистам оставалось
только собирать свою долю урожая
с плодородного поля технических
идей, так что и радиолампы и дру-
гие компоненты совершенствовались
параллельно.
В частности, как нельзя вовремя
появился супергетеродинный прием-
ник. Эта схема привела к увеличе-
нию размера катушек индуктивности
и упрощению экранировки всей си-
стемы настройки. Когда потребова-
3f
лась компенсация дрейфа гетеродина,
на передний план выдвинулись би-
металлические конденсаторы, обеспе-
чивающие температурную стабилиза-
цию. Когда возросли неприятности
от статических помех, началось овла-
дение техникой частотной модуля-
ции. Технические проблемы возника-
Таинственная Тень, поражающая зло,
таившееся в сердцах людей.
ли одна за другой и в скором вре-
мени получали свое решение. 1930—
1935 гг. были периодом устойчивого,
а 1935—1940 гг. — ускоренного роста
радиотехники.
П ервые коммерческие радио-
передачи велись в диапазоне средних
волн 300—500 м при мощностях
излучения около 3 кВт. Однако при
этом дальность надежного приема не
превышала 40 км.
Для передачи радиопрограмм за
пределы дальности основных станций
были построены трансляционные
станции. Передача программ от одной
трансляционной станции к другой
осуществлялась по проводным ли-
ниям. Сперва для этой цели исполь-
зовали телефонные линии, но впослед-
ствии их заменили специальными
трансляционными линиями. Когда
была создана общеамериканская
трансляционная сеть, вошло в обы-
чай встраивать эти специальные ли-
нии внутрь телефонных кабелей.
Важным этапом развития радио
стал переход к диапазону коротких
волн 10—100 м. Благодаря отраже-
ниям от ионизированных слоев верх-
ней атмосферы эти волны могут рас-
пространяться на многие тысячи ки-
лометров.
На всем протяжении 1930-х го-
дов велись работы по улучшению
верности передачи звука в системах
Эта семья проверяет качество звука
радиолы 1920-х годов фирмы Radio
Corp, of America (ныне RCA), прежде
чем дать согласие на ее доставку.
с амплитудной модуляцией, но ко-
ренное решение этой проблемы уда-
лось дать лишь в апреле 1935 г.,
когда Эдвин X. Армстронг объявил,
что он разработал систему радиопе-
редачи с частотной модуляцией,
позволяющую до такой степени сни-
зить уровень шума, что дальность
прямой передачи сигналов в диапа-
зоне 7 м возрастает в четыре раза —
с 40 до 160 км. Армстронг продемон-
стрировал сравнительное качество AM
и ЧМ систем, передав сигналы обоих
видов с антенны на «Эмпайр стейт
билдинг» в свою лабораторию з Хэд-
донфилле (шт. Нью-Джерси). AM
сигнал был скрыт шумами, тогда как
у ЧМ сигнала шумы были вполне
приемлемы.
Система Армстронга противоречи-
ла общепринятой теории, развитой
Карсоном, физиком, работавшим
в корпорации AT&T. Основываясь,
на недостаточно общем математиче-
32
«ком анализе частотной модуляции,
Карсон в 1924 г. провозгласил: «От
радиошумов, как от бедности, ни-
когда не удастся освободиться».
Открытие возможностей частотной
модуляции увенчало Армстронга сла-
вой одного из крупнейших новато-
ров радио. Еще до этого он изобрел
или разработал (границу между
Изобретатель электронных устройств
И. Ф. У. Александерсен перед радио-
лой модели 1926 г., выполненной в
стиле старинной мебели.
этими двумя понятиями зачастую не-
легко провести) автогенератор
(1912 г.), регенеративный приемник
(1912 г.), суперрегенеративный прием-
ник (1922 г.) и супергетеродинный
приемник (1920 г.).
Редакция Electronics приняла ча-
«тотную модуляцию с распростертыми
объятиями, и это, по всей видимо-
сти, привело к некоторым трудностям.
В обзоре техники ЧМ, опубликован-
ном в январе 1940 г., журнал отме-
чал, что его редакторов «без обиня-
ков обвиняли в том, что они явно
встали на сторону изобретателя,
в восторженном тоне рассказав о про-
веденной им демонстрации». Редакция
признала справедливость этих обви-
нений и защищала свою позицию на
том основании, что «система, в том
виде, как она была продемонстриро-
вана, действительно показала пора-
зительную верность передачи звука
и полнейшее отсутствие шумов».
Однако этих двух качеств оказа-
лось недостаточно, чтобы ЧМ радио
сразу же получило коммерческое
признание. Изготовители радиоаппа-
ратуры опасались, как бы энтузиазм,
с которым был встречен новый спо-
соб радиопередачи, не разрушил то
скромное благополучие, какого им
удалось достичь к концу 1930-х го-
дов. Владельцы вещательных станций
тоже возражали, указывая, что ши-
рина полосы передатчика по меньшей
мере на 2000 Гц шире, чем полоса
приема у наилучшего приемника, на-
строенного на станцию, и, вероятно,
на 6000 Гц шире, чем у приемника
наихудшего качества, и утверждали,
что «публика не жалуется».
Армстронг затратил свыше
1 млн. долл, на разработку микро-
фонов, усилителей звуковой частоты
и других узлов ЧМ аппаратуры.
В 1939 г. его ЧМ станция, работав-
шая в диапазоне метровых волн,
вышла в эфир. К ноябрю этого года
по лицензиям ФКС работало уже
пять ЧМ станций, а еще 15 предпри-
нимателям были выданы разрешения
ФКС на постройку и пробные пере-
дачи. С 1941 г. в Новой Англии на-
чала работать первая сеть ЧМ стан-
ций, получившая название Yankee
Network.
Меньшую известность приобрела
в то время работа по импульсно-ко-
довой модуляции, начатая во Фран-
ции в 1938 г. Р. X. Ривзом; ее истин-
ное значение было оценено лишь
много лет спустя. Правильно поняв
соотношение между количеством
информации и шириной полосы пере-
дачи, Ривз сумел создать первую си-
стему связи, основывающуюся на
статистической теории. За год до
этого Клод И. Шеннон, последующие
работы которого дали теоретическую
основу импульсно-кодовой модуляции
и скорректировали теорию частотной
модуляции, внес свой первый вклад
в теорию информации. Он показал,
что работу сложных коммутационных
цепей можно анализировать средст-
вами булевой логики.
Несмотря на то что в конце
1930-х годов некоторые предпринима-
тели опасались, как бы рынок радио-
приемников не насытился (в некото-
рых городах радиоприемники име-
лись более чем в 60 % жилищ), и что
непрерывно шло разорение мелких
фирм, технический прогресс в сфере
радио разрастался. В 1920 г. была
введена супергетеродинная схема и
в том же году регулировка тембра,
при которой слушатель мог, ослабив
воспроизведение верхних частот, по-
лучить более эффективную передачу
басов. В 1932 г. в продажу поступи-
ли первые приемники с бесшумной
настройкой, при которой слушателя
при переходе с волны на волну не
беспокоит шум на пустых участках
диапазона. В этом же году регуля-
торы громкости и тембра насадили
на общую ось; когда слушатель
уменьшал громкость, увеличивалось
усиление верхних и нижних частот.
Инженеры стремились также по-
высить верность воспроизведения
звука, но, как отмечал Electronics,
«отделы сбыта пришли к заключе-
нию, что высокая верность звука
важна для инженеров, но не для
публики». Рост спроса на миниатюр-
ные приемники привел не только к по-
нижению цен на приемники всех ви-
дов (со среднего уровня 115 долл,
в 1928 г. до 81,5 долл, в 1930 г.),
но также и к ухудшению звучания
приемников. В январе 1931 г.
33
В один прекрасный день генераторы
переменного тока, сконструирован-
ные Александерсеном, взяли на себя
питание всех радиопередач, ведущих-
ся со станции фирмы RCA в Роки-
Пойнт (шт. Нью-Йорк).
Electronics писал с некоторым .оттен-
ком меланхолии: «Должен же суще-
ствовать какой-то способ улучшить
качество звучания у небольших
приемников». Несколько позднее
в том же году журнал отмечал: «Ка-
чество приемников во всем остается
низким: плохая отделка, плохое зву-
чание, низкие цены...»
Некоторые изготовители утверж-
дали, что потребитель хочет не высо-
кого качества звучания, а низких
цен. Electronics писал в этой связи:
«Утверждение, будто радиослуша-
тель не желает слышать звуковые
частоты выше 3000 Гц, противоречит
всему опыту композиторов и музы-
кантов, приобретенному за несколько
столетий».
Все же в то время оставался
интерес к высококачественному звуко-
воспроизведению: в сентябре 1935 г.
Electronics сообщал о новых схемах,
позволявших расширить в обе сто-
роны диапазон звуковых частот,
уменьшить нелинейные искажения, по-
высить достижимую выходную мощ-
ность приемника и улучшить харак-
теристики громкоговорителя. Это был
год, когда фирмы начали ставить
в свои приемники электронно-луче-
вой индикатор настройки — так назы-
ваемый магический глаз.
1937 г. ознаменовался большими
новостями в части механической на-
стройки — в добавление к прежним
шкалам поворотного типа появилась
шкала настройки типа телефонного
диска и кнопочная «автоматическая
настройка». Появилась возможность
дистанционной настройки. Но Electro-
nics указывал, что за эту возмож-
ность изготовители не ухватились,
вероятно, потому, что трудно обеспе-
чить простую, недорогую и защищен-
ную от неосторожного обращения ре-
гулировку громкости. Механическая
настройка стала возможна после
того, как инженеры создали схемы
автоматической регулировки частоты
и стабилизированные, свободные от
дрейфа гетеродины, а также улуч-
шили характеристики усилителей про-
межуточной частоты.
Вакуумные лампы с теорети-
ческой точки зрения были изучены
вполне достаточно, чтобы служить
трамплином для развития радио весь
период с 1930 по 1939 г. Триод с вы-
соким усилением был полностью раз-
работан в 1927 г. главным образом
благодаря вкладу Ирвинга Лангмю-
ра, физика из фирмы General
Electric, предсказавшего,, что, заклю-
чив лампу 6 колбу с высоким ва-
куумом, можно добиться лучших
технических характеристик. В.том же
году в предвкушении момента, когда
начнется использование источников
переменного тока для передачи энер-
гии с электростанции в жилища,
были созданы лампы с цепями нака-
ла, питающимися переменным током.
Около этого же времени
X. Дж. Раунд в Англии разработал
четырехэлектродную лампу — тетрод,
идея которого была выдвинута еще
раньше Вальтером Шоттки в 1919 г.
в Германии и независимо от него
Э. У. Халлом из фирмы GE в 1923 г.
Достигнутое в тетроде повышение
коэффициента усиления лампы позво-
лило улучшить чувствительность
приемника. Кроме того, дополнитель-
ная сетка, введенная в тетрод, при-
вела к уменьшению собственной
емкости «управляющая сетка —
анод», чем в значительной степени
была снята проблема нейтрализации
лампового каскада.
После этого, в 1929 г. голланд-
ские исследователи Г. Х-ольст и
Беньямин Д. X. Теллеген создали
приемные маломощные радиочастот-
ные пентоды, в которых снижены эф-
фекты хаотической вторичной эмиссии
электронов с анода, влияющие на
работу тетрода. В результате была
получена лампа с очень высоким
коэффициентом усиления, большим
анодным сопротивлением и равномер-
ной характеристикой. В мощных лам-
пах пентодная конструкция позволи-
ла обеспечить высокую выходную
;2 Электроника № 9
34
Во время своего последнего посеще-
ния США в 1932 г. Гульельмо Марко-
ни встретился с Эдвином Говардом
Армстронгом (на снимке стоит спра-
ва). Они сфотографировались перед
хижиной, в которой Маркони, изобре-
татель беспроволочного телеграфа, в
1900 г. собрал в США свой первый
беспроволочный передатчик.
мощность при большом выделении
энергии в анодной цепи и без чрез-
мерных искажений. Тетрод и пентод
с переменной крутизной, предложен-
ные в 1930 г. Стюартом Бэллантай-
ном и X. Э. Сноу (фирма Radio
Frequency Laboratories), снизили
в приемниках уровень перекрестной
модуляции, а также уменьшили
число деталей, требующихся для
схем автоматической регулировки
усиления.
Когда приобрела популярность
радиосвязь с транспортными средст-
вами и стало ясно, что метровый
диапазон радиоспектра будет вскоре
полностью «забит», крупнейшие изго-
товители радиоламп — фирмы Radio
Corp, of America (ныне RCA), GE,
Westinghouse и Raytheon — развер-
нули работы по трем направлениям
одновременно. Исследователи стреми-
лись улучшить функциональные свой-
ства ламп, разработать новые типы
ламп и попытаться повысить их верх-
ний частотный предел. Результатами
этих работ явились многофункцио-
нальный, гептод (1932 г.), гексод
(1933 г.) и пятисеточный преобразо-
ватель пентагрид (1933 г.), а также
лампы в металлических корпусах
(1935 г.). Миниатюрная желудевая
лампа (1933 г.) открыла возмож-
ности для более надежной работы
в метровом диапазоне.
Знаменательным для своего вре-
мени явился тот факт, что в 1932 г.
Electronics дал перечень 300 разных
типов радиоламп — вдвое больше,
чем в предыдущем году. Тогда же
фирма Sylvania выпустила серию
ламп с напряжением накала 6,3 В.
Эту серию приняли все изготовители
радиоаппаратуры.
Почти незамеченной прошла идея
плоскостного полевого транзистора,
высказанная в 1935 г. немецким ис-
следователем Оскаром Хейлем. По-
левой транзистор со структурой ме-
талл — окисел — полупроводник был
предложен Юлиусом Лилиенфельдом
еще раньше — в 1925 г. (см. раз-
дел 5). Но поскольку технология
в то время еще не достигла уровня,
при котором стало бы возможно про-
мышленное производство этих прибо-
ров, они не вызвали заметного инте-
реса у предпринимателей.
В то же время высокий сбыт на-
ходили изделия оптоэлектроники.
В 1930-х годах получили широкое
распространение «электрические гла-
за» — фотоэлементы. К удовольствию»
публики, схемы усилителей с фото-
элементами распахивали ресторанные
двери перед посетителями, и эти
приборы нашли еще целый ряд про-
мышленных применений.
Передающие и приемные лучевые
тетроды появились в 1936 г.; не имея
защитной сетки, они тем не менее
обладали лучшими характеристика-
ми, чем пентоды. Конструкция луче-
вого тетрода позволила развивать
большие анодные токи при сравни-
тельно низком напряжении на аноде,
что привело к повышению чувстви-
тельности мощного каскада. В том же
1936 г. вошли в употребление попу-
лярные мощные лампы с нулевым
смещением, работающие в режиме
класса В.
Катод с косвенным накалом позво-
лил увеличить крутизну мощного
пентода в четыре раза; в лучших
лампах того времени было достигну-
то значение крутизны 6000 См. С по-
явлением ламп с большим значением
напряжения отсечки, позволивших
реализовать крутизну до 9000 См„
стали популярны также широкополое
ные усилители. Наконец, завершена
была эта самая плодотворная эра
в развитии вакуумных ламп разра-
боткой в 1938 г. миниатюрной бесцо-
кольной лампы для дециметрового'
диапазона и (примерно в это же вре-
мя) копланарного триода.
начале десятилетия автомо-
бильные радиоприемники только на-
чали свое существование. В январ-
ском номере Electronics за 1932 г. со-
общалось, что в 1931 г. в США было.
Первый автомобильный приемник,
который фирма Motorola (в то время
Galvin Manufacturing) впервые демон-
стрировала на собрании Ассоциации
изготовителей радиоаппаратуры в
1930 г.
35
продано всего около 100 тыс. автомо-
бильных приемников, тогда как общее
производство приемников достигло
почти 3 млн. единиц. В частности,
писал журнал, потребителя отпуги-
вало «распространенное мнение, буд-
то радиоприемнику — не место в авто-
мобиле, так как он может отвлекать
внимание водителя». Но имелись
также и технические трудности. К их
числу относились увеличение тока,
потребляемого от аккумуляторной ба-
тареи, вследствие чего ее нормальный
срок службы сокращался с двух лет
до одного года, и шум, возбуж-
Радиофицированные полицейские ав-
томашины. В начале 1930 г. полиция
снабдила свои патрульные машины
приемниками и передатчиками, изго-
товленными фирмой Motorola.
даемый на выходе приемника при
работе системы зажигания. («Один
предприниматель обнаружил,— писал
Electronics,— что этот шум прекра-
тился только после того, как он при-
паял маслопроводы и линии подачи
воды к раме автомобиля»). Автомо-
бильные приемники были еще недо-
статочно прочны. Наконец, существо-
вала проблема цены: изготовители и
продавцы автомобилей считали, что
цена радиоприемника не должна
быть выше 10 % цены автомобиля,
которая в 1932 г. составляла в сред-
нем около 600 долл.
В то же время было ясно, что по-
требитель, стремящийся к развлече-
ниям, будет покупать автомобильные
приемники, и в экономическом
прогнозе редакции Electronics
утверждалось, что в 1932 г. будет
продано 250 тыс. автомобильных
приемников по средней цене 45 долл.
Фактически же было продано почти
725 тыс. приемников по средней цене
55 долл. В феврале 1934 г. редак-
ция Electronics отмечала, что «с не-
давнего времени конструкции авто-
2*
мобильных приемников стали куда
прочнее, чем еще год назад».
«Эти	приемники,— утверждал
журнал,— не просто стали прочнее
механически: их легче ставить на
автомобиль, они лучше защищены ог
вибраций и, наконец, их легче ре-
монтировать».
К этому времени предпринимате-
ли поняли, что имеются также не-
малые возможности торговать аппа-
ратурой для радиосвязи с транс-
портными средствами. Студент
Университета Пердью Роберт Бэттс
помог детройтской полиции, испы-
тывавшей немалые трудности в
борьбе с преступностью, оснастить
свои патрульные автомашины специ-
альными радиотелефонными прием-
никами. Прежде Бэттс некоторое
время работал в магазине по про-
даже радиодеталей. Подружившись
с одним детройтским полицейским,
он в 1929 г. сконструировал и уста-
новил удачный радиотелефонный
приемник для патрульного автомо-
биля. В приемнике было шесть
ламп (три каскада высокой частоты
с фиксированной настройкой) с
экранными сетками, предотвращав-
шими возникновение автоколебаний.
Он был разделен на медные экра-
нированные отсеки, что снижало
паразитные связи. Повышению
электрической и механической устой-
чивости способствовало также ис-
пользование переменных конденсато-
ров с механическими фиксаторами.
Считалось, что этот приемник сильно
помогает в борьбе с преступностью.
Первые аппараты для двусторон-
ней связи с полицейскими автомаши-
нами (передатчики и приемники на
обоих концах радиолинии) были
установлены на патрульных машинах
в Байонне (шт. Нью-Джерси) в
1933 г. Эти аппараты, работавшие
на частоте около 33 МГц, были ос-
нащены суперрегенеративными при-
емниками и гетеродинами с фикси-
рованной настройкой.
Супергетеродинными приемниками
первой стала пользоваться полиция
Индианаполиса. Эта система, разра-
ботанная Бэттсом, работала так же
успешно, как и его первая система
в Детройте.
Тем временем коммерческий ус-
пех радиоаппаратуры для связи с
транспортными средствами привел к
изобретению моторгенераторного
блока питания (фирма Bosch Corp.,
1931 г.) и блока питания на вибро-
преобразователе (фирма Mallory,
1931 г.). Фирмы RCA и GE начали
заниматься этой радиоаппаратурой в
1936 г., а фирма Motorola — годом
позже. В результате успешного внед-
рения радио на полицейских маши-
нах Федеральная комиссия связи в
1936 г. отвела для полицейской свя-
зи 29 постоянных каналов в диапа-
зоне от 30 до 40 МГц. Впоследствии
интерес к передвижным радиосред-
ствам быстро распространился на
другие отрасли, включая промыш-
ленность, а в дальнейшем и личную
радиосвязь.
Некоторые еще и сейчас помнят,
к каким трудностям на заре ком-
мерческого радиовещания приводили
взаимные помехи между станциями.
Нынешняя эпоха контролируемого
радиовещания началась в 1934 г.,
когда конгресс, действуя в рамках
Нового курса *, принял закен о соз-
дании Федеральной комиссии связи.
Число членов комиссии было увели-
чено до семи, а правила контроля
над эфиром сделаны более строгими.
Принятый в 1934 г. закон о связи
установил, что все полномочия по
контролю средств как проволочной,
так и беспроволочной связи, как на-
правленной, так и вещательного ха-
рактера, принадлежат единому феде-
ральному органу — ФКС. Будучи
наделена правом отменять лицензии
на ведение вещательных передач,
ФКС твердой рукой стала наводить
порядок в эфире; соответствующий
период (1934—1938 гг.) заслужил
название «периода чистки».
К 1940 г. в стране действовало
777 радиостанций, работавших с ам-
плитудной модуляцией, были зало-
жены основы вещания с частотной
модуляцией и в пользовании нахо-
дилось около 500 млн. радиоприем-
ников. Во всем мире радиовещание
быстро осваивало высокочастотную
(3—30 МГц) часть радиоспектра.
1 Провозглашенная президентом
Франклином Д. Рузвельтом система
социальных, экономических и законо-
дательных мероприятий, направлен-
ных на борьбу со свирепствовавшим в
ту пору экономическим кризисом. —
Прим, перев.
36
И в двери Америки уже стучалось
коммерческое телевидение.
"У елевидение... С самого начала
оно обещало стать величайшим при-
тягательным элементом зрелищного
разработаны две совершенно разные
системы телевидения, конкурировав-
шие друг с другом,— электромеха-
ническая и чисто электронная.
Уверенность в том, что чисто
электронная система в конечном
итоге возьмет верх над электромеха-
исследователь Манфред фон Арденне
(электронно-лучевая трубка с бегу-
щим лучом для приема изображе-
ния); Аллен Дюмонт, внесший зна-
чительный вклад в развитие ЭЛТ.
В августе 1930 г. Electronics об-
суждал вопрос о том, что требуется,,
Герберт Айвс из фирмы Bell Tele-
phone Laboratories держит в руках
гигантский фотоэлемент, с помощью
которого передавались телевизион-
ные сигналы во время первой пуб-
личной демонстрации телевидения,
проведенной фирмой Bell 7 апреля
1927 г. Для экрана (справа) была ис-
пользована змеевидная неоновая
трубка с электродами, размещенны-
ми так, что образовывалась сетка из
2,5 тыс. элементов изображения.
бизнеса, доступным каждому аме-
риканцу. Дэвид Л. Сарнофф, кото-
рый был в то время вице-президен-
том и генеральным управляющим
фирмы RCA, в 1923 г. рассматривал
телевидение как некий «придаток» к
радио, «который даст возможность,
сидя дома, не только слышать, но и
видеть, что происходит на веща-
тельной станции». «В свое время оно
появится»,— убежденно говорил он
на заседании совета директоров
своей фирмы. И действительно, в
1930-е годы родилось телевидение.
Самым важным вопросом было
создание передающей телевизионной
трубки. Оно началось в 1920-х годах
(см. раздел 2), и к 1930 году были
нической, стала распространяться уже
с начала 1930-х годов, но потребо-
валось еще семь лет в Англии и
свыше 10 лет в США, прежде чем
эта уверенность была подкреплена
окончательным вердиктом ответст-
венных государственных органов. В
этот период поиску приемлемого
решения посвятили немалую часть
своей жизни многие предприимчивые
дельцы и некоторые люди чистой
науки. Среди них были Герберт
Айвз из фирмы Bell Telephone La-
boratories (цветное телевидение);
Эрнст Ф. У. Александерсон из фир-
мы General Electric (система меха-
нического телевидения с разверткой
при помощи зеркала); немецкий
чтобы телевидение приобрело раз-
влекательную и коммерческую зна-
чимость: «Вряд ли можно ожидать,,
что домашним устройством, воспро-
изводящим изображение, будут
пользоваться несколько часов в не-
делю, если оно не позволит разли-
чать не только лицо, но и все от-
тенки его выражения. Надо, чтобы
зритель различал все морщинки воз-
ле глаз и рта, когда говорящий
улыбается, видел любое движение
бровей, наблюдал, как подымаются
и опускаются веки — ведь только*
все эти детали в совокупности соз-
дают выражение лица».
Автор доказывал, что ни одна
механическая система не в состоя-
37
нии обеспечить такое количество
элементов изображения, чтобы вы-
полнялись эти требования, и необ-
ходимое управление можно осущест-
вить лишь электронным путем.
В июне 1931 г. Electronics гово-
рил о телевидении как о вещи сы-
рой, доступной только энтузиастам,
Экспериментальная телевизионная
антенна, смонтированная фирмой RCA
на шпиле небоскреба «Эмпайр стейт
билдинг» 30 октября 1931 г.
но сообщил, что одна станция в
Бостоне ведет регулярные передачи
для владельцев телевизионных при-
емников, «детали для которых мож-
но приобрести в магазинах Кресгиа».
«В Нью-Йорке вышли в эфир
уже по меньшей мере четыре теле-
визионные станции,— отмечал жур-
нал. — Торговцы радиоаппаратурой,
используя телевизор для привлече-
ния любознательных покупателей,
пока видят в нем только такую
приманку. Как быстро удастся им
заинтересовать других «телезрите-
лей», настолько чтобы они решились
истратить на телевизор от 100 до
300 долл., покажет будущее».
В 1932 г. фирма National Broad-
casting Со. смонтировала на шпиле
небоскреба «Эмпайр стейт билдинг»
первую телевизионную антенну, но
еще и к концу следующего года
оставались значительные трудности:
недостаточная четкость изображения
(число строк развертки было от 45
Первым объектом экспериментальных
телевизионных передач, начатых в
1930 г. со станции W2XBS, стала кукла
«Кот Феликс», поставленная на повб-
ротную подставку радиолы.	ч
до 343), высокая цена приемников,
малая дальность передачи, проблемы
организации совместной работы
станций для передачи телевизионных
программ по единой сети и колос-
сальные затраты на студийное обо-
рудование.
В мае 1934 г. У. Р. Дж. Бейкер, ге-
неральный управляющий фирмы
RCA Victor, провел анализ затрат
на создание и эксплуатацию студий
и пришел к выводу, что эту пробле-
му решить невозможно. По его
оценке, если телевизоры приобретут
700 тыс. чел., потребуется 80 пере-
дающих станций, которые необходи-
мо объединить в единую сеть; затра-
ты на текущую эксплуатацию,
ремонт и замену аппаратуры со-
ставят при этом около 58 млн. долл,
в год. К тому времени капиталовло-
жения на организацию телевизион-
ного вещания за 10 лет достигли
всего 25 млн. долл.
Нелегкой была также проблема
составления телевизионных про-
грамм. «Радиостанция вещает, ве-
роятно, около 5 тыс. ч в год,—
рассуждал Бейкер. — На телевизи-
онной станции однократный показ
каждого из примерно 300 кинофиль-
мов, ежегодно снимаемых в США,
займет всего 300—500 ч в эфире.
Передача по одному разу каждого
Аллен Б. Дюмонт, внесщий большой
вклад в разработку электронно-луче-
вых трубок для осциллографов (фото-
графия конца 1940-х годов).
из новых спектаклей, показываемых
на подмостках Нью-Йорка, займет
еще 300 ч. Если присоединить сюда
38
короткометражные и хроникальные
фильмы, то общая сумма времени
возрастет до 2 тыс. ч, да к тому же
не все ролики новостей удастся по-
лучить».
В октябре 1934 г. Electronics
опубликовал обзор тогдашнего со-
стояния телевидения, содержащий
сравнение разных телевизионных си-
стем. Шесть фирм, упомянутых в
обзорах, использовали разное число
строк разложения кадра — от 60 до
400 с лишним. Частота передачи
кадров в большинстве случаев была
24 кадра в секунду (с такой же
частотой меняются кадры в кино-
проекторе). В трех системах — RCA
Victor, Philco и Television Laborato-
ries — использовались приемники на
ЭЛТ с зеленым свечением люмино-
фора, в остальных — электромехани-
ческие устройства. Было очевидно,
что для последующего правильного
развития телевидения необходима
стандартизация.
Важно было решить, каким долж-
но быть число строк разложения,
следует ли применить чересстроч-
ную развертку и какая требуется
частота полукадров и кадров. От
этих решений зависели ширина
видеоканала (и в свою очередь по-
лоса пропускания в передатчике и
приемнике^ мерцание изображения
и частота сигнала в системе откло-
нения. Ассоциация радиопромыш-
ленников (ныне Ассоциация элект-
ронной промышленности) образовала
комитет телевизионных стандартов.
Еще в 1931 г. он выработал ре-
комендацию по распределению теле-
визионных каналов в метровом диа-
пазоне волн, а в 1936 и 1938 гг.—
рекомендации по стандартам на те-
левизионные передачи. Но поскольку
у промышленности не было единого
мнения (фирмы Philco и Du Mont
не согласились с предложениями
комитета), ФКС утвердила стандар-
ты только в 1941 г. Тогда было
принято число строк разложения
525, передача 60 полукадров в се-
кунду, двойная чересстрочная раз-
вертка и ширина видеоканала
4,24 МГц. В Англии, где регулярное
телевизионное вещание началось в
1936 г. и уже в 1937 г. на большой
район передавалась коронация Геор-
га VI, был принят 405-строчный
стандарт, а во Франции 819-строч-
ный.
Между тем, на всем протяжении
1930-х годов американская радио-
промышленность вовсе не желала,
чтобы телевидение подвергало опас-
ности ее прибыльный вещательный
бизнес, и эта незаинтересованность
нашла свое отражение в бездействии
ФКС. Положение усложнялось еще
тем, что фирма RCA, доминирующая
в телевизионном вещании, была при-
вержена своему собственному мето-
ду электронной развертки, до ком-
мерческой реализации которого, как
всем было ясно, оставалось еще мно-
го лет, и наотрез отказывалась при-
нять более доступную для того
времени систему механической раз-
вертки, например систему Дюмонта.
Наконец, на Нью-йоркской меж-
дународной выставке, открывшейся в
апреле 1939 г., американское телеви-
дение продемонстрировало свои по-
тенциальные возможности. Фирма
RCA начала регулярные телепереда-
чи со своего передатчика, установ-
ленного в «Эмпайр стейт билдинг».
Было выпущено в продажу неболь-
шое число телевизоров по цене
625 долл, (новый автомобиль тогда
можно было купить за 900 долл.),
а в 1940 г. посетители выставки
могли смотреть прямые телепередачи
из Филадельфии, с национального
съезда республиканской партии.
Передачи шли по экспериментально-
му коаксиальному кабелю корпора-
ции AT&T, одобренному ФКС в
1936 г.
Шесть фирм одна за другой объ-
явили, что начинают изготавливать
телевизоры для Нью-Йорка. Это
были American Television Corp., And-
rea Radio Corp., Allen B. Du Mont
Laboratories, General Electric, Philco
Radio and Television Corp, и RSA
Manufacturing Co. Телевизоры стои-
ли от 125 долл, (двухканальная мо-
дель с экраном 76 мм по диагона-
ли) до 595 долл, для модели с эк-
раном 31 см по диагонали, прини-
мавшей семь каналов телевидения и
содержавшей еще и автоматическую
радиолу. Разумеется, все это были
телевизоры монохромного изображе-
ния. Вскоре, в 1940 г., начались
экспериментальные цветные передачи
(см. раздел 4). Но вторая мировая
война задержала их дальнейшее
развитие.
Звездой на сцене электрической
связи в 1930-х годах было радио;
телевидение лишь подавало реплики.
Но и другие электронные системы с
нетерпением ожидали своей очереди
выйти на сцену. Уже родились не-
которые новые звезды, которые пока
что репетировали свои роли.
началу 1930-х годов даль-
нейшее улучшение отношения сиг-
нал —’ шум в радио- и телефонных
системах сдерживалось искажениями
в усилителях. До того времени усили-
тели должны были обеспечивать лишь
небольшое усиление, так как телефон-
ные и радиолинии покрывали только
малые расстояния. Но когда линии
связи стали удлиняться, потребова-
лись большие усиления.
Когда усилители работали в ре-
жиме высокого усиления, рабочую
точку приходилось выбирать на так
называемом нелинейном участке
выходной характеристики. Эти не-
линейности проистекали из соотно-
шения между мгновенными значе-
ниями входных и выходных напря-
жений лампового усилительного кас-
када. Не создавая особых трудно-
стей в усилителях, предназначаемых
для обработки в каждый момент
времени только одного сигнала, не-
линейные искажения становились
недопустимыми в случаях, когда на
один и тот же усилитель сигналы
подавались по двум или более ка-
налам, как это имеет место в систе-
мах передачи на несущей.
Дело в том, что нелинейность
фактически порождает в выходном
сигнале новые частотные составля-
ющие. Они появляются вследствие
взаимодействия сигналов, идущих по
разным каналам. В результате воз-
никает перекрестная модуляция —
элементы речи из одного канала
переходят в другой. Решение этой
проблемы в том, чтобы устранить ее
причину. Способ для этого дала от-
рицательная обратная связь.
Эта концепция, наверно, одна из
самых фундаментальных во всей
истории электроники. Как уже отме-
чалось, отрицательную обратную
связь открыл Блэк из фирмы Bell
Laboratories в 1927 г. Суть ее в том,
что часть выходного сигнала усили-
теля подается обратно на вход в
фазе, противоположной фазе вход-
ного сигнала. Даже если первона-
39
Фирма Telefunken вела передачи с
Олимпийских игр 1936 г., проходив-
ших в Берлине, используя телекамеру
на иконоскопе. Оператор этой каме-
ры Вальтер Брух позднее изобрел
систему цветного телевидения ПАЛ.
чальное усиление нелинейно, ре-
зультирующее новое усиление прак-
тически линейно. Более того, если
первоначальный коэффициент усиле-
ния изменяется во времени (имеет
дрейф), то новый (меньший по ве-
личине) коэффициент усиления уси-
лителя с обратной связью практиче-
ски остается неизменным.
Отрицательная обратная связь,
открытая Блэком, стала вскоре
Президент фирмы Radio Corp, of Ame-
rica Дэвид Сарнофф стоит перед те-
лекамерой на фоне специального
павильона, выделенного фирме RCA
на нью-йоркской международной вы-
ставке 1939 г. Из этого павильона
едва ли не впервые в США начались
передачи новостей по телевидению.
главным методом получения линий
связи, обеспечивающих высокое уси-
ление при малых искажениях. Такие
усилители имеют также то дополни-
тельное преимущество, что полоса
пропускания у них шире, чем у уси-
лителей без обратной связи. Итак,
примерно с 1934 г. можно было
развивать телефонную сеть без тру-
да, используя весьма широкую по-
лосу пропускания и большое число
каналов в одном проводе. В скором
времени стандартной стала телефон-
ная система, в которой основные
группы из 12 речевых каналов каж-
дая размещаются в частотном диа-
пазоне от 60 до 180 кГц; это по-
зволяет обеспечить частотный разнос
между каналами 4 кГц. Такая ос-
новная система сохранилась и до
настоящего времени, с той лишь раз-
ницей, что в нее добавлены более
высокие уровни умножителей и
супергруппы. Поскольку при таком
подходе резко падает удельная (в
расчете на один речевой канал)
стоимость телефонной линии, стала
возможна дешевая телефонная связь
на больших расстояниях.
с
Х>ледует ли осуществлять телефон-
ные соединения автоматически или
вручную — по существу, вопрос эко-
номики. Дискуссии на эту тему
начались еще на заре телефонии,
когда в эксплуатации находились
как ручные, так и электромеханиче-
ские коммутаторы. Там, где число
вызовов на абонента велико, дешевле
использовать автоматическую теле-
фонную станцию. Важно принимать
в расчет, разумеется, и то, каким
расстоянием разделены между собой
абоненты. Если телефонный разговор
междугородный, велико число про-
межуточных соединений, если же
связь осуществляется на короткое
расстояние,— этого нет. Поскольку
в 1930-х годах междугородные теле-
фонные переговоры велись редко,
особой нужды в автоматических се-
тях не было.
Конечно, должна была обеспечи-
ваться также совместимость всех
телефонных систем. В учреждениях,
подключенных к сети автоматической
телефонной связи, приходилось
оставлять ручные внутренние ком-
мутаторы, так как их не имело
смысла заменять на автоматические,
если нельзя было рассчитывать, что
стоимость последних быстро оку-
пится.
Еще одной восходящей звездой
была в то время радиолокация *.
1 В английском сокращении «ра-
дар» (radar — radio detection and
ranging, т. e. радиообнаружение п из-
мерение дальности); первое время
этот термин был принят и в совет-
ской литературе. — Прим, перев.
40
К,ак и другие средства электросвязи,
радиолокация возникла не на пу-
стом месте, не мановением руки
изобретателя-одиночки, В ее эволю-
ционное развитие внесли свой вклад
многие исследователи. Некоторые
промышленные обозреватели на пер-
вых порах даже не понимали, с ка-
ким великим открытием они столк-
нулись.
В сентябре 1922 г. два экспери-
ментатора, служившие в военно-мор-
ском флоте,— Э. Хойт Тейлор и Лео
К. Янг — проводили опыты по связи
на декаметровых волнах через реку
Потомак. В это время по реке про-
шел корабль, и связь прервалась.
Тейлор и Янг отметили этот факт.
Они задумывались над проблемой
защиты военно-морских сил от про-
никновения вражеских судов в тем-
нрте или тумане, и хотя данное на-
блюдение не имело прямой связи с
проводимым . ими радиоэксперимен-
трм, им сразу стало ясно, какое при-
менение оно могло бы получить.
Они предложили устанавливать на
эсминцах передатчики и приемники
декамедрового диапазона, с тем что-
бы можно было обнаружить про-
хождение любого судна между
эсминцами, установившими между
србой радиоконтакт.
. Это еще . не была радиолокация.
Здесь даже не использовалось от-
ражение радиоволн. Но Тейлор и
Я.нг были первыми, кто задумался
над применением радиоволн для
обнаружения движущихся объектов.
Прошли еще семь лет. В июне
1.930 г. Лоренс Э. Хайленд, коллега
Тейлора и Янга, проводил экспе-
рименты по определению направле-
ния с помощью декаметровых волн.
Он обнаружил, что когда над пере-
дающей антенной пролетает само-
лет, поле радиосигнала сильно иска-
жается. Хайленд был военным моря-
крм и хорошо понимал, какую угро-
зу в военное время представляют
самолеты для кораблей. Применение
обнаруженного явления снова
само напрашивалось. Хайленд пред-
лржил использовать декаметровые
волны для предупреждения о при-
ближении вражеских самолетов.
В январе 1931 г. исследователь-
ская лаборатория ВМС в Вашинг-
тоне (известная тогда как Авиацион-
ная радиолаборатория ВМС) присту-
пила к выполнению проекта, имев-
шего целью «обнаружение вражеских
судов и самолетов с помощью ра-
дио». Прошли годы, прежде чем
были целиком поняты и реализова-
ны основные принципы радиолока-
ции. В упрощенной форме их можно
сформулировать следующим обра-
зом:
□ Для обнаружения и определе-
ния местонахождения удаленных
движущихся объектов используется
Работы Джорджа Саутворта в лабо-
раториях фирмы Bell Telephone La-
boratories открыли путь к новому по-
ниманию природы радиоволн. На
этой фотографии показана первая
публичная демонстрация распростра-
нения радиоволн по волноводу, про-
веденная в институте радиоинжене-
ров 2 февраля 1938 г.
электромагнитное излучение частоты
3—30 МГц (декаметровые волны).
□	Это излучение посылается в
виде /-импульсов длительностью не-
сколько микросекунд, разделенных
между'собой интервалами, во мно-1
го раз -превышающими длительность
импульса. ?
.□ Импульсы отражаются от объ-
ектов; эти эхо-сигналы обнаружива-
ются и визуально отображаются в
приемном оборудовании, располо-
женном в месте передачи.
□	Расстояние до объектов опре-
деляется путем измерения времени,
за которое импульсы распространя-
ются от передатчика до цели и воз-
вращаются обратно.
□	Направление на цель опреде-
ляется путем использования узко-
направленных радиоантенн.
Реализацию всех этих принципов
нельзя связать с деятельностью ка-
кого-то одного лица. Она происхо-
дила постепенно, при участии мно-
гих исследователей как в США, так
и в других странах, и в конечном
итоге привела к созданию первой
радиолокационной станции.
Своим развитием радиолокация
во многом обязана некоторым элект-
ронным приборам, создававшимся
одновременно с ней. Самый важный
из них — это электронно-лучевая
трубка, которая получила применение
в радиолабораториях уже в начале
1930-х годОр. И . конечно, радиоло-
кация не была бы возможна без
вакуумного триода.
Сотрудники - исследовательской
лаборатории ВМС США, занимав-
шиеся радиолокацией, изучали метод
«биений». При этом методе передат-
чик и приемник разносились на
большое расстояние и хорошо экра-
нировались друг от друга. Передача
велась в непрерывном режиме, и на
приемнике в моменты, когда проле-
тающий самолет нарушал поле
радиосигнала, наблюдались флуктуи-
рующие сигналы, получившие назва-
ние «биений». Дальность обнаруже-
ния достигала 65 км.
Разнесение передатчика и прием-
ника на большое расстояние, необхо-
димое для правильной реализации
метода биений, исключало возмож-
41
ность его использования на судах
ВМС. Его полезность ограничивалась
защитой больших наземных объек-
тов, таких, как города и военные
базы.
Поскольку ответственность за за-
щиту таких объектов лежала на
сухопутных войсках, министерство
ВМС в январе 1932 г. передало
результаты своих работ в этом на-
правлении министерству армии. Его
заинтересованность в развитии радио-
локации пошла на спад. Тогда Янг
предложил Тейлору испробовать им-
пульсный метод. Работа над ним
началась в 1934 г.
Первым делом надо было разра-
ботать индикатор для отображения
ли его ко второй антенне, аналогич-
ной передающей. Когда небольшой
самолет пересекал радиолуч на рас-
стоянии около 1,6 км, эхо передан-
ного импульса заставляло стрелку
прибора, включенного на выходе
приемника, отклоняться, как выра-
зился один из участников экспери-
мента, «со страшной силой» — от
нуля до края шкалы. Это свидетель-
ствовало о том, что эхо-сигналы
можно обнаруживать в интервалах
между передаваемыми импульсами.
Тут же приступили к разработке
специального радиолокационного
приемника.
Радиолокация предъявляет к
приемнику ряд суровых требований,
лампового усилителя и ограничив
уровень, до которого его каскады
могли возбуждаться под действием
сигналов передатчика.
Третьим требованием было быст-
рое реагирование приемника при
усилении коротких эхо-импульсой.
Это означало, что резонансные цепи
приемника должны были обеспечить
согласованность его характеристик
со специфическими свойствами пере-
даваемых импульсов.
Наконец, в приемнике, обладав-
шем высоким усилением, должна
была полностью отсутствовать реге-
неративная обратная связь. Разра-
ботчики добились этого, использовав
супергетеродинный приемник, огра-
На крышке радиоприемника стоит
телевизионный приемник фирмы Те-
lefunken, имевший экран размером
9X12 см и обеспечивавший 90 строк
разложения кадра при кадровой ча-
стоте 25 кадр/с. Снимок сделан на
Берлинской радиовыставке 1932 г.
Первооткрыватели. Хойт Тейлор (с
трубкой в руке) и Лео К. Янг заме-
тили, что судно, прошедшее по реке
Потомак, нарушило радиосвязь меж-
ду передатчиком и приемником де-
каметрового диапазона.
выходных сигналов передатчика и
приемника. К обычному электронно-
лучевому осциллографу пристроили
необходимую схему развертки. Сле-
дующим этапом явилось создание
импульсного передатчика. Частота
несущей была выбрана 60 МГц, так
как ее уже использовали при экс-
периментах по методу биений. Ан-
тенной служил одиночный настроен-
ный отражатель. Мощность излуче-
ния в импульсе оценивалась вели-
чиной 100—200 Вт.
Следующий вопрос был такой:
удастся ли обнаружить энергию
эхо-импульса в интервале между
передаваемыми импульсами?
Исследователи одолжили у кого-
то экспериментальный широкополос-
ный связной приемник, отличающий-
ся высоким усилением, и подключи-
которые для существовавших в ту
пору приемников были необычны.
Поскольку приемник располагается
рядом с передатчиком, он испыты-
вает большие перегрузки, а необхо-
димо, чтобы после них его чувстви-
тельность восстановилась за неве-
роятно малое время — несколько
микросекунд.
Вторым требованием было све-
сти к минимуму время, в течение
которого на выходе приемника в
ответ на сильный эхо-сигнал, соот-
ветствующий высокой мощности сиг-
нала передатчика, действуют зату-
хающие колебания. Разработчики
добились этого, переработав схемы
ничив коэффициент усиления по на-
пряжению на любой частоте величи-
ной 1000 и изменив промежуточную
частоту таким образом, чтобы по-
лучить суммарный коэффициент уси-
ления по напряжению порядка 107.
Кроме того, с сугубой тщательно-
стью были отработаны экранировка,
фильтрация и заземление в общей
точке.
Новая система для ВМС была
подготовлена к натурным испыта-
ниям в апреле 1936 г. Полное вос-
становление чувствительности при-
емника после передаваемого им-
пульса казалось мгновенным, и поч-
ти сразу же на экране появлялись
42
красивые острые импульсы, отра-
женные от самолета. Наблюдения
эхо-импульсов во всем диапазоне
дальности до 40 км от индикатора
проводились несколько дней.
Успех этого эксперимента явился
результатом интенсивнейшей работы,
проведенной в лаборатории. Разуме-
ется, главной целью было снизить
размеры оборудования настолько,
чтобы его можно было использовать
на военных судах. Для этого необ-
ходимо было перейти на более высо-
кие частоты и уменьшить размеры
антенн. Это было сделано, и 2 июля
1936 г. была передана в эксплуата-
цию небольшая РЛС, работавшая на
частоте 200 МГц. В том же месяце
успешно закончились испытания пер-
вого радиолокационного антенного
переключателя также для частоты
200 МГц. Это позволило передатчи-
ку и приемнику работать с общей
антенной. Быстрое выполнение обе-
их разработок создало предпосылки
для установки радиолокатора на
военный корабль и проведения мор-
ских испытаний.
Первые испытания РЛС на море
были проведены в США в апреле
1937 г. РЛС была установлена на
борту эсминца «Лири», построенного
во время первой мировой войны. За
успешным завершением этих испыта-
ний последовала разработка РЛС
модели XAF, предназначавшейся
для установки на морских кораблях
ВМС. Широкие бортовые испытания,
проведенные в 1939 г., показали, что
эксплуатационные возможности этих
РЛС превзошли все ожидания. Позд-
нее РЛС XAF послужила прототи-
пом для модели СХАМ, которая бы-
ла установлена на 19 военных ко-
раблях. Когда совершилось нападе-
ние на Пирл-Харбор, это была
единственная модель морской РЛС,
имевшаяся у США.
1^. ак это обычно и бывает на
пути научного прогресса, в Европе
интерес к идее радиолокации возник
примерно в то же время (1934 г.),
что и в США. В Англии, например,
как и в США, основу этой работы
составили прежние (1924 и 1925 гг.)
попытки использовать декаметровые
радиоволны для измерения высоты
слоя Хевисайда — атмосферной обла-
сти, от которой отражаются радио-
сигналы.
Хотя в 1939 г. лидерами в разви-
тии радиолокации были Англия, Гер-
мания и США, первое коммерческое
применение она получила во Фран-
В конце 1930-х годов на одном из
зданий исследовательской лаборато-
рии ВМС (Анакостиа, окр. Колумбия)
была установлена антенна первой в
США законченной радиолокационной
станции. Антенна называлась «направ-
ляемой», поскольку ее можно было
поворачивать на 360°, устанавливая
на заданный азимут.
цпп в 1935 г. Французы создали
тогда весьма остроумное и полезное
устройство.
Приступая в 1934 г. к исследова-
ниям по обнаружению препятствий
с помощью радиоволн, научные со-
трудники фирмы Societe Francai.se
Radioelectrique думали о спасении
потерпевших кораблекрушение. В ре-
зультате их работы на лайнере «Нор-
мандия» в 1935 г. был установлен
детектор препятствий, в котором ис-
пользовались импульсные магнетро-
ны, работавшие в дециметровом диа-
пазоне волн. Характеристики этого
прибора оказались настолько удач-
ными, что в 1936 г. в порту Гавра
был установлен радиопрожектор для
обнаружения судов, входящих в га-
вань и покидающих ее.
Отражение радиоволн от самоле-
та в Англии наблюдали в начале
1930-х годов, а возможность исполь-
зования этого явления для обнару-
жения самолетов обсуждалась в
1934 г. В скором времени англичане
поняли, что радиоволны могли бы
создать идеальную основу для заме-
ны существовавшего в то время ма-
лоэффективного акустического обору-
дования противовоздушной обороны,
в котором местонахождение прибли-
жающегося самолета оценивалось
просто по звуку его двигателей, так
43
что при большой скорости самолета
оставалось слишком мало времени,
чтобы принять оборонительные меры.
С другой стороны, уже первые экс-
перименты показали, что радиолока-
тор сумеет обнаружить вражеский
самолет уже за 160 км или даже
дальше.
Организатором разработки радио-
локационного оборудования для этой
цели в Англии стал Роберт (впослед-
ствии сэр Роберт) Э. Уотсон-Уатт,
который в начале своей карьеры был
преподавателем физики в универси-
тетском колледже Данди. Возглав-
ляемый им отдел радио в Националь-
ной физической лаборатории был в
этой области ведущим. После успеш-
ной демонстрации в начале 1935 г.
предложенного им метода Уотсон-
Уатт получил денежные средства, по-
зволившие ему организовать опыт-
ное производство, и летом того же
года ввел в эксплуатацию первый
практически действующий радиолока-
тор для обнаружения самолетов.
Перед Уотсоном-Уаттом стояла та
же важная проблема, что и перед
американцами,— как модулировать
импульсами передатчик большой мощ-
ности. Ему удалось решить ее, и тех-
нические характеристики первой же
модели разработанного в его лабо-
ратории оборудования оказались на-
столько хорошими, что к концу
1936 г. министерство авиации по-
строило цепь из пяти РЛС, разне-
сенных на 40 км друг от друга. Эта
цепь впоследствии сыграла решаю-
щую роль в битве за Британию, в
ходе которой истребители британ-
ских ВВС наводились на германские
самолеты по данным радиолокацион-
ного наблюдения. Умение «чувство-
вать нутром» — это счастливое свой-
ство, которое так часто обнаружи-
вается при работе изобретателей и
экспериментаторов, не просто ускори-
ло разработку радиолокаторов в
США. Оно также оказало огромную
помощь в совершенствовании прибор-
ного инструментария в 1930-х годах.
Первые попытки передавать изобра-
жения при помощи радиоволн таким
же образом, как звуковые колеба-
ния, привели, например, к разработ-
ке современного осциллографа. И по-
явился он очень своевременно.
С тех пор как в 1897 г. в Страс-
сбургском университете (тогда он
был германским городом) Карл Фер-
динанд Браун применил электронно-
лучевую трубку для наблюдения про-
цессов, меняющихся во времени, ос-
циллограф был существенно улуч-
шен. Брауна считают, как правило,
изобретателем этого прибора, но на
самом деле его ЭЛТ годилась толь-
ко для использования в лаборатории.
Если бы инженеры были вынуждены
опираться на такой прибор, история
электроники, вероятно, не продвину-
лась бы дальше радио.
В начале 1930-х годов имели мес-
то значительные перемены в области
электронных измерений. Инженеры
начали понимать, что для полного
анализа работы оборудования недо-
статочно наблюдать его лишь в уста-
новившемся режиме, и перешли к из-
мерению переходных процессов. В то
время уже имелись различные осцил-
лографы гальванометрического типа
(одна только фирма Bell Telephone
Labs постоянно эксплуатировала
свыше 100 таких приборов), но эти
приборы не могли поспеть за воз-
растанием частоты процессов, исполь-
зуемых в радиотехнике. Понадоби-
лось умение «чувствовать нутром».
П опытки усовершенствовать
электронно-лучевую трубку до такой
степени, чтобы на ее экране можно
было отображать фотографии, пред-
принимались многими эксперимента-
торами. В Берлине Манфред фон
Арденне сделал трубку, которая счи-
талась низковольтной, а фирма Gene-
ral Radio Со. в 1931 г. использовала
трубку этого типа при изготовлении
электронно-лучевого осциллографа.
Он состоял из двух частей — элект-
ронно-лучевой трубки, помещенной
для защиты от бомбардировки иона-
ми в металлический цилиндр, и кожу-
ха, содержащего органы фокусировки
луча. Этот осциллограф позволял
наблюдать сигналы при дневном ос-
вещении. Срок службы ЭЛТ дости-
гал 1 тыс. ч. Считалось, что это до-
вольно дорогой прибор: он стоил
265 долл.
Но главный вклад в создание
современного осциллографа, пригод-
ного для серийного производства,
внес Аллен Дюмонт. В 1930 или
1931 г. он оставил свой пост главно-
го инженера фирмы De Forest Radio
Со. и основал собственную фирму
Allen В. DuMont Laboratories, в ко-
торой давал консультации па теле-
видению и занимался конструирова-
нием электронно-лучевых трубок.
В августе 1932 г. он начал реклами-
ровать эти трубки, а в ноябре того
же года выпустил в продажу свой
первый осциллоскоп, который на-
звал «катодно-лучевым осциллогра-
фом». Подобно первому осциллогра-
фу фирмы General Radio, осцилло-
граф Дюмонта состоял из двух ча-
стей, но кожух содержал и органы
фокусировки луча, и блок питания,
и схему развертки. Стоил он
185 долл.
В 1933 г. Дюмонт продолжал
улучшать ЭЛТ, в частности умень-
шать анодный потенциал, совершен-
ствовать люминесцирующие материа-
лы для экрана и увеличивать интен-
сивность луча. В июле этого года он
выпустил осциллограф, выполненный
в виде единого блока и имевший ча-
стоту развертки от 10 до 5000 Гц.
Однако этот большой прибор, пред-
назначался только для измеритель-
ных лабораторий.
Но в январе 1934 г. фирма Дю-
монта выпустила в продажу прибор
модели 137, который имел уже все
черты, характерные для осциллогра-
фа сегодняшнего дня. На экране
трубки была гравирована шкала,
позволявшая производить количест-
венные измерения сигналов, а орга-
ны регулировки, размещенные на ли-
цевой панели, обеспечивали плавную
регулировку скорости развертки и
фокусировки луча. Прибор работал
о г сети переменного тока, стоил
165 долл, и имел сверху ручку, об-
легчавшую его переноску.
Дюмонт продолжал совершенст-
вовать осциллограф на протяжении
1930-х годов. Этот прибор стал ос-
новным инструментом технических
измерений, и почти каждый месяц
для него предлагались новые приме-
нения.
Весной 1935 г. фирма RCA выпу-
стила на рынок собственный осцил-
лограф, ставший родоначальником це-
лой серии приборов для техников по
ремонту и обслуживанию радиоаппа-
ратуры (осциллографы Дюмонта
предназначались главным образом
для инженеров, работавших в изме-
рительных лабораториях).
Еще один пример успешной раз-
работки новых измерительных прибо-
44
В мае 1937 г. министерство армии
провело первую демонстрацию экспе-
риментальной длинноволновой про-
тивосамолетной РЛС обнаружения
SCR 268. Эта РЛС, состоявшая на во-
оружении во время второй мировой
войны, была сильно подвержена
воздействию искусственных помех,
которые противник создавал, выбра-
сывая с самолетов полоски станиоля.
Позднее была создана более эффек-
тивная РЛС SCR 584, работавшая на
сантиметровых волнах.
ров дают ламповые вольтметры. Вы-
сокий входной Импеданс вакуумной
лампы с самого начала сделал ее
естественным кандидатом на исполь-
зование в измерительных приборах.
Действительно, эта характеристика
дает возможность производить изме-
рения, не создавая заметной дополни-
тельной нагрузки на измеряемую
цепь. Но хотя вакуумную лампу ис-
пользовали при измерениях еще до
1930 г., Дж. У. Хортон, главный ин-
женер фирмы General Radio Со.,
отмечал в первом выпуске журнала
Electronics, что этим лампам недо-
стает «стабильности и согласованно-
сти технических параметров, столь
существенной для успешной работы
измерительного оборудования». При
использовании вакуумной лампы в
измерительном приборе ее перед каж-
дым измерением надо было калибро-
вать по стандартному источнику
опорного напряжения.
В январе 1931 г. Бэллантайн,
бывший тогда президентом фирмы
Boonton Research Corp., рассказывал
о тетроде с переменной крутизной, о
создании которого (совместно со
Сноу) он объявил в конце предшест-
вовавшего года. Бэллантайн отметил,
что логарифмическая сеточная харак-
теристика, свойственная этой лампе,
идеально подходит для измерений
многих видов.
Хотя отдельные улучшения, подоб-
ные этому, оказали немалую помощь
при развитии надежной электронной
измерительной аппаратуры, решаю-
щую роль здесь сыграло открытие
поразительно простого принципа от-
рицательной обратной связи. Лишь
ес применение сделало возможными
высокостабильные измерения.
Б лэк из фирмы Bell Telepho-
ne Laboratories установил, что часть
выходного сигнала усилителя можно
возвратить на вход таким образом,
что предотвращается нежелательное
усиление или ослабление выходного
сигнала. Но полное понятие об этом
важном принципе инженеры получи-
ли лишь после того, как он в начале
1934 г. рассказал об отрицательной
обратной связи в докладе, представ-
ленном Американскому институту
инженеров-электриков, а в июле
этого года написал статью для тех-
нического бюллетеня фирмы Bell Te-
lephone.
В конце 1930-х годов Бэллантайн
открыл собственную лабораторию и
начал изготавливать прибор, благо-
даря которому в цеховой жаргон на
последующие четыре десятилетия
вошла фраза «дай мне бэллантайн».
В Electronics за сентябрь 1938 г. сам
Бэллантайн описал этот измеритель
действующих значений, модель 300,
отметив, что «он примерно в 100 раз
чувствительнее обычного электрон-
ного вольтметра и позволяет изме-
рять напряжения, начиная с 0,001 В».
Прецизионные измерительные при-
боры, которые можно было бы при-
обрести прямо в магазине, были еще
довольно редки. Инженеры обычно
собирали их сами. Страницы первых
выпусков Electronics заполнены стать-
ями о том, как сделать тот или иной
прибор. В ряде статей рассказыва-
ется, например, как изготовить для
производственных измерений лампо-
вый тестер, соединив стрелочный
прибор фирмы Weston, Westinghouse
или GE с панелью, на которой смон-
тированы переключатели. Аналогич-
ные статьи публиковались об автоге-
нераторах, генераторах сигналов и
прочей измерительной аппаратуре, не-
обходимой радиоинженеру.
45
Катодно-лучевой осциллограф, как
назывался этот прибор, был выпущен
в 1931 г. фирмой General Radio Со.
(ныне GenRad Inc.). Он был оснащен
источником питания (слева) и схемой
развертки (справа), которая тоже про-
давалась отдельно. Трубка герман-
ского производства длиной 60 см
имела экран Диаметром 150 мм.
дним из первых радиопри-
боров, поступивших в серийное про-
изводство, стал тестер для проверки
радиоламп. Такие тестеры торговцы
радиоаппаратурой приобретали для
того, чтобы иметь возможность быст-
ро проверять лампы для своих клиен-
тов. Изготовителям ламповых тесте-
ров приходилось непрерывно обнов-
лять свои модели, так как новые
типы ламп на протяжении всего де-
сятилетия поступали непрерывным
потоком, и для каждого нового типа
в тестер нужно было вносить ка-
кие-то добавления. Широкое приме-
нение ламповых тестеров было ха-
рактерно не только для эры радио,
но и для эры телевидения, которая
тогда только начиналась.
Неразрывно связаны с развитием
радио также и эталоны частоты.
В начале 1930-х годов повсеместное
применение имели эталоны на основе
механического камертона; их ста-
бильность была порядка 10-7. Такая
стабильность удовлетворяла тогдаш-
ним требованиям, но камертонные
эталоны могли работать только на
частотах до 1000 Гц. Поэтому труд-
но было проводить сравнительные
измерения на более высоких часто-
тах, характерных для радиосвязи.
Основываясь на работе У. Гейди,
открывшего стабилизирующее влия-
ние кварцевого кристалла на часто-
ту колебаний в ламповой схеме,
Дж. У. Хортон и У. Э. Маррисон
разработали первый кварцевый гене-
ратор задающей частоты, который
они описали в статье, опубликован-
ной в журнале Proceedings of the
Institute of Radio Engineers в фев-
рале 1928 г. Однако лишь в мае
1930 г. в Национальном бюро стан-
дартов в Вашингтоне были установ-
лены первые кварцевые часы. За
последующее десятилетие такие часы
появились и в других странах, и это
привело к интересному открытию.
В Германии в Национальной фи-
зической лаборатории имелись квар-
цевые часы, которыми пользовались
в качестве эталона времени для раз-
личных научных и промышленных
лабораторий. В 1934 г., после того
как эти часы проработали год, ла-
боратория объявила о расхождении
между астрономическим временем
и временем кварцевых часов на
0,004 с, которое можно было отнести
только на счет суточного изменения
скорости вращения Земли.
На основе электроники было сде-
лано и еще одно открытие, привед-
шее к разработке электронного мик-
роскопа. Возможность использования
электронных пучков для оптического
увеличения с много большей разре-
шающей силой, чем у обычного мик-
роскопа, постулировали М. Кнолль и
фон Арденне в 1930 г. В начале
1931 г. сотрудники Берлинского
технического университета и фир-
мы German Electric заметили, что
электроны, эмиттированные с поверх-
ности, можно сфокусировать с по-
мощью катушек индуктивности та-
ким образом, что получается изо-
бражение этой поверхности. Е. Брой-
хе, X. йохансон и Р. Руденберг скон-
струировали приборы, обеспечиваю-
щие увеличение образцов примерно
в 15 раз. Но первыми исследователя-
ми, практически использовавшими
возможности электронной микроско-
пии, стали Кнолль и Е. Руска.
В Electronics за сентябрь 1933 г.
Кнолль опубликовал статью, объяс-
няющую принципы работы просвечи-
вающего электронного микроскопа.
46
В 1931 г. в Массачусетском техноло-
гическом институте Ванневар Буш за-
вершил работу над своим дифферен-
циальным анализатором. Это была
первая из серии машин Буша, став-
ших предшественниками современ-
ных аналоговых компьютеров. К их
разработке Буша побудила работа
над системами передачи электроэнер-
гии. Он вовремя понял, что необхо-
димо создать машины, способные ре-
шать аналитические задачи, чересчур
громоздкие для решения вручную.
Как отмечалось в статье, «к настоя-
щему времени достигнуто увеличе-
ние 1 :400». В следующем году
Руска повысил увеличение до
1 : 12000.
В 1938 г. в Германии сотрудники
фирмы Siemens and Halske, работая
под руководством Руски, построили
растровый электронный микроскоп,
увеличивающий образцы в 30 тыс.
раз. Аналогичные микроскопы были
построены в Лондонском технологиче-
ском колледже при содействии фир-
мы Metropolitan-Vickers Electric Со.
и Калифорнийского технологического
института.
н
I I а протяжении всей истории
прогресс человечества стимулировал
развитие все более совершенных ин-
струментов для производства вычис-
лений. В 1930-х годах продолжалось
усовершенствование электромехани-
ческих аналоговых вычислительных и
счетно-решающих устройств, в осо-
бенности благодаря трудам Ваннева-
ра Буша в Массачусетском техноло-
гическом институте. Тем не менее
становилось все более очевидным,
что недостаточную точность, свойст-
венную механическим аналоговым
вычислительным устройствам, прин-
ципиально невозможно преодолеть.
Первое ограничение создают меха-
нические допуски, с которыми могут
быть обработаны детали. По мере
износа в процессе эксплуатации эти
допуски возрастают, и точность счет-
но-решающего устройства еще более
ухудшается. Кроме того, точность об-
ратно пропорциональна скорости, с
которой способно работать устройст-
во. Далее, аналоговые вычислитель-
ные устройства требовали вмешатель-
ства человека при завершении вы-
числений, и конструкция каждого та-
кого устройства была ориентирована
на решение одной конкретной задачи.
При замене задачи необходимо было
изменять механические связи, что за-
нимало много времени и труда.
В то время, когда некоторые ис-
следователи продолжали попытки
усовершенствовать аналоговые вы-
числители, другие начали работать
над новым типом вычислительной
машины — такой, что могла бы авто-
матически выполнять заданную по-
следовательность команд и обраба-
тывать дискретные величины с боль-
шей достижимой точностью.
Стремление получить более точ-
ные астрономические таблицы для на-
вигации побудило Колумбийский уни-
верситет в 1929 г. договориться с
Томасом Дж. Уотсоном, главным уп-
равляющим делами корпорации Inter-
national Business Machines Corp., об
учреждении статистического бюро
Колумбийского университета. Оно
было оснащено табуляторами, изго-
тавливаемыми фирмой IBM и широ-
ко применявшимися в те времена для
коммерческих расчетов. В 1930 г.
Уотсон был до того поражен успеха-
ми Колумбийской лаборатории, что
разрешил ей построить специальный
табулятор, названный дифференциаль-
ным табулятором. Эта машина,
сооружение которой было закончено
в 1931 г., была по существу цифро-
вым счетным устройством, основан-
ным на принципах, впервые сформу-
лированных в XIX в. английским ма-
тематиком Чарлзом Бэбиджем.
Примерно в это же время Уоллас
Дж. Эккерт, математик и астроном,
стал сотрудником Колумбийского
университета и начал активно рабо-
тать в статистической лаборатории.
Будучи глубоко убежден, что цифро-
вое вычислительное оборудование
может принести огромную пользу
ученым, в особенности астрономам,
он уговорил Уотсона расширить ла-
бораторию. К 1937 г. это расшире-
ние завершилось созданием бюро
астрономических расчетов имени То-
маса Дж. Уотсона. Лаборатории,
созданные в Колумбийском универ-
ситете, ознаменовали вступление фир-
мы IBM в мир вычислительной тех-
ники, приведшее ее к процветанию и
обеспечившее ей ведущее положение
47
в современной электронной промыш-
ленности.
В это же время несколько мате-
матиков опубликовали некоторые из
первых основополагающих статей по
теории вычислительных систем.
Эмиль Л. Пост, логик, бывший про-
фессором Сити-колледжа в Нью-Йор-
ке, опубликовал в 1936 г. в Journal
of Symbolic Logic свой труд «Конеч-
ные комбинаторные процессы — ре-
дакция 1». В том же году в «Тру-
дах лондонского математического
общества» появилась статья «О вы-
числимых числах, с приложением к
проблеме разрешимости», написан-
ная Аланом М. Тьюрингом, англича-
нином, работавшим в Принстонском
университете.
Если эти две работы трактовали
вопросы теории автоматических ма-
шин, то со статьи, написанной год
спустя Шенноном, началось исследо-
вание вопросов проектирования
электрических цепей для выполнения
вычислений. Шеннон, который, как
упоминалось выше, приобрел извест-
ность как создатель теории информа-
ции, в своей магистерской диссерта-
ции, защищенной в Массачусетском
технологическом институте в 1937 г.,
предложил использовать при проек-
тировании электрических коммута-
ционных цепей операции булевой
символической алгебры. В дальней-
шем он же предложил схему элект-
рического сумматора по основа-
нию 2 — одну из первых двоичных
цифровых схем. Одновременно две
независимые группы начали работы
по электромеханическим цифровым
компьютерам.
Джордж Р. Штибиц, математик,
работавший в фирме Bell Telephone
Laboratories, в 1937 г. у себя дома,
используя испорченные телефонные
реле, собрал первые электрические
суммирующие схемы. Вскоре после
этого Штибиц начал отдавать проек-
тированию цифрового компьютера на
телефонных реле все свое рабочее
время. Пользуясь помощью Сэмюэла
Б. Уильямса, инженера по телефонии,
Штибиц в 1939 г. построил свой
«вычислитель комплексных чисел»,
или «релейный интерполятор», кото-
рый впоследствии стал известен как
релейный компьютер фирмы Bell,
модель 1. Набор операций у этой
машины был ограничен — только сло-
жение, вычитание, умножение и деле-
ние, но в ней впервые были реализо-
ваны несколько новых концепций, из
которых особенно примечательно ис-
пользование двоично-кодированных
десятичных чисел. В сентябре 1940 г.
машина демонстрировалась на собра-
нии американского математического
общества в Дармутском колледже.
Другую идею электромеханическо-
го счетного устройства выдвинул Хо-
вард Айкен, аспирант-физик Гарвард-
ского университета. Через посредст-
во одного из его профессоров, кото-
рый был членом совета директоров
бюро астрономических вычислений в
Колумбийском университете, с пред-
ложениями Айкена был ознакомлен
Уоллас Экерт, а тот передал их
фирме IBM. Там они произвели та-
кое большое впечатление, что руко-
водство фирмы прикомандировало к
Айкену для работы над конструиро-
ванием компьютера целую бригаду
инженеров во главе с Клэром Д. Лей-
ком. В 1944 г. был изготовлен и пе-
редан Гарвардскому университету
«автоматический управляемый вычис-
литель числовых последовательно-
стей» — первый автоматический циф-
ровой компьютер общего назначения.
R
U каждом десятилетии появля-
ются плодотворные идеи, осущест-
вление которых по тем или иным
причинам откладывается до лучших
времен. В 1930-х годах возникли де-
сятки таких идей. Две из них особен-
но примечательны.
В апреле 1936 г. Electronics сооб-
щил, что инженеры германской фир-
мы Siemens изготовили миниатюрные
конденсаторы, напылив на кусочек
слюды тонкую пленку серебра. Эти
инженеры приблизились к созданию
нынешних тонкопленочных компонен-
тов.
В 1934 г. в Англии Дж. Дрейер,
научный сотрудник фирмы Marconi
Laboratories, открыл и запатентовал
принцип жидких кристаллов. Факти-
чески никто этим открытием не заин-
тересовался, и оно было забыто до
1960-х годов.
48
ГЛАВА 4
В годы войны
Нередко случалось так, что стимулом для появления крупнейших достижений чело-
вечества служили кризисы и опасности. Так и опыт второй мировой войны превра-
тил электронику из простого развлечения и модной новинки в средство выживания,
а для союзников — ив средство конечной победы. В результате этого противобор-
ства родились вычислительная машина, техника миниатюризации, радиолокация, даль-
няя навигация и управляемые ракеты. Позднее, обратившись от военных целей к
стремлению сделать жизнь разнообразнее, техника породила коммерческое телеви-
зионное вещание, стереофонию и магнитную запись. Электроника стала приобре-
тать современный всепроникающий характер.
По миру распространялся тота-
литаризм. Назревала еще одна ми-
ровая война. В 1936 г. Германия соз-
дала ось Берлин — Рим с Италией и
подписала антикоминтерновский пакт
с Японией. К весне 1939 г. Австрия
и Чехословакия были без боя за-
хвачены гитлеровскими армиями, но
когда Германия вторглась в Поль-
шу, Великобритания и Франция объ-
явили войну державам оси. В тече-
ние месяцев на западном фронте ни-
чего не происходило. Спокойствие
было взорвано 9 апреля 1940 г. Под
гром артиллерии и визг бомб гер-
манская военная машина двинулась
вдоль северо-западного побережья
Европы во Францию, опрокинув бри-
танскую армию в море у Дюнкерка.
Уинстон Черчилль, ставший в мае
1940 г. премьер-министром Велико-
британии, позднее писал:
«В течение шести недель мы ока-
зались одинокими, почти безоружны-
ми, ощущая на своем горле пальцы
торжествующих Германии и Италии
и видя, как на другом краю земного
шара зловеще хмурится Япония».
Британское правительство, затра-
тившее 4,6 млрд. долл, на вооруже-
ние, столкнулось с нуждой. В ноябре
1940 г. Черчилль в письме к прези-
денту Франклину Д. Рузвельту про-
сил о помощи; месяцем позже Руз-
вельт ответил. Он публично предло-
жил договор ленд-лиза, по которому
Великобритании предоставлялось
американское оружие на условиях
отсрочки платежей, и когда этот до-
говор в марте 1941 г. приобрел силу
закона, США стали, по словам Руз-
вельта, «великим арсеналом демокра-
тии». В течение следующих четырех
At War, рр. 151—210.
лет они поставили союзникам более
чем на 50 млрд. долл, военных мате-
риалов. Примерно половина общего
Начинали с нуля. Для противодейст-
вия нацистской угрозе нужна была
мобилизация всех технических
средств в национальном масштабе, и
поэтому создавались новые исследо-
вательские лаборатории. Одной из
них была Радиационная лаборатория
Массачусетского технологического
института (вверху), которая стала
центром радиолокационных исследо-
ваний.
количества была направлена Велико-
британии.
Еще до конца 1941 г. нападение
Японии на Пирл-Харбор втянуло в
войну США. И прежде чем закончи-
лась вторая мировая война, 49 стран
какое-то время боролись на стороне
союзников против семи держав оси.
Советский Союз вступил в войну,
когда трехмиллионное германское
войско вторглось на советскую терри-
торию в июне 1941 г.
Р
О ойна преобразила Соеди-
ненные Штаты, вырвав их из застоя
Великой депрессии и вызвав переход
к лихорадочным темпам производст-
ва. Произошла широчайшая мобили-
зация как трудовых ресурсов, так и
вооруженных сил. 3,6 миллиона жен-
щин присоединились к 6 миллионам
мужчин на промышленном фронте
страны для производства кораблей,
грузовиков, пушек, самолетов и дру-
гих военных припасов, 16 миллионов
мужчин и женщин носили к Дню
Победы военную форму.
Значительными были усилия и в
области гражданской обороны. Авиа-
45>
наблюдатели контролировали с воз-
духа затемнение’ населенных пунктов,
особенно городов в прибрежной зо-
не, где свечение огней могло выдать
вражеским подводным лодкам место-
нахождение кораблей союзных сил.
Около 1,5 миллионов гражданских
наблюдателей обследовали океан в
поисках подлодок и воздушное про-
странство в поисках вражеских са-
молетов.
В ходе кампании на внутреннем
фронте граждане приобрели почти на
50 млрд. долл, облигаций военных
займов. В связи с ограничениями им-
порта стала ощущаться нехватка не-
которых товаров. Вошел в употреб-
ление синтетический каучук, стали
собирать металлолом и самые раз-
Радиолокатор на крыше. Радиацион-
ная лаборатория Массачусетского
технологического института была
местом проведения большей части
экспериментальных работ, приведших
к созданию американских военных
радиолокаторов. Здесь показаны
экспериментальные антенны на кры-
ше здания № 6 этой лаборатории
близ Массачусетской авеню в Кейм-
бридже.
ные материалы — от пустых тюбиков
из-под зубной пасты до свиного жи-
ра со сковородок, использовавшегося
для производства взрывчатки.
Американцам довелось жить в
условиях рационирования основных
продуктов — мяса, масла, кофе, саха-
ра и бензина, платя за них не день-
гами, а специальными талонами. Они
выращивали свежие овощи в так
называемых садах Победы — на зад-
них дворах своих домов, на пустырях
и в парках. Процветал также чер-
ный рынок. Контроль над заработной
платой и ценами, введенный Феде-
ральным управлением контроля цен,
позволил сдержать инфляцию.
И вот, когда в Европе уже выри-
совывалась победа, 12 апреля 1945 г.
вся нация была ошеломлена извести-
ем о смерти президента Рузвельта.
7 мая 1945 г. Германия подписала
акт о безоговорочной капитуляции
перед союзниками.
На рассвете 16 июля в пустыне
близ Аламогордо, шт. Нью-Мексико,
начался атомный век. С расстояния в
несколько миль ученые в благоговей-
ном ужасе наблюдали взрыв первого
атомного устройства и грибовидное
облако, поднявшееся на месте мачты,
на которой устройство было закреп-
лено. Было спешно начато изготов-
ление двух авиационных атомных
бомб, и 6 августа 1945 г. экипаж
бомбардировщика Б-29 сбросил пер-
вую из них на Хиросиму. Тремя
днями позже на Нагасаки упала
вторая бомба. На следующий день
японское правительство запросило
союзников об условиях капитуляции.
Официальное подписание безогово-
рочной капитуляции состоялось 2 сен-
тября 1945 г. на борту линкора
«Миссури» в Токийском заливе.
В конце войны в вооруженных
силах проводилась быстрая демоби-
лизация. Закон о правах военнослу-
жащих, вступивший в силу в июне
1944 г., обеспечил ассигнования, поз-
волившие миллионам ветеранов вер-
нуться в учебные заведения. Он пре-
доставил им также пособия по без-
работице, специальное медицинское
обслуживание, займы для покупки
домов, ферм и организации пред-
приятий.
С международной точки зрения
война вырвала США из изоляцио-
низма. Когда 28 июля 1945 г. сенат
ратифицировал Устав Организации
Объединенных Наций, Соединенные
Штаты стали первой страной, одоб-
рившей этот документ мира. Они
также оказали большую помощь
союзникам в восстановлении разру-
шенного войной хозяйства. Согласно
плану Маршалла, предлагалось, что-
бы послевоенное восстановление ми-
ровой экономики финансировалось
в основном Соединенными Штатами.
Конгресс одобрил этот план, и прези-
дент Гарри С. Трумэн подписал его
3 апреля 1948 г. Вооруженная борь-
ба окончилась, но холодная война
только начиналась.
в
то время как страна на-
смерть сражалась с другой страной,,
электронная промышленность всту-
пила в период необычайного творче-
ского развития и роста. Под влияни-
ем многомиллиардного потока
средств она превратилась из незначи-
тельной отрасли промышленности,
ориентированной на производство-
бытовой радиоаппаратуры, в героиче-
ского производителя прочной и на-
дежной военной аппаратуры, способ-
ной выдерживать действие экстре-
мальных температур, влажности,,
вибрации и ударов в боевых усло-
виях.
Радиолокация почти внезапно
перешла от ранней стадии развития
к периоду зрелости и помогла ВВС
Великобритании выиграть битву за
Британию. Усовершенствована была
и гидролокация, и военно-морские
силы союзников использовали ее для
обнаружения погруженных немецких
подводных лодок. Миниатюризация
позволила разместить схемы в не-
больших пространствах и создать ма-
логабаритную самолетную и ранце-
вую аппаратуру. Она же положила
начало созданию радиовзрывателей,,
которые обеспечили зенитной артил-
лерии, а также минометным и ар-
тиллерийским батареям союзников
значительное преимущество в пора-
жении целей. Гигантские вычислите-
ли, предшественники современных
компьютеров, были усовершенствова-
ны и сэкономили огромное число ча-
сов работы при расчетах баллисти-
ческих траекторий и астрономиче-
ских таблиц, используемых в навига-
ции. Переносные рации, разработан-
ные еще в 1933 г. для Корпуса свя-
зи Армии США, позволили улучшить
связь в пехоте.
В тылу электронные приборы бы-
ли усовершенствованы до такой сте-
пени, что при их помощи можно бы-
ло автоматически испытывать компо-
ненты на сборочных линиях и они
помогли справиться с нехваткой ра-
бочей силы. В авиационной и метал-
лообрабатывающей промышленности,
а также на производстве боеприпа-
сов, круглосуточная работа потребо-
вала создания электронного оборудо-
вания для управления работой сва-
рочных аппаратов и других уст-
ройств. И электронная промышлен-
ность блестяще выполнила эти требо-
50
вания благодаря созданию надеж-
ных ламп, разработанных в 1930-х
годах.
Вторая мировая война была пер-
вой войной, в которой электроника
сыграла решающую роль и она же
оказала феноменальное влияние на
промышленность. В истории Коми-
тета по военному производству ука-
зывается:
«За годы войны в электронной
промышленности более чем в 12 раз,
по сравнению с предвоенными года-
ми, увеличилась чистая ежемесячная
стоимость выполненных заказов по
конечной продукции и примерно от
двух до 20 или 30 раз по основным
компонентам. Число занятых в про-
мышленности возросло от предвоен-
ного максимума примерно 110 000 ра-
бочих до военного максимума
560 000».
После этого радиопромышлен-
ность уже никогда не возвращалась
к своему сравнительно незначитель-
ному положению в производстве, за-
висящему от повышения и пониже-
ния спроса на какое-либо одно бы-
товое изделие. Производство быто-
вых радиоприемников во время вой-
ны было незначительным, так как
оно переключалось на военные зака-
зы, и летчики, моряки, экипажи тан-
ков и пехотинцы полагались на ра-
ции как на жизненно необходимое
средство связи. Комитет по военно-
му производству указывает, напри-
мер, что в 1941 г. общий объем за-
водских продаж для 55 изготовите-
лей радиоаппаратуры составил
240 млн. долл. В 1944 г. объем про-
даж в этой отрасли, которая к тому
времени превратилась в промышлен-
ность аппаратуры радиосвязи и ра-
диолокации, с учетом производства
деталей, достиг ежегодной цифры
4,5 млрд, долл., что составило рост
1875 %.
По словам Уильяма Л. Бэтта,
председателя Комиссии по потребно-
стям Комитета по военному произ-
водству, каждый танк того времени
содержал радиоаппаратуры пример-
но на 5 000 долл., а тяжелый бом-
бардировщик был начинен «самыми
сложными и тонкими радиоустройст-
вами» на 50 000 долл.
Есть и другая интересная стати-
стика Комитета по военному произ-
водству. Так, общий объем производ-
ства радиоламп за период с 1942 до
первой половины 1945 г. включитель-
но оценивался цифрой свыше
1 млрд, долл., или около 15 % стои-
мости конечной электронной аппара-
туры, поставляемой пользователю.
Изготовители конденсаторов, кото-
рые до Пирл-Харбора продавали
своей продукции примерно на
5 млн. долл, в месяц, ко дню побе-
ды над Японией продавали ее на
12 млн. долл, в месяц. Аналогичным
образом, для 42 изготовителей транс-
форматоров^ для аппаратуры радио-
связи и радиолокации, объем произ-
водства которых в 1939 г. оцени-
вался цифрой 11 млн. долл., увели-
чился к концу 1944 г. по крайней ме-
ре до 95 млн. долл., а к 1945 г. еже-
месячный объем производства соста-
вил около 14 млн. долл.
Важнейшее значение для эффек-
тивности всей этой военной аппара-
туры радиосвязи и радиолокации
имела стандартизация, и значительная
часть этой работы была осуществле-
на инженерным отделом Ассоциа-
ции изготовителей радиоаппаратуры.
В начале 1942 г. в аппаратуре Армии
и ВМС использовались радиолампы
2300 типов. К концу войны число
типов ламп для аппаратуры военно-
го назначения было снижено до 224,
причем каждый тип лампы имел
свою спецификацию. Были разрабо-
таны стандарты также и для многих
других компонентов, включая элект-
рические измерительные приборы,
конденсаторы, коаксиальные кабели,
изоляторы, тумблерные переключате-
ли, резисторы и реостаты.
Н екоторые руководители
электронной промышленности видели
необходимость развития этой отрас-
ли еще до нападения на Пирл-Хар-
бор. В своей речи на банкете по слу-
чаю летней конференции Института
радиоинженеров 24 июня 1941 г. пре-
зидент этого института Фредерик
Эмонс Термен из Стэнфордского уни-
верситета сказал:
«Сейчас вооруженные силы стра-
ны извлекают много пользы из ин-
теллектуального наследия пионеров
радиопромышленности... Радио и дру-
гие связанные с ним средства будут
играть большую роль в управлении
войсками, в случае если наша стра-
на вступит в войну. Оно будет иг-
рать большую роль в организации
связи... Однако кроме этого специа-
листы по электронике находят сейчас
совершенно новые сферы деятельно-
сти в навигации и обнаружении про-
тивника, будь то на море, на суше
или в воздухе... Если нам придется
Британский первопроходец. Сэру Ро-
берту А. Уотсону-Уатту принадлежит
заслуга разработки радиолокатора и
превращения его из лабораторного
прибора в практическую систему. Его
работы помогли Великобритании
создать систему, которая сыграла ре-
шающую роль в Битве за Британию.
Позднее Уотсон-Уатт посетил США
для оказания помощи в разработке
американских радиолокаторов.
вступить в войну, то в наших воору-
женных силах будет широко приме-
няться самая сложная военная аппа-
ратура управления, значительная
часть которой основана на радио-
устройствах».
Еще раньше, в июле 1940 г., со-
вет директоров Американского ин-
ститута инженеров по электротехни-
ке принял резолюцию, в которой го-
ворилось о том, что эта организация
будет оказывать помощь президенту
Рузвельту в проведении программы,
направленной на укрепление оборо-
ны страны. В сентябре того же года
в журнале ИИЭ Electrical Engineer-
ing была помещена статья на ту же
тему, написанная Л. А. Хокинсом,
ведущим инженером исследователь-
ской лаборатории фирмы General
Electric Со. (Скенектади, шт. Нью-
Йорк). Хокинс писал:
«Безжалостная и неумолимая си-
ла нацистов была создана техникой,
и только техникой ее можно разру-
51
шить... Пленительные поиски истины
как таковой необходимо временно от-
ложить и все мысли и усилия сосре-
доточить на проблемах военной го-
товности... Исследования и разработ-
ки, как никогда раньше, должны про-
изводиться бок о бок до достижения
победного конца».
Примерно также думали и дру-
гие. Ванневар Буш, президент инсти-
тута Карнеги в Вашингтоне и спе-
циалист по электротехнике, к тому
времени уже обратился к президенту
Ключ к СВЧ. Радиационная лаборато-
рия Массачусетского технологическо-
го института революционизировала
радиолокацию, применив СВЧ. На
снимке показаны Е. Г. Боуэн, англий-
ский ученый (слева), и руководители
лаборатории Л. А. Дюбридж (в цент-
ре) и И. И. Раби; они рассматривают
один из первых вариантов американ-
ского резонаторного магнетрона.
Рузвельту и его советникам, и ука-
зал на необходимость мобилизации
науки для войны, в особенности пу-
тем ознакомления исследователей с
нуждами военных и военных с воз-
можностями науки.
Когда правительство 27 июня
1940 г. создало Национальный иссле-
довательский комитет по вопросам
обороны, Буш был назначен его
председателем. В число членов коми-
тета входили Карл Тейлор Комп-
тон, физик и президент Массачусет-
ского технологического института,
Джеймс Брайант Конант, химик и
президент Гарвардского университе-
та, Фрэнк Болдуин Джуетт, электро-
техник и президент Национальной
Академии наук и фирмы Bell Tele-
phone Laboratories, и Ричард Чейс
Толмен, физик и профессор физиче-
ской химии и математической физики
в Калифорнийском технологическом
институте. В этот комитет входили
также Комиссар по патентам США
и по одному представителю от Ар-
мии и ВМС.
В задачу комитета входила «ко-
ординация и поддержка научных ис-
следований по механизмам и уст-
ройствам военного назначения, за ис-
ключением тех, которые относятся
к проблемам полета». (Последние
входили в компетенцию Националь-
ного консультативного комитета Уп-
равления по аэронавтике и исследо-
ванию космического пространства.)
Поэтому одним из первых меро-
приятий комитета было довести до
сведения учебных и образовательных
центров страны сам факт его сущест-
вования и составить перечень нацио-
нальных ресурсов в этой области,
учтя как научный персонал, так и
физические средства и оборудование.
Конант направил послания в 50 ве-
дущих исследовательских центров.
Задача состояла в том, чтобы сосре-
доточить усилия специалистов на
выполнении проектов при возможно
меньшем нарушении учебных про-
грамм.
Кроме того, нужно было создавать
некоторые новые исследовательские
лаборатории. Например, возрастаю-
щая угроза со стороны немецких под-
водных лодок судоходству требова-
ла осуществления большой програм-
мы противолодочной борьбы, однако
никакого центра для такой деятель-
ности не существовало. Поэтому На-
циональный исследовательский коми-
тет по вопросам обороны быстро
создал два таких центра, один — по
контракту с Колумбийским универси-
тетом (Нью-Лондон, шт. Коннекти-
кут), а другой — с Калифорнийским
университетом в Сан-Диего.
Аналогичным образом, необходи-
мо было почти с нуля создать новый
центр по радиолокационным иссле-
дованиям. Хотя в стране уже была
проведена некоторая работа по
длинноволновой радиолокации, об-
ласть СВЧ-радиолокации была со-
вершенно не изучена. В качестве ра-
диолокационного центра был выбран
Массачусетский технологический ин-
ститут (Кеймбридж, шт. Массачу-
сетс), и его новая радиационная ла-
боратория стала одним из крупней-
ших достижений комитета.
Новых лабораторий требовала
также работа по созданию средств
противодействия для создания помех
средствам связи и радиолокаторам
противника. Крупнейшая из них —
Исследовательская лаборатория в
Гарвардском университете — возглав-
лялась Терменом из Стэнфордского
университета.
Национальный исследовательский
комитет по вопросам обороны
функционировал в течение всей вой-
ны и был распущен в январе 1947 г.
Сначала он подчинялся Националь-
ному совету обороны. Затем в июне
1941 г. было образовано Управление
научно-исследовательских и опытно-
конструкторских работ, для того
чтобы способствовать ускорению пе-
рехода от перспективных исследова-
тельских проектов к аппаратуре для
вооруженных сил.
Эта новая организация осущест-
вляла координацию исследователь-
ских программ Национального иссле-
довательского комитета по вопросам
обороны с программами военных ве-
домств и Национального консульта-
тивного комитета по аэронавтике.
Кроме того, она осуществляла тес-
ную связь с английскими учеными.
Эта организация имела 19 отделений,
из которых почти четвертая часть
была связана с электроникой. Дирек-
тором этого комитета также был на-
значен Буш, а впоследствии он стал
также директором Объединенного ко-
митета по новым видам вооружения
и оборудования, созданного Объеди-
ненным комитетом начальников шта-
бов США в мае 1942 г. с целью
внедрения новых видов вооружения.
дин из отделов этого Уп-
равления НИОКР служил централь-
ным пунктом исследований и разра-
боток по СВЧ-радиолокации. Кроме
того, главные усилия 14-го отдела
были направлены на разработки обо-
рудования, отвечающего конкретным
военным задачам, и на более эффек-
тивное использование уже существу-
ющего оборудования.
Были разработаны радиолокаторы
для обнаружения самолетов и ко-
раблей, управления огнем, навигации,
создания помех и для систем опозна-
вания. Многие из них стали позднее
неотъемлемой принадлежностью граж-
данского сектора.
К 1940 г. Англия и Соединенные
Штаты уже обменивались секретами
радиолокации. В научно-исследова-
52
тельском институте радиолокации
Великобритании, находившемся под
началом Роберта Уотсона-Уатта (по-
зднее сэра Роберта), был создан маг-
нетрон, высококачественная электрон-
ная лампа, которая генерирует
СВЧ-энергию. Она использовалась в
радиолокационных передатчиках S-ди-
апазона (3000 МГц), а позднее в
большинстве СВЧ-радиолокаторов на
всех частотах до 30 000 МГц.
Разработчики стремились к макси-
мально возможному повышению ча-
стоты, поскольку разрешение радио-
локатора, т. е. его способность раз-
Обучение. В 1941 г. применение ра-
диолокации для обнаружения враже-
ских самолетов и управления огнем
зенитных орудий было еще сравни-
тельно примитивным. Здесь показа-
но, как английские операторы обуча-
ются пользованию первыми образца-
ми этого электронного оборудования.
дичать отдельную цель среди мно-
жества целей, увеличивается на бо-
ле высоких частотах. К сожалению,
по мере увеличения частоты возра-
стает и атмосферное затухание. Это
ограничивало дальность.
Тем не менее лидерство англичан
в области магнетронов было весьма
примечательным. Немцы так никогда
и не смогли приблизиться к ним; их
радиолокаторы по большей части
были ограничены частотами в не-
сколько сотен мегагерц.
В США исследователи Колумбий-
ского университета, Массачусетского
технологического института и Науч-
но-исследовательской лаборатории
ВМС разработали антенный переклю-
чатель. Этот переключатель позволил
использовать одну и ту же антенну
для передатчика и приемника радио-
локатора. Переключатель обеспечил
лучшие условия работы для передат-
чика и приемника, а кроме того, он
позволил сэкономить стоимость вто-
рой антенны.
Другие мировые державы также
активно занимались радиолокацией.
Франция, например, установила на
своем океанском лайнере «Норман-
дия» импульсную РЛС мегагерцево-
го диапазона для избежания столк-
новений. Эта экспериментальная
станция была выведена из строя,
когда в 1942 г. на «Нормандии» воз-
ник пожар и она затонула будучи ин-
тернированной в Нью-йоркской гава-
ни. По некоторым сведениям, Совет-
ский Союз уже в 1941 г. имел са-
молетную РЛС раннего обнаруже-
ния, работавшую в диапазоне
300 МГц, а Япония имела аналогич-
ный локатор к 1942 г.
В отличие от англичан и амери-
канцев немцы с их тактикой «блиц-
крига» не планировали свои про-
граммы разработки радиолокаторов
на длительную войну. Когда они
уже поняли, что война затягивается,
было уже слишком поздно. К тому
времени Германия сама днем и
ночью подвергалась бомбардировкам
авиацией союзников и немцы не мог-
ли даже поддерживать текущее про-
изводство, не говоря уже о том, что-
бы позволить себе роскошь зани-
маться исследованиями и разработ-
ками. Они так никогда и не смогли
наладить производство СВЧ-радиоло-
каторов с их высокой разрешающей
способностью, а сумели лишь со-
здать опытные образцы новых
систем.
В противоположность этому, ан-
гличане и американцы выпускали
СВЧ РЛС в массовом количестве.
Это стало возможным благодаря ог-
ромным усилиям в области исследо-
ваний и разработок в США, причем
в таком объеме, который никогда не
предпринимался ранее.
Одна пятая часть всех физиков
страны, примерно несколько сотен
человек, работали над созданием
радиолокаторов в Радиационной
лаборатории Массачусетского техно-
логического института. Работы про-
водились также в Радиационной ла-
боратории Колумбийского универси-
тета и в Гарвардской радиолокаци-
онной лаборатории. Разработки про-
изводились столь быстро, что боль-
шинство систем в тех или иных от-
ношениях устаревало прежде, чем
они запускались в производство. Это
создавало свои проблемы, поскольку
нужно было решать, когда тот или
иной радиолокатор был уже «доста-
точно хорош».
В «Истории радиационной лабо-,
ратории Массачусетского технологи-
ческого института», выпущенной в
1946 г., указывается, что в конце
войны на таких промышленных пред-
приятиях, как фирмы Raytheon, Sper-
ry и Westinghouse, ежемесячно про-
изводилось 2000 радиолокаторов. В
этом же издании указывается, что
на разработки и производство радио-
локаторов было израсходовано
средств больше, чем на атомную
бомбу, а именно 2,5 млрд. долл,
против 2 млрд. долл.
Радиолокатор сыграл в боевых
действиях двойную роль как насту-
пательного, так и оборонительного
оружия. Для Великобритании это
было просто находкой. В июле
1940 г. немцы начали массирован-
ную воздушную войну против Вели-
кобритании. Они располагали для
этого 2500 бомбардировщиками и
истребителями, а ВВС Великобрита-
нии могли выставить против них 900
истребителей. К концу октября
1940 г. «Люфтваффе» вынуждены
были отступить, проиграв битву за
Британию.
Главную роль в этой победе
сыграли английские поисковые ра-
диолокаторы, созданные на основе
работ Уотсона-Уатта в конце 1930-х
годов. При помощи радиолокаторов
офицеры наведения на земле имели
возможность направлять истреби-
тели ВВС Великобритании на немец-
кие бомбардировщики в нужный
момент времени. В один день сен-
тября 1940 г. при налете на Лондон
немцы потеряли 185 самолетов.
Успеху англичан способствовали
два различных радиолокатора. Один
из них представлял собой наземную
систему для перехвата, другой — бор-
товую систему перехвата. Оба они
работали в СВЧ диапазоне и в раз-
ных вариантах использовали магнет-
рон на 3000 МГц. Наземные радио-
локационные системы перехвата
53
Локатор для наведения истребителей.
Это один из первых фотоснимков
английской радиолокационной уста-
новки. Получившая название станции
типа 16, она использовалась главным
образом при наступательных опера-
циях для определения данных о даль-
ности и высоте, которые передава-
лись в штаб группы и позволяли осу-
ществлять наведение тактических
истребителей.
защищали острова, а бортовые были
установлены на всех истребителях
ВВС Великобритании и работали на
частотах вплоть до Х-диапазона.
Эта РЛС с дальностью действия
примерно 80 км стала основой для
многих американских разработок в
период с 1942 по 1945 г. При ис-
пользовании частоты 300 МГц даль-
ность была всего 40 км и радио-
локатор обладал значительно мень-
шей разрешающей способностью.
К огда 11 декабря 1941 г.
Германия объявила войну США,
противолодочный радиолокатор
«Дамбо-1» только что произвел свой
первый полет на патрульном бом-
бардировщике американских ВМС.
Этот радиолокатор был дальнейшим
развитием бортовой английской си-
стемы радиолокационного перехвата.
Эта система явилась также исходной
моделью для создания радиолокато-
ров, предназначенных для оснаще-
ния американских истребителей.
Дальность действия радиолокато-
ров союзников постоянно менялась
в зависимости от мощности и типа
излучаемых импульсов. Первые ти-
пы радиолокаторов Х-диапазона
позволяли вести наблюдения на
дальности около 40 км. С другой
стороны, экспериментальная амери-
канская станция S-диапазона имела
дальность действия 200 км.
Для исследователей радиационной
лаборатории Массачусетского техно-
логического института главной зада-
чей было создание мощных генера-
торных ламп, поскольку кроме уве-
личения дальности действия радио-
локаторов их можно было исполь-
зовать для подавления радиолокато-
ров противника. В качестве средств
противодействия тогда использова-
лись просто мощные шумовые гене-
раторы, которые перегружали при-
емники радиолокационных систем
противника сильными сигналами.
Тем временем уже производились
эксперименты с маячковыми лампа-
ми — вакуумными триодами, кото-
рые представляли собой мегагерце-
вый вариант классических высоко-
частотных радиоламп. На таких
лампах в Радиационной лаборатории
Массачусетского технологического
института был создан радиолокатор
L-диапазона типа «Марк I», который
стал прототипом для многих более
поздних радиолокаторов. Однако
маячковые лампы были затем заме-
Микки Маус. Это название появилось
из-за двойной антенны американской
армейской зенитной РЛС типа
SCR-547, которая показана здесь на
итальянском фронте в 1945 г. Она
была предназначена для измерения
высоты полета вражеских самолетов,
результирующие данные передава-
лись на огневую позицию.
нены более мощными и надежными
магнетронами.
Наряду с исследованиями в обла-
сти радиолокации развивалось и
производство радиолокаторов. Фир-
ма Raytheon, например, получила
контракт на производство несколь-
ких десятков моделей S-диапазона,
а вскоре эта фирма выпускала сот-
ни станций Х-диапазона в месяц.
Работали они на частоте 10 000 МГц,
и в некоторых из них использова-
лись вновь разработанные пере-
страиваемые магнетроны. Это да-
вало возможность менять рабочую
частоту, защищаясь тем самым от
воздействия помех противника.
Среди средств противодействия
радиолокаторам, созданных во время
войны, одними из самых простых и
наиболее эффективных были дез-
ориентирующие отражатели. Они
изготавливались из тонких полосок
алюминиевой фольги или станиоля и
нарезались отрезками в соответствии
с определенной частотой. Массиро-
ванное сбрасывание таких полосок с
воздуха позволяло заглушить радио-
локаторы противника в результате
создания множества отраженных сиг-
налов. Для подавления разных ча-
стот использовались полоски различ-
ной длины. Такие дезориентирующие
отражатели были дешевы, легки и не
требовали особо высокой точности
при сбрасывании.
Радиолокационные антенны пред-
ставляли собой параболические
чаши, причем их диаметр опреде-
54
лялся рабочей частотой. Чем выше
частота, тем меньше мог быть диа-
метр антенны, и поэтому, кроме уве-
личения разрешающей способности,
у исследователей была еще одна
важная причина стремиться к мак-
симально возможному повышению
частоты для самолетных радиолока-
торов.
ля обеспечения высокой раз-
решающей способности важнейшее
значение имело тщательное регули-
рование диаграммы направленности
антенны. Когда диаграмма направ-
ленности излучения антенны расплыв-
чата, то изображение объекта на
экране радиолокатора получается та-
ким же. Одним из решений этой
проблемы было создание антенны в
виде щелевого волновода.
Она представляла собой длинный
отрезок волновода — полой метал-
лической трубы круглого или прямо-
угольного сечения — по которому
распространялось электромагнитное
излучение. Если в стенках этого
волновода прорезать отверстия в ме-
стах, выбранных при помощи специ-
ального математического анализа,
значительная часть которого была
выполнена Юлианом Швингером из
Радиационной лаборатории Массачу-
сетского технологического института,
то, согласно теории, энергия должна
«вытекать» и излучаться в соответ-
ствии с определенной диаграммой на-
правленности, Такой волновод дол-
жен был действовать как антенна.
Подобные устройства могли иметь
длину в несколько десятков метров,
и их было не так-то удобно изготав-
ливать и использовать, однако они
работали. Для такого рода переда-
ющих линий особенно пригодными
оказались сверхвысокие частоты, по-
скольку размеры волновода для них
требовались вполне приемлемые. Так,
поперечное сечение волновода для
Х-диапазона было всего 1X2 см.
По мере того как радиолокаторы
становились способными лучше осу-
ществлять дискриминацию целей в
результате применения усовершенст-
вованных антенн и более высоких
частот, все серьезнее становилась
проблема соответствующего отобра-
жения принимаемых сигналов. Сна-
чала для этого использовалась про-
стая электронно-лучевая трубка, по-
хожая на трубку обычного осцилло-
графа. Однако и здесь происходили
быстрые усовершенствования.
Первый индикатор кругового об-
зора (ИКО) для самолетного радио-
локатора, разработанный в Радиа-
ционной лаборатории Массачусет-
ского института, был установлен в
июле 1942 г. на патрульном бомбар-
дировщике ВМС фирмы Lockheed.
Имея на экране отображение двух
координат — дальности и азимута —
летчик мог более точно прослежи-
вать неприятельские подводные
лодки.
Разрешающая способность радио-
локаторов и ИКО были разработаны
до такой степени, что летчики могли
получать радиолокационные «фото-
графии». При идеальных условиях,
по контуру радиолокационного изо-
бражения можно было распознавать
приближающиеся самолеты.
Примерно в это время один анг-
лийский представитель, посетивший
Радиационную лабораторию Масса-
чусетского технологического инсти-
тута, видел такой ИКО на острове
Нантакет. Изображение на этом ин-
дикаторе было настолько похоже на
фотографию, что он заявил: «Это
поворотный пункт в войне». Это
был радиолокатор типа СХВК — по-
исковая РЛС Х-диапазона с даль-
ностью действия свыше 160 км. Она
давала импульсный выходной сиг-
нал и имела перестраиваемые поло-
совые фильтры для отсечки шума и
других паразитных сигналов фона.
С тех пор стало быстро расширяться
применение фильтров, и вскоре они
стали использоваться для снижения
уровня сигналов искусственных по-
мех.
К 1943 г. державы «оси» стали
регулярно испытывать поражения.
И изменить ход событий помогала
электроника. В Радиационной лабо-
ратории уже через несколько недель
после начала разработки был по-
строен опытный образец СВЧ РЛС
раннего предупреждения, которая
обеспечивала обнаружение на уда-
лении свыше 240 км и могла раз-
решать несколько десятков целей.
Некоторые факты относительно
этой системы все еще остаются за-
секреченными. В ней использовался
мощный магнетрон S-диапазона, и
много лет спустя, уже в 1950-х го-
дах, она послужила основой для
создания американской радиолока-
ционной системы раннего предупреж-
дения, развернутой в Канаде.
Другой важнейшей разработкой в
области радиолокации стала станция
Н2Х, которая появилась в 1943 г.
Сначала это была просто экспери-
Три координаты. Для эксплуатации
этой РЛС типа 9936 Корпуса связи
США, показанной
холма в Италии,
из пяти человек,
ратора следили
здесь на вершине
требовался расчет
Три сидящих опе-
соответственно за
азимутом, углом места и дальностью
цели.
ментальная станция, однако она ока-
залась настолько хорошей, что была
запущена в производство, несмотря
на нехватку средств. Радиолокаци-
онный передатчик этой станции, ко-
торая позволяла осуществлять точ-
ное бомбометание в условиях пло-
хой погоды (в некоторых случаях с
точностью до 100 м), устанавливал-
ся в носовой части бомбардировщи-
ков В-17 и использовался для бом-
бардировок объектов в Германии.
Примерно в это же время груп-
пой разработки радиолокационной
аппаратуры в Колумбийском универ-
ситете был создан новый вариант
перестраиваемого магнетрона Х-диа-
пазона. Он оказался идеальным как
для аппаратуры подавления, так ii
для преодоления средств радиолока-
ционного противодействия противни-
ка. Пиковые мощности непрерывно
повышались и в некоторых моделях
она достигла десятков тысяч ватт.
Одной из проблем применения
радиолокаторов во время войны бы-
ло обнаружение самолетов, прибли-
жающихся на малой высоте под
прикрытием местных предметов. Яв-
ление, которое получило название
местных помех, создаваемых отра-
жением от земли или наземных
55
предметов, иногда способствовало
маскированию небольших самолетов,
летящих на малых высотах. Это яв-
ление находилось под постоянным
вниманием, и в конце концов были
найдены способы для сведения его
к минимуму, в число которых вхо-
дило изменение рабочей частоты
ридиолокатора и типа излучаемого
им импульса. Различия отраженных
сигналов, принимаемых при таких
изменяющихся условиях, позволяли
в некоторой мере производить то,
что называется сейчас обработкой
сигнала для уменьшения влияния
местных помех. Значительная часть
этой работы была выполнена в Ра-
диационной лаборатории Массачусет-
ского технологического института.
Когда война приблизилась к сво-
ему окончанию в 1945 г., исследо-
вания в области радиолокации и
разработки новых моделей замедли-
лись. Однако во многих лаборато-
риях фундаментальные исследования
продолжались. Так, в Радиационной
лаборатории Массачусетского техно-
логического института был создан
отдел фундаментальных исследова-
ний под руководством Юлиуса А.
Стрэттона, задачей которого было
внедрение результатов исследований
военного времени в гражданский
сектор. Были поставлены исследова-
ния по газонаполненным проводни-
кам, диэлектрическим материалам
и фундаментальной физике, и эту
работу взяла потом на себя элект-
ронная исследовательская лаборато-
рия института.
Важным достижением, сделанным,
однако, слишком поздно, для того
чтобы его можно было использовать
на войне, стало создание фирмой
Bell Telephone Laboratories в 1947 г.
РЛС, работающей на импульсах с
линейной ЧМ. В радиолокаторе,
работающем на импульсах с линей-
ной ЧМ или со сжатием импульсов,
излучаются очень длинные модулиро-
ванные импульсы, которые затем
подвергаются сжатию при приеме.
Этот метод решал проблему дости-
жения большой дальности и высо-
кой разрешающей способности на
данной частоте и в то же время
устранял проблемы синхронизации и
генерирования коротких импульсов с
большой пиковой мощностью.
Другими разработками военного
времени, которые нашли примене-
на море. РЛС управления огнем так-
же играли важную роль в морских
операциях времен второй мировой
войны. Эта радиолокационная антен-
на «Марк 4» установлена на приборе
управления артогнем «Марк 37» эс-
кадренного миноносца «Николас»
ВМС США (DD 449). Эта фотография
была опубликована в январе 1944 г.
ние в коммерческом секторе, стали
самолетный радиолокатор APS-10
S-диапазона, который использовал-
ся на воздушных лайнерах, а также
РЛС МК-26 К-диапазона, имевшая
столь высокое разрешение, что на ее
экране можно было ясно различать
реки, и эта станция стала основой
для радиолокационного картографи-
рования.
Радиолокация послужила стиму-
лом для быстрого развития лампо-
вой техники и наиболее примечатель-
ным успехом здесь явилось быстрое
превращение магнетрона из экспери-
ментального лабораторного устрой-
ства в надежный и мощный источ-
ник высокочастотной энергии. Менее
широко разрекламированной разра-
боткой было создание приемопере-
дающей лампы. Это была переклю-
чающая лампа, обычно газонапол-
ненная, которая защищала вход
радиолокационного приемника в мо-
менты излучения импульсов. Она
обеспечивала подачу отраженных от
цели сигналов на приемник в про-
межутки между излучаемыми им-
пульсами.
Наиболее важным из всех было
использование в радиолокаторах
кристаллических детекторов в каче-
стве смесителей, видеодетекторов и
восстановителей постоянной состав-
ляющей. Кристаллические детекторы
военного времени уже не были теми
неуклюжими галеновыми детектора-
ми с контактной пружиной 1920- и
1930-х годов, а представляли собой
новые герметизированные устройст-
ва. Наиболее широкое применение в
них получили германиевые кристал-
лы, причем детекторы того времени
могли выдерживать постоянное об-
ратное напряжение 50 В. Прямое
сопротивление их составляло около
0,1 Ом. Такие диоды применялись
на частотах до 3000 МГц.
П к
I  осле объединения англий-
ских и американских усилий в об-
ласти разработки гидролокаторов
очень скоро было обнаружено, что
обе эти страны идут почти парал-
лельными путями. Единственным
различием было то, что англичане
работали над созданием электро-
стрикционного излучателя звуковых
волн, тогда как в США разрабаты-
вался излучатель, основанный на ис-
пользовании магнитострикции, спо-
собный давать резкие «свисты». Гид-
56
Глушитель. Эта антенна была разра-
ботана в исследовательской лабора-
тории Гарвардского университета и
составляла часть системы «Туба», ги-
гантского радиолокатора, который ис-
пользовался ВВС Великобритании для
противодействия радиолокаторам не-
мецких ночных истребителей. Форма
этой антенны обеспечивала получе-
ние луча, широкого в вертикальной
и горизонтальной плоскости и в
большом диапазоне частот.
ролокатор для обнаружения погру-
женных подводных лодок противни-
ка получил название Sonar, что яв-
ляется акронимом слов Sound Navi-
gation and Ranging *, Подобно
радиолокатору, гидролокатор пред-
ставляет собой устройство, определя-
ющее дальность по отраженным
сигналам.
Принцип действия гидролокатора
кратко состоит в следующем. Ко-
рабль излучает звуковые волны в
толщу воды. Встретившись с каким-
либо препятствием, волна отража-
ется обратно в направлении кораб-
ля, и, поскольку скорость распрост-
ранения звука в воде известна, гид-
ролокатор корабля позволяет опре-
делить расстояние до объекта по
времени прихода отраженного сиг-
1 Навигация и измерение даль-
ности по звуку.
нала. Для создания необходимой
звуковой волны гидролокатор кораб-
ля генерирует электрические сигна-
лы, которые подаются на специаль-
ный излучатель, установленный на
киле корабля как можно глубже в
воде. Излучатель преобразует элект-
рические сигналы в звуковые и излу-
чает их в толщу воды.
Англичане создали свою гидро-
локационную систему еще в годы
первой мировой войны, и тогда для
излучения звуковых волн использо-
вался пьезоэлектрический генератор.
Система эта получила название
ASDIC по первым буквам англий-
ского названия исследовательского
комитета, созданного союзниками в
1917 г. для решения проблемы обна-
ружения подводных лодок *. К на-
1 Allied Submarine Detection In-
vestigation Committee.
чалу второй мировой войны Велико-
британия оснастила свой флот систе-
мами ASDIC, которые имели элект-
рострикционные излучатели. Тем
временем в США по контракту с
фирмой Submarine Signal Со. (Нью-
порт, шт. Род-Айленд) проводились
работы по созданию излучателя маг-
нитострикционного типа. (Впоследст-
Управление огнем, В кабине армей-
ского истребителя типа А-26 1945 г,
потребовалась большая перекомпо-
новка, для того чтобы разместить не-
обходимую электронную аппаратуру.
Справа виден ящик осциллографа
системы «Фолкон-М», представляю-
щего собой часть радиолокационного
оборудования, расположенного под
ним, которое использовалось для
управления огнем 75-мм пушки.
вин эта фирма вошла в состав фир-
мы Raytheon.)
После того как США вступили в
войну, сотрудничество в этой обла-
сти привело к усовершенствованию
обеих систем: американцы использо-
вали обтекатель излучателя англий-
ской системы ASDIC, а англичане
приняли американский излучатель.
В период с 1941 по 1943 г. судо-
ходство союзников терпело большие
потери от подводных лодок, однако
после этого эскортные корабли,
оснащенные гидролокаторами, стали
обеспечивать эффективную защиту,
находясь в конвоях торговых судов
в Атлантике. Этому способствовали
также гидролокационные буи, сбра-
сываемые с самолетов. Сигналы, от-
раженные от вражеских подводных
лодок, принимались аппаратурой*
таких буев и необходимая информа-
ция передавалась на борт самолетов,,
которые получали возможность бы-
стро направлять противолодочные-
суда к местам нахождения подвод-
ных лодок.
Некоторые дополнительные при-
боры, которыми оснащались гидро-
57
локаторы, позволяли обнаруживать
погруженные минные поля, опреде-
лять глубину подводных лодок и
обнаруживать приближающиеся тор-
педы.
Когда союзные войска высади-
лись в Нормандии в 1944 г., то
авиационное прикрытие в сочетании
со сплошным радиолокационным и
гидролокационным обзором обеспе-
чило настолько эффективную защи-
ту сил вторжения, что подводные
лодки противника не могли пото-
пить ни одного корабля.
Н е столь существенно важ-
ным для военных усилий, как радио-
локация и гидролокация, было соз-
дание системы дальней радионавига-
ции «Лоран» в Радиационной лабора-
тории Массачусетского технологиче-
ского института. Принцип действия
этой системы предусматривал ис-
пользование одной ведущей и двух
ведомых станций, расположенных на
расстояниях 300—800 км друг от
друга. По схеме, разработанной в
этом институте, передатчик ведущей
станции должен был передавать им-
пульсный сигнал, который по поступ-
лении на одну из ведомых станций
должен был запускать аналогичный
импульс на той же самой частоте.
Сравнивая моменты поступления им-
пульсов от ведущей и ведомой стан-,
ций, оператор мог получить прямой
отсчет разности времени и построить
по этим разностям семейство пара-
болических кривых. Вторая ведомая
станция, находящаяся в другом ме-
сте, запускается аналогичным обра-
зом ведущей станцией. Сигналы пер-
вой пары ведущей-ведомой станций
можно было отличать от сигналов
второй пары по разной частоте по-
вторения импульсов. Построение вто-
рого семейства параболического ме-
ста точек позволяло определить дол-
готу и широту цели.
Первая экспериментальная стан-
ция системы Лоран была введена в
строй в октябре 1942 г. на атланти-
ческом побережье на участке от
штата Делавэр до Новой Шотлан-
дии. Дальность действия этой систе-
мы составляла от 300 до 800 мор-
ских миль днем и 1500 морских миль
ночью. Система была рассчитана на
определение координат местоположе-
ния судна с точностью 1 % в пре-
делах зоны с удалением от 300 до
800 морских миль, называемой
главной зоной, и с точностью 5 % в0
вторичных зонах, определяемых уда-
лением свыше 1000 морских миль
днем и ночью. К огорчению многих
радиолюбителей, система «Лоран»
использовала основную часть 160-м
Посадка самолета. Здесь показан
один из первых вариантов радиоло-
кационной системы УВД ВМС США.
Оператор направляет самолет в ази-
мутальном направлении, следя за
ним по экрану радиолокатора, рас-
положенному перед ним. Стрелоч-
ный прибор слева показывает откло-
нение самолета от осевой линии по-
садочной полосы. Другой прибор,
который на снимке не виден, реги-
стрирует высоту.
любительского диапазона, что опре-
делялось необходимостью устранить
«ночной эффект» импульсных пере-
дач, обусловленный рефракцией про-
странственной волны и отражениями
сигнала. Правда, в военное время
всякое радиолюбительство было за-
прещено. Однако и после войны за
системой «Лоран» сохранились отве-
денные ей частоты и она так и про-
должает работать в любительском
диапазоне и по сей день, хотя вско-
ре она будет заменена в глобаль-
ном масштабе системой «Лоран-С»,
работающей на частоте 100 кГц.
Вдохновленные успехом системы
«Лоран» исследователи создали ряд
других систем. Одной из них была
система GEE, которая работала по
принципу, аналогичному принципу
действия системы «Лоран», но она
занимала экспериментальную полосу
частот от 20 до 85 кГц. Характери-
стики распространения в этом диа-
пазоне оказались независящими от
всех возмущений, включая естествен-
ные и искусственные.
Другой навигационной системой
была английская система «Декка»,
которая появилась в 1946 г. и рабо-
тала в диапазоне от 75 до 85 кГц.
Эта система определяла местополо-
жение путем сравнения разности
фаз. Утверждали, что на удалении
250 миль она обеспечивала опреде-
ление местоположения с погрешно-
стью 150 м днем и 800 м ночью,
однако она требовала использования
трех отдельных приемников.
Между тем с применением как
старых, так и новых принципов было
разработано множество других си-
стем радиомаяков малой дальности.
Эти маяки были четырех категорий.
□	Постоянные маяки с использо-
ванием приводного (1750 кГц) и
маркерного (75 МГц) устройств.
□	Маяки фиксированного курса
(200—400 кГц) и визуально-звуковые
радиомаяки (108—118 МГц), исполь-
зующие интерференцию диаграмм
излучения двух антенных систем.
□	Системы посадки по приборам
с передатчиком для азимутального
привода (108—112 МГц) и глиссад-
ным передатчиком (332—335 МГц)
для привода в вертикальной пло-
скости.
□	Всенаправленные радиомаяки,
представляющие собой вращающиеся
варианты маяка фиксированного
курса.
Все эти разработки проложили
путь коренному преобразованию на-
вигационной техники после войны.
Во время войны штурманы кораблей
и самолетов вынуждены были пола-
гаться для дальней навигации на
секстант, при помощи которого про-
изводились засечки звезд и планет.
При приближении к своим базам
определению местоположения помо-
гали радиосредства. Однако после
войны возобладала полностью элект-
ронная аппаратура навигации.
О
дним из крупнейших до-
стижений исследований и разрабо-
ток времен второй мировой войны
явилось то, что они проложили путь
к миниатюризации, которая надолго
вошла в электронную промышлен-
ность. Раньше в этом направлении
тоже предпринимались попытки,
в особенности при разработках слу-
ховых аппаратов. Однако именно
усилия военного времени, направлен-
58
ные на разработку радиовзрывате-
лей, позволили создать предпосылки
для нынешней эры интегральных
схем.
Управление вооружения ВМС
США работало над созданием радио-
взрывателей еще за 10 лет до вто-
рой мировой войны. При этом была
Немецкий радиолокатор. Антенны в
носовой части этого немецкого са-
молета составляют часть бортового
радиолокационного оборудования,
которое использовалось летчиком для
обнаружения цели при ночных опе-
рациях. Помехи, создаваемые на-
земными системами, такими, как «Ту-
ба», обеспечивали эффективное про-
тиводействие.
поставлена задача создать снаряд,
при помощи которого для пораже-
ния цели необязательно нужно было
добиваться прямого попадания, но
чтобы он взрывался в непосредст-
венной близости от цели и наносил
ей максимальный ущерб шрапнелью.
К тому времени уже существовали
дистанционные взрыватели, однако
их нужно было устанавливать вруч-
ную перед выстрелом и они не мог-
ли, например, обеспечить компенса-
цию противозенитного маневра само-
лета противника.
Радиовзрыватель работал с ис-
пользованием электроники. Он содер-
жал миниатюрный приемопередатчик,
который излучал хорошо направлен-
ный пучок ВЧ-энергии на цель и
детонировал при получении сильного
отражения от цели. Такие взрыва-
тели использовались в артиллерий-
ских снарядах, минах, ракетах и
бомбах.
Главная проблема здесь заклю-
чалась, конечно, в создании миниа-
тюрного приемопередатчика, способ-
ного выдерживать ударные нагрузки
при выстреле из орудия. Что каса-
ется приемных ламп, то к этому
времени были созданы конструкции,
работавшие непосредственно от ак-
кумуляторной батареи 24 В, пред-
назначенные для самолетной аппа-
ратуры. Эти лампы имели нить на-
кала, рассчитанную на напряжение
26,5 В, а на анод и сетку подава-
лись напряжения 28 В. Были созда-
ны упрочненные конструкции такой
лампы, способные выдерживать виб-
рацию и удары с ускорением до
500 g. Однако разработчики радио-
взрывателей обратились к субминиа-
тюрным лампам, предназначенным
для слуховых аппаратов, и в конце
концов такая лампа с номинальной
ударопрочностью 20 000 g стала ос-
новной частью радиовзрывателя.
Летом 1940 г. стало ясно, что
англичане также работают над соз-
данием радиовзрывателей, поскольку
они разместили в Америке большие
заказы на радиолампы и фотоэлект-
рические элементы тех типов, кото-
рые были предметом исследований
ВМС США. После этого обе страны
объединили свои усилия в этом
направлении.
В конечном счете третья часть
электронной промышленности США
была вовлечена в это дело. Произ-
водственные мощности для изготов-
ления ламп, конденсаторов и рези-
сторов чрезвычайно возросли. Общая
стоимость проекта приблизилась к
1 млрд. долл, и всего было произ-
ведено свыше 20 млн. взрывателей
разового применения.
К счастью для союзников, немцы
хотя и проводили исследования по
созданию радиовзрывателей еще до
войны, они не смогли создать до-
статочно прочных субминиатюрных
ламп.
Для союзных войск были созданы
два типа радиовзрывателей: взрыва-
тель с ветряным генератором и взры-
ватель с батарейным питанием.
Взрыватели с ветряным генератором
применялись на самолетных ракетах
и бомбах. Взрыватели с батарейным
питанием устанавливались в зенит-
ных артиллерийских снарядах.
Никаких шасси во взрывателях
для зенитных артиллерийских сна-
рядов не использовалось. Лампы
этих взрывателей размещались внут-
ри резинового колпачка вблизи со-
средоточения пучка электрических
проводов. Резисторы и конденсаторы
соединялись в схемы, которые обер-
тывались вокруг центрального рези-
нового колпачка с лампами. После
того как все соединения были вы-
полнены, электронные детали поме-
щались в пластмассовый носовой ко-
нус снаряда и все свободное про-
странство заливалось воском. Это
было одним из первых примеров за-
ливки электронной аппаратуры в
США.
п
।  ервое применение некон-
тактных радиовзрывателей произо-
шло 5 января 1943 г., когда
зенитчики американского крейсера
«Хелена» сбили японский пикирую-
щий бомбардировщик вблизи Гва-
далканала со второго залпа. В сле-
дующем месяце американский кон-
вой с войсками примерно в этом же
месте ночью был атакован двенад-
цатью японскими торпедоносцами.
Охрана конвоя осуществлялась толь-
ко при помощи зенитных орудий с
радиолокационным управлением, ко-
торые имели запас снарядов с ра-
диовзрывателями. Пять торпедонос-
цев при этом налете были сбиты,
причем ни одного попадания торпе-
ды не было. Одно из первых при-
менений снарядов с радиовзрывате-
лями на европейском театре военных
действий произошло в июле 1943 г.,
когда экипажи американских эскад-
ренных миноносцев «Свенсон» и «Роу»
сбили немецкий пикирующий бом-
бардировщик J-88.
Снаряды с радиовзрывателями,
которые были применены в 1943 г.,
оказались в три раза более эффек-
тивными, чем снаряды, оснащенные
дистанционными взрывателями да-
же при использовании новейшего по
тому времени радиолокационного
управления огнем, и поэтому с
1944 г. радиовзрыватели были пол-
ностью поставлены на вооружение.
Применение таких радиовзрывателей
помогло отразить нападение японс-
ких камикадзе на американский
флот близ Окинавы в 1945 г.
Между тем, англичане использо-
вали снаряды с радиовзрывателями
для отражения налетов немецких
самолетов-снарядов на Лондон в
1944 г. Зенитные батареи, выдвину-
тые на английское побережье, спо-
собствовали увеличению потерь не-
мецких самолетов-снарядов с 24 %
59
Противолодочная борьба. В 1944 г.,
когда была сфотографирована эта
установка, гидролокационная техника
позволила союзникам значительно
снизить огромные потери, которые
несло судоходство от немецких под-
водных лодок. Такие системы позво-
ляли определять глубину погружения
подводной лодки и прослеживать ее
движение.
в первые недели налетов до 79 % к
тому времени, когда эти налеты
прекратились 11 недель спустя.
Создание радиовзрывателей, не-
сомненно, было большим успехом.
Необходимость расчета траекторий
снарядов в военное время привела
к возникновению другой проблемы.
В то время как ранние разработ-
ки в области вычислительной техни-
ки в США были стимулированы не-
обходимостью выполнения деловых и
научных расчетов, настоящим ката-
лизатором в деле создания электрон-
ного цифрового компьютера стали
исследования в области вооружения
времен второй мировой войны.
По мере возрастания скорости
снарядов расчет их траекторий ста-
новился все более сложным, а воз-
душная война поставила новую за-
дачу достаточно быстрого выполне-
ния таких расчетов для того, чтобы
можно было нацеливать зенитные
орудия на быстродвижущиеся цели.
Столь же быстрых расчетов требо-
вало сбрасывание бомб с самолетов.
В целях разработки вооружения
и отыскания лучших способов со-
ставления таблиц стрельбы, содер-
жащих различные результаты вычис-
ления траекторий, Управление воору-
жения Армии США создало в 1935 г.
исследовательский отдел на Абер-
динском испытательном полигоне в
штате Мэриленд. Переименованный
в 1938 г. в Лабораторию исследова-
ния баллистики, этот отдел с самого
начала возглавлялся Германом X.
Зорнигом, который в годы войны
выбрал себе в качестве главного на-
учного советника Освальда Веблена.
В помощь своей работе Зорниг
учредил также Научный конвульта-
тивный комитет. Он был составлен
из ведущих американских ученых,
включая Хью Л. Драйдена, специа-
листа по аэродинамике, который
позднее основал Национальное уп-
равление по аэронавтике и исследо-
ванию космического пространства;
Альберта В. Халла, плодотворного
изобретателя электронных ламп;
Теодора фон Кармана, еще одного
специалиста по аэродинамике; Бер-
нарда Льюиса, специалиста по фи-
зической химии; Джона фон Ньюма-
на, математика; Генри Рассела, аст-
ронома; Исейдора И. Раби, нобелев-
ского лауреата по физике, и Гароль-
да К- Ури, нобелевского лауреата по
химии.
Один из математиков, который
поступил в Лабораторию исследова-
ния баллистики в период между
1941—1942 годом, Герман X. Голд-
стайн, заметил позднее, что для вы-
числения типичной траектории тре-
буется около 750 действий умноже-
ния. Однако для того чтобы соста-
вить таблицу стрельбы с учетом
различных углов возвышения, скоро-
сти снаряда у дульного среза и
других условий, необходимо про-
делать расчеты для 2—4 тыс. таких
траекторий.
По оценке Голдстайна, человек,
вооруженный механическим настоль-
ным калькулятором тех времен, мог
проделать одно действие умножения
за 10 с и таким образом ему тре-
бовалось около двух часов для вы-
полнения всех умножений, а всего
12 часов для расчета только одной
полной траектории. В то же время
механический дифференциальный ана-
лизатор, который выполнял опера-
цию умножения за время 1,6—4 с,
позволял выполнить расчеты одной
траектории за 10—20 мин, а расчеты
траекторий для всей таблицы за
750 ч или 30 дн.
В 1942 г. Ванневар Буш и С. X.
Колдуэлл создали в Массачусетском
технологическом институте диффе-
60
Навигация. Другим вкладом Радиа-
ционной лаборатории Массачусетско-
го технологического института.в воен-
ные усилия была система «Лоран»,
при помощи которой корабли могли
очень точно определять свое истин-
ное местоположение. Одно из ран-
них сооружений этой системы (отно-
сится к 4945 г.) было развернуто на
Авиационной станции ВМС США на
Уидбри Айленд, Вашингтон.
1
ренциальный анализатор, который
заменил обычные механические вали-
ки машины электрическими соедине-
ниями. Это позволило им использо-
вать устройство считывания перфо-
ленты для перестройки машины на
решение различных задач и тем са-
мым ускорить ее быстродействие.
В то время как раз разрабатыва-
лись электромеханические цифровые
компьютеры, однако они обладали
меньшим быстродействием, чем диф-
ференциальные анализаторы. Среди
первых разработчиков цифровых ма-
шин можно отметить Эрнста Г. Энд-
рюса, который присоединился к
Джорджу Штибицу в фирме Bell
Telephone Laboratories, где была за-
вершена разработка двух релейных
компьютеров — «Модель II и «Мо-
дель III».
Больший из этих двух компьюте-
ров, «Модель III», был закончен в
1943 г. В нем использовалось около
9000 реле для всех операций и ре-
гистров, занимала эта машина около
100 кв. м и весила примерно 10 т.
Для сложения семизначных чисел
требовалось 300 мс, для умноже-
ния — 1 с, а для деления — 2,2 с.
Машина производила расчет траек-
тории за 40 мин.
А
втоматическая вычислитель-
ная машина Говарда Айкена с по-
следовательным управлением, кото-
рая разрабатывалась фирмой Inter-
national Business Machines совместно
с Гарвардским университетом (см. z
гл. 3), также быЛа ’закончена ч
1944 г. и ^передана Гарвардскому
университету'.* Имея в длину 15 и в
высоту 2,5 м, она сод4>жала около
800 000 деталей и имела 60 регист-' :
ров для констант, 72 -запоминающих <
регистра для сложения, центральный
блок умножения и деления, а также
обладала возможностью вычислять
элементарные трансцендентные функ-
ции, такие, как логарифмы и синусц.
Эта машина, ’известная позднее
как «Марк I», могла работать с 23-
значными десятичными числами и
выполнять операции сложения за
0,3 с и умножения за 3 с. Машина
«Марк II», последовавшая за «Мар-
ком I» Айкена, также созданная
Гарвардским университетом совмест-
но с фирмой IBM, работая с 10-
значными числами, производила опе-
рацию умножения за 0,4 с и рассчи-
тывала траекторию примерно за
15 мин.
Электротехническая школа Мура
Пенсильванского университета рабо-
тала совместно с Лабораторией бал-
листики Армии США над проблемой
вычисления траекторий еще с 1930-х
годов. Дж. Преспер Эккерт, кото-
рый был студентом старшего курса
этой школы, когда началась вторая
мировая война, так вспоминает о за-
даче, поставленной перед этой шко-
лой: «В школе Мура около 300 че-
ловек обучались пользованию вычис-
лителями для решения задач балли-
стики. И какой бы кабинет Вы не
открыли, там была женщина с каль-
кулятором».
В этой же школе работал профес-
сор Джон В. Мочли, который вспо-
минает, что он «был поражен диф-
ференциальным калькулятором, но
Дебют микроминиатюризации. Ра-
диовзрыватель, показанный здесь
установленным на мине для 81-мм ми-
номета, потребовал создания ради-
кально новой технологии производ-
ства прочных миниатюрных схем, та-
кой, как маскирование и напыление
компонентов на керамические под-
ложки.
сознавал его ограниченные возмож-
ности». Впервые он понял, какую
трудную задачу могут составлять
вычисления, когда изучал курс ста-
6t
тистики. Однако, хотя вычисления
могли занимать часы, он понял, что
статистический анализ мог стать по-
лезным инструментом в особенности
в метеорологии и прогнозировании
погоды.
Мочли познакомился также с
принципами цифровых вычислений,
главным образом в результате посе-
щения Джона В. Атанас'оффа в
колледже штата Айова летом 1941 г.
Атанасофф не был хорошо, известен
до тех пор, пока он несколькими?го-
дами Позже не давал показания по
делу о. нарушении патенту, ‘ связан-
ного с основным патентом4 да прин-
цип электронных вычислений, дер-
жателем которого были Эккерт и
Мочли. Однако Атанасофф признает-
ся сейчас как человек, Сделавший
определенный вклад в принцип
электронных цифровых вычислений,
сформулированный Мочли.
В 1942 г. Мочли начал обсуж-
дать с некоторыми сотрудниками
школы Мура свою идею об исполь-
зовании вакуумных ламп для выпол-
нения вычислений, и эта идея при-
влекла внимание Голдстайна из Ла-
боратории баллистики. После не-
скольких месяцев обсуждений 5 ию-
ня 1943 г. правительство подписало
контракт W-670-ORD-4926 с Пен-
сильванским университетом, предус-
матривающий создание электронного
цифрового интегратора и компьюте-
ра, известного теперь как «Эниак».
Мочли осуществил большую часть
работы по проектированию логичес-
ких схем, Эккерт сосредоточил вни-
мание на электронной разработке, а
Голдстайн обеспечивал необходимую
поддержку для осуществления про-
екта.
Широкое наступление эры элект-
ронных цифровых компьютеров на-
чалось после официального введения
в строй машины «Эниак 15» февра-
ля 1946 г. И хотя было уже слиш-
ком поздно для того, чтобы эта ма-
шина могла оказать помощь в воен-
ных усилиях, первым практическим
применением машины «Эниак» было
решение некоторых задач, подготов-
ленных фон Нейманом для сверхсек-
ретного проекта атомной бомбы, осу-
ществлявшегося в Лос-аламосской
лаборатории в штате Нью-Мексико.
Позднее эта машина была перевезе-
на на Абердинский испытательный
Первые компьютеры. Эта клавиатура
принадлежала первому релейному
компьютеру фирмы Bell Laboratories,
который был пущен в эксплуатацию
в 1940 г. в старом здании лаборато-
рии на улице Уэстстрит в Нью-Йорке.
Именно для этого компьютера была
разработана двоично-десятичная си-
стема счисления.
полигон, где она продолжала рабо-
тать до октября 1955 г.
Материалы тех дней относитель-
но этой машины являются напоми-
нанием о том, насколько громоздким
был этот компьютер: в нем исполь-
зовалось 18 000 вакуумных ламп, за-
нимала она помещение размером
9X15 м, весила 30 т и потребляла
мощность 150 кВт. Машина работала
с тактовой частотой 100 кГц и вы-
полняла операцию сложения за
0,2 мс, а умножение занимало около
2,8 мс, что было примерно в тысячу
раз быстрее, чем это могли делать
электромеханические машины тех
дней.
Вместо двоичной системы счис-
ления в машине «Эниак» использо-
валась десятичная система и она
могла оперировать с числами, содер-
жащими до 10 разрядов при исполь-
зовании декадных счетчиков, функ-
ционировавших в качестве накопите-
лей, хранящих числа в машине. Од-
нако при всех своих преимуществах
машина «Эниак» имела один недо-
статок: управление ею осуществля-
лось при помощи коммутационной
панели. Для того чтобы изменить
программу, оператор должен был
производить переключение проводов,
а это могло занять не один день.
По воспоминаниям Эккерта, стало
почти сразу же очевидным, что та-
кой метод программирования был
настолько неуклюжим, что он сво-
дил на нет все преимущества ком-
пьютера в быстродействии. Поэтому
начали строить проекты создания
компьютера, который мог бы хранить
программы электронным способом,,
примерно так же, как хранились ма-
шинные данные. В августе 1946 г.
в школе Мура был организован ряд
лекций на тему создания компьюте-
ра, который имел бы память тако-
го типа, как в электронном дискрет-
ном регулируемом компьютере, или
сокращенно «Эдвак».
ккерт вспоминает, что в те
первые дни развития вычислитель-
ной техники, «архитектура машины
определялась памятью». Когда соз-
давалась машина «Эниак», то един-
ственным элементом памяти был
триггер на ламповой схеме — до-
вольно дорогостоящая техника, ко-
торая резервировалась для обработ-
ки данных. Но уже при создании-
машины «Эдвак» были использова-
ны ртутные линии задержки, появив-
шиеся в результате радиолокацион-
ных исследований военного назначе-
ния. Исследователи заметили, что-
путем усиления или циркуляции и
рециркуляции сигналов, распростра-
няющихся в ртутных линиях задерж-
ки, информацию можно удерживать,
в таких линиях неопределенно дол-
гое время и к ней можно осуществ-
лять доступ на каждом цикле.
К этому времени англичане уже-
разработали электронные цифровые
методы, построив машину «Колосс»
для криптанализа, насчитывавшую
1500 ламп. Машина была создана в
62
государственном институте Блетчли-
Парк в 1943 г. Некоторые считают,
что эта специализированная машина
была первым электронным цифровым
компьютером.
Создав этот плацдарм в области
электронных компьютеров, Велико-
британия приступила к координации
своих разработок, создав Нацио-
нальную математическую лаборато-
рию в 1945 г. Эта лаборатория ра-
ботала с двумя группами, которые
оказали основное влияние на ран-
ние работы по вычислительной тех-
нике: одна из них возглавлялась
Ф. К. Уильямсом, который сначала
работал в научно-исследовательском
институте дальней связи, а позднее
в Манчестерском университете, а
вторая возглавлялась профессором
Морисом Уилксом из Кеймбриджско-
го университета.
Первой значительной разработкой
Уильямса было приспособление
электронно-лучевой трубки для хра-
нения битов данных. Эта так назы-
ваемая трубка Уильямса записывала
на люминофорном покрытии экрана
ЭЛТ точки и тире, которые пред-
ставляли соответственно 0 и 1 двоич-
ных данных. Поместив металличе-
скую пластинку на экран трубки,
можно было получить емкостную
связь, а затем для считывания этих
точек и тире использовалась разверт-
ка электронным лучом.
Главным преимуществом трубки
Уильямса было то, что один и тот
же электронный прожектор можно
было периодически использовать для
восстановления или регенерации
этих точек и тире. В аналогичных
запоминающих трубках, разрабаты-
вавшихся в США главным образом
Джеем В. Форрестером и Эндрю
Хефом из Массачусетского техноло-
гического института и Дж. Райхма-
ном из фирмы RCA, использовался
более сложный метод обновления
при помощи одного прожектора для
считывания и записи и второго —
для восстановления. Однако они ока-
зались практически менее приемле-
мыми.
Применение запоминающих тру-
бок было встречено благоприятно,
поскольку ЭЛТ позволяли осуществ-
лять произвольную выборку храни-
мой информации вместо последова-
тельной выборки при использовании
ртутных линий задержки. Уильямс
Новая эра. Эра электронных цифро-
вых компьютеров наступила с появ-
лением машины «Эниак» в Пенсиль-
ванском университете в 1946 г.
Дж. Преспер Экерт (на этой фото-
графии) вместе с Джоном В. Мочли
осуществлял руководство проектиро-
ванием и созданием системы, пред-
назначенной для решения задач бал-
листики.
пришел в Манчестерский университет
в декабре 1946 г. для того, чтобы
усовершенствовать конструкцию за-
поминающей трубки, и в то же вре-
мя он начал разработку того, что
впоследствии стало первой вычисли-
тельной машиной с запоминаемой
программой.
Уилкс, профессор Кеймбриджа, ко-
торый прослушал курс лекций по
машине «Эдвак» в школе Мура, воз-
вратился в Великобританию, для то-
го чтобы начать разработку машины
«Эдсак». Было это в ноябре 1946 г.
В основе конструкции машины
«Эдсак» были стальные трубы по-
лутораметровой длины, заполнен-
ные ртутью, которые функциониро-
вали в качестве линий задержки. Хо-
тя эта машина создавалась под
влиянием машины «Эдвак», которая
в это же время разрабатывалась в
США, группа Уилкса закончила ма-
шину «Эдсак» двумя годами рань-
ше — в 1949 г.
Важным событием в 1946—1947 г.
было появление в качестве коммер-
ческого изделия операционного уси-
лителя постоянного тока на вакуум-
ной лампе, разработанного Джор-
жем А. Филбриком. Это устройство
с большим усилением и малым дрей-
фом проложило путь в эру полно-
стью электронных аналоговых вычис-
лительных машин. Первый опера-
ционный усилитель был изготовлен
фирмой George A. Philbrick Researc-
hes Inc., которая существует и по-
ныне под названием Teledyne—Phil-
brick и является изготовителем твер-
дотельного оборудования для преоб-
разования данных.
Это был период бурной деятель-
ности в области исследований и раз-
работок вычислительной техники. Ис-
следователи Лаборатории сервоме-
ханизмов Массачусетского технологи-
ческого института, которыми разра-
батывались аналоговые компьютеры
для управления авиационными тре-
нажерами, предназначенными для
обучения летчиков, поняли, что элект-
ронные цифровые вычисления могут
обеспечить более быстрое и точное
решение задач в реальном масштабе
времени. Поэтому в 1947 г. эта ла-
боратория начала работы по свое-
му проекту «Ураган», причем эта
программа финансировалась сначала
Управлением научно-исследователь-
ских работ ВМС США, а позднее и
ВВС США.
Коммерческий деловой мир про-
являл все больше внимания к но-
63
Прародитель. Этот прототип цифро-
вого компьютера первый, в котором
в качестве логических элементов ис-
пользовались вакуумные лампы, был
разработан и построен Джоном В.
Атанасоффом из колледжа штата
Айова для решения линейных алгеб-
раических уравнений. Позднее он был
вовлечен в патентный спор с Экертом
и Мочли.
вым компьютерам. В 1947 г. два
пионера этого дела из школы Мура
создали фирму Eckert & Mauchly
Computer Corp., которой суждено
было стать первой фирмой целой
отрасли промышленности, занятой
проектированием и производством
электронных компьютеров.
Вторая мировая война приоста-
новила сбыт радиоаппаратуры на
гражданском рынке. Но изготовите-
ли выпускали такую аппаратуру
военного назначения в огромных ко-
личествах. Радиоаппаратура, начиная
от переносных раций на передовых
позициях и кончая большими ра-
диостанциями, зачастую приобретала
значение тонкой нити между побе-
дой и поражением. Изменения уров-
ня состояния развития в этой об-
ласти еще были предметом информа-
ционного обмена, что же касается
самих разработок, то они конечно
были засекречены.
дним из последствий войны
явилось то, что она затормозила
естественное развитие радиосвязи с
использованием частотной модуля-
ции. Первого января 1941 г. ФКС
разрешила коммерческое ЧМ-веща-
ние, отведя для него 40 каналов в
диапазоне 42—50 МГц. В тот год
промышленность продала свыше
350 000 ЧМ-приемников из общего
числа 13 млн., которые были распро-
даны покупателям. Изготовители
радиоприемников и радиовещатель-
ные компании полагали, что ЧМ-ве-
щание, поскольку оно обеспечивает
лучшее качество воспроизведения
звука и прием без помех, просто за-
менит радиовещание с амплитудной
модуляцией примерно так же, как
звуковое кино заменило немое.
В статье о послевоенных перспекти-
вах развития ЧМ-радиовещания, по-
мещенной в ноябрьском номере жур-
нала Electronics за 1943 г., гово-
рилось:
«С технической точки зрения ны-
нешняя система представляет собой
систему, полностью готовую к ком-
мерческому использованию, хотя ее
можно было бы, пожалуй, еще более
улучшить, если выдать разрешение
на увеличение мощности ЧМ-пере-
датчиков, для того чтобы в резуль-
тате усиления сигнала можно было
расширить зоны уверенного приема».
Эта статья заканчивалась слова-
ми, которые, пожалуй, несли на себе
налет наивного оптимизма: «Про-
мышленность имеет особенно бле-
стящую возможность поставить ра-
диовещание на качественную основу,
и многие охотно приложат усилия
для достижения этой цели».
Несколькими месяцами позже, в
июне 1944 г., управляющий фирмой
Zenith Radio Corp. Дж. И. Браун
нарисовал блестящую картину после-
военного будущего ЧМ, указав, что
28 млн. домов будет находиться в
зоне уверенного приема передач
ЧМ-станций и что две трети из них
приобретут ЧМ-приемники, что со-
ставит 18,6 млн. шт. Он подчеркнул
также и кое-что другое, что должно
было вызвать определенные опасе-
ния у представителей радиовещатель-
ных компаний, эксплуатирующих
АМ-станции.
Браун заявил тогда: «Зона уве-
ренного приема передач 250-Вт ЧМ
широковещательной станции более
чем в четыре раза превосходит зону
приема передач 100-кГц AM радио-
станции такой же мощности в ноч-
ное время». Он доказывал, что об-
щественность заинтересована в ЧМ-
передачах, поскольку они обеспечи-
вают более высокое качество при-
ема, вследствие логического и есте-
ственного прогресса радио и что «ес-
ли ФКС не изменит распределение
частот широковещательных станций,
то AM никогда не сможет дать та-
кую частотную характеристику,
как ЧМ».
Распределение частот для широ-
ковещательных станций действитель-
но было пересмотрено. В 1943 г.
ФКС запросила Институт радиоин-
женеров и электронную промышлен-
ность, чтобы они разработали планы
послевоенной деятельности в обла-
сти электроники. Промышленность
образовала комиссию по техниче-
скому планированию радиовещания
с секциями AM, ЧМ и телевидения,
а правительство создало Межведом-
ственный консультативный комитет
по радиовещанию. В конце 1944 г.
эти группы предложили распределе-
ние частот, охватывающее спектр от
10 кГц до 30 000 МГц.
27 июня 1945 г. ФКС вынесла ре-
шение о перемещении ЧМ-диапазона
с 42—50 МГц, который был отведен
для неправительственных неподвиж-
ных и передвижных средств радиосвя-
зи и для первого телевизионного ка-
нала. Для ЧМ был отведен диапазон
64
Британский вклад. Машина «Колосс»,
которую некоторые называют первым
электронным цифровым компьюте-
ром, была построена в правительст-
венном институте Блетчли-Парк в
1943 г. для выполнения работы по
криптанализу. Английские ученые
внесли значительный вклад в разви-
тие вычислительной техники.
88—106 МГц, насчитывающий 100 ка-
налов. Кроме того, этот комитет вы-
нет решение о том, что мощность
ЧМ-передатчиков не должна превы-
шать одной десятой мощности АМ-пе-
редатчиков, что ограничивало зону
действия каждой станции одним го-
родом.
Это перераспределение частот
коснулось 46 ЧМ-станций, имевших
разрешение на ведение передач, и
•семи станций, работавших по времен-
ным разрешениям, выданным на пе-
риод их строительства. Это перерас-
пределение означало, что все 48 ли-
цензий на эксплуатацию ЧМ-стан-
ций должны были быть аннулирова-
ны или пересмотрены. Кроме того,
оно привело к тому, что все сущест-
вовавшие ЧМ-приемники оказались
устаревшими, что послужило пово-
дом для иска против ФКС, который,
•однако, был отвергнут на основании
того, что большинство ЧМ-приемни-
>ков могло также принимать переда-
чи с AM. Перед комиссией был про-
демонстрирован конвертер стоимо-
стью 10 долл., который позволял на-
страивать существующие ЧМ-прием-
ники на более высокие частоты.
После того как закончилась вой-
на и вопрос о распределении частот
был урегулирован, инженеры начали
вносить технические усовершенство-
вания. Например, в октябре 1945 г.,
Уильям Марон, старший радиоинже-
нер фирмы North American Philips
Со. занялся проблемой стабильного
приема, поскольку большинство су-
ществовавших тогда ЧМ-приемников
имело большой уход частоты до тех
пор, пока они не были достаточно
прогреты, и даже после этого тре-
бовали время от времени дополни-
тельной настройки. Он предложил
использовать в гетеродине кварцевые
кристаллы в качестве наиболее эко-
номичного средства обеспечения вы-
сокой точности настройки и ста-
бильности.
Годом позже один инженер фир-
мы Zenith предложил конструкцию
бытового радиоприемника, имеющего
длинноволновые и коротковолновые
AM-диапазоны, два ЧМ-диапазона
и автоматическую настройку. Он
описал достаточно экономичную кон-
струкцию такого 5-диапазонного
приемника.
В июле 1947 г. в журнале Elect-
ronics была подробно описана конст-
рукция шасси Кросли: восьмилампо-
вый двойной супергетеродин, пере-
крывавший длинноволновый и корот-
коволновые диапазоны, включая 25-
и 31-метровый диапазоны и ЧМ-диа-
пазон. Конструкция обладала высо-
кой чувствительностью и низким
уровнем шума на всех диапазонах.
Она была достаточно проста и тех-
нологична для производства на ско-
ростной сборочной линии и обладала
необходимой стабильностью, что
обеспечивало простоту настройки.
Что касается телевидения, то во
время войны было не до него, хотя
экспериментальные работы в незна-
чительном объеме все же продолжа-
лись. 24 июня 1940 г. впервые был
использован коаксиальный кабель
Для телевизионных передач между
Нью-Йорком и Филадельфией, а 27
августа того же года была проведе-
на первая экспериментальная переда-
ча цветного телевидения с передат-
чика компании CBS в Нью-Йорке.
В 1941 г. станции WNBT и WCBW
в Нью-Йорке стали первыми телеви-
зионными станциями, получившими
разрешение на коммерческий выход
в эфир. Однако в то время ничего
подобного нынешним телевизионным
программам не было.
В марте 1942 г. журнал Electro-
nics сообщал, что телевидение ис-
пользовалось при обучении уполно-
моченных гражданской обороны в
Нью-Йорке. В журнале говорилось,
что около 18 000 уполномоченных
гражданской обороны обучались по
телевидению три раза в неделю. Это
было одним из немногих примеров
применения телевидения в военных
целях.
Вместо разработки кинескопов
изготовители электронных ламп усо-
вершенствовали конструкцию элект-
ронно-лучевых трубок для военной
аппаратуры. ЭЛТ использовались в
радиолокаторах, гидролокаторах, ап-
паратуре системы «Лоран» и в неко-
торых конструкциях радиопеленга-
торов, которые применялись воору-
женными силами. Были разработаны
ЭЛТ с двухслойным экраном, тем-
новой записью и экспоненциальной
характеристикой, а также многопро-
жекторные и проекционные ЭЛТ и
произведены усовершенствования
трубок с электростатической и маг-
нитной фокусировкой.
После всех этих усовершенство-
ваний фирма RCA сумела создать в
1945 г. суперортикон, новую телеви-
зионную передающую трубку, изо-
бретенную Альбертом Роузом, По-
лом К- Веймером и Гарольдом Б. Ло.
65
Важное достижение. Трубка Уильям-
са, названная так по имени ее изобре-
тателя Ф. К. Уильямса, представляла
собой первое чисто электронное за-
поминающее устройство в виде на-
копительной трубки с использовани-
ем емкостной связи с экраном трубки
для считывания данных в виде заря-
дов люминофорного покрытия.
Суперортикон заменил иконоскоп,
.который имел недостатки, выражаю-
щиеся в малой четкости изображе-
ния, в особенности при слабом осве-
щении. После этого телевидение ста-
ло быстро развиваться в качестве
отдельной отрасли промышленности.
Началось это развитие в 1946 г.,
когда шесть коммерческих станций
стали вести передачи на несколько
тысяч телевизионных приемников в
•США. Это развитие шло с большой
скоростью и уже примерно через
20 лет свыше 560 станций вели пере-
дачи на 56 млн. телевизионных при-
емников. Тем временем на первое
место постепенно выходило цветное
телевидение, однако оно заняло веду-
щее положение уже в конце 1960-х
годов. Федеральная комиссия по свя-
зи разрешила начать коммерческие
телевизионные передачи 1 июля
1941 г., незадолго до того, как эта
комиссия приняла стандарты, пред-
ложенные Национальным комитетом
по телевидению. Фирма RCA проде-
монстрировала бытовой телевизион-
ный приемник в январе 1941 г., имея
в виду внедрение этих стандартов в
жизнь.
Эти стандарты предусматривали
'S-МГц каналы, разделение между не-
сущими изображения и звука
4,5 МГц (звуковая несущая прохо-
дила на 0,25 МГц ниже верхней гра-
ницы канала) и 525 строк в кадре.
Передача предусматривалась со ско-
ростью 30 кадр/с. Практические ис-
пытания выявили некоторые пробле-
мы с передачей видеосигналов при
помощи частотной модуляции: на-
блюдались искажения, обусловлен-
ные многолучевым распространением
и поэтому ФКС приняла решение об
использовании AM для передачи ви-
деосигнала и ЧМ для передачи зву-
кового сопровождения.
Эти стандарты создавались в рас-
чете на черно-белое телевидение.
Цветное телевидение в то время еще
не было развито до уровня, необхо-
димого для коммерческого исполь-
зования. И тем не менее эти основ-
ные стандарты оказались настолько
долговечными, что остались практи-
чески без изменений до нынешнего
дня.
у
* же в то время, когда чер-
но-белое телевидение завоевывало
свои позиции, возникли два основных
метода цветного телевидения: с по-
следовательным чередованием цветов
по полям и по строкам. В первом из
них использовалась покадровая пере-
дача сигналов, соответствующих каж-
дому из трех основных цветов: крас-
ному, синему и зеленому. Второй ме-
тод предусматривал передачу всех
этих оттенков одновременно. Из этих
первичных цветов можно было син-
тезировать любой цвет спектра.
Вскоре исследователи поняли, что
метод цветного телевидения с после-
довательным чередованием цветов
по полям потребует быстрого скани-
рования, для того чтобы избежать
мелькания цвета в принимаемом изо-
бражении, а это было несовместимо
с черно-белым телевидением. В то же
время метод с последовательным че-
редованием цветов по строкам ка-
зался более сложным, требующим
более одной несущей изображения и,
пожалуй, даже большей ширины по-
лосы, чем для передачи черно-бело-
го изображения.
Все это представляло собой до-
статочно сложную проблему, по-
скольку, по словам Уортингтона
Майнера, руководителя телевидения
компании CBS в 1943 г., «телевиде-
ние без цвета было бы подобно ин-
валиду с клюкой».
Майнер доказывал, что цветное
телевидение требует большей шири-
ны полосы, а это в свою очередь
предполагает переход к более высо-
ким частотам. «Даже при использо-
вании нынешних стандартов телеви-
дение недостаточно хорошо, — гово-
рил он, — однако оно может, и очень
скоро, стать достаточно хорошим,
если мы не будем бессмысленно рас-
трачивать, а станем разумно исполь-
зовать преимущества, которые дают
нынешние промежутки».
Компания CBS пошла в наступле-
ние, используя электромеханическую
систему, разработанную Питером
К. Голдмарком, которому приписы-
вается первая передача и прием цвет-
ного телевизионного изображения в
1940 г. Это было вскоре после того,
как фирма RCA продемонстрировала
полностью электронную систему
цветного телевидения на своем заво-
де в Кемдене (шт. Нью-Джерси).
Система Голдмарка работала по
методу последовательного чередова-
ния цветов по полям (343 строки,
120 кадр/с). В ней использовался
вращающийся диск с красным, зеле-
ным и синим светофильтрами для
сканирования сцены, подлежащей пе-
редаче. Второй такой диск со свето-
3 Электроника № 9
66
Проект «Ураган». Исследователи Мас-
сачусетского технологического инсти-
тута обратились к цифровой вычисли-
тельной технике, для того чтобы
обеспечить имитацию в реальном
масштабе времени. Осуществление
проекта «Ураган» началось в 1947 г.
На фоне запоминающего устройства
«Ураган-1» здесь показаны его созда-
тели Джей В. Форрестер (слева),
Патрик Ютц (в центре) и Стефен
X. Додд.
фильтрами в телевизионном приемни-
ке вращался синхронно с передаю-
щим. Этот второй диск выполнял
функцию цветных люминофоров сов-
ременного цветного телевизионного
кинескопа, воссоздавая цвет в прини-
маемом изображении. Такая система
требовала большой ширины полосы
(по крайней мере 12 МГц), и ее
нельзя было совместить с монохро-
матической системой.
Поэтому в декабре 1946 г. ком-
пания CBS предложила использовать
отдельные каналы для цветного и
черно-белого телевидения. ФКС от-
вергла эту идею в марте 1947 г. и
борьба за установление стандарта на
цветное телевидение продолжалась.
Фирма RCA форсировала рабо-
ты по созданию системы, которая
впоследствии развилась в систему
цветного телевидения с последова-
тельным чередованием цветов по
элементам изображения и которая
могла быть совмещена с черно-белым
телевидением. В этой системе эле-
ментарные точки основных цветов
формировались в быстрой последова-
тельности вдоль каждой сканируемой
строки, и цвета эти передавались
одновременно с сигналами черно-бе-
лого изображения с использованием"
монохроматического стандарта раз-
вертки 525 строка/кадр и 60 полей
(30 кадров) в секунду. При исполь-
зовании дополнительного адаптера
черно-белый телевизор настраивался
на одну составляющую этого сигна-
ла, а именно на ту, которая соот-
ветствовала изображению в основном
зеленом цвете.
После непродолжительных обсуж-
дений ФКС принял в начале 1950-х
годов совместимую систему фирмы
RCA.
Т ем временем граммофонная
промышленность была на пороге вы-
дающихся достижений, которые вы-
вели выпускаемую ею развлекатель-
ную аппаратуру далеко вперед по
сравнению с громоздкой довоен-
ной пластинкой, рассчитанной на
78 об/мин, и тяжелыми звукоснима-
телями со стальными иглами. Уже
начиная с 1930-х годов инженеры
стремились к трем вещам: более
верному воспроизведению, более дол-
гоиграющим пластинкам и к более
реалистичному звуку. Электромеха-
нические звукосниматели появились
в 1920-е годы вместе с электронны-
ми регуляторами громкости и тембра.
В начале 1930-х годов английские
исследователи и исследователи фир-
мы Bell Telephone Laboratories поч-
ти одновременно продемонстрирова-
ли стереофоническое воспроизведе-
ние. Однако, в то время как инжене-
ры стремились к более высокой вер-
ности воспроизведения, их нанимате-
ли чувствовали, что люди вряд ли
готовы платить за такую аппаратуру.
Специалисты этой промышленно-
сти поняли, что более легкий зву-
косниматель позволит уменьшить из-
нос пластинок и улучшить качество
работы. И поэтому, соединив иглу
с биморфным пьезоэлементом из кри-
сталла сегнетовой соли, изготовите-
ли выпустили в конце 1930-х годов,
на рынок целый ряд кристалличе-
ских звукоснимателей, позволяющих.
•7
Компактность. В годы войны были
ускорены разработки аппаратуры ра-
диосвязи, причем важнейшее значе-
ние приобрели прочность, надежность
и уменьшение размеров. Здесь по-
казан командный УКВ/СВЧ-передат-
чик, разработанный фирмой Western
Electric и предназначенный для уста-
новки на истребителях.
снимать с пластинки сигнал при на-
жиме 28—56 г.
В апреле 1941 г. в журнале Elect-
ronics был описан метод получения
стереофонической записи на обыкно-
венной пластинке. Согласно этому
методу, запись двух полос — одной
по внешнему, а другой по внутрен-
нему краю канавки — производи-
лась при помощи двух режущих го-
ловок. А воспроизведение звука осу-
ществлялось двумя звукоснимателя-
ми. Двумя годами позже в этом же
журнале была предложена схема,
при помощи которой можно было
разделить звуковой сигнал на высо-
кие и низкие частоты, для того что-
бы создать иллюзию стереофонии.
В ответ на потребность увеличе-
ния времени проигрывания инжене-
ры разработали механизмы для сме-
ны пластинок. В февральском номе-
ре журнала Electronics за 1942 г.
была помещена статья, в которой
указывалось, что долгоиграющие
магнитофоны и проигрыватели пла-
стинок с числом оборотов ЗЗ’/зМпн-1,
которые применяются на радиостан-
циях, представляют собой слишком
дорогостоящие устройства для рын-
ка бытовой аппаратуры. Механиче-
ские устройства позволяли произво-
дить замену пластинок за 8 с, кроме
того, были разработаны три модели,
которые обеспечивали проигрывание
обеих сторон пластинки. В одном из
проигрывателей, разработанных фир-
мой RCA, использовался диск раз-
мером примерно с этикетку пластин-
ки и два звукоснимателя на одном
тонарме. Механизмы для смены пла-
стинок, разработанные Гаррардом и
Кейпхартом, обеспечивали проигры-
вание одной стороны, затем подхва-
тывали пластинку, переворачивали ее
и осуществляли проигрывание вто-
рой стороны.
В ноябре 1945 г. Пол В. Клипш
описал специальную схему для воз-
буждения низкочастотного и высоко-
частотного громкоговорителей от од-
ного усилителя. В этой схеме исполь-
зовались недорогие компоненты, и
несмотря на это она обеспечивала
хорошую характеристику, неравно-
мерность которой не превышала
2 дБ в пределах от 30 до 10 000 Гц.
Годом пьзже компания London Re-
cord выпустила граммофон с нерав-
номерностью частотной характеристи-
ки ±1 дБ в пределах от 50 до
14 000 Гц.
Р адикальное улучшение каче-
ства граммофонного воспроизведения
произошло с появлением стереофо-
нии, и это изобретение способствова-
ло быстрому развитию граммофон-
ной промышленности. В результате
изобретения стереофонии возникла
одна из главных фирм по производ-
ству контрольно-измерительной ап-
паратуры, а именно фирма Hewlett-
Packard.
Уильям Хьюлетт и Дэвид Пак-
кард были друзьями еще с дней обу-
чения в колледже при Стэнфорд-
ском университете и имели намере-
ние создать свою собственную элект-
ронную фирму. В 1938 г. они пере-
оборудовали небольшой гараж, на-
ходившийся за домом Паккарда в
Пало-Альто (шт. Калифорния), в ма-
стерскую и начали конструировать
низкочастотный генератор с резистив-
ной настройкой. Это устройство,
эмалевая покраска которого суши-
лась в кухонной печи в доме Пак-
карда, было названо моделью 200А,
поскольку, по словам Хьюлетта, «та-
кая цифра звучала солиднее».
После того как генератор типа
200А был показан в 1938 г. на кон-
ференции Западного побережья, ор-
ганизованной Институтом радиоин-
женеров, эти два конструктора по-
лучили письмо из студии Уолта Дис-
нея, с предложением создать генера-
тор, перекрывающий несколько дру-
гой диапазон частот. Диснею это
нужно было для его музыкальной
экстравагантной мультипликации под
названием «Фантазия», при этом пре-
дусматривался новый метод записи
звука на пленке с целью получения
стереофонического звучания. Метод
предусматривал использование трех
звуковых дорожек со сжатием амп-
литуды, для того чтобы они умести-
лись на пленке, и четвертой дорож-
ки для декомпрессии.
Имея заказ на восемь генерато-
ров, Хьюлетт и Паккард 1 января
1939 г. основали свою компанию и
создали модель 200В.
В годы войны промышленность
контрольно-измерительной аппарату-
ры оказывала существенную помощь.
У противника было, например, новое
оружие, которое угрожало союзно-
му судоходству, — магнитные мины.
Они взрывались в результате маг-
нитного действия при прохождении
над ними большой массы металла.
Для защиты судов от таких мин был
разработан метод размагничивания.
68
Пропуская электрический ток через
несколько витков проволоки, протя-
нутой вокруг корпуса судна, можно
было компенсировать влияние маг-
нитного поля Земли на корабль.
Для измерения эффективности та-
кого размагничивания фирма Gene-
ral Electric Со. разработала спе-
циальный флюксметр. Такие приборы
Реклама времен войны. Во время вой-
ны производство радиоприемников
бытового назначения прекратилось,
и промышленность выпускала мил-
лионы единиц радиоаппаратуры во-
енного назначения, включая перенос-
ные и ранцевые портативные рации
для двусторонней тактической связи.
подключались к катушкам, установ-
ленным на дне гавани, и при помо-
щи их производились контрольные
измерения, когда над этими катуш-
ками проходил корабль. Этот прин-
цип был использован для защиты га-
ваней. Наблюдая за показаниями
флюксметров и сравнивая их с из-
вестными перемещениями союзных
кораблей, защитники гаваней могли
обнаруживать присутствие враже-
ских подводных лодок.
Аналогичный вклад дало прибо-
ростроение в вычислительную техни-
ку времен войны. Одним из новых
устройств, которое сыграло большую
роль в развитии вычислительной
техники после войны, был декадный
счетчик на четырех лампах. Разра-
ботанный Джоном Т. Поттером из
фирмы Potter Instrument Со., этот
простой счетчик был построен по
двоичной схеме 1-2-4-8 и его можно
было объединять с другими такими
же счетчиками для производства сче-
та более высокого порядка. Этот
счетчик был описан Поттером в
июньском выпуске журнала Electro-
nics за 1944 г.
Испытывая нехватку рабочей си-
лы. изготовители создали самое раз-
нообразное оборудование для про-
ведения испытаний компонентов ра-
бочими с невысокой квалификацией.
В февральском выпуске журнала
Electronics за 1943 г. говорилось об
одной такой новинке, которая яви-
лась предшественником автоматиче-
ских испытаний на сборочной линии.
Суперортикон. Высокая чувствитель-
ность суперортикона по сравнению с
иконоскопом позволила телевизион-
ному вещанию-сделать значительный
шаг вперед. Здесь показаны ега>
изобретатели, ученые фирмы RCA
Альберт Роуз, Пол К. Веймер и Га-
рольд Б. Ло.
Дана Грифин и Ньютон Смоли
из фирмы Communications Measure-
ment Laboratories назвали эту уста-
новку вращающимся мостом. Уста-
новка обеспечивала автоматическую
и последовательную проверку кон-
денсаторов, индуктивностей и рези-
сторов готового изделия, сравнивая
их с заведомо исправными. Таким
образом установка указывала нали-
чие дефектного элемента с использо-
ванием простого критерия «годен —
не годен». Эта установка стоимостью
850 долл, за 4 мин производила про-
верку 120 схем по показателям оми-
ческого и реактивного сопротив-
ления.
Война стала также хорошей про-
веркой деловых качеств для некото-
рых инженеров, которые, подобно
Хьюлетту и Паккарду, создали свои
собственные фирмы. Среди них был
Говард Воллум, выпускник коллед-
жа Рида (Портленд, шт. Орегон),
где он впервые построил свой пер-
вый осциллограф. В 1940 г. Воллум>
был призван в армию и послан в
Англию, где он занимался разработ-
кой высокоразрешающих радиолока-
торов. За несколько дней до вступ-
ления США в войну он возвратился
в фирму Evans Signal Laboratory
(Белмар, шт. Нью-Джерси), где ра-
ботал над созданием радиолокато-
ров, предназначенных для определе-
ния положения наземных позиций'
противника. Работая в этой лабора-
тории, Воллум встретился с Хьюлет-
том, который в то время был техни-
ком, и последний написал Паккарду
и просил принять Воллума на рабо-
ту после войны.
Однако этого не произошло. Вол-
лум оставил военную службу и, вер-
нувшись в Портленд, вместе с Дже-
ком Мердоком и некоторыми други-
ми основал 2 января 1946 г. фирму
Tektronix Inc.
Первое предприятие фирмы Tekt-
ronix помещалось на втором этаже-
магазина по продаже электробыто-
вых приборов, который также при-
надлежал основателям этой фирмы
и помог им в накоплении начальных
инвестиций. После полутора лет
упорных усилий первое изделие фир-
мы Tektronix — осциллограф типа-
69
511 — был готов к выпуску на
рынок.
В конструкции этого осциллогра-
фа были использованы многие новин-
ки, разработанные для радиолокато-
ров, включая автоматический запуск.
Ранняя модель. Регулярное коммер-
ческое телевизионное вещание нача-
лось в 1946 г., когда 6 станций вели
передачи на несколько тысяч теле-
визионных приемников. Этот телеви-
зор фирмы Motorola был выпущен в
1947 г. и продавался по цене около
200 долл. Цветное телевидение при-
обрело существенное значение толь-
ко в 1960-х годах.
Прокалиброванный с точностью
±5 % этот 10-Мгц осциллограф мас-
сой 30 кг, продавался по цене около
700 долл., что было почти в три раза
меньше по цене и весу по сравнению
с прибором их основного конкурента.
Другим ветераном войны, став-
шим предпринимателем, был Джозеф
Кейтли. Он создал свою фирму
Keithley Instrument Со. в магазине в
одном из переулков Кливленда.
Первым его изделием был пере-
ходный трансформатор — усилитель
с высокоимпедансным входом, по-
треблявший очень малый ток от схе-
мы, к которой он подключен. И хотя
это устройство не принесло такого
большого успеха, на который он на-
деялся, оно позволило ему собрать
достаточный капитал для того, что-
бы создать первый электронный
электрометр, который уже позволил
развернуть фирму полностью.
На фоне множества публикаций
до теории контрольно-измерительной
аппаратуры в литературе появлялись
неброские сообщения о новых откры-
тиях. Так, в июньском выпуске жур-
нала Electronics за 1940 г. была по-
мещена статья под названием «Па-
норамный прием». Разработанный
Марселем Уоллесом, независимым
консультантом, этот метод позволял
отображать выходной сигнал супер-
гетеродинного приемника с качани-
ем частоты на экране осциллографа
с синхронизированной разверткой.
Первоначально Уоллес предполагал
использовать такое отображение
уровня сигнала в зависимости от ча-
стоты для целей радионавигации, ис-
пользуя изменчивость уровня сигна-
ла для определения местоположения.
Однако сегодня инженерам более
знакомо, пожалуй, другое примене-
ние этого метода.
В статье С. Ф. Карлисля и А. Б.
Манделя из фирмы Sonoton Corp.,
помещенной в августовском выпуске
журнала Electronics за 1941 г., опи-
сывалось применение этого принципа
для испытания схем с использовани-
ем логарифмического отображения ее
характеристики. Так, анализ спектра
стал новым важным инструментом
инженерных разработок.
По мере того как радиовещатель-
ные компании стремились получить
более широкую аудиторию, все бо-
лее глубокие исследования проводи-
лись по динамическим характеристи-
кам вакуумных ламп, в особенности
применительно к их способности вы-
держивать более высокие токи и на-
пряжения при малом рабочем цикле.
В мартовском выпуске журнала
Electronics за 1941 г. Джейкоб Мил-
ман и Сидней Московиц из городско-
го колледжа Нью-Йорка описали
способ получения характеристики
лампы на экране ЭЛТ. Этот метод
оказался настолько хорош, что он
до сих пор применяется для просле-
живания характеристик твердотель-
ных диодов и транзисторов.
П осле того как приподнялась
завеса секретности военного време-
ни, стали появляться подробности
некоторых достижений в области
электроники. Одним из крупнейших
достижений здесь было создание ра-
диовзрывателя для минометных сна-
рядов. Для того чтобы втиснуть схему
приемопередатчика вместе с управ-
ляющей схемой в объем диаметром 76
и длиной 152 мм, создан был новый
метод межсоединения — толстопле-
ночная гибридная технология.
В качестве подложек для таких
схем разработчики этого радиовзры-
вателя — Национальное бюро стан-
дартов и отделение Centralab компа-
нии Glob Union (Милуоки) — ис-
пользовали пластинки стеатита. Тол-
стопленочные серебряные проводники
и угольные резисторы наносились на
эту подложку по очереди и вжига-
лись в нее под воздействием высо-
кой температуры. После этого к под-
ложкам прикреплялись небольшие
дисковые керамические конденсато-
ры и субминиатюрные лампы по ме-
тоду, который был впервые описан
в статье К. Брунетти и А. С. Хаури,
помещенной в апрельском выпуске
журнала Electronics за 1946 г. От-
деление Centralab выпустило не-
сколько миллионов таких устройств
и продолжало применять толстопле-
ночную технологию в послевоенные
годы. Схемы эти назывались печат-
ными, а не гибридными, как они из-
вестны теперь.
В 1946 г. в журнале Electronics
было также первое упоминание о
германиевых диодах. И. Корнелиус
из фирмы Sylvania описал в фев-
ральском выпуске этого журнала
один из наиболее усовершенствован-
ных вариантов этого прибора, ис-
пользовавшегося в радиолокацион-
ной аппаратуре военного времени.
В 1947 г. стали появляться дру-
гие виды печатных схем. В разделе
новостей июньского выпуска журна-
ла за тот год говорилось о том, что
фирма Franklin Airloop Со. изготав-
ливала для радиоаппаратуры антен-
ные катушки из штампованной про-
волоки.
R
L-* том же самом году фир-
ма John Sargrove Ltd. в Англии при-
меняла несколько упрощенный ме-
тод печатных схем для механизиро-
ванного производства радиоприемни-
ков. Пластмассовые панели с пред-
варительно выполненными на них
углублениями и отверстиями авто-
матически подавались в машины с
электронным управлением, где они
последовательно подвергались песко-
струйной обработке и напылению
цинка. Перемещаясь внутри этой ма-
шины на конвейерной ленте, эти па-
нели подвергались затем фрезерова-
нию таким образом, что цинк оста-
вался только в углублениях, обра-
зуя схему проводки, индуктивности
70
Изобретатель. Система цветного те-
левидения Питера К. Голдмарка с по-
следовательным чередованием полей,
разработанная для компании CBS, в
которой использовался вращающийся
цветной диск (слева), в конечном сче-
те уступила место системе с после-
и емкости. Резисторы добавлялись
путем напыления графита. И нако-
нец, производилась автоматическая
установка ламповых панелей и гнезд
для фильтрующих конденсаторов.
довательным чередованием элемен-
тов изображения, разработанной фир-
мой RCA. Главным успехом этого
изобретателя были его долгоиграю-
щие пластинки, которые полностью
вывели из употребления пластинки
на 78 об/мин.
чувствительного прибора — нечто
вроде звуковой дорожки кинофильма
без изображения. В мае 1944 г. один
инженер из Национального бюро
стандартов описал механизм на не-
В декабре 1946 г. журнал уже
имел возможность сообщить о раз-
работках магнитофона в Германии.
Магнитофон, который работал на
германском радиовещании, использо-
вал в качестве носителя записи
пластмассовую ленту с нанесенной
на нее окисью железа. Лента протя-
гивалась со скоростью 80 см/с и по-
зволяла записывать частоты до
10 000 Гц. Она имела толщину 0,05
и ширину 5 мм.
Менее года спустя в журнале
Electronics было помещено описание
магнитофона для кино и радио.
Лента этого магнитофона протяги-
валась при помощи трех электродви-
гателей: один подавал ленту, другой
протягивал ее с постоянной скоро-
стью при помощи ведущего вала и
прижимного ролика, а третий осу-
ществлял подмотку ленты. Лента
перемещалась со скоростью 76 см/с
и обеспечивала воспроизведение ча-
стот в пределах от 32 до 9600 Гц
с неравномерностью не более 4 дБ.
В военные годы появилась еще
одна разработка, которая со време-
Маленькая победа. Этот генератор с
резистивной настройкой типа 200А
был разработан и изготовлен Биллом
Хьюллеттом и Дэвидом Паккардом в
их гараже. На средства, полученные
от заказа на восемь таких генерато-
ров для киностудии Уолта Диснея,
они создали в 1939 г. фирму Hewlett-
Packard.
В самом начале. Фирма Tektronix бы-
ла одной из нескольких, основанных
ветеранами, вернувшимися со знания-
ми, полученными в вооруженных си-
лах. Эта фирма была создана в
1946 г. объединенными усилиями Го-
варда Воллума, Джека Мердока и
других. Здесь показана производст-
венная линия в первом здании этой
фирмы в 1948 г.
Другим устройством, которое в
1947 г. приближалось к тому, чтобы
стать бытовым изделием, был магни-
тофон. Еще в 1932 г. журнал Elect-
ronics сообщил о создании в Австрии
устройства записи на ленту. В нем
использовалась лента из глянцевой
бумаги с напечатанными на ней зна-
ками, которая протягивалась отно-
сительно источника света и свето-
прерывной ленте из специального
стального сплава, имеющий две за-
писывающие головки, расположен-
ные по обе стороны ленты, и две
стирающие головки. Лента имела
толщину примерно 0,075 мм, шири-
ну 3 мм и передвигалась относитель-
но головок со скоростью около
1,5 м/с.
нем приобрела важное значение в
бытовом секторе. В июле 1944 г.
редакторы журнала Electronics пи-
сали: «Возможность использования
электронного нагрева в качестве до-
машнего средства приготовления
пищи обсуждалась довольно часто,
однако экономический аспект сильно
мешает немедленному осуществлению
71
Прародители. Из технологии радио-
взрывателей возникли первые попыт-
ки модульного конструирования схем,
которые в конечном счете привели
к печатным схемам и гибридным
устройствам. Здесь показаны (слева
направо) трубчатый конденсатор со
стандартным резистором, вставлен-
ным в трубку, фенольная панель с
вытравленными на ней схемами и
пассивными компонентами без выво-
дов и модуль этажерочной конструк-
ции, прозванный игрушкой.
нагрева пластмасс — и говорилось о
возможности приготовления пищи из
замороженных продуктов. В августе
1947 г. фирма General Electric объ-
явила о создании электронной печи,
которая позволяет разогревать пред-
варительно приготовленные и замо-
роженные блюда. Такая печь была
выпущена в продажу и она за 75 е
обеспечивала разогрев замороженно-
го блюда до температуры примерно
160 °C. При этом расход энергии
был примерно таким же, как у быто-
товой электрической печи.
Однако, пожалуй, наиболее да-
леко идущие предзнаменования того
времени появились в журнале Wire-
less World. В одном из выпусков
этого журнала за 1946 г. Артур
А. Кларк, английский писатель-фан-
таст, предложил создать глобальную
систему связи, основанную на ис-
пользовании спутника Земли в каче-
стве огромного усилителя, помещен-
ного в космическом пространстве.
Он рисовал такой спутник непо-
движным, т. е. он говорил о так на-
зываемом спутнике на геосинхрон-
ной орбите.
этой возможности в домашних усло-
виях. Стоимость подобных устано-
вок получается чрезмерно высокой,
поскольку мощные лампы требуют
использования дорогостоящего высо-
ковольтного блока питания».
днако уже в 1947 г. в жур-
нале описывались промышленные
применения сверхвысокочастотного
нагрева — для сушки тканей, термо-
обработки резины, предварительного
ГЛАВА 5
Эра полупроводниковых приборов
Долгий и трудный путь развития полупроводниковой электроники проходил от на-
блюдений Фарадея, описавшего причудливые свойства сульфида серебра еще в
1833 г., до разработки транзистора в 1947 г. и появления интегральных схем в конце
пятидесятых годов. Для объяснения поведения полупроводников потребовалась кван-
товомеханическая теория Шредингера, а для их получения нужна была, по-видимому,
алхимия. Тем не менее полупроводниковая технология породила новую предприим-
чивую промышленность, давшую возможность осуществить запуск ракет и выпол-
нить программы космических исследований в шестидесятые годы. Эта промышлен-
ность ускорила повсеместное распространение компьютеров в семидесятые годы и
дала возможность выдвинуться ее удачливым основателям.
с
тоит только создать переключатель
с улучшенными характеристиками — и у Вас не
будет отбоя от заказчиков. Вы думаете, что в
действительности все бывает именно так? Ни-
чего подобного. Когда фирма Bell Telephone La-
boratories объявила об изобретении транзистора,
широкая пресса практически проигнорировала
это событие. О новости на следующий день,
1 июля 1948 г., газета «Нью-Йорк Таймс» напи-
сала на предпоследней странице. Сообщение со-
держало четыре абзаца и было помещено в ка-
честве последней заметки в колонке «Новости
радио».
Текст заметки гласил:
«Вчера фирма Bell Telephone Laboratories
(Уэст-стрит, 463) впервые продемонстрировала
изобретенный ею прибор под названием «тран-
зистор», который в некоторых случаях можно ис-
пользовать в области радиотехники вместо элект-
ронных ламп.
Прибор был продемонстрирован в схеме ра-
диоприемника, не содержавшей обычных ламп.
Было также показано его применение в телефон-
ной системе и в телевизионном устройстве, управ-
ляемом с помощью приемника, расположенного
на нижнем этаже. В каждом из этих случаев
транзистор использовался в качестве усилителя,
хотя фирма заявляет, что он может использовать-
ся и в качестве генератора, способного создавать
и передавать радиоволны.
Транзистор, имеющий форму маленького ме-
таллического цилиндра длиной около 13 мм, не
содержит полости, из которой откачан воздух,
сетки, анода или стеклянного корпуса, предохра-
няющего от попадания в прибор воздуха. Он на-
чинает работу мгновенно, без задержки на разо-
грев, так как в отличие от радиолампы в нем нет
накала.
Рабочие элементы прибора состоят всего
лишь из двух тонких проволочек, подходящих к
кусочку твердого полупроводникового материа-
ла величиной с булавочную головку, приплав-
ленному к металлическому основанию. Вещест-
The solid-state era, рр. 215—270.
во, помещенное на металлическом основании,
усиливает ток, подводимый к нему по одной про-
волочке, а другая проволочка отводит усиленный
ток».
Даже технические журналы не сразу оценили
возможности транзистора. Для того чтобы вы-
звать больший энтузиазм по отношению к при-
бору, фирма Bell Laboratories предоставляла ли-
цензии на него всем желающим и усиленно ре-
кламировала его на семинарах и в статьях.
В лабораториях США и Европы, однако, ин-
терес к тому, что позднее стало называться по-
лупроводниками, имел глубокие корни. Первые
исследования электрических свойств полупровод-
ников были начаты в прошлом веке, когда неко-
торые ученые независимо изучали фотоэлектри-
ческие и выпрямляющие эффекты некоторых со-
единений, подобных сульфиду серебра или суль-
фиду цинка, а также элементов, подобных селе-
ну. После того как в 1833 г. Фарадей установил,
что электропроводность сульфида серебра увели-
чивается с ростом температуры (в то время как
в металлах имеет место обратное явление), в
1839 г. во Франции Александр-Эдмон Бекерель
открыл возможность генерирования напряжения
при освещении перехода между электролитом и
тем, что только через сто лет было названо полу-
проводником.
В 1873 г. Уилоуби Смит заметил, что при ос-
вещении селен изменяет свою электропровод-
ность, а еще через год Фердинанд Браун, профес-
сор физики в Марбурге, в Германии, обнаружил
выпрямляющие, свойства области контакта ме-
таллического «усика» с сульфидом свинца. При
этом был создан первый переход между метал-
лом и полупроводником. Диодный детектор с
проволочным усиком использовался в течение не-
которого времени в качестве несколько неста-
бильного «своенравного» детектора радиочастот-
ных сигналов, генерировавшихся в то время пе-
редатчиками с искровым разрядным промежут-
ком. Закат для этого прибора наступил после
изобретения в 1904 г. Флемингом вакуумного дио-
да, а окончательно его использование прекрати-
лось после разработки в 1906 г. Ли де Форестом
73
вакуумного триода. Оба этих прибора были го-
раздо более надежными.
После того как отпала необходимость в ис-
пользовании детекторов с проволочными «усика-
ми», не надо было заниматься поисками четко-
го понимания принципов их работы. Действи-
тельно, интерес к явлениям в полупроводниках
не возобновлялся вплоть до конца первой миро-
вой войны.
Когда интерес к полупроводникам стал воз-
рождаться, фирма Bell Telephone Laboratories
уже была среди любопытных. В 1936 г. у специа-
листов фирмы возникла идея замены в телефон-
ных системах механических переключателей ка-
кими-нибудь электронными ключами, не являю-
щимися в то же время радиолампами, а к 1945 г.
руководство фирмы Bell спланировало методиче-
скую программу широких исследований в обла-
сти физики твердого тела, нацеленную на разра-
ботку того, что впоследствии стало транзистором.
Однако успех лабораторных исследований не
означал конца борьбы. Это был поединок Дави-
да с Голиафом. В 1948 г. радиолампа представ-
ляла собой весьма сложное коммерческое изде-
лие. Она, правда, была хрупкой, но и первый
транзистор также был хрупким. Кроме того, для
транзисторов были нужны совершенно новые ме-
тоды производства и новые пути разработки си-
стем. ha первых порах сами транзисторы были
очень дорогими.
Тем не менее благодаря малым размерам но-
вых приборов, их небольшому весу и малой вели-
чине потребляемой мощности они сразу нашли
применение в военной аппаратуре. Другой обла-
стью, в которой сразу стали применяться транзи-
сторы, были слуховые аппараты. Полностью ча-
ша весов склонилась в пользу транзисторов в
результате влияния вычислительной техники, для
которой были необходимы громадные количества
миниатюрных маломощных переключателей. Су-
щественную роль сыграл также перевод на циф-
ровую технику большого числа систем.
Но если отмечать фактор, который сыграл
наибольшую роль в рождении транзистора, то
это, конечно, интеллектуальная любознатель-
ность. Транзистор в большей степени, чем какой-
либо другой электронный прибор, обязан своим
происхождением научной теории, а не техноло-
гическим разработкам.
R
1900 г. 1Макс Планк постулировал кван-
товую гипотезу, ставшую основой атомной тео-
рии и впоследствии теории, объяснившей пове-
дение электронов в твердых телах. Именно на ос-
нове работы Планка Альберт Эйнштейн смог
объяснить в 1905 г. фотоэлектрический эффект
Бекереля. Хотя первые исследователи и сумели
установить, что фотоны могут вызвать эмиссию
электронов из некоторых материалов, до План-
ка и Эйнштейна не существовало ответа на зага-
дочный вопрос: почему, если число полученных
электронов пропорционально интенсивности све-
та, их энергия пропорциональна длине волны
света? Квантовая теория предложила считать
природу фотонов двойственной, обладающей
свойствами как волн, так и частиц: если свет
действительно состоит из небольших волновых
пакетов, энергия которых пропорциональна дли-
не волны, то экспериментальные данные могут
быть удовлетворительно объяснены.
Изучение фотоэлектрического эффекта прово-
дилось в научных центрах всего мира.
Р. В. Поль, молодой физик, работавший в Бер-
лине, а также Вильгельм Рентген, немецкий фи-
зик, открывший лучи, впоследствии названные
его именем, изучали этот эффект, а также люми-
несцентные свойства твердых тел. Проблемы, су-
ществовавшие в те времена, были теми же, что
и трудности, стоявшие на пути исследователей
в области физики твердого тела вплоть до появ-
ления транзистора: все они были связаны с от-
сутствием чистых веществ.
К началу 1920-х годов считалось общеприня-
тым, что хорошая проводимость металлов объ-
ясняется наличием в них свободных электронов.
В присутствии электрического поля эти электро-
ны должны были переноситься в одном направ-
лении и при этом проводить электричество; те
же электроны аналогичным образом могли «пе-
реносить» кинетическую энергию и тем самым
проводить тепло. Однако для количественного
объяснения поведения электронов в твердых те-
лах потребовалось знаменитое квантово-механи-
ческое уравнение Эрвина Шредингера, которое
австрийский физик опубликовал в 1926 г. В тече-
ние следующих 10 лет это уравнение помогало
энергичным физикам, так как оно позволило свя-
зать все загадочные явления в твердых телах,
открытые в предыдущем столетии.
В то время как теоретики распутывали пред-
ставления об электронах, зонной теории и ва-
лентности, ученые, в меньшей степени склонные
к математике, экспериментировали с различными
материалами. В середине двадцатых годов, на-
пример, новые типы твердотельных выпрямите-
лей могли работать с гораздо большими мощно-
стями, чем чувствительные детекторы с прово-
лочными «усиками». Эти выпрямители изготов-
лялись из столбиков медных пластин, каждая из
которых окислялась с одной стороны. Несмотря
на отсутствие понимания того, как работают эти
выпрямители, изготовители выпускали их в
1930-х годах в больших количествах, и даже
проблему, связанную с высоким сопротивлением
столбиков в прямом направлении, удалось ре-
шить, заменив окисел селеном.
Затем в конце 1930-х годов такие физики, как
Невил Ф. Мотт в Англии, Александр Сергеевич
Давыдов в СССР и Вальтер Шоттки в Герма-
нии, начали работать в направлении поисков объ-
яснения эффекта выпрямления в системах ме-
74
Пионеры. В 1947 г. физики Вильям Шокли (сидит), Джон
Бардин (слева) и Уолтер X. Браттейн, работавшие в
фирме Bell Telephone Laboratories, разработали точечный
транзистор — первый полупроводниковый усилитель. В
1956 г. вое трое получили Нобелевскую премию по фи-
зике.
талл-полупроводник. Относительно механизма
выпрямления было достигнуто единое мнение: в
полупроводниковых материалах у перехода име-
ет место обеднение носителями тока, и в резуль-
тате возникает эффективный барьер для равно-
весных электронов, проходящих через переход.
Приложение электрического поля, снижающего
барьер (более высокий потенциал со стороны по-
лупроводника), позволяет электронам проходить
через переход в то время, как изменение направ-
ления этого поля еще больше обедняет полупро-
водник и увеличивает высоту барьера для пото-
ка электронов.
Многие изобретатели бились над созданием
кристаллического усилителя. Чаще пытались ис-
пользовать полевой эффект скорее всего потому,
что он был сходен с действием управляющей сет-
ки в радиолампах. Первая зафиксированная по-
пытка в США относится к 1925 г., когда Юлиус
Е. Лилиенфельд, бывший прежде профессором
физики в Лейпцигском университете, начал ра-
ботать над идеей твердотельного кристалличе-
ского усилителя.
В Германии Лилиенфельд помогал графу
Фердинанду фон Цеппелину в конструировании
наполненного водородом дирижабля. В начале
1920-х годов он также экспериментировал с рент-
геновскими лучами. После прибытия в США Ли-
лиенфельд сумел получить несколько патентов
на конструкцию усилителя, основанного на ис-
пользовании сульфида меди. Он, однако, не был
в состоянии привлечь к своей работе серьезный
интерес промышленности. Большинство из тех,
кто знакомился с его экспериментами, проводи-
мыми в почти полной безвестности в Бруклине,
шт. Нью-Йорк, сомневались в том, что его при-
боры вообще будут работать.
Еще один патент изобретателю, который не
мог объяснить теоретических основ работы свое-
го прибора, был выдан в Англии в 1935 г. Оска-
ру Хейлю на полевой триод. Хейль, немецкий
изобретатель, предложил использовать управ-
75
ляющий электрод для регулировки тока через
тонкий слой полупроводника. В качестве возмож-
ных для использования материалов им были
предложены окись меди, пятиокись ванадия,
теллур и иод. Хотя можно сомневаться в том,
работал ли когда-нибудь действительно прибор
Твердотельный усилитель. В первом транзисторе два
близкорасположенных контакта (эмиттер и коллектор)
помещались на поверхности германиевого брусочка (ба-
за). V-образный предмет — это пластмассовый треуголь-
ник, вокруг которого была обернута золотая фольга, ко-
торую затем разрезали бритвой у вершины треугольни-
ка. Треугольник прижимался к брусочку пружиной.
Хейля, его конструкцию можно считать предше-
ственницей полевого транзистора с изолирован-
ным затвором, так как управляющий электрод
был изолирован от полупроводниковой подлож-
ки.
Тем временем Поль отошел от своих первых
экспериментов по фотоэлектричеству и в 1938 г.
разработал действующий кристаллический уси-
литель. Хотя прибор был непрактичным (это был
медленно действующий триод, действие которо-
го было основано на использовании проволочной
сетки для управления потоком электронов через
нагретый кристалл бромида калия), он послужил
для автора доказательством теоретической воз-
можности создания кристаллического усилителя.
Удивительно, что хотя представление о поле-
вом твердотельном усилителе чрезвычайно про-
сто, реальный прибор этого типа был разработан
лишь после того, как был изобретен гораздо бо-
лее сложный усилитель — биполярный транзи-
стор. Все, что нужно было для создания полево-
го транзистора, — это добиться модуляции тока,
протекающего через кусок полупроводникового
материала, путем инжекции носителей заряда че-
рез затвор, причем последний мог даже быть изо-
лирован от этого куска. Но ключ к разработке
лежал в образовании поверхностных состояний:
инжектированные носители заряда не могли по-
влиять на ток через кусок полупроводника, так
как они захватывались на поверхности материа-
ла. Отсутствие знания о существовании этих по*
верхностных состояний задержало появление по-
левого (а кстати, и биполярного) транзистора.
глядываясь в прошлое, нельзя счи-
тать удивительным, что первый практически при*
менимый полупроводниковый усилитель был раз-
работан фирмой Bell Telephone Laboratories, тог-
да размещавшейся в Нью-Йорке, а теперь имею-
щей головное предприятие в Марри-Хилле
(шт. Нью-Джерси). Эта фирма и в 1948 г., и в
настоящее время представляла и представляет
собой один из крупнейших в мире центров про-
мышленных исследований и разработок. (В
1978 г. в ней работало более 19 тыс. человек, она
выпустила 13 757 технических статей и получила
296 патентов). В фирме Bell, проводящей иссле-
дования во всех направлениях, связанных с те-
леграфией, телефонией и радиосвязью, уже ве-
лись работы в области металлургии, химии, ма-
териаловедения, физики твердого тела и маши-
ностроения. Их только надо было организовать
для достижения одной цели — создания твердо-
тельного усилителя.
Исследования фирмы Bell в области физики
твердого тела отпочковались от исследований в
области радиоламп, которые (исследования)
были нацелены на изучение термоионной эмис-
сии и других поверхностных свойств метал-
лов. Уолтер X. Браттейн, один из трех людей, сы-
гравших ведущую роль в изобретении транзисто-
ра, был направлен на исследования в области
радиоламп в 1929 г., когда он поступил в фирму
Bell Laboratories.
Браттейн получил докторскую степень в уни-
верситете шт. Миннесота, куда приезжали читать
лекции по новой квантово-механической теории
такие физики, как Шредингер, Джеймс Франк и
Арнольд Зоммерфельд. Хорошая подготовка
Браттейна в области физики твердого тела про-
будила его интерес к полупроводникам, и в
1931 г. он получил в фирме Bell новое назначе-
ние — он стал изучать купроксные выпрямители
вместе с Дж. Беккером.
Браттейн и Беккер были убеждены, что вы-
прямляющее действие происходит непосредствен-
но у перехода между металлом и окисью меди и
что ток через сами материалы имеет омический
характер. Эти открытия были подтверждены экс-
периментами по фотоэлектричеству, в которых
ток вызывался освещением только самого пере-
хода, а не объема материалов, лежащих по его
сторонам. Как и многие другие ученые тогда, ис-
следователи фирмы Bell также искали пути вве-
дения в конструкцию выпрямителя третьего
электрода (управляющей сетки), с тем чтобы
выпрямитель можно было превратить в усили-
тель.
76
К счастью, в начале 1930-х годов, когда Брат-
тейн проводил свои практические исследования в
области выпрямителей, теоретическая работа ус-
пешно шла во всем мире. В 1931 г. английский
физик Алан X. Вильсон опубликовал свою тео-
ретическую модель кристаллического полупро-
К 1952 г. для германиевых транзисторов стали вырабаты-
ваться стандартная форма и расположение выводов. Три
правых транзистора в первом ряду — это точечные при-
боры. Остальные (в том числе и мощные транзисторы
в последнем ряду) — плоскостные приборы.
водника, в которой результаты прежних работ
по движению электронов в металлах распрост-
ранялись на изоляторы и полупроводники. В те-
чение следующих нескольких лет работы по
теории полупроводников были выполнены Мот-
том в Англии, Яковом Ильичем Френкелем и Да-
выдовым в СССР и Шоттки в Германии. Так как
эти физики читали лекции и публиковали статьи,
результаты их исследований быстро становились
известными в университетах, где они быстро
усваивались молодыми студентами старших кур-
сов. Одним из таких студентов был Вильям Шок-
ли, самый младший из трех основных разработ-
чиков транзистора.
Шокли поступил в фирму Bell Laboratories
сразу после получения докторской степени по
физике в Массачусетском " технологическом ин-
ституте в 1936 г. Ой учился у Джона Слэйтера,
одного из основных создателей квантовой меха-
ники и ее применений к теории твердого тела.
В фирме Bell Шокли был вначале направлен к
С. Дж. Дэвидсону в отдел радиоламп. Дэвидсон
со своим коллегой Лестером Джермером был
первым, кто наблюдал дифракцию электронов,
за что оба получили Нобелевскую премию в
1937 г. Но для Шокли это было лишь короткое
необходимое знакомство с радиолампами. После
того как он некоторое время проработал с элект-
ронными умножителями, его направили зани-
маться той областью исследований, которую он
предпочитал, а именно физикой твердого тела.
Человеком, который, быть может, был наибо-
лее ответственным за то, что у Шокли оформи-
лась идея создания транзистора, был Мервин
Келли, в то время руководитель исследователь-
ского отдела, а впоследствии — президент фир-
мы Bell Laboratories. Еще в 1936 г. Келли гово-
рил, обращаясь к Шокли, что, по его мнению,
для удовлетворения растущих требований к связ-
ной аппаратуре механические переключатели,
используемые телефонной компанией, должны
быть со временем заменены электронными
устройствами какого-либо рода. У Шокли созда-
валось твердое впечатление о том, что Келли
имел в виду не технологию новых радиоламп, а
что-то в принципе новое.
Пути Браттейна и Шокли неизбежно пересек-
лись в конце 1930-х годов. Шокли включился в
исследования Браттейна и Беккера по купрокс-
ным выпрямителям и 29 декабря 1939 г. сделал
в своем блокноте первую запись с предложением
конструкции полупроводникового усилителя на
основе окиси меди. Он изучил теорию области
пространственного заряда, созданную Шоттки и
описывающую свойства поверхностного слоя по-
лупроводника вблизи от перехода между ним и
металлом. Шокли отметил, что этот слой в при-
сутствии потенциала, приложенного в обратном
направлении, обедняется. Это обстоятельство на-
толкнуло Шокли на следующую мысль: почему
расширение обедненного слоя под действием уве-
личивающегося электрического поля не может
быть использовано каким-либо образом в каче-
стве клапана, регулирующего ток? Он записал в
своем блокноте:
«Мне пришло в голову, что в принципе воз-
можно создание усилителя, в котором был бы
использован не вакуум, а полупроводник. Пред-
положим, например, что очень тонкий медный
сетчатый экран окислен так, что в результате
возникла металлическая сетка, погруженная в
окисел. Создадим омические контакты к наруж-
ным поверхностям. Тогда, если заряд носителей
для удобства считать положительным и если на
сетку подать плюс, то вокруг нее образуется щит
из пространственного заряда с дефицитом носи-
телей. В результате возникнет область с малой
электропроводностью, которая обусловит высо-
кое сопротивление в обратном направлении для
выпрямляющего перехода...
77
'Чтобы доказать жизнеспособность транзисторов, фирма
RCA создала опытные образцы собранных полностью на
транзисторах радиоприемников, телевизора с 13-см экра-
ном и даже усилителя для электрогитары. Однако от мо-
мента создания этого оборудования до выпуска коммер-
ческих изделий еще должны были пройти годы, так как
транзисторы стоили тогда не менее 15 долл.
Допустимо утверждение, что сетка может
быть эффективно использована для увеличения
сопротивления в ее окрестности и, следователь-
но, для уменьшения протекающего тока... Так
как сетка используется при обратном смещении,
ее сопротивление высоко и она не будет потреб-
лять большую мощность, но в то же время по-
зволит управлять сравнительно большими тока-
ми».
Идея Шокли, однако, только развлекла
Браттейна. Вместе с Беккером он еще год назад
оставил всякую надежду на создание сетки, по-
груженной в область пространственного заряда
купроксного выпрямителя. Их пессимизм был
•основан на расчетных оценках микроскопических
размеров такой сетки. Тем не менее так как
Браттейну хорошо была известна важность по-
добной разработки, он начал вместе с Шокли
эксперименты с использованием окисленной мед-
ной проволоки.
Купроксный усилитель так и не заработал.
Следуя своей оригинальной идее о создании
триода, Шокли предложил усовершенствованный
вариант. Для него требовалось два электрода,
находящихся в контакте с верхней поверхностью
тонкой пластины из окиси меди. Управляющее
напряжение или напряжение сетки подключалось
к нижней поверхности пластины. Хотя эта струк-
тура чрезвычайно сильно напоминает современ-
ные полевые транзисторы, она также оказалась
неудачной.
Браттейн и Шокли продолжали эксперименти-
ровать с окисью меди. Рассел С. Оль, химик,
работавший в исследовательской лаборатории
фирмы Bell, в то же время проводил работу с
кремнием. Об этом материале в то время было
мало что известно. Оль наблюдал поведение
кремниевых детекторов с проволочными «усика-
ми», которые фирма Bell предполагала исполь-
зовать в качестве усовершенствованных сверхвы-
сокочастотных детекторов. Он начал работать с
металлургами фирмы Bell с целью усовершенст-
вования выпрямляющих характеристик кремния.
Два металлурга, Дж. X. Скафф и X. С. Той-
ерер, обнаружили, что, расплавляя кремний в
вакууме, они могут получить сравнительно чи-
стые слитки, хотя некоторые из образцов вы-
прямляли при одном знаке приложенного напря-
жения, некоторые — при другом, а некоторые —
вообще не выпрямляли. Материал, который про-
водил лучше при отрицательном смещении, они
назвали материалом n-типа, а тот, который про-
водил лучше при положительном смещении, они
назвали материалом р-типа.
Скафф и Тойерер открыли впоследствии, что
кремний n-типа и кремний p-типа отличаются
друг от друга ничтожными количествами содер-
жащихся в них примесей. Фактический уровень
примесей, легировавших кремний р- или п-типа,
был чрезвычайно низок. В то время он не под-
давался определению даже спектроскопическими
методами. Как говорит Браттейн, запах кремние-
78
вых слитков при их извлечении из печи заставил
Скаффа подозревать, что они загрязнены фос-
фором.
Затем эти два металлурга обнаружили, что
элементы, расположенные по обе стороны от чет-
вертой группы периодической системы элементов
(той, в которой находятся кремний и германий),
наиболее легко позволяли получить желаемый
эффект. Элементы из пятой группы, подобные
фосфору и мышьяку, обеспечивали избыток
электронов, и поэтому их введение приводило к
образованию материала n-типа; элементы из
третьей группы, включая бор и индий, создавали
избыток дырок, приводя к образованию мате-
риала p-типа. Браттейн был восхищен элегант-
ной простотой этого открытия.
В своих экспериментах металлурги вырастили
слиток наполовину п-, а наполовину p-типа, соз-
дав при этом первый рп-переход. Оль вырезал
часть этого слитка, включающую переход, и на-
чал экспериментировать с ней.
В начале 1940 г. Келли, руководивший иссле-
дованиями в фирме Bell, пригласил Браттейна
и его группу пронаблюдать за экспериментами
Оля. Оль освещал середину кремниевой пласти-
ны, на концах которой были сделаны металли-
ческие контакты, присоединенные к вольтметру.
Когда стрелка вольтметра отклонилась на пол-
вольта, Браттейн был поражен. Это отклонение
в 10 раз превосходило любое фотоэлектрическое
напряжение, которое он когда-либо наблюдал.
Более того, свет не попадал ни на один из пере-
ходов металл — полупроводник. Он был сфоку-
сирован где-то в центре выглядевшей совсем
обычно черной пластины.
Конечно, свет попадал на переход — невиди-
мый рп-переход в кремнии. Но только после то-
го, как Браттейн получил для работы свой соб-
ственный кусок кремния с рп-переходом, он по-
настоящему поверил в то, что ему продемонстри-
ровал Оль.
Хотя в тот момент, по-видимому, все было
подготовлено для рождения полупроводникового
триода, разразившаяся вторая мировая война
прервала работу Шокли и Браттейна. Они были
направлены в разные исследовательские группы,
занимавшиеся разработкой радаров, предназна-
ченных для обнаружения подводных лодок. Про-
шло около шести лет, прежде чем они смогли
вернуться к своей работе над полупроводнико-
выми усилителями. Тем временем небольшие по
объему работы с кремнием проводились в ис-
следовательском центре фирмы Bell и в военные
годы; их цель заключалась прежде всего в усо-
вершенствовании датчиков для РЛС.
К
1 ак выяснилось, воина оказала боль-
шое влияние на разработку транзистора. Для во-
енных нужд усовершенствование полупроводни-
ковых датчиков для РЛС было столь важно, что
правительство США выделило средства на
проведение программы по исследованию свойств
кремния и германия. К 1943 г. не менее 30 ла-
бораторий в университетах и промышленности
занимались выполнением финансировавшихся
федеральным правительством исследователь-
ских программ, целиком направленных на ис-
следования полупроводников, предназначенных
для использования в РЛС. Среди этих лабора-
торий выдающаяся роль принадлежала лабора-
тории университета Пэрдью.
В 1942 г. под руководством Карла Ларк-
Горовица физики этой лаборатории начали свои
исследования почти с нуля, так как в 1930-е го-
ды лаборатория направляла свои силы в пер-
вую очередь на исследования по ядерной физи-
ке. Теперь исследования были сфокусированы
на германии. Менее чем за четыре года группа,
состоявшая примерно из дюжины ученых, суме-
ла настолько полно исследовать свойства гер-
мания, что электрические свойства можно было
предсказать на основании данных о содержании
в нем примесей. Было определено отношение
подвижности дырок в этом материале к под-
вижности его электронов, а также были изго-
товлены диоды, в которых обратные пробивные
напряжения достигали 150 В.
Хотя физики университета Пэрдью сделали
значительный вклад в будущее полупроводни-
ковой электроники, после конца второй мировой
войны они практически прекратили свои иссле-
дования в области физики твердого тела. Ис-
следователи часто думают, не мог ли универ-
ситет Пэрдью стать местом изобретения самого
транзистора, если бы в нем были продолжены
исследования в области полупроводников.
Почти нет сомнений в том, что работа, про-
деланная в университете Пэрдью, явилась клю-
чом для решения задачи создания полупровод-
никового усилителя. После конца войны иссле-
дования фирмы Bell Laboratories почти исклю-
чительно были сконцентрированы на германии,
свойства которого к тому времени были изуче-
ны гораздо лучше, чем свойства кремния. Но»
кроме этих работ и других иследований, про-
водившихся фирмой International Business Ma-
chines Corp., а также небольшим количеством
других фирм, в то время осталось немного ла-
бораторий, сохранивших живой интерес к полу-
проводникам. Проводившиеся в военное время
исследования (за исключением работы по полу-
проводниковым датчикам для РЛС) повернули
электронную промышленность в основном обрат-
но к имевшим большее практическое примене-
ние исследованиям в области радиоламп.
Фирма Bell, однако, знала, куда она стре-
мится, еще до конца войны. 9 апреля 1945 г., за
пять месяцев до взрыва атомной бомбы над
Японией, в исследовательском центре состоя-
лось совещание по германиевым кристаллам,
на котором присутствовали представители всех
79
лабораторий фирмы Bell, проводивших во вре-
мя войны исследования в области полупровод-
ников. Через три месяца фирма Bell выпустила
свое «Разрешение на работы» по полупроводни-
ковым материалам. Этот документ привел к со-
Планарный прибор. Транзистор приобрел новую форму
после разработки фирмой Fairchild планарного процесса.
Он был так назван, потому что сохранял структуру пло-
ской. В планарном транзисторе эмиттерная область
(в центре) создавалась путем диффузии в базовую область
(имеющую форму слезы), которая сама получалась по-
средством диффузии в коллекторную подложку.
зданию в центре группы, ведущей исследования
в области полупроводников. Она и создала
транзистор. Этот документ фирмы Bell Labora-
tories, предназначавшийся для внутреннего
пользования и занимавший несколько страниц,
начинался следующими словами:
«Объект: физика твердого тела — фундамен-
тальные исследования в области проводников,
'полупроводников, диэлектриков, изоляторов, пье-
зоэлектриков и магнитных материалов.
Утверждение: приборы для связной аппара-
туры зависят от этих материалов в связи с
большинством своих функциональных свойств.
Исследования, проводимые в данном случае,
имеют своей целью получение новых знаний,
которые могут быть использованы при разра-
ботке совершенно новых и усовершенствован-
ных компонентов и элементов аппаратуры, ис-
пользуемой в системах связи... Современное
представление о структуре твердых тел, полу-
ченное в результате проведенных исследований,
указывает на то, что существуют большие воз-
можности получения новых полезных свойств
путем нахождения физических и химических ме-
тодов управления расположением и поведением
атомов и электронов, из которых состоят твер-
дые тела».
Всего лишь через несколько месяцев после
этого в фирме Bell Laboratories была создана
группа по исследованиям в области физики твер-
дого тела, руководимая Шокли и Стенли
О. Морганом. В группе было много подгрунп,
в состав одной из которых, занимавшейся по-
лупроводниками, входили Бпаттейн и Джералд
Пирсон, физик-экспериментатор. В конце 1945 г.
к Браттейну и Пирсону присоединился Джон
Бардин, физик, вернувшийся к деятельности в
своей области после пятилетней работы по на-
правлению в Морской артиллерийской лабора-
тории в военное время.
Бардин, который знал Фиска и Шокли еще
по студенческим временам в Бостоне, не был
знаком с полупроводниками до того, как попал
в исследовательский центр фирмы Bell. Он, од-
нако, получил докторскую степень по физике
в Принстонском университете, а позднее, по-
добно Браттейну, изучал квантовую механику
под руководством Джона X. ван Флека в Гар-
вардском университете.
Бардин вначале работал в одном помещении
с Браттейном и Пирсоном. Подобно другим, он
очень хотел погрузиться в изучение физики
твердого тела, так как свои довоенные работы
в этой области во время войны ему пришлось
отложить. Позднее он подчеркивал, что этот
перерыв фактически способствовал росту твор-
ческих возможностей и энтузиазма в их группе.
В лекции, которую он прочитал при получе-
нии Нобелевской премии по физике в 1956 г.,
Бардин сказал: «Мы могли воспользоваться
важными достижениями, полученными в тот пе-
риод в связи с разработкой кремниевых и гер-
маниевых детекторов, но в то же время мы
могли бросить свежий взгляд на проблемы».
Одним из первых серьезных решений, кото-
рые приняла полупроводниковая группа, было
ограничение работ исследованиями германия и
кремния, наиболее простыми полупроводниками.
Группа считала, что единственным объяснением
продолжающегося непонимания сути явлений
в полупроводниках, несмотря на интенсивные
исследования, проводившиеся во всем мире,
было то, что экспериментальные исследования
были разбросаны и проводились на очень боль-
шом числе различных сложных материалов.
С другой стороны, кремний и германий были
простыми элементами. Кроме того, их атомная
структура обнаружила ту же сильную ковалент-
ную связь, что и структура алмаза. Поэтому в
кристаллах этих элементов должны были почти
полностью отсутствовать дефекты.
80
начале в основу работы полупро-
водниковой группы была положена модель по-
левого триода, выдвинутая Шокли. Основываясь
на теории выпрямления Мотта-Шоттки, группа
считала, что, прикладывая электрическое поле
между поверхностью полупроводника и метал-
лическим электродом, изолированным от по-
верхности, можно будет управлять плотностью
электронов вблизи от поверхности. Тем не ме-
нее все эксперименты кончались неудачно.
Браттейн и Бардин попытались объяснить
эти неудачи. Путь, по которому они пошли,
исходил из теории полевого эффекта Шоттки,
согласно которой число свободных электронов
в полупроводнике было одним и тем же как
на его поверхности, так и в объеме. В действи-
тельности, как установил Браттейн, теория
Шоттки была несправедливой. Он обнаружил
это, сравнивая выпрямляющие свойства различ-
ных металлических контактов с полупроводни-
ком. Тогда Бардин выдвинул гипотезу, которая
вылилась впоследствии в один из его наиболее
важных вкладов в электронику, а именно в тео-
рию поверхностных состояний.
Бардин предположил, что поверхность полу-
проводника находится в равновесном состоянии
еще до того, как к ней создан какой-либо элек-
трический контакт. Для того чтобы это было
так, любые электроны, захваченные на поверх-
ности, должны быть нейтрализованы областью
пространственного заряда, равного и противопо-
ложного по знаку заряду электронов на поверх-
ности. Это предположение позволило объяснить,
почему выпрямление Шоттки происходило прак-,
тически независимо от того, какой металл ис-
пользовался для создания контакта с полупро-
водником; выпрямление объяснялось электро-
статической разностью потенциалов между
внутренней частью полупроводника и его по-
верхностью.
Основываясь на этой новой теории, Брат-
тейн и Бардин выполнили серию экспериментов
для того, чтобы прийти к лучшему пониманию t
теории поверхностных состояний. В одном экс-
перименте, который был предложен Шокли,
надо было определить, ограничено ли число за-
хватывающих центров для электронов на по-
верхности. В эксперименте надо было сравнить
контактные потенциалы полупроводниковых об-
разцов, различающихся по удельному сопротив-
лению. Результаты оказались положительными:
число точек, в которых электроны захватыва-
лись, имело определенное значение.
Другой эксперимент подтвердил существова-
ние электрического поля, вызванного областью
пространственного заряда. Носители, генериро-
ванные при освещении перехода, по всей видимо-
сти, «растаскивались» в противоположные сто-
роны этим полем, так как было измерено до-
вольно заметное изменение контактного потен-
циала.
Все это происходило в середине декабря
1947 г., и, хотя наступила обычная рождествен-
ская суета, темпы экспериментальных работ,,
проводившихся в фирме Bell, возросли. Пирсон
и Бардин, понизив температуру полупроводника^
доказали, что электроны, захваченные на по-
верхности, могут быть «заморожены» и при
этом может быть обнаружен полевой эффект.
Последовавшая за этим попытка измерить из-
менение поверхностного потенциала германия с
температурой оказалась несостоятельной: поме-
шала конденсация.
В качестве возможного решения было пред-
ложено весь аппарат (кусок полупроводника
с контактами, опорные электроды и провода,
используемые для измерения контактных потен-
циалов и фотоэлектрических напряжений) по-
грузить в изолирующую жидкость или электро-
лит. Изменяя потенциал между поверхностью
полупроводника и опорным электродом, уда-
лось добиться существенных изменений генери-
рованного фотоэлектрического напряжения.
Группа пришла к выводу, что ей удалось обна-
ружить полевой эффект Шокли.
Предпринятое за неделю до рождества из-
менение этого последнего эксперимента позво-
лило создать фактически работавший усили-
тельный триод. Потенциал, приложенный меж-
ду каплей воды, окружающей металлический
контакт кремния, и самой кремниевой пласти-
ной, позволял регулировать ток, протекавший
от полупроводника к контакту. Другие жидко-
сти — электролиты — позволили получить еще
лучшие результаты, однако группа знала, что-
в усилителе, который они хотели создать, нель-
зя было использовать жидкости. Были сделаны
попытки использовать напыленную золотую
пленку, окружавшую точечный контакт, но из-
за очень малых размеров низковольтная дуга
разрушила точечный контакт.
Четырьмя днями позже, 23 декабря 1947 г.,
группа достигла самого большого успеха. Бар-
дин и Браттейн решили, что необходимо было
разместить два контакта чрезвычайно близко
друг к другу на поверхности полупроводника.
По их расчетам расстояние не должно было пре-
вышать 50 мкм. Сделать это было непросто,
так как самая тонкая проволока, с которой им
приходилось работать, имела диаметр 125 мкм.
Помогла изобретательность Браттейна.
Он приклеил золотую фольгу к краю поли-
стиролового треугольника и очень осторожно
разрезал ее бритвой вблизи от вершины тре-
угольника. Затем эта вершина была опущена
на поверхность полупроводника (в эксперимен-
те был использован германий) и треугольник
стали покачивать, пока оба конца фольги не
пришли в хороший контакт с полупроводником.
Один контакт стал эмиттером, а другой — кол-
8V
лектором, в то время как сама полупроводнико-
вая пластина была базой.
Бардин и Браттейн еще раньше открыли,
что небольшой потенциал на эмиттере, поло-
жительный по отношению к базе, вызывает ин-
жекцию дырок в поверхность полупроводника
Первая интегральная схема. Первая ИС, разработанная
фирмой Texas Instruments, послужила доказательством то-
го, что всю схему можно сделать из кремния. Стержень-
ки, представлявшие собой кусочки пластины со структу-
рами меза-транзисторов, стали макетами генератора, в
котором из кремния были сделаны резисторы, конденса-
торы и транзисторы.
и значительно повышает его способность про-
водить ток. Использование этого эффекта, по-
добного действию клапана, позволило получить
в их усилителе коэффициент усиления по на-
пряжению порядка 100. При этом усилитель
работал до верхней границы диапазона звуко-
вых частот.
В тот же день была обсуждена оригиналь-
ная электрическая схема, и на следующий день
она была использована для изготовления гене-
ратора. В результате были исключены все со-
мнения в том, что исследователи создали на-
стоящий усилитель. Единственной неотложной
проблемой осталось придумать подходящее на-
звание для изобретенного прибора.
Бардин и Браттейн хотели подобрать тер-
мин, похожий на варистор и термистор, но они не
могли найти подходящего слова. Однажды этот
вопрос всплыл вновь, когда в кабинете Брат-
тейна был Джон Пирс, более известный по ра-
ботам в области спутниковой связи. Он предло-
жил для прибора название, которое отражало
бы его сходство с радиолампами. Важным па-
раметром лампы, как указал Пирс, является
ее крутизна (transconductance), или отношение
выходного тока к входному напряжению. В по-
лупроводниковом усилителе усиление обеспечи-
вается благодаря его переходному сопротивле-
нию (transresistance). По этой причине он
предложил назвать прибор транзистором (tran-
sistor).
Только через семь месяцев фирма Bell Labo-
ratories публично объявила о создании транзи-
стора. Полупроводниковой группе это время по-
требовалось ДЛЯ ПОЛНОГО ПОНИМаНИЯ ТОГО, ЧТО'
представляет собой транзисторный эффект, а
также написания о нем статьи и подачи заявки
на патент. Кроме того, надо было продемонст-
рировать прибор военным и решить, не следует
ли засекретить изобретение транзистора. Но
один взгляд военных на транзистор позволил им
принять решение о том, что его не надо за-
секречивать, и через неделю после этого,
30 июня 1948 г., в Нью-Йорке произошла его
первая публичная демонстрация. Не слишком
большое внимание публики к транзистору по-
казало, что этот прибор останется лабораторной
редкостью до тех пор пока не будут разработа-
ны его более практичные варианты, и пока не
будет сконструировано оборудование с его при-
менением.
Хотя Шокли не принимал фактического уча-
стия в открытии точечного транзистора (патент
был выдан Бардину и Браттейну), он был ру-
ководителем полупроводниковой группы и, без-
условно, ему принадлежал основной вклад в ту
теорию, которая привела к открытию транзисто-
ра. Действительно, на всех фотографиях Шокли
был сфотографирован вместе с двумя изобрета-
телями, и в 1956 г. всем им была присуждена
высшая научная награда — Нобелевская премия
по физике за исследования полупроводников и
открытие транзисторного эффекта. Но в тече-
ние всего времени, пока проводились экспери-
менты, которые привели к появлению первого
транзистора, Шокли сохранял свою прежнюю
веру в то, что может быть создан более про-
стой и, быть может, лучший прибор — полевой
транзистор. Его разочарование усиливалось еще
и тем, что он не мог запатентовать свои идеи,
так как были известны более ранние работы
Поля и Лилиенфельда.
Сразу вслед за изобретением точечного тран-
зистора Шокли решил временно оставить борь-
бу за создание полевого транзистора и скон-
центрироваться на другой идее, которая у него
была связана с лучшим биполярным прибором.
Он предположил, что транзисторное действие
будет иметь место в структуре, в которой слой
полупроводника n-типа располагался бы между
двумя областями p-типа. Шокли назвал струк-
туру плоскостным транзистором, но он не был
в состоянии проверить свою теорию работы это-
го прибора просто потому, что в то время еще
не существовало путей создания плоскостного
транзистора.
Тем временем в электронной промышленно-
сти проснулся интерес к транзистору. Фирма
Bell Laboratories решила, что подходящим пу-
тем для того, чтобы создать лучшие, более на-
82
Триггер. Первая поступившая в продажу монолитная ИС —
это показанный на фотографии триггер, разработанный
в 1961 г. фирмой Fairchild Semiconductor. Эта ИС из се-
рии Micrologic представляла собой резистор-транзистор-
ную логическую схему (РТЛ) и содержала четыре бипо-
лярных транзистора и два резистора.
дежные полупроводниковые приборы, станет
стимулирование их промышленного производст-
ва. Первые точечные транзисторы были вряд ли
надежнее детекторов с проволочными «усика-
ми». так как и в их конструкцию входили про-
волочные пружинки, прижатые к куску герма-
ния. Помимо семинаров и широкой лицензион-
ной программы, начатой фирмой Bell, она отка-
залась от всех лицензионных пошлин и плате-
жей с транзисторов, используемых в слуховых
аппаратах. Это было сделано в честь Александ-
ра Грэхема Белла и его заботы о глухих.
Но, несмотря на многообещающее начало,
первые транзисторы были приняты разработчи-
ками аппаратуры без экстаза. Они были не
только хрупкими (в связи с использованием то-
чечных контактов), но и сама технология их
изготовления не позволяла получать приборы
с воспроизводимыми характеристиками, которые
можно было бы легко согласовать друг с дру-
гом. Кроме того, они были очень дорогими.
В 1949 г. все характеристики транзистора огра-
ничивались величиной переходного сопротивле-
ния, обычно задаваемого в виде матрицы из че-
83
Празднование рождения ТТЛ. После разработки в 1961 г.
транзисторной логики с транзисторной связью (ТСТЛ) —
предшественницы ТТЛ, группа разработчиков из неболь-
шой фирмы Pacific Semiconductors Inc. (Калвер-Сити, шт.
Калифорния) празднует выдачу патента Джеймсу Л. Буйе
(слева).
тырех пар-аметрических сопротивлений. Про-
мышленности предстояло еще пройти долгий
путь до стандартизации характеристик и пара-
метров этих совершенно новых приборов.
Помимо указанных выше недостатков тран-
зисторов, была еще одна причина, вызывавшая
сопротивление промышленности по отношению
к полупроводниковой электронике. Многие ин-
женеры выросли в век радиоламп и поэтому
очень отрицательно относились к только что
появившемуся транзистору. Можно было объя-
вить о том, что он предназначен для замены
ламп, но было ясно: речь идет не о простой
замене. Его напряжение питания, мощностные
характеристики и даже принцип его работы —
усиление по току — заставляли совершенно по
другому подходить к разработке схем. Эту но-
вую концепцию построения схем инженеры ста-
рой школы отказывались принимать.
R
феврале 1950 г. журнал Electronics
отмечал, что «на горизонте уже появились при-
боры, не имеющие вакуумного баллона, и их
совершенствование идет все быстрее. Уже ясно,
что люди, работающие в этой области, долж-
ны расширить свой кругозор и думать об ис-
пользовании этих приборов... Направление мыс-
лей и действий разработчиков в будущем долж-
но быть таким: лампы следует использовать
там, где задачу могут выполнить только они
или где лампы могут выполнить задачу лучше
других приборов».
Ровно через три года заметка в журнале
Electronics отражала новое представление о ро-
ли транзистора: «Так как мы вступаем в век
транзисторов, необходимо, чтобы инженеры по-
глубже проанализировали потенциальные воз-
можности этих новых приборов, которые похо-
жи и непохожи на лампы. Схемы могут быть
разработаны, если представлять себе транзи-
стор как замену лампы. Но более важные схе-
мы появятся, если использовать характеристи-
ки, специфичные для самих транзисторов».
Так как цена транзисторов, поступавших в
продажу, была высокой, вначале их применение
ограничивалось теми областями, где лампы
нельзя было использовать. Военные, уже тогда
энергично боровшиеся за миниатюризацию,
практически не останавливались перед ценой и
покупали партии первых транзисторов у таких
фирм, как Raytheon, General Electric и Western
Electric. Но даже на противоположном конце
рынка — у изготовителей бытовой аппаратуры,
•84
где цена имела первостепенное значение, нача-
ла расти потребность в транзисторах. Транзи-
сторное оборудование для целей развлечения
начало появляться лишь через несколько лет,
но в другом виде бытовой аппаратуры — слухо-
вых аппаратах — транзисторы начали приме-
няться с самого начала.
В этой области изготовители непрерывно бо-
ролись за уменьшение размеров, веса и требо-
ваний к источникам питания еще задолго до
того, как на сцену вышли транзисторы. На этом
рынке можно было продавать чрезмерно доро-
гие транзисторы, которые в начале 1950-х го-
дов стоили около 15 долл.
Первый транзисторный слуховой аппарат был
выпущен фирмой Sonotone в феврале 1953 г.
В нем было использовано пять транзисторов, но
еще требовалась пара миниатюризованных ламп
для входного и предоконечного каскадов, так
как полупроводниковые приборы еще имели
слишком высокие шумы и не обладали доста-
точно большим усилением.
В то время как продолжалось улучшение то-
чечных транзисторов, ученые фирмы Bell зани-
мались усовершенствованием техники выращи-
вания кристаллов. Гордон Тил и Дж. Б. Литтл
еще в конце 1948 г. успешно выращивали моно-
кристаллы германия, медленно вытягивая слит-
ки из расплава. Но разработка техники точного
и равномерного легирования германия отняла
у Тила более года. В течение всего этого време-
ни он сталкивался с противодействием других
исследователей, работавших в фирме Bell, ко-
торые считали, что монокристаллы не только
невозможно выращивать в условиях массового
производства, но и что они вообще не нужны.
Однако Тил продолжал свои работы.
К 1950 г. он был в состоянии переделать
свою установку для выращивания кристаллов
так, чтобы в нее можно было вводить таблетки
с легирующими примесями. Благодаря этому в
конце концов стало возможным изготовить при-
бор, создание которого Шокли предсказал не-
сколькими годами ранее, — плоскостной транзи-
стор. Меняя примесь в процессе выращивания
слитка p-типа, можно было получать тонкий
слой германия n-типа; переходя обратно к при-
меси, обеспечивающей проводимость р-типа,
фирма Bell Laboratories вырастила кристалл,
который можно было разрезать на много стер-
женьков с рпр-структурой. После присоедине-
ния проволочек к каждой из трех областей из-
готовление транзистора с выращенными пере-
ходами можно было считать законченным. Эти
приборы обладали гораздо более низкими шу-
мами и могли выдерживать гораздо более вы-
сокую мощность, чем их точечные предшествен-
ники. .
этому времени интерес промышлен-
ности к транзисторам значительно возрос.
В марте 1952 г. заседание Института радио-
инженеров, посвященное транзисторам, при-
шлось повторить, так как вначале не удалось
разместить всех желающих. В сентябре того же
года число лицензий по транзисторам, выдан-
ным по патентам фирмы Western Electric, до-
стигло 26 в США и 9 за их пределами. Нако-
нец-то транзисторная технология двинулась
в путь.
Американские военные внесли значительный
вклад в ее развитие благодаря крупным кон-
трактам, которые позволили резко увеличить
объем выпуска. В октябре 1952 г. контракты
с военными на сумму свыше 5 млн. долл, были
заключены с четырьмя основными независимы-
ми поставщиками полупроводниковых прибо-
ров— с фирмами Raytheon, General Electric,
Sylvania и RCA. Контракты предусматривали
еженедельную поставку более чем 5000 то-
чечных и плоскостных транзисторов, а также
германиевых диодов.
К концу 1952 г. частота генерации точечных
транзисторов была доведена более чем до
300 МГц, фирма Raytheon объявила о массовом
выпуске плоскостных транзисторов, в Кор-
неллском университете началось чтение курса
по транзисторам, и полупроводниковые прибо-
ры стали появляться в самой различной аппа-
ратуре.
То, что использование транзистора открыло
новую эру в области проектирования, стало яс-
но после того, как фирма RCA изготовила вы-
ходной каскад приемника на транзисторах. Он
обеспечивал мощность 500 мВт, передаваемую
на непосредственно связанный с ним громкого-
воритель. В схеме использовалось комплемен-
тарное включение рпр- и прп-транзисторов друг
с другом. Для такого включения не существо-
вало аналогии в мире радиоламп. Потребность
в новых приборах в 1952 г. росла столь быстро,
что изготовители начали искать пути автомати-
зации производства. Крупные технологические
результаты были достигнуты уже не в фирме
Bell Laboratories. Фирма General Electric разра-
ботала метод изготовления плоскостных транзи-
сторов путем приплавления индиевых таблеток
к противоположным сторонам тонкой германие-
вой пластинки. Прибор был назван сплавным
транзистором.
Усовершенствование процесса сплавления
было осуществлено в 1953 г., когда фирма
Philco разработала метод электролитического
струйного травления с целью уменьшения тол-
щины германиевой пластины в тех местах, где
должно было происходить приплавление индие-
вых таблеток. Через сопла струи раствора
сульфата индия направлялись на германиевую
пластину с обеих сторон, в то время как на
85
Первая МОП ИС. Увеличенное изображение собранной
в керамический корпус МОП ИС (в пинцете, слева) —
это на самом деле макет, но на нем видны детали ме-
таллических соединений между 16 МОП-транзисторами
в этой логической схеме, выпущенной фирмой RCA в
1963 г.
саму пластину подавался положительный по-
тенциал. С помощью инфракрасного датчика
определялся момент, когда толщина оставшей-
ся части германиевой пластины становилась до-
статочной малой, порядка 5 мкм, и тогда про-
цесс травления прекращался. Затем знак по-
данного на германий потенциала изменялся
на противоположный и в вытравленные углуб-
ления электролитически осаждался индий. Так
называемые поверхностно-барьерные транзисто-
ры фирмы Philco обеспечивали наиболее высо-
кую рабочую частоту для плоскостных транзи-
сторов— 100 МГц. К 1953 г. возрос также инте-
рес к вопросам стандартизации в области тран-
зисторов. Изготовители приборов должны были
с осторожностью выпускать новые изделия для
широкого применения, так как не существова-
ло общепринятого мнения по поводу того, что
должен был собой представлять хороший тран-
зистор. Физические стандарты — расстояние
между выводами, формы корпуса и т. д. — были
установлены в начале 1953 г. В середине года
благодаря инициативе войск связи США в со-
трудничестве с ВМС, ВВС и представителями
ведущих изготовителей были предложены стан-
дарты на рабочие характеристики транзисторов.
В течение всех пятидесятых годов большин-
ство изготовителей транзисторов сконцентриро-
вали свои исследования на усовершенствовании
приборов и методов сборки. Одно из сущест-
венных достижений появилось в 1953 г. в ре-
Разработчик МОП-транзистора. Хотя в то время полевые
транзисторы уже выпускались, в 1963 г. Стивен Хоф-
штейн из фирмы RCA разработал вариант полевого тран-
зистора с изолированным затвором, подходящего для
интегральных схем. Работая с Фредериком П. Хейманом,
Хофштейн создал МОП интегральную схему (проекция
которой видна справа от него).
зультате исследований инженеров перспектив-
ной полупроводниковой лаборатории фирмы Ge-
neral Electric (Сиракьюс, шт. Нью-Йорк). В хо-
де экспериментов с германиевыми сплавными
тетродами (по существу, с двухбазовыми тран-
зисторами) исследователи, которые хотели со-
здать прибор, работающий на более высоких
частотах, столкнулись с генерацией колебаний,
что привело их к созданию однопереходного
транзистора. Этот прибор, который вначале был
назван двухбазовым диодом, обладал отрица-
тельным сопротивлением, которое можно было
использовать в схемах релаксационных генера-
торов.
Другие достижения в части разработки при-
боров имели своей основой фундаментальные
исследования в области полупроводников. Од-
ним из них был управляемый кремниевый вы-
прямитель, разработанный в 1957 г. в лаборато-
86
рии конструирования выпрямителей фирмы GE.
Он представлял собой кремниевый выпрямитель,
ток которого в прямом направлении можно бы-
ло блокировать с помощью управляющего элек-
трода. Прибор обладал большими потенциаль-
ными возможностями при использовании в ка-
честве мощного переключателя переменного то-
ка. Прибор, известный в настоящее время под
названием кремниевого управляемого выпрями-
теля, или КУВа, имеет четырехслойную (рпрп)
структуру с высоким импедансом. В нем могут
быть вызваны лавинные процессы путем инжек-
ции тока в его внутренний п-слой.
Другим подобным достижением стала, нако-
нец, разработка коммерческого полевого тран-
зистора. Закончился путь, начатый примерно
за 30 лет до этого Лилиенфельдом. В 1958 г.
Станислав Тешнер, польский ученый, работав-
ший в фирме CFTH, дочернем предприятии
фирмы General Electric Со. во Франции, создал
первый полевой транзистор с рп-переходом.
Этот транзистор, названный технетроном, пред-
ставлял собой германиевый сплавной прибор
без изолированного затвора. Он работал на ча-
стотах мегагерцевого диапазона. Фирма Crysta-
lonics, отделение фирмы Teledyne в Кеймбрид-
же (шт. Массачусетс), выпустила первый аме-
риканский коммерческий полевой транзистор с
рп-переходом в 1960 г.
Возможно, наиболее классическим случаем
того, как чистые исследования привели к появ-
лению полупроводникового прибора, явилась
разработка туннельного диода. Возможность его
создания была, по существу, предсказана еще
в 1929 г. Георгием Гамовым и независимо от
него двумя другими учеными. Все они основы-
вались на волновой природе материи, в соответ-
ствии с которой частицы с заданным потенциа-
лом могут с определенной вероятностью прони-
кать через барьеры с более высоким потен-
циалом.
В 1958 г. Лео Эсаки, японский ученый, ра-
ботавший в фирме Sony Corp, в Японии, потряс
всех, имевших отношение к полупроводниковой
технике, разработкой туннельного диода. При-
бор был назван так, потому что его действие
основывалось на квантово-механической вероят-
ности туннелирования электронов через энерге-
тический барьер, который они не могли перей-
ти. Эсаки сформировал чрезвычайно резкий пе-
реход между очень сильно легированными р-
и n-областями в германии так, чтобы обеднен-
ная область в его диоде была очень тонкой —
порядка нескольких десятков нанометров.
Если к такому диоду приложить смещение
в прямом направлении, то будет возрастать сум-
марный туннельный ток в прямом направлении.
Если это смещение, однако, превысит некоторое
значение, то все меньшее число состояний ста-
новится доступным для туннелирования и при
дальнейшем увеличении смещения ток в пря-
мом направлении будет убывать. Такое пове-
дение, по существу, соответствует отрицатель-
ному сопротивлению, которое может быть ис-
пользовано для создания высокочастотных уси-
лителей, генераторов или переключателей.
К середине 1959 г. фирма RCA разработала
экспериментальные туннельные диоды, которые
работали на частотах свыше 1 ГГц. Фирма
предсказывала, что эти приборы будут исполь-
зованы в компьютерах для создания запоми-
нающих элементов, «быстродействие которых
будет уступать только скорости света». Фирма
GE сообщила о разработке приборов, которые
могли переключать за 100 пс. Фирма предсказы-
вала туннельным диодам большое будущее.
Подтверждением важной роли туннельных дио-
дов могло служить то, что в феврале 1960 г.
фирма Sony дала Эсаки отпуск для того, что-
бы он в качестве прикомандированного консуль-
танта мог продолжить исследования в лабора-
тории фирмы IBM (Покипси, шт. Нью-Йорк).
Затем интерес к туннельным диодам быстро
угас. Некоторые причины этого указывались
еще в начале 1960-х годов. Одна из них заклю-
чалась в том, что быстродействие транзисторов
и их переключательные характеристики замет-
но улучшились, а цены начали быстро падать
после того, как появление технологии массово-
го производства сделало возможным увеличить
выпуск до громадных объемов. Журнал Electro-
nics сообщал, что полупроводниковые приборы,
изготовленные по методу эпитаксиального выра-
щивания, а не туннельные диоды стали цент-
ром внимания на международной конференции
по электронным приборам 1960 г. Окончатель-
ный их конец возвестило появление интеграль-
ных схем, которым предстояло стать сердцем
компьютеров и запоминающих устройств — тех
изделий, которые предназначались для туннель-
ных диодов.
В конце 1950-х — начале 1960-х годов все
больше начала возрастать роль тех полупровод-
никовых приборов, которые работали на самых
высоких частотах в диапазоне миллиметровых
волн и даже выше, вплоть до участков спектра,
соответствующих видимому свету. Основой
большинства этих приборов были такие полу-
проводниковые соединения, как арсенид галлия
и фосфид индия. Еще в 1955 г. физик Р. Браун-
штейн наблюдал инфракрасное излучение, воз-
никавшее при инжекции носителей в такие по-
лупроводники, как антимонид галлия, арсенид
галлия и фосфид индия. Он предположил, что
это излучение было вызвано непосредственной
рекомбинацией электронно-дырочных пар. Но
только в 1960 г. английским физикам Аллену
и Гиббонсу удалось создать точечные светодио-
ды на фосфиде галлия. К этому моменту уда-
лось получать излучение в широкой области
спектра видимого света.
87
Когда в 1958 г. было открыто, что принцип
мазеров (maser: microvave amplification by stimu-
lated emission of radiation) может быть приме-
нен и к видимому свету, то возник интерес к
идее получения лазерного эффекта с помощью
полупроводниковых переходов. Однако только
в 1962 г. в фирме Bell Labs удалось наблю-
дать когерентное инфракрасное излучение сме-
щенных в прямом направлении рп-переходов
на арсениде галлия.
Схема для «Аполлона». Одна из первых биполярных ТТЛ
ИС — кристалл со структурой трехвходового вентиля
НЕ-ИЛИ — была создана фирмой Philco-Ford для лин-
кольновской лаборатории Массачусетского технологиче-
ского института. Она обладала высокой надежностью.
Дублирующий компьютер для программы «Аполлон» был
построен исключительно на этих ИС.
В начале 1960-х годов полупроводниковые
приборы начали проникать и в область СВЧ-
техники, где они использовались как для гене-
рирования сигналов, так и для их детектирова-
ния. Этого удалось достичь благодаря таким
разработкам, как диод Ганна, названный в
честь его изобретателя Дж. Б. Ганна, который
в 1963 г. наблюдал генерацию колебаний в по-
лупроводниковых соединениях под действием
приложенного электрического поля. Другим
важным изобретением был ИМПАТТ-диод, раз-
работанный двумя учеными — сотрудниками
фирмы ВеП, Р. Д. Джонстоном и Б. С. Дело-
чем, которые в 1964 г. назвали свой генерирую-
щий СВЧ-колебания диод Impatt (impact ava-
lanche transit time).
Хотя все первые изготовители транзисторов
имели большой опыт в изготовлении ламп
(к ним относятся Raytheon, Phylco, General
Electric, RCA и Sylvania), не было уверенно-
сти в том, что любой фирме удастся достичь
успеха в области полупроводниковой техники.
Многие новые фирмы, надеясь на свою настой-
чивость и изобретательность, сумели быстро
организовать производство и сбыт в таких
масштабах, что смогли соперничать с самыми
крупными корпорациями. Одна из фирм, Tran-
sitron, организовала свое предприятие в старой
пекарне в Мелрозе (шт. Массачусетс) и к се-
редине 1950-х годов выросла настолько, что
стала вторым по величине изготовителем полу-
проводниковых приборов.
К-лассическим примером может слу-
жить фирма Texas Instrument Inc. (Даллас),
которая добилась успеха в производстве тран-
зисторов, несмотря на то что приступила к не-
му сравнительно поздно. До этого она зани-
малась изготовлением геофизических приборов
и аппаратуры. После получения от фирмы Bell
в 1952 г. лицензии на выпуск транзисторов фир-
ма TI быстро перешла к производству, органи-
зовав в 1953 г. полупроводниковую лаборато-
рию, которую возглавил Гордон Тил, покинув-
ший фирму Bell. Лаборатория фирмы TI выпу-
скала точечные транзисторы, а позднее в том
же году начала выпуск плоскостных транзисто-
ров. Но наиболее серьезный вклад в полупро-
водниковую технику был сделан лабораторией
в 1954 г., когда она объявила о выпуске пер-
вого транзистора, изготовленного из кремния.
Кремний, имеющий температуру плавления
1420 °C, позволяет создавать транзисторы с го-
раздо более широким диапазоном рабочих тем-
ператур, чем германий, что имело чрезвычайно
важное значение для военных. Кроме того, так
как кремниевый транзистор с выращенными
переходами может выдерживать избыточные
температуры, возникающие в результате проте-
кания больших токов, он может обеспечить
большую мощность, чем германиевый транзи-
стор. Используя технику выращивания рп-пе-
реходов, фирме TI удалось создать кремниевый
прибор хорошего качества, в то время как мно-
гие инженеры в промышленности думали, что
при имевшемся в то время уровне техники
кремниевые приборы могли появиться через
много лет.
Фирма TI поспешила начать производство
кремниевых транзисторов, что дало ей возмож-
ность осуществить в этой области сбыта скачок
величиной в три года. Этот факт доказал, что
в бурно развивающейся полупроводниковой
промышленности почти любая энергично дейст-
вующая фирма может обойти признанных изго-
товителей и создать для себя за удивительно ко-
роткое время собственную область.
Так как надо было пользоваться методами
производства, которые не просто отличались от
обычных технологических методов, но во мно-
гих отношениях граничили с алхимией, изгото-
вители полупроводниковых приборов разыски-
вали блестящих молодых физиков и других
ученых, необходимых для того, чтобы продви-
нуть вперед уровень полупроводниковой техни-
ки. В результате вскоре возникла волна пере-
88
Серия ИС. На фотографии показано четыре из 29 МОП
ИС, которые фирма General Microelectronics разработала
в 1964 г. для фирмы Victor Comptometer Corp. Слева
вверху помещен преобразователь десятичного кода в
двоичный, справа вверху — сдвоенный сдвиговый регистр'
на 20 бит, слева внизу — сдвоенный четырехвходовый
вентиль, а справа внизу — сдвоенный JK-триггер.
ходов с одного места работы на другое. Неко-
торые ученые, сформировавшиеся в больших,
упрочивших свое положение фирмах, покинули
их в поисках более привлекательных, хотя и
рискованных возможностей. Среди них был
Вильям Шокли, который в 1954 г. покинул фир-
му Bell Telephone Laboratories и основал свою
собственную фирму. Его соавторы Бардин и
Браттейн остались в фирме Bell Laboratories
и продолжили фундаментальные исследования.
Бардин получил вторую Нобелевскую премию
за работы по сверхпроводникам.
Фирма Shockley Semiconductor Laboratory,
в основном благодаря репутации своего осно-
вателя, сумела привлечь некоторые из лучших
талантов, имевшихся в промышленности, в Па-
ло Альто, шт. Калифорния. Хотя это предприя-
тие было лишено делового руководства и в кон-
це концов провалилось, оно оказалось той за-
травкой, из которой выросла вся полупровод-
никовая промышленность в районе Санта-Кла-
ры (так называемая Кремниевая долина). При-
чина этого была в том, что Шокли сумел на-
брать способных молодых людей, чьи качества
руководителей проявились в более поздних пред-
приятиях.
После обращения к руководству нескольких'
предприятий, которые потенциально могли ему
помочь (включая фирму Raytheon и даже Рок-
феллеров), Шокли удалось превратить свою-
компанию в дочернее предприятие фирмы Beck-
man Instruments. Следующий этап заключался
в формировании штата. Шокли сделал это, при-
гласив среди других Юджина Клайнера, Джея
Ласта, Виктора Гринича, Джина Герни, Шелдо-
на Робертса, Джулиуса Бланка, Гордона Е. Му-
ра и Роберта Н. Нойса. Каждому из восьми
ученых было меньше тридцати лет, все они
пришли из известных электронных фирм, рас-
положенных в восточных штатах, все они были
известны в своей области и все они впоследст-
вии покинули Шокли, основали фирму Fair-
child Semiconductor и начали делать полупро-
водниковые приборы сами.
Знающие наблюдатели из промышленности
не были удивлены тем, что эти восемь ученых
стали недовольны и ушли от Шокли всего лишь
через два года, так как под его началом они:
89
никогда толком не знали, что они должны были
делать. Хотя фирма Shockley Semiconductor за-
нималась производством, обстановка в ней боль-
ше напоминала университетскую лабораторию.
Шокли, по их словам, генерировал большое
число новых идей, но он не был в состоянии
сконцентрироваться на производстве. Через не-
которое время он стал пытаться разрабатывать
новый прибор, четырехслойный лавинный диод,
но к этому моменту многие сотрудники фирмы
уже решили ее оставить. После того как это
произошло в 1957 г., фирма Шокли потеряла
живую струю. В 1958 г. ее название было заме-
нено на Shockley Transistor Laboratories, чтобы
подчеркнуть ее промышленный характер, но в
1959 г. ее купила фирма Clevite, которая сама
была куплена в 1965 г. фирмой ITT. Фирма
ITT закрыла предприятие в Пало-Альто в
1969 г.
«Восьмерке предателей», как их потом назы-
вал Шокли, удалось войти в контакт с Джоном
Картером, тогда президентом фирмы Fairchild
Camera and Instrument Corp. Он согласился фи-
нансировать их с тем, чтобы они организовали
отдельное предприятие, но зарезервировал за
собой право купить его через два года. Имея
надежную финансовую поддержку, эти восемь
инженеров вместе с Марри Зигелем, инженером-
электротехником, который пересек страну, что-
бы поступить к Шокли, но вместо этого попал
в новую фирму, основали свое предприятие в
Пало-Альто. К середине сентября 1957 г. все
они начали заниматься наиболее подходящей
для них работой. Зигель возглавил лаборато-
рию применения. Вместе с ним работал Гринич,
также инженер-электротехник, который зани-
мался определением и исследованием характе-
ристик приборов. Робертс занялся выращивани-
ем кремниевых кристаллов. Нойс и Ласт возгла-
вили разработку методов фотолитографической
обработки. Мур и Герни стали специалистами в
области диффузионных методов. Клайнер был
администратором, отвечающим за деловую сто-
рону деятельности новой фирмы.
Первым изделием фирмы Fairchild был при-
бор, который, как думала эта восьмерка, дол-
жен был стать центром внимания фирмы Шок-
ли: транзистор с диффузионной базой, выпол-
ненный по мезатехнологии. Фирма Fairchild не
могла бы сделать лучшего выбора: процесс
создания транзистора, что имело весьма важные
последствия, был основан на диффузии.
Использование диффузии сразу создавало
преимущества по сравнению с разработанными
ранее процессами изготовления транзисторов,
так как позволило колоссально увеличить точ-
ность задания определенной толщины базовой
области, поскольку примеси проникали в полу-
проводник на глубину, которую можно было
точно предсказать, зная температуру, давление
шаров и время воздействия, толщину базы мож-
но было задавать в 10 раз точнее, чем в преж-
них методах. Другое преимущество, сразу не
столь очевидное, заключалось в том, что, ис-
пользуя диффузию, можно было наладить груп-
повое производство транзисторов.
Круглый плоский корпус. Возможность изготовления бо-
лее плотноупакованных МОП ИС привела к созданию в
1965 г. этого корпуса. Кристалл — заказная схема для
военной аппаратуры, содержит 968 элементов и собран в
корпусе с 44 выводами.
Первым прибором, изготовленным по мето-
ду диффузии, был меза-транзистор, названный
так, потому что его поперечное сечение по фор-
ме напоминало плоскогорье. Меза-транзисторы
могли работать на более высоких частотах, чем
разработанные ранее приборы. Рабочие диапа-
зоны некоторых из первых меза-транзисторов до-
стигли гигагерцевого уровня. Кроме того, такие
транзисторы были более прочными и благодаря
своей структуре, могли лучше рассеивать тепло.
Приборы эти впервые появились в 1958 г., а в
1959 г. они представляли собой последнее слово
в транзисторной технике. Однако именно тогда
фирма Fairchild Semiconductor оставила след в
транзисторной промышленности, создав свой
планарный процесс.
Хотя он все еще был основан на операциях
диффузии и маскирования, по сравнению с меза-
технологией планарный процесс содержал ряд
усовершенствований. В то время меза-транзи-
сторы выпускались промышленностью и имели
очень хороший сбыт, однако они были сравни-
тельно хрупкими и все еще подверженными по-
верхностным загрязнениям. Сконцентрировав
внимание на последнем недостатке, фирма Fair-
child решила найти способ пассивации транзи-
стора. Двуокись кремния, которая стала обыч-
90
ной маской при проведении процессов диффу-
зии, не могла служить пассиватором, так как
некоторые примеси могли за определенное вре-
мя продиффундировать через нее к расположен-
ному под ней переходу и привести к отказу. Это
было хорошо известно специалистам фирмы
ные транзисторы из-за высокого сопротивления
коллекторного материала, но эта проблема
вскоре была преодолена.
В июне 1960 г. фирма Bell Telephone Labo-
ratories объявила о новом, эпитаксиальном ме-
тоде изготовления транзисторов, заключавшем-
Лазерный диод. Разработав этот кристалл со структурой
лазерного диода (для сравнения рядом с ним показан
кристаллик соли), фирма Bell Labs обещала, что телефон-
ные разговоры будут вестись через посредство светово-
го луча. Прибор на основе арсенида галлия был создан
после полупроводникового мазера в конце 1960-х годов.
Bell Laboratories, но именно сотрудник фирмы
Fairchild Герни, физик, имевший два докторских
диплома, открыл, что, легируя окисел примеся-
ми, можно превратить его в эффективный пас-
сиватор.
Пассивация поверхности полупроводника бы-
ла только одним преимуществом планарного
процесса. Сохранение окисла, покрывавшего
транзистор, позволяло упрочнить чувствитель-
ные переходы; теперь стало возможным созда-
вать менее хрупкие, более надежные приборы.
Но процесс Герни имел еще одно важное пре-
имущество: как видно из его названия, планар-
ный процесс обеспечивал получение плоского
прибора. Вместо того чтобы создавать базовый
слой поверх коллекторной подложки, Герни со-
здавал его путем диффузии внутри коллектора.
Благодаря этому структура не только станови-
лась менее хрупкой, но и появлялась возмож-
ность создавать соединения со всеми тремя об-
ластями транзистора путем напыления на оки-
сел металлических дорожек, а не с помощью
трудоемкого и неудобного присоединения вруч-
ную проволочек.
Новый процесс фирмы Fairchild был освоен
в производстве меньше чем за год, хотя о его
разработке не сообщалось до 1960 г., а связан-
ные с ним секреты не раскрывались в течение
нескольких лет. Весьма удачный с самого на-
чала планарный процесс тем не менее имел и
недостаток: он не позволял изготовлять мощ-
Чистото. С развитием полупроводниковой технологии не-
обходимо было еще больше снизить уровень загрязне-
ний в чистой комнате, чтобы избавиться от дефектов,
вызываемых пылью. Слова «класс 100» стали поговоркой.
Речь шла о воздухе с концентрацией загрязняющих пы-
линок ЮОХЮ-6.
ся в выращивании тонкого слоя кремния на мо-
нокристаллической подложке. Так как удельное
сопротивление слоя могло отличаться от удель-
ного сопротивления подложки, процесс позво-
лял создавать транзисторы в эпитаксиальном
слое, характеристики которого не зависели от
материала подложки. Это означало, что на
прочной, толстой подложке могли быть созданы,
транзисторы с тонкой базой (высокой частотой)
и низким удельным сопротивлением коллектора
(большой мощностью).
Хотя упоминаемое ниже обстоятельство нель-
зя считать свойственным только полупроводни-
ковой промышленности, ему предстояло стать
для этой отрасли почти типичным. Речь идет о
кривой освоения производства и снижения стои-
мости. Хорошо известно, что увеличение объема
91
производства и, следовательно, рост опыта по
изготовлению изделия могут приводить к сни-
жению его стоимости. В соответствии с этим
законом снижалась стоимость не только таких
компонентов, как резисторы, конденсаторы и ра-
диолампы, но и изделий других отраслей про-
мышленности. Однако ни в каком производст-
ве эта кривая не падала столь круто, как в по-
лупроводниковой промышленности.
В то время как все эти достижения застав-
ляли в середине 1960-х годов предсказывать
бесконечный бум в полупроводниковом произ-
водстве, быстро растущий объем выпускаемой
продукции насытил рынок. Это насыщение про-
изошло не потому, что отсутствовали возмож-
ные применения, но просто потому, что покупа-
тели не были в состоянии использовать прибо-
ры так же быстро, как они выпускались на ры-
нок сбыта.
Сборка электронного оборудования пред-
ставляла собой трудоемкий, занимающий много
времени процесс, который замедлялся еще
сильнее все возраставшей сложностью схем.
Суммарное число переключающих приборов в
цифровом оборудовании, в особенности в ком-
пьютерах, увеличилось во много раз. Компью-
тер типа CD 1604, выпущенный в 1960 г. фирмой
Control Data Corp., содержал, например, около
100 тыс. диодов и 25 тыс. транзисторов. Сущест-
вовал спрос на функциональные возможности,
но не было средств, чтобы ускорить изготовле-
ние готового оборудования.
Созрели условия для появления новой тех-
нологии, такой, которая позволила бы приспо-
собиться к растущей сложности схем путем ис-
ключения соединений между их дискретными
элементами. Поэтому изобретение интегральных
схем стало насущным требованием.
Необходимость выполнения целых схем на
одном полупроводниковом кристалле была
столь острой, что если бы в 1959 г. Джек Кил-
би и Роберт Нойс не изобрели интегральную
схему, то кто-то другой обязательно сделал бы
это. Как меза-, так и планарные транзисторы
были приспособлены для групповой обработки,
при которой диффузия и травление многих
транзисторов на одной пластине осуществля-
лись одновременно. Несомненно, что многие ис-
следователи отмечали бессмысленность того,
чтобы отдельные транзисторы сначала выреза-
лись из этой пластины и собирались в корпуса,
а затем соединялись друг с другом в общую
схему. Но в конце 1950-х годов пути изготовле-
ния всей схемы на одном кристалле не были
известны тем, кто занимался подобными раз-
мышлениями.
Однако один ученый, способный глядеть в
будущее, предложил концепцию интегральной
схемы в 1952 г. еще до появления групповых
методов изготовления полупроводниковых при-
боров. На ежегодной конференции по электрон-
Имплантация. Одно из самых значительных достижений,
использованных при разработке МОП ИС, — ионное ле-
гирование — было впервые применено фирмой Mosfek
для выпуска этого 1-кбит р-канального ЗУПВ типа МК4006.
Легирование кремния ионами позволило создать МОП
ИС, совместимую с биполярными ТТЛ ИС.
ным компонентам, проходившей в Вашингтоне,
сотрудник Британского королевского радиоло-
кационного управления в Малверне Джеффри
Вильям Арнольд Даммер представил доклад о
надежности элементов радиолокационной аппа-
ратуры. Его утверждение, о котором вспомни-
ли только после разработки интегральных схем,
оказалось прямо-таки пророческим:
«С появлением транзистора и работ в обла-
сти полупроводниковой техники вообще можно
себе представить электронное оборудование в
виде твердого блока, не содержащего соедини-
тельных проводов. Блок может состоять из сло-
ев изолирующих, проводящих, выпрямляющих
и усиливающих материалов, в которых опреде-
ленные участки вырезаны таким образом, что-
бы они могли непосредственно выполнять элек-
трические функции».
Заслуга изобретения интегральных схем
принадлежит двум людям, каждый из ко-
торых сделал это независимо. Однако оба эти
человека, когда они начали думать о создании
интегральных схем, ничего не слыхали ни о сло-
вах Даммера, ни о нем самом. Это были про-
сто ученые — Килби из фирмы Texas Instru-
ments и Нойс из фирмы Fairchild Semicondu-
ctor,— которые уделили время поиску решения
основной проблемы, стоявшей перед их про-
мышленностью: снижению астрономически ра-
92
стущей стоимости соединения друг с другом
дискретных элементов при сборке схем, слож-
ность которых все время возрастала.
Джек Сент Клер Килби начал свою карьеру
в области электроники в 1947 г. в качестве ин-
женера в фирме Centralab, отделении фирмы
Globe-Union, занимавшемся изготовлением ра-
диодеталей в Милуоки. Чрезвычайно изобрета-
тельный человек, Килби был воодушевлен раз-
работанным в фирме Bell Telephone Laborato-
ries транзистором. Транзисторная электроника
стала привлекать его после того, как в 1952 г.
он посетил симпозиум, который фирма Bell
Labs проводила для специалистов компаний,
в которых использовались ее лицензии. Среди
них была и фирма Centralab.
Килби возглавил программу фирмы Centra-
lab по разработке слуховых аппаратов, для ко-
торых она создала небольшое предприятие,
производившее германиевые транзисторы. Ему
принадлежит основная заслуга в разработке
фирмой первого крошечного слухового аппара-
та, выпуском которого Килби руководил до
1958 г. Все это время интерес Килби к транзи-
сторам увеличивался, но его попытки развить
деятельность в этом направлении были тщетны,
так как у фирмы Centralab не было средств для
развития полупроводникового производства.
Поэтому он решил перейти в другую компанию.
В мае 1958 г. Килби перешел в фирму TI.
Его обязанности поначалу были не вполне яс-
ными, так как ему было поручено работать над
микроминиатюризацией вообще. Фирма TI в то
время начала работать над программой созда-
ния микромодулей по контракту с войсками
связи США. Килби показалось, что, если он су-
меет разработать лучшую концепцию схем, ему
удастся избавиться от микромодулей.
Это происходило во время одного из перио-
дов массовых отпусков в фирме TI, в первые
недели июля 1958 г. В это время в голову Кил-
би начали приходить первые идеи, касавшиеся
интегральных схем. Так как Килби был новым
сотрудником, ему еще не полагалось отпуска;
он проводил эти недели на предприятии один,
думая о том, как создавать целые схемы из по-
лупроводников.
Он знал, что из полупроводниковых мате-
риалов уже умели изготовлять резисторы, кон-
денсаторы и транзисторы. Резисторы можно бы-
ло изготовлять, используя омические свойства
тела полупроводника, а для создания конден-
саторов можно было использовать смещенные
в обратном направлении рп-переходы. Теперь
нужно было узнать, можно ли такие переходы
изготовить из одного куска кремния.
Руководители Килби отнеслись к его идеям
с энтузиазмом, но при этом они были настроены
скептически и требовали доказательств того,
что такие схемы будут работать. Поэтому он
вначале попытался создавать схемы, состоящие
Сочетание. К 1970-м годам число разработок линейных
схем сильно возросло. Появились схемы, в которых на
одном кристалле сочетались биполярные и полевые
транзисторы. В этом операционном усилителе LF156 фир-
мы National Semiconductor был впервые использован по-
левой транзистор для обеспечения высокого входного
импеданса.
из дискретных полупроводниковых элементов.
Первой такой схемой был триггер, созданный
целиком из соединенных друг с другом полу-
проводниковых приборов.
В то время фирма TI как раз начала разра-
батывать диффузионные транзисторы. Единст-
венным подобным транзистором, который тогда
выпускала фирма, был маломощный германие-
вый меза-прибор. На пластине помещалось
двадцать пять таких приборов. Килби фактиче-
ски использовал эти пластины для макетирова-
ния на ранних стадиях разработки интеграль-
ных схем.
Он разрезал пластину на кусочки размером
1,6X9,5 мм. На каждом таком кусочке разме-
щалась пара диффузионных областей. Он ис-
93
пользовал эти области и имевшиеся контакты
для создания схемы генератора, соединяя эле-
менты тоненькими золотыми проволочками. По-
сле маскировки вручную одна из диффузионных
областей травилась обычным способом. Из нее
создавался меза-транзистор. Другая область об-
разовывала RC-цепочку с распределенными па-
раметрами, необходимую для создания сдвига
Основатели. Фирма Intel Corp., основанная Эндрю С. Гроу-
вом (слева), Робертом Н. Нойсом (в центре) и Гордоном
Е. Муром, была одной из наиболее удачливых фирм,
отпочковавшихся от фирмы Fairchild. Intel — одна из
13 полупроводниковых фирм, основанных в долине Сан-
та-Клара (или Кремниевой долине) в 1968 г.
фазы. Интегральная схема Килби заработала,
и он стал продолжать работу, поставив перед
собой задачу разработать аналогичным образом
триггер.
В начале октября 1958 г. он начал создавать
конструкцию триггера, изготовленного на одном
кусочке монолитного германия. Для этого надо
было использовать резисторы, которыми служи-
ло тело полупроводника, конденсаторы на осно-
ве рп-переходов и меза-транзисторы, изготов-
ленные одновременно методом фотогравировки,
которым владела фирма TI. Прибор был изго-
товлен в начале 1959 г., и «твердая схема» бы-
ла представлена на выставке института радио-
инженеров в марте 1960 г., где Марк Шеферд,
тогда вице-президент фирмы TI, восхвалял ее
как «наиболее значительную разработку фирмы
Texas Instruments со времени... выпуска крем-
ниевого транзистора». К тому времени Килби
подал заявку на выдачу ему патента.
Странно, что, несмотря на широкое освеще-
ние прессой этого достижения, оно было встре-
чено очень скептически. Большинство критиче-
ских замечаний были верными: ограничения,
связанные с интеграцией, означали, что пара-
метры индивидуальных компонентов схемы
нельзя было оптимизировать; соединение прибо-
ров друг с другом затрудняло изготовление схе-
мы (выход годных схем, рассчитанный как про-
изведение выходов отдельных приборов, не дол-
жен был намного превосходить 10%); однажды
созданную схему было дорого и трудно, если не
совсем невозможно, изменить.
Но многие из недостатков твердых схем бы-
ли устранены благодаря работам, проведенным
в другой полупроводниковой фирме. В январе
1959 г. Роберт Н. Нойс, руководивший исследо-
ваниями и разработками фирмы Fairchild Semi-
conductor в Маунтен-Вью (шт. Калифорния),,
занимался исследованием возможностей пла-
нарного транзистора, который Герни разрабо-
тал за год до того. В этом месяце Нойс записал
в своей записной книжке идеи по поводу созда-
ния интегральных диффузионных или напылен-
ных резисторов, по поводу изоляции приборов’
друг от друга с помощью смещенных в обрат-
ном направлении рп-переходов и по поводу
соединения друг с другом элементов через от-
верстия в окисле путем напыления металла на-
поверхность.
Примерно через месяц Нойс созвал в фирме
Fairchild собрание, после того как услышал
угрожающее известие о том, что фирма TI раз-
работала твердую схему. На этом собрании
Нойс впервые поделился со своими коллегами
идеями о размещении нескольких элементов на
одном кристалле. С этого времени эволюция
интегральных схем в фирме Fairchild пошла ес-
тественным ходом. Была подана заявка на па-
тент, и разработчики элементов начали рабо-
тать в тесном контакте со специалистами по фо-
толитографии над вопросами соединения диф-
фузионных резисторов и транзисторов на крем-
ниевых пластинах.
После того как Килби и Нойс заложили ос-
новы, изготовление интегральных схем начало
развиваться в 1959 г. лихорадочными темпами.
Фирма Fairchild пригласила в качестве разра-
ботчика схем Роберта Нормана из фирмы Sper-
ry. Норман был знаком с резисторно-транзи-
сторной логикой, и именно ее фирма Fairchild
выбрала в качестве основы своей серии инте-
гральных схем Micrologic. К февралю 1960 г.
фирма Fairchild объявила о начале испытаний
на долговечность «большого числа» своих инте-
гральных схем серии Micrologic.
94
ИС типа 8008, первый 8-бит микропроцессор, вывела
фирму Intel в лидеры в части разработки МОП ИС. На
кристалле размещается около 2900 р-канальных приборов
с кремниевыми затворами, что представляло собой круп-
ный скачок уровня интеграции в 1971 г. ИС выполняет
50 тыс. инструкция/с.
Фирма Texas Instruments переняла метод
напыления металлических межсоединений, пред-
ложенный Нойсом, и в марте 1960 г. объявила
о выпуске своей первой ИС, заказной схемы,
предназначенной для военной аппаратуры.
К концу 1961 г. обе фирмы, TI и Fairchild, вы-
пускали коммерческие интегральные схемы в
достаточно больших количествах. Фирма Fair-
child выпускала свою серию Micrologic, а фир-
ма TI — логические схемы серии 51. В октябре
этого же года фирма TI поставила ВВС США
небольшой компьютер, в котором имелось полу-
проводниковое ЗУ емкостью в несколько сот
битов, а также объявило о выпуске ИС новой
серии 512, в которой были использованы эле-
менты, изолированные рп-переходами, и меж-
соединения, созданные путем напыления ме-
талла.
Хотя в 1962 г. было поставлено только не-
сколько тысяч интегральных схем, этот год
ознаменовал начало массового выпуска ИС.
Фирма TI заключила крупный контракт с воен-
ными на разработку и изготовление серии из
22 специальных схем для программы создания
ракет «Минитмен». В то же самое время фирма
Fairchild заключила значительные контракты с
НАСА и рядом изготовителей коммерческого
оборудования. Надо сказать, что первые ИС
были дорогими. Хотя они представляли собой
простые приборы, содержавшие пару логиче-
ских ячеек в одном корпусе, при продаже не-
большими партиями их стоимость составляла
100 долл., а при продаже большими партия-
ми — почти вдвое меньше.
Логические схемы, известные в настоящее
время как стандартные ТТЛ ИС, появились в
результате работ, проведенных в нескольких ме-
стах, но основа их была заложена в небольшой
фирме из Калвер-Сити (шт. Колорадо), назы-
вавшейся Pacific Semiconductors Inc.
В 1960 г. в логических ИС использовалось
несколько различных методов соединений меж-
ду транзисторными каскадами, но каждый из
них имел какие-либо недостатки. Выход годных
логических ИС с диодной или непосредственной
связью мог резко падать при изменениях про-
цесса их изготовления, а конденсаторно-рези-
сторная связь не обеспечивала достаточно вы-
95
сокого быстродействия. В 1961 г. Джеймс
Л. Буйе, разработчик ИС из фирмы Pacific Se-
miconductors, разработал лучший метод осуще-
ствления связи, при котором каскады изолиро-
вались друг от друга транзисторами/ через ко-
торые осуществлялась связь. Основным преиму-
ществом предложенной Буйе транзисторной ло-
Пластины с ЗУПВ. К середине 1970-х годов основной
задачей стало обеспечение хорошего выхода годных,
т. е. большого числа годных кристаллов на пластине. На
этих пластинах размещаются изготовляемые фирмой Te-
xas Instruments статические ЗУПВ емкостью 4К. Количество
годных кристаллов на пластине резко возросло, когда
оборудование было переведено с пластин диаметром
76 мм на пластины диаметром 102 мм.
гики с транзисторной связью (ТСТЛ-логики)
было то, что транзисторы, служившие для осу-
ществления связи, могли иметь чрезвычайно
широкие допуски. В результате логические ИС
могли изготовляться с высоким выходом год-
ных. Сразу после того, как в конце 1961 г. Буйе
подал заявку на патент, фирма Pacific Semicon-
ductors была приобретена фирмой TRW и стала
ее полупроводниковым отделением.
Другие изготовители по контрактам с воен-
ными разработали свои собственные серии ло-
гических ИС. В 1963 г. фирма Sylvania выпу-
стила удачную серию ТТЛ ИС, которую она на-
звала SUHL (Sylvania universal high-level lo-
gic). Так как это была одна из первых коммер-
ческих серий, ее популярность росла и со вре-
менем ее начали поставлять другие изготовите-
ли. Второй поставщик — так стали называть
фирму, дублировавшую по всем параметрам из-
делия другого поставщика — стал важной еди-
Первое стираемое программируемое постоянное ЗУ бы-
ло разработано фирмой Intel в 1972 г. Работа прибора
типа 1702 емкостью 2 кбит основана на использовании
погруженных в окисел плавающих затворов с накоплен-
ным зарядом, который может стекать под воздействием
УФ-излучения.
ницей, играющей большую роль в сбыте серий
логических ИС. Изготовители аппаратуры хо-
тели быть уверенными в том, что необходимые
приборы будут им поставлены, а это означало
необходимость существования многих постав-
щиков.
R
то время как биполярные ИС еще
разрабатывались, некоторые экспериментаторы
увлеклись полевым транзистором. Еще до того,
как в 1958 г. Тешнер выпустил во Франции по-
левой транзистор с рп-переходом, в США мно-
гие исследователи занимались выяснением воз-
можности создания подобного прибора. Иссле-
дователей привлекали по крайней мере два об-
стоятельства: полевой транзистор потребляет
малую мощность, а его конструкция в принципе
проста.
В лаборатории фирмы RCA Джон Т. Уолл-
марк экспериментировал с полевыми прибора-
ми, и в начале 1957 г. ему был выдан патент на
полевой транзистор. Думая не только о дискрет-
ных приборах, он предвидел, что его полевые
транзисторы будут соединяться в схемы, кото-
'96
Светодиоды, разработанные в начале 1960-х годов, к
1970-м годам стали собираться в цифровые индикаторы.
Этот семисегментный прибор, разработанный в 1971 г.
фирмой Hewlett-Packard, изготовлен из светодиодов на
основе арсенида-фосфида галлия. Высота цифры индика-
тора равна 6,4 мм.
рые смогут служить логическими ячейками ком-
пьютеров. Он назвал свою концепцию интег-
ральной логической сетью. Но, хотя Уоллмарк
получил патент, он не сумел реализовать свой
проект. Через два года это сделал другой иссле-
дователь, работавший в фирме RCA, Пол
Веймер.
В 1959 г. Веймер создал работавшие тонко-
пленочные полевые транзисторы, использовав
сульфид кадмия. В то же самое время
М. М. Аталла, ученый, работавший в фирме
Bell Telephone Laboratories, исследовал воз-
можность создания полевого транзистора с изо-
лированным затвором, используя кремний в ка-
честве полупроводника и двуокись кремния в
качестве изолятора.
Позже, в 1959 г., в фирму RCA поступил по-
сле окончания института молодой инженер Сти-
вен Хофштейн. Он был направлен в группу ин-
тегральной электроники в лабораторию, зани-
мавшуюся электроникой. Он начал работать
вместе с другим молодым инженером, Фредери-
ком П. Хейманом.
Их цель заключалась в создании кремниево-
го полевого транзистора с изолированным за-
твором, который мог бы стать единственным
элементом, необходимым для создания схемы,
содержащей тысячи транзисторов. В конце кон-
цов в 1962 г. эта цель была достигнута.
Разработанный ими прибор сильно отличал-
ся от полевых транзисторов с рп-переходом, ко-
торые в то время уже выпускались для прода-
жи в значительных количествах. В полевых
транзисторах с рп-переходом для управления
эффективным поперечным сечением (и, следова-
тельно, проводимостью) полупроводникового
стержня использовалась обедненная область рп-
перехода, смещенного в обратном направлении.
Основываясь на разработанном фирмой Fair-
child планарном процессе, Хофштейн и Хейман
заменили структуру полевого транзистора с
управляющим смещенным в обратном направ-
лении рп-переходом структурой с металличе-
ским затвором, изолированным от кремния сло-
ем двуокиси кремния. Затвор мог управлять то-
ком от одной диффузионной области на поверх-
ности кремния (исток) к другой (сток).
Хофштейн и Хейман установили, что в струк-
туре полевого МОП-транзистора ток может не
только ограничиваться благодаря расширению
обедненного слоя, но и увеличиваться. Такое
увеличение тока может иметь место при прямом
смещении затвора по отношению к стоку (что
не может быть сделано в полевом транзисторе
с рп-переходом). При этом заряд подвижных
носителей у поверхности полупроводника будет
возрастать, и в результате ток увеличится. Они
утверждали, что конфигурация новой структуры
сама по себе особенно хорошо подходит для из-
готовления интегральных схем. Им удалось до-
казать это, создав в конце 1962 г. многоцеле-
вой логический блок, содержавший 16 МОП-
транзисторов на кристалле кремния размером
1,25X1,25 мм.
К 1963 г. фирма RCA уже изготовила боль-
шие матрицы, содержащие по нескольку сотен
МОП-транзисторов. Эти схемы, однако, не были
лишены недостатков. Во-первых, они были чрез-
вычайно чувствительны к статическим зарядам;
небольшое перенапряжение могло пробить тон-
кий окисел и мгновенно разрушить МОП-тран-
зистор. Кроме того, рабочие напряжения МОП
ИС были значительно выше, чем рабочие на-
пряжения серий логических биполярных ИС,
выпускавшихся в то время. Помимо этого, МОП
ИС обладали значительно меньшим быстродей-
ствием, чем биполярные схемы.
Хотя было объявлено, что МОП ИС являют-
ся значительным достижением, их производство
вскоре столкнулось с коммерческими проблема-
ми. Их преимущества были известны с самого
97
ПЗС. Хотя ПЗС были разработаны фирмой Bell Telephone
Labs в 1970 г., прошло почти 10 лет прежде, чем они
завоевали прочные позиции. Предназначенные вначале
для использования в ЗУ ПЗС-структуры оказались более
пригодными для создания датчиков изображений и ана-
логовых фильтров. На этом кристалле, длина которого
чуть превышает 6,4 мм, размещен фильтр для детекти-
рования тональных сигналов.
начала: процесс изготовления был значительно
проще, чем в случае биполярных ИС, так как
число необходимых технологических операций
уменьшалось более чем в два раза; они потреб-
ляли гораздо меньшую мощность и, следова-
тельно, допускали более высокий уровень инте-
грации, чем биполярные приборы, и, наконец,
их изготовление обходилось дешевле. Однако
их производству мешали дефекты в окисле и
другие проблемы, решению которых не мог по-
мочь имевшийся опыт изготовления биполярных
схем.
Только немногие фирмы проявили настойчи-
вость при работе с МОП-схемами. Фирма Fair-
child Semiconductor, работавшая с МОП ИС в
1962 г., встретившись с трудностями, отказалась
от этих приборов и опять сконцентрировала
свои усилия на изготовлении биполярных схем.
Даже фирма RCA, которая продолжала рабо-
тать с МОП-транзисторами достаточно долго,
для того чтобы преодолеть некоторые трудно-
сти, вновь обратилась к биполярным приборам,
которые в начале 1960-х годов обеспечивали
наибольшую прибыль.
Примерно в это время фирма General Micro-
electronics, основанная в 1963 г. тремя прежни-
ми сотрудниками фирмы Fairchild, Говардом
С. Боббом, Робертом X. Норманом и Джеймсом
П. Фергюсоном, совместно с Артуром С. Лоуэл-
лом, полковником ВМС США в отставке, при-
шла к мнению о том, что МОП ИС могут вы-
держать конкурентную борьбу. Один из основ-
ных контрактов фирма заключила с фирмой
Victor Comptometer Corp. (Чикаго), которая в
конце 1964 г. объявила о планах выпуска деше-
вого настольного калькулятора, в котором вме-
сто 21 тыс. дискретных элементов, имевшихся в
обычных калькуляторах, было бы использовано
29 МОП ИС. Однако в 1965^—1966 гг. фирма
General Microelectronics испытывала серьезные
производственные трудности.
В середине 1965 г. только две фирмы выпу-
скали МОП ИС — General Microelectronics и
General Instrument,— но интерес к новым при-
4 Электроника № 9
борам был высоким. Многие, более крупные,
фирмы просто выжидали. Резкий рост выпуска
МОП ИС начался в 1969 г., когда уровень про-
дажи за один год увеличился с 15 млн. до
35 млн. долл. К концу 1970 г. общий объем про-
даж достиг 100 млн. долл., превзойдя почти все
предсказания.
Достижения в области технологии позволили
очень сильно продвинуть промышленность. Из-
готовление шаблонов с использованием элек-
тронно-лучевой литографии также помогло ре-
волюционизировать процесс изготовления полу-
проводниковых приборов. Непосредственное на-
несение рисунка в натуральную величину на
шаблон с помощью микроскопического элек-
тронного луча означало гибель громадных и
дорогих фотоповторителей, установок совмеще-
ния и вычерчивания изображений на рубилито-
вых листах.
Многие изготовители приборов и компьюте-
ров стали сами развивать производство инте-
гральных схем. Так, например, фирма Hewlett-
Packard создала свое предприятие по выпуску
ИС отчасти из-за «необходимости охраны секре-
тов, связанных с конструированием приборов».
К концу 1965 г. ИС выпускались и продава-
лись более чем 25 фирмами, среди которых ве-
дущую роль в части технологии производства
играла фирма Fairchild. В августе 1965 г. она
выпустила корпус с двухрядным расположением
выводов. Этот корпус, сконструированный для
уменьшения времени и стоимости сборки, был
немедленно взят на вооружение фирмами Syl-
vania, Westinghouse и Motorola, а еще через
год — фирмой TI.
Фирма Fairchild затем начала заниматься
линейными ИС. Один из разработчиков фирмы,
Роберт Видлар, выдвинул оригинальные идеи,
связанные с конструированием линейных ИС.
Он был сторонником использования транзисто-
ров всюду, где благодаря этому было возможно
избежать использования других схемных эле-
ментов; так, например, он предлагал использо-
вать транзисторы вместо резисторов больших но-
98
миналов. Видлар разработал первую нашедшую
практическое применение ИС операционного
усилителя, цА709, а вслед за ним — цА702,
операционный усилитель с высоким импедан-
сом; цА710 — первую ИС компаратора и
цА741—первую ИС операционного усилителя с
компенсацией, которая стала стандартной де-
шевой линейной ИС.
В 1966 г. появились первые коммерческие
диоды Ганна, выпущенные фирмой International
Semiconductor Inc., что позволило создать полу-
проводниковые СВЧ-схемы. Возросла также по-
пулярность лавинно-пролетных диодов и СВЧ-
транзисторов. В то же время цены на дискрет-
ные полупроводниковые приборы, которые в
конце концов стали поставляться в новых, ме-
нее дорогих пластмассовых корпусах, начали
резко снижаться. Появились признаки прибли-
жающейся войны цен. Фирма TI предлагала од-
нопереходные транзисторы в пластмассовых
корпусах по 72 цента при продаже партиями в
100 шт. Фирма RCA перешла через долларовый
барьер, предлагая по цене менее одного доллара
триаки, популярные переключатели переменно-
го тока, которые фирма GE разработала в
1964 г. Вскоре все полупроводниковые фирмы
начали использовать пластмассовые корпуса.
В том же, 1966 г. начал расти интерес к сап-
фиру как к изолирующему материалу для под-
ложек. Вначале фирма Autonetics продемон-
стрировала возможности кремниевых ИС на сап-
фировой подложке с точки зрения повышения
плотности упаковки и уменьшения рассеиваемой
мощности. В 1966 г. фирма начала поставку
Массачусетскому технологическому институту
первых КНС ИС — матриц, содержавших по
6144 диодов, предназначенных для генераторов
знаков в индикаторах.
Постоянные запоминающие устройства
(ПЗУ), которые нашли применение для записи
математических таблиц (например, таблиц си-
нусов углов) или в генераторах знаков для ин-
дикаторов, впервые появились в начале 1967 г.
Фирма Fairchild выпустила МОП ЗУ емкостью
64 бит, организованное в 16 слов по 4 бит. Че-
рез год после этого фирма Philco-Ford объяви-
ла о выпуске ПЗУ емкостью в 1024 бит. После
появления ЗУ большого объема вошло в моду
слово firmware, обозначающее программное
обеспечение, хранимое в ПЗУ.
В конце 1960-х годов создалось впечатление,
что все направления полупроводниковой техни-
ки непрерывно развивались и изменялись. Из-
готовители планировали замену технологическо-
го оборудования для обработки пластин диа-
метром от 38 до 51 мм новыми моделями, пред-
назначенными для пластин диаметром 76 мм.
Такое оборудование начало поступать в прода-
жу. Светодиоды, разработанные в середине
1960-х годов, начали использоваться в цифро-
вых индикаторах, объем выпуска которых все
увеличивался. Стоимость таких индикаторов
снизилась до 1 долл, за знакоместо. В промыш-
ленности, выпускающей линейные ИС, началась
конкуренция в связи с тем, что новые типы при-
боров, производимые различными фирмами, на-
чали выпускаться в продажу чуть ли не ежене-
дельно. Фирма National Semiconductor разрабо-
тала интегральную схему операционного усили-
теля LF156 с высоким входным импедансом,
первую линейную ИС, в которой на одном кри-
Действие ЦМД ЗУ основано на хранении логических 1 и
0, представляемых наличием или отсутствием крошечно-
го домена с обратной намагниченностью (светлые точки}
в тонкой магнитной пленке. В этом простом сдвиговом
регистре, разработанном в 1969 г. фирмой Bell Labs, диа-
метр магнитных доменов составляет 100 мкм.
сталле сочетались биполярные и полевые при-
боры.
Но что касается деловой стороны, то в неко-
торых областях полупроводниковой промышлен-
ности начался спад, который мог быть отчасти
причиной начала самого большого периода пе-
ретасовки руководящих кадров, который когда-
либо знала промышленность. Первые его при-
знаки появились в начале 1967 г., когда прези-
дент фирмы TI Марк Шеферд назначил
Дж. Фреда Бьюси вице-президентом, руководя-
щим отделением полупроводниковых приборов,
после того как в течение последнего года рабо-
ты его предшественника, Сесила Р. Дотсона,
число новых заказов сокращалось.
В марте 1967 г. фирма Fairchild была потря-
сена массовым уходом руководящих кадров в
фирму National Semiconductor. Чарлз Е. Спорк,
главный управляющий отделением полупровод-
никовых приборов фирмы Fairchild, стал прези-
99
центом фирмы National и взял с собой четырех
ведущих руководителей. Разрекламированные
перспективы в новой, полной жизни полупро-
водниковой промышленности начали привлекать
внимание блестящих молодых руководителей.
Но для фирмы Fairchild это было начало пло-
хого периода. Как только начался спад в обла-
сти новых разработок, Джон Картер отказался
от поста председателя. Затем подал в отставку
занявший его место Нойс. В то же время пере-
шел в другое место управляющий исследова-
ниями и разработками фирмы Гордон Мур.
Не тратя время даром, С. Лестер Хогэн
ушел из фирмы Motorola и стал президентом
полупроводникового отделения я одним из ру-
ководителей фирмы Fairchild Camera and In-
strument. С ним пришло шесть помощников.
К тому времени Нойс и Мур уже образовали
фирму под названием Intel Corp, и взяли к се-
бе еще двух сотрудников фирмы Fairchild.
Игра с переходом с места на место все про-
должалась. Одновременно с этими переходами
началось создание новых полупроводниковых
фирм. В то время как в 1966—1967 гг. в Крем-
ниевой долине создавались три фирмы, изготов-
лявшие полупроводниковые структуры, в 1968 г.
там возникло не менее 13, а в 1969 г. — еще
восемь таких фирм. Новые фирмы создавались
и в других местах. Так, в 1969 г. бывшие со-
трудники фирмы TI организовали в Далласе
фирму Mostek Corp.
Начало и середина 1970-х годов стали эрой
конкуренции различных технологических мето-
дов и широкого экспериментирования. Уровень
загрязнения в чистых комнатах становился все
более низким, а элементы схем становились
еще меньше. Метод диффузии был дополнен ме-
тодом ионного легирования, в котором примес-
ные ионы под действием высокого ускоряюще-
го потенциала ударялись о поверхность крем-
ния и внедрялись в него; этот метод появился
в середине 1960-х годов и в течение следующего
десятилетия достиг уровня промышленного про-
изводства. Вначале метод использовался при
создании ЗУ с высокой плотностью упаковки
элементов. Он облегчал изготовление подобных
приборов, так как ионное легирование обеспе-
чивает возможность введения примесей с более
широким диапазоном концентрации и обеспечи-
вает более точное регулирование процесса, чем
этого можно добиться, используя обычную диф-
фузию. Фирма Mostek Corp, первая использова-
ла ионное легирование при создании своего ди-
намического ЗУ с произвольной выборкой
(ЗУПВ) типа МК4006.
Изготовители МОП-приборов обнаружили,
что можно существенно повысить быстродейст-
вие, если заменить р-канальные структуры
структурами с каналом n-типа. Этот переход
был сложным, так как прецизионное легирова-
ние в случае n-МОП структур было гораздо
4*
сложнее осуществить, чем при изготовлении р-ка-
нальных структур. Однако повышение быстро-
действия было очевидным: носители в канале
n-типа (электроны) движутся быстрее, чем но-
сители в p-канале (дырки).
Изготовители биполярных приборов ответи-
ли на успехи создателей МОП-структур разра-
боткой ИС с инжекционной логикой (И2Л-схе-
мы). Они были созданы независимо в отделении
фирмы IBM в Бёблингене (ФРГ) и в фирме
Philips (Эйндховен, Нидерланды). Новые при-
боры обладали преимуществами биполярных
ИС в отношении быстродействия и обеспечива-
ли плотность элементов, сравнимую с показате-
лями МОП ИС. После их появления в 1972 г.
новость об И2Л-схемах быстро распространилась
среди изготовителей биполярных приборов. На
них выдавались перекрестные лицензии, и они
использовались промышленностью в микропро-
цессорах, структурах заказных матриц вентилей
и ЗУ. В результате конкуренции с МОП ИС
для этих приборов был обеспечен сравнительно
небольшой, но устойчивый рынок сбыта.
Появились и другие подходы к созданию
приборов на основе кремния. Один из них, про
который можно было сказать, что он находится
на грани возможного, заключался в создании
лавинных ячеек с плавающим затвором, нашед-
ших применение в стираемых программируемых
постоянных ЗУ (СППЗУ). Этот элемент памя-
ти, разработанный в фирме Intel в 1972 г., об-
ладал замечательными свойствами: основой его
структуры был кремниевый затвор, погружен-
ный в окисел. На затвор мог быть подан заряд
путем лавинного пробоя окисла. Стереть дан-
ные можно было УФ-излучением, которое вызы-
вало утечку зарядов. Кроме того, с ячеек можно
было считывать информацию неограниченное чи-
сло раз, и после этого заряд сохранялся на них
в течение многих лет. Первый подобный при-
бор, ЗУ фирмы Intel типа 1702 емкостью в
2048 бит (2К), немедленно нашел применение в
качестве изменяемого программного ЗУ в ми-
кропроцессорах. Эти приборы все время совер-
шенствовались, а их емкость почти ежегодно
удваивалась.
Примерно в то же время появился новый по-
лупроводниковый прибор с накоплением заря-
да, которому предстояло пройти бурный путь от
лаборатории до производства: речь идет о при-
боре с зарядовой связью, разработанном в
1970 г. В. С. Бойлом и Дж. Е. Смитом, сотруд-
никами фирмы Bell Laboratories. Принцип за-
рядовой связи, который был положен в основу
действия ПЗС-приборов, был очень прост. Но-
сители хранятся в областях, где тип проводимо-
сти отличается от типа проводимости подложки
(или в потенциальных ямах) под электродами,
на которые подано обратное смещение. Путем
подачи соответствующих импульсов на электро-
ды может производиться перемещение из-под
100
Навстречу СБИС. О начале эры сверхбольших интеграль-
ных схем было возвещено в 1979 г. объявлением о вы-
пуске динамических ЗУПВ на 64К. В первом таком ЗУ,
разработанном фирмой IBM Corp., использованы нестан-
дартная обработка и схемы резервирования для обеспе-
чения хорошего выхода годных при выпуске столь слож-
ного прибора.
одного электрода под соседний с ним. Хотя
предполагалось, что на ПЗС-структурах можно
будет создавать ЗУ с неслыханной для других
типов ЗУПВ плотностью упаковки элементов
(предполагаемые размеры кристаллов с ПЗС-
структурами и их стоимость составляли меньше
одной трети по сравнению с ЗУПВ на трехтран-
зисторных ячейках), реальные условия произ-
водства определили судьбу ПЗС-приборов. Они
нашли основное применение в устройствах по-
лучения изображений в телевизионных камерах
и в аналоговых фильтрах.
Удивительными оказались комплементарные
МОП-приборы. От скромного начала в качестве
медленно действующих структур с металличе-
скими затворами и малой плотностью упаковки
элементов, использовавшихся в ИС для наруч-
ных часов, они прошли через этапы уменьшения
размеров элементов, перехода на изоляцию
окислом, замены металлических затворов на
кремниевые. Это позволило увеличить быстро-
действие и плотность упаковки элементов, так
что К/МОП-структуры смогли соперничать с
n-МОП-структурами, рассеивая при этом в ре-
жиме покоя мощности порядка микроватт.
В совершенно иной области исследований^
относящейся к магнитным материалам, серьез-
ное открытие было сделано в 1969 г. Это откры-
тие оказало большое воздействие на полупро-
водниковую электронику. Исследователи, рабо-
тавшие в фирме Bell Laboratories, обнаружили
магнитные пузырьки — небольшие цилиндриче-
ские магнитные домены (ЦМД), которые могли
оставаться стабильными под воздействием при-
ложенного внешнего статического магнитного»
поля.
Применение доменов в качестве запоминаю-
щих элементов почти немедленно представля-
лось очевидным: наличие домена могло пред-
ставлять логическую единицу, а его отсутствие —
логический нуль. Теоретически возможная плот-
ность элементов — в то время, когда емкость
полупроводникового ЗУ составляла несколько-
сотен битов на кристалле — была почти неве-
роятной: миллионы битов на квадратном дюйме.
Кроме того, ЦМД ЗУ могли сохранять данные
даже при отказе питания.
Но, хотя можно было заставить домены пе-
редвигаться сквозь матрицу продвигающих эле-
ментов под действием вращающегося внешнего
101
магнитного поля (это означало, что ЦМД ЗУ
могли принимать форму сдвиговых регистров),
конструкция элементов, которые позволяли бы
генерировать, детектировать, разделять и анниги-
лировать домены, была далека от современной.
Это обстоятельство и установление практиче-
ской организации и архитектуры ЦМД ЗУ за-
держало их коммерческую эксплуатацию при-
мерно на 10 лет.
К концу 1970-х годов ежегодный объем про-
даж полупроводниковых приборов достиг
6 млрд, долл., и началась эра сверхбольших ин-
тегральных схем, в которых методом литогра-
фии на кристаллах размером 6X6 мм создава-
лись сотни тысяч приборов, размер элементов
которых составлял порядок микрона. Появились
ЗУПВ емкостью 64 кбита. На пороге 1980-х го-
дов будущее полупроводниковой промышленно-
сти выглядело ошеломляющим и отстоящим не-
вероятно далеко от того момента, когда 1 июля
1948 г. газета «Нью-Йорк Таймс» сообщила о
скромном «приборе, названном транзистором».
К статье «Будущее электронной промышленности»
ЕВРОПА СМОТРИТ В XXI ВЕК
Если учесть, что высокоразвитая электронная техника
становится глобальным явлением, то легко понять, что
любые предсказания относительно облика, который она
приобретет в ближайшие 20 лет, должны учитывать и мне-
ния лидеров промышленности зарубежных стран. В За-
падной Европе многие из них ожидают, что облик буду-
щей электронной промышленности сложится под влия-
нием таких факторов, как консолидация и интернациона-
лизация, однако многие также считают, что США без осо-
бых усилий сохранят свое лидирующее положение в тех-
нике и перешагнув в 2000 г.
Одной из фирм, которая лучше других подготовлена
для такого прогнозирования, является NV Philips Gloe-
ilampenfabrieken (Эйндховен, Нидерланды). Фирма Phi-
lips представляет собой многонациональную компанию —
она предпочитает называть себя «федерацией компа-
ний»,— и при общем объеме продаж, достигшем в 1979 г.
17 млрд, долл., ее можно считать крупнейшим конгломе-
ратом электронного профиля за пределами США.
Наиболее разительная перемена, как ее определяет
Винфрид ван'Хофф, директор отделения компонентов этой
фирмы, которое носит название Elcoma, связана с на-
ступлением зрелости. «Эпоха, когда темп задавали несколь-
ко гениев, давно закончилась,— говорит он.— Производ-
ство полупроводниковых приборов стало слишком капита-
лоемким, а положение отдельных фирм на рынке сбыта
слишком прочным, чтобы новая небольшая фирма смог-
ла пробиться к потребителю». С этой точкой зрения согла-
шается Лео Хезеле, один из 11 членов центрального сове-
та управления фирмой. «Чтобы производить многие пер-
спективные изделия, необходимо комплексно использо-
вать ряд технологических методов, — говорит он,— а ма-
лые фирмы не обладают достаточно широкими технически-
ми познаниями по каждой из технологий, чтобы обеспе-
чить их эффективное комбинированное применение».
Фердинанд Раувенхофф, директор-администратор по
производству отделения Elcoma, считает, что ввиду по-
стоянного усложнения технологических процессов полу-
проводникового производства их теперь могут использо-
вать, по-видимому, только гигантские компании. Однако
и малые фирмы найдут себе место: они смогут добывать
свою «нефть» там, где высокая доля общей стоимости
системы или изделия приходится на программные сред-
ства.
В центральной конторе фирмы ITT-Europe в Брюсселе
Карл М. Шмидт, управляющий производством по выпуску
звукоаппаратуры, высказал мнение, что если США не
предпримут еще одну космическую программу, то «их тех-
ническое превосходство к 2000 г. снизится с 50 % на се-
годня до 30 % на рубеже века». Говоря о полупроводнико-
вых приборах, Джек Шилдс, технический директор, выра-
жает мнение, что доминирующее положение США в этой
области обусловлено таким определяющим фактором, как
наличие первоклассных изготовителей производственного
оборудования. А японцы? «Я не считаю, что они превзой-
дут США,— говорит Шмидт,— поскольку в Японии будут
возрастать требования повысить жизненный уровень и
производственные затраты увеличатся».
Директор по маркетингу Д. М. Хамм полагает, что
если США удастся сохранить условия для существования
малых фирм, то Америка не утеряет своего лидирующего
положения в области полупроводниковых приборов, по-
скольку такие фирмы близки к рынку сбыта.
В области компьютеров высшие администраторы фир-
мы ITT ожидают перемен в связи с ростом стоимости про-
граммных средств. «Я предвижу, что в подготовке инже-
неров произойдет сдвиг с аппаратных средств на про-
граммные», — говорит Шмидт, добавляя, что рост затрат
по этому сектору приведет к тому, что программное обес-
печение перестанет предоставляться бесплатно вместе с
аппаратными средствами.
У вице-президента фирмы ITT Хейнца Рёссле несколь-
ко иной взгляд относительно будущего облика электрон-
ной промышленности. «Усилится тенденция в сторону со-
здания фирм с диверсифицированной структурой»,— го-
ворит он. фирмы, входящие в состав больших межнацио-
нальных организаций, подобных ITT, будут все в большей
степени сотрудничать между собой через национальные
границы. Это будет иметь смысл по той причине, что на-
циональные рынки сбыта из-за малых размеров не будут
способны обеспечивать экономичное производство.
Подобная стратегия, добавляет Рёссле, также принесет
выгоду и малым фирмам «при условии, что они готовы
пойти на риск и начать мыслить в международном масш-
табе». В качестве примера он указывает на фирму
Intel (Санта-Клара, шт. Калифорния), одного из лидеров
полупроводниковой промышленности, которая добилась
успеха, опираясь именно на такую стратегию. Он убежден
в том, что еще в течение ряда лет США сохранят свое
лидирующее положение в электронной технике, и он объ-
ясняет это тем, «что там сложилось общество такого ро-
да, которое поощряет нововведения,— общество, которое
награждает тех, кто движет технический прогресс и от-
крывает новые горизонты». Что же касается Японии, то,
по его мнению, она будет задавать тон во многих техни-
ческих областях.
(Продолжение на с. 203)
ГЛАВА 6
В кильватере транзистора
Тот же изобретательский дух, который способствовал созданию транзистора, в пос-
ледние годы двинул электронную промышленность в десятках различных направле-
ний. Несмотря на «холодную войну» и события в Корее, развитие на этом множест-
ве направлений затрагивало в основном невоенный сектор. Процветало телевидение.
Появились долгоиграющие пластинки. Свой отпечаток на экономику начали наклады-
вать большие вычислительные машины. Клод Шеннон наконец подвел под технику
связи прочную теоретическую основу, был изготовлен первый лазер. Вслед за этим
звпуск первого искусственного спутника Земли — Спутника-1 — побудил США при-
нять космическую программу, которая в конце концов завершилась высадкой че-
ловека на Луне.
то было мирное время — время пу-
шек и масла. Это было время глобальных иссле-
дований, которые каких-нибудь десять лет назад
казались немыслимыми, оставаясь уделом науч-
ной фантастики. Это было также время, когда
стали намечаться признаки инфляции, предвест-
ники предстоящих больших трудностей в эконо-
мике. Это был период 1947—1960 гг.
В самих США тогда возникло опасение, что
внезапное вовлечение в корейскую войну создаст
нехватку потребительских товаров. В это время
происходило чрезвычайно быстрое расширение
проникновения электроники на потребительские и
промышленные рынки, вызванное взрывным уве-
личением спроса, сдерживавшегося во времена
второй мировой войны. В период корейского кон-
фликта имели место эпизоды закупочной паники,
но до привычных нехваток военного времени дело
не доходило. Производство для гражданского
сектора продолжалось, а сама война в Корее
заново оживила военные рынки для электронной
промышленности.
Но вместе с обильным притоком долларов
для военных и потребительских закупок на внут-
реннем рынке цены полезли вверх. Автомобили,
которые перед вступлением США в войну мож-
но было покупать за 990 долл., стали стоить
1500 долл, и более, и не один консервативный го-
рожанин говаривал: «Подожду-ка я, пока цены
не понизятся». Этого, конечно, не произошло.
Цены продолжали расти, и не только на автомо-
били, но и на одежду, бытовые приборы, недви-
жимую собственность и другие товары.
Электронная промышленность ставила рекор-
ды объемов продаж в гражданском секторе.
В марте 1950 г. журнал Electronics оценивал их
сумму в 1,1 млрд. долл. К концу 1959 г. эта циф-
ра с учетом продаж на военных рынках превзо-
шла 10 млрд. долл. По словам Уоллеса Блада,
управляющего по вопросам предпринимательст-
ва в журнале Electronics, электронная промыш-
ленность переживала «трансформацию, не име-
In the wake of the transistor, pp. 274—319.
ющую себе равных в истории промышленного
развития».
Электроника не концентрировалась теперь
только вокруг радиотехники, как это было в
1930 г., когда 90 % объема продаж в заводских
ценах, составившего 103,5 млн. долл., приходи-
лось на долю радиотехнических устройств. Те-
перь на радиооборудование приходилось около
20 % дохода электронной промышленности.
Столь исключительно быстрый рост был обуслов-
лен появлением телевидения, усиленным внедре-
нием электроники в промышленные аппараты и
расширением потребительских и военных рынков.
В статье «Эра электроники», опубликованной
в июльском номере журнала «Форчун» за 1951 г.,
Лоренс Лессинг писал: «Электронике больше,
чем какой-либо другой отрасли техники, сужде-
но совершать на пути своего развития революци-
онные перевороты, которые окажут глубокое воз-
действие на индустриальное общество. Ибо элект-
роника— это не просто радио и телевидение, а
глубоко проникающий инструмент науки, слож-
нейший нервный центр и сенсорная система сов-
ременной промышленной мощи».
Сразу после второй мировой войны возник
большой спрос на радиоприемники и запасные
части к ним, вызванный ограничениями их про-
изводства для гражданских нужд в военное вре-
мя. В конце 1940-х годов объемы продаж прием-
но-усилительных ламп возросли до сотен миллио-
нов штук, достигнув в 1950 г. 500 млн. Эту циф-
ру любопытно сравнить со 115 млн. ламп, про-
данными в 1940 г. перед вступлением США в
войну.
Но теперь важным фактором увеличения
спроса стало телевидение. Из тощей струйки
изделий, изготовленных и проданных в 1947 г.,
промышленность по производству телевизоров
превратилась в 1950 г. в огромную отрасль с объ-
емом продаж 1,35 млрд. долл, в заводских ценах,
на которую пришлось около половины всего ва-
лового продукта электронной промышленности
США. Число изготовителей телевизоров возросло
с 14 в 1947 г. до 80 в г R 1950 г. было вы-
103
пущено более 7 млн. телевизоров и 8 млн. радио-
приемников.
По оценкам, в 1950 г. телевизоры имелись в
3,1 млн. американских домов, а пятью годами
позже таких домов было уже 32 млн. Звездой те-
левизионного вещания в 1948 г. был Милтон
Берле. К 1952 г. Берле и Артур Годфри были
оттеснены с телеэкрана — их место заняли Лю-
силь Болл и Дизи Арнас в передаче «Я люблю
Люси».
В те же годы начал блестящую карьеру на
телевидении Элвис Пресли, 20-летний водитель
грузовика из Мемфиса. Его концерты стали толч-
ком к последовавшему бурному развитию про-
мышленности, выпускающей долгоиграющие пла-
стинки, которая сначала вкладывала капиталы в
диски на 45 об/мин, а затем перешла на 337з
оборота.
Первым живым показом политического со-
бытия на всю страну стала телевизионная транс-
ляция съезда республиканской партии в 1952 г.
70 млн. американцев, настроивших свои телеви-
зоры, услышали, как председатель национального
комитета республиканцев призывает к порядку
собравшихся на заседание, посвященное откры-
тию съезда. Позднее в том же году телезрители
следили за тем, как сенатор Ричард М. Никсон
выступает со своей так называемой «шашечной»
речью, в которой он защищался от обвинений в
раздаче политических подношений, — Никсон
тогда баллотировался на пост вице-президента
от республиканской партии, и его кандидатура
оказалась под угрозой.
На фоне этих событий электроника все росла
и росла. В начале 1950-х годов основную силу
этой отрасли представляли около 40 изготовите-
лей электронных ламп, в число которых входили
General Electric, Radio Corp, of America, Westing-
house Electric, Sylvania Electric, Philco, Zenith,
Raytheon и AT&T, которая выпускала их для соб-
ственных нужд. Большинство крупных изготови-
телей ламп ставили свои изделия в ими же вы-
пускаемые готовые радиоприемники, телевизоры и
другие электронные устройства.
Транзистор уже появился на сцене.
Изготовители ламп, вложившие миллионы в свои
заводы, не видели в нем особой угрозы. «В кон-
це концов, говорят они, 30 лет разработки и со-
вершенствования ламп сотен специальных конст-
рукций едва ли можно сбросить со счетов в одну
ночь», — писал научный обозреватель Лессинг
в упомянутой статье из журнала «Форчун».
В самом деле, новые электронные лампы, о
которых он говорил, были предназначены далеко
не только для радиоприемников и телевизоров.
Лессинг указывал на магнетроны с металличе-
ским резонатором, взятые из радиолокации и
применяемые в морских и авиационных системах
навигации и в диатермических установках. Он от-
мечал, что в телевизионных передатчиках исполь-
зуются клистроны. И он особо выделял как вос-
ходящую звезду фирму Varian Associates, осно-
ванную в 1948 г. изобретателями клистрона в
Сан-Карлосе, шт. Калифорния.
Электронные фирмы расширяли но-
менклатуру своей продукции, а в ряде неэлект-
ронных отраслей шел процесс приобретения или
создания своих собственных электронных отделе-
ний. К 1953 г. Ассоциация изготовителей телеви-
зионной аппаратуры, которая стала так назы-
вать себя всего за три года до этого, почувство-
вала, что ее название больше не соответствует
профилю электронной промышленности, и стала
называть себя Ассоциацией изготовителей ра-
диоэлектронного и телевизионного оборудования.
Но процесс развития электронной промышленно-
сти продолжался, и четыре года спустя расши-
рившаяся ассоциация переименовала себя в Ассо-
циацию электронной промышленности; так она
называется и по сей день.
В условиях весьма быстрого развития после-
военной электроники, которое шло во многих
различных направлениях, выпускники средних
школ охотно шли на электротехнические специ-
альности колледжей. Эти же специальности
прельщали и демобилизованных военнослужа-
щих, получивших подготовку по электронике в
качестве техников связи и радиолокации. Послед-
ние принимались на курсы подготовки электро-
инженеров в соответствии с принятым тогда за-
коном. И некоторые представители промышлен-
ности начали беспокоиться о том, как электрон-
ная промышленность сумеет справиться с при-
током новых инженеров.
Одним из них был Ричмонд из фирмы Gene-
ral Radio Со. (Кеймбридж, шт. Массачусетс).
В своей статье «Инженер в электронной промыш-
ленности: перспективы — подготовка — зарпла-
та», опубликованной в июньском выпуске журна-
ла «Труды Института радиоинженеров» за
1948 г., он писал, что в 1950 г. выпуск молодых
инженеров со степенью бакалавра по электро-
технике возрастет в четыре раза. «Само по себе
такое увеличение не вызывает больших опасе-
ний, — говорилось в статье. — Проблема состо-
ит в том, что большинство этих людей захотят
заниматься радиолокацией и аналогичными воен-
ными разработками, а число их будет больше,
чем требуется на данном этапе».
Многие верили такого рода утверждениям, ко-
торые были подхвачены и получили широкое рас-
пространение благодаря усилиям средств массо-
вой информации. Это в значительной мере спо-
собствовало уменьшению приема в технические
учебные заведения и привело к определенному
дефициту инженеров, который, как представляет-
ся, существовал на протяжении продолжительно-
го периода в 1950-х годах.
104
После начала регулярного коммерческого телевещания
в 1946 г. неудовлетворенный спрос поддерживал на вы-
соком уровне занятость десятка таких фирм, как, на-
пример, чикагская фирма Admiral Radio Corp., которая
к 1949 г. выпускала уже более 1 млн. телевизоров в год.
В 1960 г. Институт радиоинженеров вновь
проявляет беспокойство об очередном — третий
год подряд — уменьшении числа первокурсников
на инженерных специальностях колледжей. И это
происходило в то время, когда СССР запустил
на орбиту первый искусственный спутник
(1957 г.), положивший начало соревнованию в
космосе, для которого могло потребоваться мно-
го инженеров и научных работников.
Число членов Института радиоинженеров в
1950-е годы сильно увеличилось. Так, число ин-
женеров, принадлежащих этому обществу, вырос-
ло с 27 500 в 1950 г. до 79 200 в конце 1959 г.
Где-то в 1955 или 1956 гг. это общество по числу
членов обогнало более старую организацию —
Американский институт инженеров-электриков,—
которая к концу десятилетия насчитывала око-
ло 55 000 членов.
о
ставив позади ограничения военного
времени и забыв о большой депрессии, страна
стала активно покупать продукцию бытовой
электроники (с 1947 по 1960 г.). Это были годы
развития телевидения, распространения проигры-
В 1950-е годы телевидение стало мощной политической
и социальной силой. В июле 1952 г. оно использовалось
для показа по всей стране Национального съезда Рес-
публиканской партии, а в 1953 г. по нему передавалась
церемония инагурации президента Эйзенхауэра.
105
вателей, грампластинок и магнитофонов, и каж-
дый шаг вперед только разжигал покупательские
страсти.
После многих лет разговоров о том, что могло
бы делать телевидение, оно наконец стало жить
своей жизнью. Объемы продаж возросли в такой
Развитие и распространение цветного телевидения на-
чалось, когда ФНС приняла в 1953 г. рекомендованную
Национальным комитетом по телевидению систему цвет-
ного ТВ с последовательным чередованием цветов по
точкам. Разработка фирмой RCA масочного цветного
кинескопа способствовала созданию совместимой систе-
мы. Здесь показан кинескоп размером 48 см, выпускав-
шийся в 1954 г.
степени, что Дорман Д. Изрейэл, исполнитель-
ный вице-президент фирмы Emerson Radio and
Phonograph Corp. (Нью-Йорк), выступил с пре-
дупреждением: «Давление, направленное на ог-
раничение стоимости проектов, которому подвер-
гаются разработчики телевизионного оборудова-
ния, очень похоже на усилия, которые мешали
развитию радиотехники в начале тридцатых го-
дов. Полученные тогда уроки должны принести
пользу для телевидения сегодня».
Развитие цветного телевидения шло весьма
осторожными темпами, так как исследователи
бились над проблемами его совместимости с
черно-белым ТВ и необходимостью введения со-
ответствующих промышленных стандартов. Было
ясно, однако, что черно-белое ТВ извлекло для
себя много выгод после второй мировой войны.
И эти выгоды были связаны не только с неуто-
ленным потребительским спросом, но и с тем,
что изготовители упростили конструкцию телеви-
зоров, улучшили эффективность производства на
базе использования опыта военных лет и сохра-
нили высокий уровень качества.
В марте 1950 г. журнал Electronics писал, что,
хотя цены и стоимость рабочей силы с 1930 г.
более чем удвоились, «сейчас можно купить хо-
роший телевизор, заплатив за него в долларах
1950 г. примерно столько же, сколько стоил хо-
роший радиоприемник 20 лет назад в долларах
1930 г.».
Прогресс черно-белого ТВ был быстрым.
В мае 1950 г. начали широко применять широ-
кополосные переключатели телевизионных кана-
лов. Выбирая промежуточную частоту выше
30 МГц, так что спектр зеркального канала ока-
зывался вне телевизионного диапазона, инжене-
ры получали возможность создавать малошумя-
щий входной каскад, широкополосный ВЧ-каскад
и переключать каналы одной лишь перестройкой
гетеродина.
Фирма Emerson Radio and Phonograph объ-
явила о своих планах выпуска в марте 1954 г.
модульного телевизора, об аналогичной разра-
ботке сообщила и фирма DuMont (фирма Mo-
torola использовала тогда модули в портативных
радиоприемниках). Размеры экранов увеличива-
лись и уменьшались и снова увеличивались и
снова уменьшались. «Преимущественный спрос
на телевизоры с большим экраном, по-видимому,
достиг насыщения, — говорилось в журнале
Electronics в апреле 1956 г. — Теперь снова бу-
дут выпускаться телевизоры с экраном менее
38 см».
Однако к январю 1959 г. журнал сообщил,
что телевизоры с экраном 25 и 31 см перестали
пользоваться спросом и что, «судя по деятель-
ности промышленных фирм, происходит некото-
рое выравнивание параметров, причем наимень-
ший популярный размер экрана оказывается рав-
ным 35 см».
Изготовители настойчиво предлагали порта-
тивные телевизоры с батарейным питанием, но в
январе 1959 г. их цена представлялась слишком
высокой. «Большое число специальных транзисто-
ров, требуемых для современных конструкций,
определяет стоимость телевизоров в диапазоне
от 350 до 500 долл.», — писал журнал Electro-
nics. Портативные телевизоры с сетевым питани-
ем продавались тогда примерно за 150 долл.
106
Только спустя полгода фирма Philco проде-
монстрировала полностью транзисторный порта-
тивный телевизор с батарейным питанием, стоив-
ший 250 долл. А еще полгода спустя фирмой
Sony был объявлен выпуск такого же телевизо-
ра, который в Японии имел прейскурантную цену
300 долл.
п
1 1 ока цветное телевидение медленно и
с большими затратами перемещалось из лабора-
торий в квартиры покупателей, вопрос о распре-
делении частот для всего телевидения оставался
нерешенным, что не способствовало прогрессу.
Важным достижением в технике телевещания было созда-
ние фирмой RCA видикона (1950 г.), показанного здесь
вместе с его предшественником — суперортиконом. Ма-
лый размер, простая и прочная конструкция видикона
делали его идеальным для применений в портативных
передающих камерах.
Вещательные компании, изготовители телевизо-
ров и правительство старались решить эту проб-
лему с середины 1940-х и до 1960-х годов. Подоб-
ное же волнение сопровождало введение стан-
дартов на цветное телевидение, хотя процесс в
этом случае не был столь длительным.
В 1945 г. Федеральная комиссия связи выде-
лила для телевидения каналы в метровом диа-
пазоне и дополнительно полосу 440 МГц в деци-
метровом диапазоне для экспериментов. Но к
1948 г. развитие телевидения шло с такой голо-
вокружительной скоростью — если иметь в виду
усовершенствование телевизоров, одновременное
конфликтное существование различных систем
цветного телевидения, наличие все большего чис-
ла приемников в быту, — что ФКС «заморози-
ла» все заявки на лицензии, разрешающие рабо-
ту телевизионных станций и выдачу других раз-
решений до окончания работ по распределению
каналов и введению технических стандартов на
телевизионные приемники. Этот запрет действо-
вал до июля 1952 г.
В 1949 г. была сделана попытка ввести меж-
дународные технические стандарты на телевизо-
ры. В июле того года представители И стран
встретились в Цюрихе и пришли к соглашению
по трем пунктам: отношение сторон кадра долж-
но быть 4/3; должна быть принята чересстрочная
развертка с коэффициентом чересстрочности 2: 1
и нечетным числом строк в кадре; и частота вер-
тикальной (кадровой) развертки должна быть
«отвязана» от частоты сети. Относительно стан-
дартов развертки соглашения достигнуто не
было.
На Лондонской конференции Международно-
го консультативного комитета по радиосвязи в
июле 1950 г. были представлены 22 страны. Уча-
стники конференции тщательно ознакомились с
американским, французским, голландским и бри-
танским вариантами систем телевидения. Яркость
изображения сравнивали с частотой мерцания,
обсуждали полярность модулирующего сигнала
и схемы разложения с перемежением точек с по-
зиций возможного улучшения разрешения. Од-
нако в конце концов конференция пришла к вы-
воду, что пока еще слишком рано утверждать
стандарты на цветное телевидение.
Вместе с тем на конференции была дана вы-
сокая оценка изобретению трехцветного (трех-
прожекторного) кинескопа и принята просьба к
Франции отказаться от ее 819-строчного телеви-
зионного стандарта, который, как считали, силь-
но отличался от любой системы, применявшейся
тогда в Европе или в США.
Единственным пунктом, с которым согласи-
лось большинство участников конференции, было
то, что в качестве международного стандарта в
конце концов будет принята развертка с числом
строк в пределах от 525 до 625. Но международ-
ный стандарт так и не был принят.
После того как США ввели свой стандарт —
525 строк при 30 кадрах, многие страны Евро-
пы, Азии, Африки и Австралия приняли стандар-
ты с разложением на 625 строк и 25 кадров.
В Великобритании использовали 425 или 625
строк. Франция сохранила свою 819-строчную
систему, но стала применять и 625 строк. Стра-
ны Южной Америки и Япония решили принять
стандарт США.
Сразу после окончания второй мировой войны
инженеры пришли к соглашению, что для удов-
летворительной передачи цветных изображений
требуется канал с полосой пропускания шире
6 МГц и что поэтому любая цветная система ока-
жется несовместимой со стандартами на черно-
белое телевидение. Исследователи, разрабаты-
вавшие экспериментальные широкополосные си-
стемы цветного телевидения, обратились к деци-
метровому диапазону. Наиболее перспективным
считался тогда метод последовательной передачи
полей, развитый компанией CBS.
Группа телевидения в Совете планирования
радиотехники, собравшись на свое первое после-
военное совещание в декабре 1946 г. для обсуж-
дения систем цветного телевидения, отдала пред-
почтение стандарту цветного телевидения, кото-
рый обеспечил бы такое же разрешение и от-
сутствие мельканий, как в черно-белой системе,
а именно стандарту 525 строк и 180 полей в се-
кунду. Но для реализации этого стандарта тре-
бовался канал шириной более 15 МГц.
Стандарты развертки, предложенные компа-
нией CBS, были рассчитаны на передачу в двух
соседних 6-МГц каналах — 525 строк в кадре и
144 поля в секунду. Такие параметры развертки
позволяли вести передачу в канале шириной
12 МГц, но при максимальной внешней освещен-
ности яркость получаемых изображений снижа-
лась примерно в семь раз по сравнению с систе-
мой, использующей 180 полей.
Компания CBS обратилась в ФКС с просьбой
о разрешении применения ее широкополосной си-
стемы в дециметровом диапазоне. Фирма RCA
предложила, чтобы цвета передавались одновре-
менно и использовалась стандартная развертка
монохромного телевидения — 525 строк и 60 по-
лей. В этой системе монохромный приемник мож-
но было бы настроить на одну компоненту сиг-
нала, соответствующую зеленому основному цве-
ту, при помощи внешнего адаптера. Была прове-
дена лабораторная демонстрация этой системы
с одновременной передачей цветов, но к эксплуа-
тационным испытаниям система еще не была го-
това.
В марте 1947 г. ФКС отклонила просьбу CBS.
Однако в июле 1949 г. компания CBS продемон-
стрировала свою последовательную Систему цвет-
ного телевидения на съезде Американской ме-
дицинской ассоциации в Атлантик-Сити,
шт. Нью-Джерси. Продемонстрированная систе-
ма в которой использовались стандарты разло-
жения, пригодные для 6-МГц канала, убедила
большинство ознакомленных с ней лиц, что эта
последовательная система цветного телевидения
в состоянии обеспечить превосходные изображе-
ния даже при 6-МГц канале. Стандарт разложе-
ния 405 строк в кадре и 144 поля в секунду был
выбран с тем, чтобы улучшить разрешение (чет-
кость) по вертикали за счет четкости по гори-
зонтали и получить немелькающее изображение
при минимально приемлемом уровне яркости
изображения.
К октябрю 1950 г. ФКС изменила свою пози-
цию в данном вопросе. Она приняла предложен-
ный компанией CBS стандарт разложения на
405 строк и 48 цветовых полей при чересстроч-
на
ной развертке, дававший частоту мельканий
48 Гц. Поскольку этот стандарт цветного теле-
видения был несовместим со стандартом черно-
белого телевидения, ФКС указала, что в телеви-
зорах следует предусмотреть ручной или автома-
тический переключатель, который в одном поло-
жении обеспечивал работу по черно-белому стан-
дарту, а в другом — по стандарту цветного теле-
видения компании CBS. ФКС отметила, что она
отдала бы предпочтение совместимой системе
цветного телевидения, если бы такая система
была готова для коммерческой эксплуатации.
Фирма RCA выразила свою оппозицию реше-
нию ФКС, обратившись в Верховный суд, но пос-
ледний в мае 1951 г. поддержал ФКС. 25 июня
1951 г. в Нью-Йорке начались регулярные цвет-
ные передачи по системе компании CBS.
Прошло более двух лет, прежде чем в декаб-
ре 1953 г. ФКС изменила свое решение и одоб-
рила совместимую систему цветного телевиде-
ния. Тем временем телевизионная отрасль была
поглощена спорами и дискуссиями.
Конкурировали между собой по меньшей ме-
ре две совместимые системы: с последовательной
передачей цветов по строкам и с последователь-
ной передачей цветов по точкам или элементам.
Система с последовательной передачей цве-
тов по строкам впервые была продемонстрирова-
на в 1949 г. В этой системе последовательно раз-
вертывались строки красного, зеленого и синего
цветов. Однако, поскольку применялась тройная
чересстрочная развертка, на изображении наб-
людались нежелательные перемещающиеся
узоры.
Фирма RCA разрабатывала систему с после-
довательной передачей элементов, в которой
триады точек люминофоров (основных цветов)
последовательно чередовались вдоль каждой
строки. В мае 1950 г. эта фирма продемонстри-
ровала цветной кинескоп, экран которого содер-
жал 351 000 элементов, собранных в триады. За
экраном в трубке размещалась металлическая
маска, насчитывающая 117 000 отверстий. Со-
гласно оценке фирмы RCA, цветной телевизор о
новой масочной трубкой должен был стоить на
20—25 % дороже, чем сравнимый черно-белый
приемник, но он был совместим с существую-
щими стандартами черно-белого телевидения.
Национальный комитет по телевидению реко-
мендовал принять систему с последовательной
передачей элементов. Предложенный им стан-
дарт был некоторой адаптацией черно-белой си-
стемы с расположением цветовой поднесущей
примерно на 3,58 МГц выше несущей частоты
сигналов изображения. Цветовая несущая моду-
лировалась двумя сигналами, содержащими ин-
формацию о цветах, которые, взятые вместе с яр-
костным сигналом монохроматической системы,
позволяли получить оттенки и насыщенность
цветного изображения. Чтобы передать измене-
ние цветовых тонов, цветовую несущую модули-
108
ровали по фазе. Информация о насыщении, по-
сылаемая методом амплитудной модуляции,
должна была представлять отношение мгновен-
ной амплитуды цветности к мгновенной амплиту-
де яркости.
Выбранные частоты строчной и кадровой раз-
верток 15 734, 264 и 59,94 Гц были на 0,1 % мень-
ше, чем по номиналу стандарта черно-белого те-
левидения; они были точно заданы, чтобы часто-
та цветового сигнала равнялась нечетному крат-
ному половины частоты строчной развертки. Тем
самым достигалась почти полная невидимость
цветового сигнала на экране черно-белого теле-
визора.
В декабре 1953 г. ФКС приняла рекоменда-
ции Национального комитета по телевидению, и
в США проблема совместимости цветного и чер-
но-белого телевидения была решена.
Более трудным оказался вопрос о распреде-
лении частот. К 1950 г. в США стало общепри-
знанным, что число имеющихся телевизионных
каналов недостаточно. Когда в июле 1952 г. ФКС
снова начала выдавать разрешения на ТВ-стан-
ции, было выделено 70 каналов в дециметровом
диапазоне от 470 до 890 МГц. Но станции деци-
метрового диапазона не давали прибыли.
Один из членов ФКС Т. А. М. Кравен пред-
ложил объединить все ТВ-каналы в единый блок
от 174 до 324 МГц — 25 каналов в верхней ча-
сти диапазона метровых волн. В январе 1959 г.
другой член комиссии, Р. И. Ли, предложил пе-
ревести все телевидение в дециметровый диапа-
зон. В феврале председатель ФКС Дж. Дорфер
сказал: «Расширение полосы в метровом диапа-
зоне— логичное решение и повлечет за собой
наименьшие трудности».
Итак, телевидение в метровом диапазоне рас-
ширилось. Но, прежде чем приступить к распре-
делению каналов в дециметровом диапазоне, фе-
деральное правительство решило потратить
2 млн. долл, на экспериментальную установку
ДМВ-телевидения, которая должна была рабо-
тать с крыши небоскреба «Эмпайр стейт бил-
динг» в Нью-Йорке. Планировалось провести в
течение 1961—1962 финансовых годов исследова-
ния, с тем чтобы определить, сможет ли ДМВ-
телевидение работать в этом торговом районе
Нью-Йорка.
дной из серьезных проблем разра-
ботчиков было приспособить электронно-лучевую
трубку для нужд цветного телевидения. Допол-
нительная проблема относилась к схемотехниче-
ской области, и частью ее было достижение сов-
местимости с черно-белыми системами. Обычно
фирме RCA отдают должное за главные усовер-
шенствования кинескопа, а фирме Hazeltine
Corp. — за ту ведущую роль, которую она сыгра-
ла в области систем и схемотехники.
В первых цветных ЭЛТ использовали громоз-
дкую конструкцию из трех отдельных электрон-
ных пушек для развертки и ряд зеркал для сме-
шивания цветов. Исследователи разработали два
базовых варианта ЭЛТ: один — с тремя авто-
номными пушками и другой — с одной электрон-
ной пушкой, которая должна была обеспечивать
развертку втрое быстрее, чтобы заменить собой
три пушки.
Видикон, о котором в мае 1950 г. сообщили
сотрудники фирмы RCA Пол Веймер, Стенли
Форг и Роберт Гудрич, был первой передающей
трубкой, в которой использовался принцип фо-
топроводимости, а не фотоэмиссии, как у ее
предшественников. Главным преимуществом но-
вой трубки был ее размер; прибор благодаря его
простой конструкции получился меньше, чем су-
перортикон, и это делало его идеальным для при-
менений в переносной аппаратуре. Поскольку на
фотопроводящий материал не накладывалось ка-
ких-либо структурных ограничений, разрешаю-
щая способность прибора зависела только от
скорости развертки электронным лучом. На фо-
точувствительной поверхности размером не более
130 мм2 можно было сканировать до 200 000 эле-
ментов изображения.
В масочном кинескопе Гарольда Л о, разрабо-
танном в фирме RCA в 1951 г., были три элект-
ронные пушки, каждая из которых возбуждала
элементы люминофоров одного цвета — красно-
го, синего или зеленого. Пушки были располо-
жены так, чтобы испускаемые ими электроны,
проходя через маску с отверстиями, попадали
на расположенный параллельно ей люминофор-
ный экран. Экран содержал 900 000 элементов,
расположенных триадами красного, синего и зе-
леного цветов. Для подачи управляющих сигна-
лов на модулятор каждой из пушек имелось три
схемы обработки сигналов соответственно крас-
ного, зеленого и синего цветов. Эффект смеше-
ния цветов достигался благодаря способности
глаза удерживать (запоминать) трехцветные
изображения, создаваемые каждой триадой.
Один из вариантов такого кинескопа работал
в системе цветного телевидения с последователь-
ной передачей элементов изображения, которую
фирма RCA демонстрировала ФКС в июне
1950 г. во время слушаний по вопросу о совме-
стимости систем. Несмотря на недостатки этого
кинескопа (яркость экрана ограничивалась яр-
костью изображения, при сборке требовалась
точная юстировка маски и система развертки
должна была быть конгруэнтной), его широко
применяли приблизительно до 1970 г.
Чтобы избежать недостатков применения
маски и сложной системы развертки, присущих
масочному кинескопу, в 1951 г. Лоренсом в Ка-
лифорнийском университете была разработана
однопушечная трубка «Парамаунт», в которой
имелось 1200 горизонтальных полосок люминофо-
ра, расположенных по повторяющейся схеме
красный — зеленый — синий и синий — зеле-
109
иый — красный. Отклонение сканирующего луча
отклоняющими пластинами, расположенными па-
раллельно полоскам люминофора, производилось
селективно, так что луч можно было фокусиро-
вать на любой из люминофоров в моменты, ког-
да амплитуды видеосигналов соответствовали уп-
равляющей им яркости.
Изобретение Лоренса не нашло практическо-
го применения, так как его кинескоп требовал
периодического переключения с одного люмино-
фора на другой, что неизбежно снижало яркость
экрана.
Имелись и другие усовершенствования, кото-
рые для системы в целом были столь же важны,
как и усовершенствования кинескопов. Фирма
Hazeltine Corp, в 1950 г. внедрила новый метод
обработки так называемых изображений с после-
довательной передачей точек. При этом методе
постоянной яркости из наблюдаемого изображе-
ния устранялись искажения, обусловленные то-
чечной структурой, уменьшалась тенденция к
мерцанию слабонасыщенных цветовых участков
и изображение получалось менее чувствительным
к ВЧ-помехам — и все это достигалось при ис-
пользовании 4-МГц видеоканала.
Об изображениях, полученных по методу по-
стоянной яркости, сообщалось, что они имели
столь высокое качество, что их нельзя было от-
личить от изображений, полученных по 12-МГц
телевизионному каналу.
Тем не менее, когда ФКС в 1953 г.
приняла решение о совместимой системе цветно-
го телевидения, достигнутый уровень продаж
цветных телевизоров оказался ниже, чем ожи-
далось). Такого быстрого роста, которым сопро-
вождалось распространение черно-белого телеви-
дения в 1947—1948 годах, не наблюдалось.
Фирма RCA начала в декабре 1954 г. про-
мышленное производство телевизоров со своим
53-см кинескопом, предлагая их по розничной це-
не 895 долл. Фирма Hoffman Electronics планиро-
вала ограниченное производство на цветном ки-
нескопе фирмы RCA при цене телевизора от 895
до 995 долл. Среди других фирм, объявивших о
начале ограниченного выпуска, были Admiral,
DuMont, Emerson, Olympic, Magnavox и Sentinel.
Фирмой Westinghouse был создан телевизор на-
стольного типа с 56-см цельностеклянным кине-
скопом прямоугольной формы, который был
лишь немного больше черно-белого телевизора с
51-см кинескопом.
Руководители фирм считали, что розничная
сеть могла бы в 1955 г. продать от 50 тыс. до
750 тыс. телевизоров, причем среднее значение
по всем прогнозам составляло 300 тыс. изделий.
Фактически же промышленность продала только
около 35 тыс. телевизоров.
Не хватало цветных трубок. В течение значи-
тельной части 1955 г. фирма RCA выпускала все-
го только 2000 кинескопов в месяц. В эфир пе-
редавалось мало цветных программ. К тому же
телевизоры считались слишком дорогостоящими.
В июле 1956 г. фирмы RCA и Admiral стали
предлагать цветные телевизоры с розничной це-
ной менее 500 долл., а число телецентров, кото-
рые могли теперь получать цветные программы
по линиям фирмы Bell System, достигло 203 в
141 городах. В конце 1954 г. было всего 130 та-
ких станций в 101 городе.
Рост продаж телевизоров продолжался не-
спешными темпами. В 1956 г. розничная сеть
Еще одним гвоздем в крышку гроба с проигрывателями
пластинок, рассчитанных на скорость 78 об/мин, стали
пластинка на 45 об/мин и автомат для смены пластинок,
разработанные фирмой RCA в 1949 г. Революция в инду-
стрии звукозаписи началась несколько раньше с выпус-
ком долгоиграющей аппаратуры и пластинок, созданных
компанией CBS.
продала 100 тыс. приемников. И только в 1964 г.
сбыт промышленности достиг уровня 1 млн. в
год.
Тем временем отрасль, выпускающая
аппаратуру для воспроизведения грамзаписей,
была на пороге революционных изменений. Пи-
тер Голдмарк, Рин Снепванджерс и Уильям Бах-
ман из фирмы Columbia Broadcasting System La-
boratories в июне 1948 г. сообщили о создании
110
Эти управляемые компьютерами рабочие пульты операто-
ра были изготовлены фирмой IBM для наземной радиоло-
кационной системы «Сейдж», обладавшей высокими ха-
рактеристиками. Данная система ПВО, разработанная по
заказу министерства обороны, была развернута в США и
Канаде и имела компьютерные линии связи.
новой долгоиграющей пластинки. Этот диск, рас-
считанный на скорость воспроизведения
ЗЗ’/з об/мин, мог звучать до 50 мин, тогда как
время звучания пластинки, рассчитанной на ско-
рость 78 об/мин, составляло только 8 мин. Ка-
навки новой пластинки имели ширину 66 мкм, а
у пластинки на 78 об/мин — 150 мкм. Радиус
дна канавки был 5 мкм против 38, и эта долго-
играющая пластинка содержала в среднем 260
дорожек на дюйм (10,2 дорожка/мм) по сравне-
нию со 100 дорожками на дюйм (4 дорожка/мм)
у обычной пластинки.
Пластинки, рассчитанные на скорость
ЗЗ’/з об/мин, выпускались для бытовых примене-
ний и ранее. Такого рода попытка была сделана
еще в 1931 г. в стремлении дать потребителю
звуковое кино; пластинки звучали, пока прокру-
чивалась катушка с пленкой. Но эти попытки
провалились, так как инженеры не смогли наре-
зать канавки с достаточно малым шагом, чтобы
существенно увеличить время звучания; велики
также были шумы и искажения.
Ключом к успеху при создании новой долго-
играющей пластинки оказалось использование
винилитового пластика, нового эффективного и
легкого тонарма и головки, а также усовершен-
ствования в механизме привода проигрывателя.
В марте 1949 г. фирма RCA выпустила про-
игрыватель с автоматической сменой пластинок,
работавший со скоростью 45 об/мин. Ширина ка-
навки была у этих пластинок такой же, как у
долгоиграющих, но, имея меньший размер и
большую скорость вращения, они могли звучать
только 5 мин. Преимущество системы заключа-
лось в быстродействующем и простом механиз-
ме смены пластинок, встроенном в центральный
штырь проигрывателя; проигрыватель заряжался
восемью пластинками на 40 мин звучания.
Несмотря на явные преимущества долгоигра-
ющих пластинок для воспроизведения классиче-
ской музыки и пластинок со скоростью 45 об/мин
для популярной, пластинки, рассчитанные на!
78 об/мин, все еще превосходили оба первых ти-
па по объему продаж (до 1954 г.). В том году
промышленность продала 121 млн. пластинок
обычного типа на сумму около 24 млн. долл.у
76 млн. пластинок со скоростью 45 об/мин при-
мерно на 21 млн. долл, и 24 млн. долгоиграю-
щих пластинок на сумму около 22 млн. долл.
В стереофонической звукозаписи на пластин-
ку существовало два метода: метод поперечно-
глубинной записи и метод 45/45. В первом из них
один канал записывался вертикально, а другой —
поперечно в одной канавке. В методе 45/45 один
канал записывался на внутренней стенке канав-
ки при движении под углом 45°, а другой — на
наружной при движении под углом —45°. Одна-
ко качество большинства этих первых стереопла-
стинок было плохим; они имели механические де-
фекты, которые сказывались и на перекрестной
связи между каналами.
Но к 1957 г. аппаратура, работающая по ме-
Ill
тоду поперечно-глубинной записи, была доведе-
на до стадии промышленного производства.
В том же году было объявлено о начале коммер-
ческого выпуска стереофонической аппаратуры,
работающей по методу 45/45. Комитет стандар-
тов Американской ассоциации звукозаписываю-
щей промышленности принял систему 45/45 как
технически более совершенную, чем система по-
перечно-глубинной записи. Это был один из ред-
ких случаев, когда промышленность бытовой
электроники решила принять стандарт до выпус-
ка конкурирующих систем аппаратуры.
Определенные усовершенствования были сде-
ланы в самих электропроигрывателях, усилите-
лях и динамических громкоговорителях. Транзи-
сторы впервые появились в 1956 г. в высокока-
чественном оборудовании типа предусилителя —
корректора с малым фоном. Фирма Fisher Radio
Corp, смонтировала три транзистора на печат-
ной плате, с тем чтобы повысить низкий уровень
входного сигнала до уровня, достаточного для
подачи на вход обычной усилительной системы.
Эти транзисторы позволили инженерам согласо-
вать входной сигнал с низкоимпедансными маг-
нитными головками без применения трансформа-
торов.
Впечатляющие успехи были достигнуты в со-
вершенствовании аппаратуры записи на магнит-
ную ленту. В августе 1948 г. журнал Electronics
писал: «Магнитная лента, на которой одновре-
менно записаны три канала, при воспроизведе-
нии через надлежащим образом ориентированные
громкоговорители дает удивительный эффект
присутствия». Многие факторы, способствовав-
шие развитию техники стереофонических пласти-
нок, по-видимому, обязаны своим происхождени-
ем успехам стереофонической записи на магнит-
ную ленту. Упомянутые три канала имели нерав-
ном'ерность не более 5 дБ в диапазоне от 50 до
10 000 Гц. «При обычной скорости протяжки
30 см/с, — говорилось в журнале, — полная ка-
тушка ленты шириной 6,3 мм звучит 20 мин».
Разумеется, этот магнитофон не стал стандартом
для устройств записи на магнитную ленту, в ко-
торых при двух каналах используются скорости
протяжки 19,05 или 38,1 см/с.
В июне 1955 г. фирма RCA сообщила о соз-
дании экспериментального цветного видеомаг-
нитофона, а фирма Ашрех запланировала постав-
ку трех опытных видеомагнитофонов компании
CBS на август 1956 г. начало коммерческого
производства таких аппаратов на февраль
1957 г. Опытные образцы видеомагнитофонов
стоили по 75 000 долл, каждый. Затем фирма
RCA объявила о создании нового цветного видео-
магнитофона, опытные образцы которого должны
были появиться в начале 1958 г. по цене менее
100 000 долл.
Производство бытовых звуковых магнитофо-
нов выросло с 255 тыс. в 1954 г. до 700 тыс. в
1959 г.
Р адиолокационная техника, стимули-
ровавшая впечатляющие усовершенствования
электронно-лучевых трубок в период второй ми-
ровой войны и тем самым заложившая прочный
фундамент развитию телевидения в послевоенные
годы, значительно прогрессировала в период с
1947 по 1960 годы. Были усовершенствованы ком-
поненты, схемотехника и методы обработки при-
нимаемой информации. Были также разработа-
ны новые методы обнаружения движущихся це-
лей.
В военных приложениях создание еще более
мощных мегаваттных передатчиков и еще более
чувствительных приемников позволило разрабо-
тать дальнодействующие РЛС, способные обна-
руживать баллистические ракеты. В то же время
С увеличением скоростей самолетов времени на то, что-
бы среагировать на нападение, становилось меньше, и
поэтому требовалось оборудование с увеличенным радиу-
сом действия. Показанная здесь станция раннего преду-
преждения — одна из цепочки таких станций, установлен-
ных в средней части Канады с интервалом около 320 км.
112
развитие допплеровских методов импульсной ра-
диолокации позволило создать сверхчувствитель-
ные РЛС наземного наблюдения и контроля за
передвижением людей.
В гражданском секторе расширялось приме-
нение радиолокации для навигации на море и в
воздухе, а дорожная полиция начала использо-
вать один из вариантов РЛС непрерывного дей-
ствия для контроля за скоростью движения ав-
томобилей.
В военной радиолокации в период от конца
войны примерно до середины 1950-х годов не бы-
ло начато особо крупных работ. Иллюстрацией
этому может служить то обстоятельство, что
вплоть до 1955 г. военными силами НАТО ис-
пользовались различные модификации РЛС
дальнего обнаружения типа SCR-584. Однако к
тому времени военные получили дальние бом-
бардировщики, ракеты и ядерное оружие, давав-
шие возможность одной стране стереть с лица
земли другую в результате одного неожиданно-
го удара. Соединенные Штаты считали необходи-
мым иметь радиолокационную систему дальнего
действия, которая могла бы предупредить о по-
добной попытке за время, достаточное для при-
нятия защитных и ответных действий.
Старые радиолокаторы обладали недостаточ-
ными дальностью, чувствительностью и быстро-
той решения задач. Более того, они не могли с
должной скоростью отличить потенциального
противника от множества гражданских самоле-
тов, заполнивших небо. К счастью, с приходом в
середине 1950-х годов быстродействующих циф-
ровых компьютеров стало возможным реализо-
вать автоматический режим, требовавшийся для
решения новых задач. Компьютеры позволили
автоматизировать процессы сбора и анализа ра-
диолокационной информации.
Наиболее далекоидущие планы в этом на-
правлении имела разработка министерством обо-
роны полуавтоматической наземной системы
«Сейдж», которая предназначалась для управле-
ния средствами защиты США от ударов с воз-
духа.
В США и в южной части Канады были уста-
новлены обладавшие высокими характеристика-
ми наземные РЛС системы «Сейдж», ориентиро-
ванные на север. Они обеспечивали почти пол-
ное перекрытие воздушного пространства, за
исключением сектора малых высот. Это было
традиционным слабым местом таких РЛС, свя-
занным с отражением от наземных предметов и
кривизной поверхности Земли.
Эти РЛС были связаны с центральными
компьютерами, которые среди прочих задач вы-
являли гражданские самолеты, несоответство-
вавшие данным, занесенным в память, и направ-
ляли самолеты-перехватчики к неопознанным
объектам. Однако такое решение проблемы было
недостаточным, так как самолеты летали все
быстрее и быстрее и времени, которое оставалось
на ответное реагирование, становилось все мень-
ше и меньше. В 1950-х годах в средней части
Канады были установлены дополнительные РЛС,
обладающие еще большей дальностью действия.
Эта система раннего обнаружения (система
DEW), стоившая 1 млрд, долл., была в состоя-
нии обнаруживать и сопровождать более скоро-
стные самолеты, но не ракеты. Поэтому ей на
смену пришла система раннего обнаружения бал-
листических ракет BM.EWS.
Первая станция системы BM.EWS, построен-
ная в Гренландии в 1959 г., имела четыре ан-
тенные решетки, каждая высотой 49,5 м. Пере-
датчики генерировали выходную мощность бо-
лее 2 МВт в импульсе и создавали два веерооб-
разных луча, расположенных один над другим.
Они были ориентированы на север и могли об-
наруживать ракету на расстоянии 4800 км, ког-
да она поднималась на высоту 960 км. Две груп-
пы данных, полученных РЛС за то время, что
ракета проходила зону действия нижнего, а за-
тем верхнего веерного лучей, позволяли компью-
терам рассчитать курс ракеты и выдать предуп-
реждение примерно за 20 мин до ее прихода к
цели.
Хотя системы раннего обнаружения, вероятно,
занимали в то время центральное положение
среди радиолокационных разработок, другие во-
енные применения также не были забыты. По-
явились небольшие обзорные радиолокаторы для
наблюдения за боевой обстановкой, способные
обнаруживать такие движущиеся цели, как пол-
зущий солдат, джип или танк. Эти радиолокато-
ры изготовлялись во второй половине 1950-х го-
дов, и в них использовались как непрерывные,
так и импульсные режимы. Они получили сокра-
щенное обозначение PD (pulsed doppler). В чис-
ле нескольких созданных типов имелась неболь-
шая переносная установка Silent Sentry («тихий
часовой»).
Эта установка могла обнаруживать движу-
щиеся танки или войска на расстоянии до 4,8 км,
для чего принимаемые ею эхо-сигналы преобра-
зовывались в сигналы, подаваемые на наушники
оператора. Как сообщалось в журнале Electro-
nics от 14 августа 1959 г., такой радиолокатор
мог даже отличить мужчину от женщины, исхо-
дя из различий походки. Различия в звуковых
сигналах позволяли отличить человека, идуще-
го шагом, от бегущего на расстояниях до 800 м.
Погрешность определения местонахождения объ-
екта наблюдения не превышала 23 м. Один из
вариантов РЛС — установка AN/PPS-4, —• вы-
пускавшаяся фирмой Sperry Gyroscope Со.
(Грейт-Нек, шт. Нью-Йорк), имела рабочий диа-
пазон до 5000 м.
Еще одна важная радиолокационная разра-
ботка конца 1950-х годов была вызвана к жиз-
ни потребностью военных вести наблюдение за
территорией без непосредственного пролета над
ней. Здесь имеется в виду созданный Мичиган-
113
Эти две антенны были частью системы раннего обнару-
жения баллистических ракет и построены фирмой Western
Electric на полуострове Лабрадор. Данная система могла
обнаруживать ракету на высоте около 1000 км при даль-
ностях 4800 км, давая тем самым опережение около
20 мин.
ским университетом и Корпусом связи армии
США картографический радиолокатор бокового
обзора. В этой РЛС эхо-сигналы от установлен-
ного на самолете передатчика записывались в
ходе разведывательного полета на пленку.
Пленка затем проявлялась и обрабатывалась
при помощи компьютера в целях усиления изо-
бражения. В результате получалась подробная
картина снятой местности — такая, какую само-
лет получил бы при полете прямо над ней.
Велась работа и над радиолокаторами для
гражданской авиации. Американский комитет
гражданской авиации, который позднее стал Фе-
деральным авиационным управлением, продвигал
установку наземных РЛС управления заходом на
посадку. Когда такие РЛС были установлены в
основных аэропортах, диспетчеры смогли сле-
дить за лайнерами в плохую погоду и ночью и по
радиосвязи выводить их на взлетно-посадочную
полосу.
Влияние транзисторов на радиолокационную
технику в 1950-е годы было ограниченным. Полу-
чить транзисторы для таких применений при
разумных затратах тогда было нелегко. И не-
удивительно, что первые применения транзисто-
ры нашли в радиолокации не в высокочастотных
узлах или передатчике, а в низкочастотных цепях
обработки сигналов.
I/
^онец второй мировой войны стал на-
чалом периода роста электронных цифровых
компьютеров. Не стесненная секретностью воен-
ного времени, эта техника быстро развилась, и
компьютер стал коммерческим изделием, кото-
рый вскоре изменил индустриальный мир. Уче-
ные и инженеры, занимавшиеся в военное время
работой над государственными программами в
области вычислительной техники, вернулись те-
перь к гражданской жизни и внесли свой вклад
в развитие данной отрасли по обе стороны Ат-
лантики.
Хотя на ранних стадиях разработки компью-
тера Великобритания и США шли вровень, в
1950-е годы США определенно стали выбивать-
ся в лидеры. Изобретение операционного усили-
теля в начале 1950-х годов продвинуло вперед и
аналоговые компьютеры, но их успех был крат-
ковременным, так как почти сразу на первый
план выдвинулась быстро развивающаяся циф-
ровая техника.
Идея запоминания команд и данных компью-
тера первоначально возникла в США, ио впер-
вые реализовали ее в Великобритании. Том Кил-
берн и Фредерик Уильямс 21 июня 1948 г. про-
считали первую программу на компьютере
«Марк I» Манчестерского университета. Исполь-
114
зуя одну запоминающую трубку Уильямса, в ко-
торой имелось 32 32-разрядных слова для основ-
ной памяти, и аналогичные трубки для накапли-
«Тихий часовой» — так прозвали портативный радиоло-
катор AN/PPS-4 боевого наблюдения, выпускавшийся
фирмой Sperry Gyroscope Со. в середине 1950-х годов.
Обладая дальностью до 5000 м, он работал в импульсном
допплеровском режиме и преобразовывал отраженные
радиолокационные сигналы в звуковые.
Тем временем Джон Мочли и Дж. Преспер
Эккерт, пионеры ЭНИАКа, создавшие свою соб-
ственную фирму, приступили в начале 1948 г. к
разработке двоичного автоматического компью-
тера (сокращенно «Бинак») по заказу фирмы
Northrop Aircraft Со. В 1950 г. «Бинак» был
закончен, для запоминания на нем использова-
лись ртутные линии задержки. Идея хранимой
программы была предложена ранее для компью-
тера ЭДВАК, который был закончен в 1950 г. в
Технической школе Мура (Пенсильванский уни-
верситет) .
В мае 1950 г. была построена электронная
автоматическая машина СЕАК, установленная в
Национальном бюро стандартов США. В сен-
тябрьском выпуске 1950 г. журнал Electronics
назвал эту последовательную синхронную маши-
ну, которая посылала сигналы со скоростью
1 МГц, самым быстрым из работавших тогда
компьютеров.
Другой важной вехи достигли сотруд-
ники Массачусетского технологического институ-
та, когда после шести лет они в марте 1951 г.
завершили разработку машины «Уирлвинд I».
Этот проект был начат в 1944 г. в лаборатории
сервомеханизмов МТИ с целью создать самолет-
ный анализатор устойчивости и управления для
вающего и управляющего регистров, компьютер
последовательного действия «Марк I» выполнял
одну команду каждые 1,2 мс. 6 мая 1949 г.
группа Мориса Уилкса в Кембриджском универ-
ситете (Великобритания) выполнила первую
программу на своей машине Edsac.
Хотя идея запоминания программы возникла в США,
впервые ее опробовали англичане в компьютере «Марк I»
Манчестерского университета. На этом снимке 1952 г.
(слева направо) сотрудник университета Килберн и пред-
ставители фирмы Ferranti Поллард и Лонсдейл.
Еще одно направление, в котором англичане были пер-
выми, это экспериментальный компьютер, собранный в
Манчестерском университете с применением точечных
германиевых транзисторов. Используя магнитный барабан
в качестве главного ЗУ, он работал медленно, но это,
вероятно, был первый транзисторный компьютер с храни-
мой программой.
ВМС. Инженеры, работавшие над проектом, и
особенно помощник директора лаборатории
Джей Форрестер, поняли, что для анализа дан-
ных в реальном масштабе времени необходима
цифровая техника. В результате была создана
машина, содержащая 5000 ламп и 11 000 диодов
115
и оперировавшая числами длиной 15 двоичных
разрядов.
Тогда как в 1951 г. большинство других ма-
шин работали по последовательной схеме, т. е.
передача и обработка кодов в них осуществля-
лась последовательно, бит за битом, компьютер
«Уирлвинд» работал в режиме параллельной об-
работки (как и машина ЭНИАК). Форрестер и
его сотрудники установили, что параллельная
передача группы битов может ускорить работу
машины и понизить требования к синхронизации.
Одним из серьезных препятствий на пути
разработчиков ЭВМ в начале 1950-х годов было
отсутствие быстродействующей памяти. Исследо-
Победу Эйзенхауэра на президентских выборах 1952 г.
предсказал компьютер «Юнивак I» фирмы Remington
Rand, использовавшийся тогда телекомпанией CBS.
ватели сосредоточили свои силы на запоминаю-
щих свойствах тороидов из магнитного материа-
ла, нанизанных на проволочные матрицы, т. е.
на так называемой памяти на магнитных сердеч-
никах, работающей по принципу совпадения то-
ков.
В январе 1950 г. Эн Уэнг (теперь председа-
тель фирмы Wang Laboratories) и У. Д. By опуб-
ликовали в Journal of Applied Physics статью по
магнитным материалам. В том же журнале Фор-
рестер описал применение магнитных сердечни-
ков для запоминания цифровой информации, а
в 1953 г. компьютер «Уирлвинд» уже имел та-
кую память.
Техника запоминающих устройств на магнит-
ных сердечниках, усовершенствованная в 1950-е
годы, дала в руки разработчиков ЭВМ быстро-
действующую и экономичную память большой
емкости, что коренным образом изменило их
работу. Компьютер теперь вплотную подошел к
началу своего периода зрелости. ЭВМ ЭНИАК,
с которой все началось в 1946 г., в последний
раз была выключена 2 октября 1955 г. на Абер-
динском испытательном полигоне (шт. Мэри-
ленд).
Промышленная разработка компьютеров
вскоре превратилась в одну из самых острых
по конкуренции областей электронной промыш-
ленности. Доминирующей роли добилась фирма
International Business Machines Corp., позже
других включившаяся в конкурентную борьбу.
К 1959 г. она, без сомнения, стала главным из-
готовителем вычислительных машин в мире.
Но в начале 1950-х годов крупнейшим постав-
щиком была фирма Remington Rand Corp., один
из ведущих изготовителей пищущих машин и
рторой после фирмы IBM изготовитель перфо-
карточного оборудования. В 1950 г. фирма
Remington Rand приобрела фирму Eckert Мап-
chly Computer Corp., бывшую первым промыш-
ленным изготовителем компьют ров.
Заслуга поставки первого коммерческого
компьютера принадлежит фирме Ferranti Ltd.
(Великобритания). В сотрудничестве с Манче-
стерским университетом эта фирма в феврале
1951 г. поставила свою первую коммерческую
ЭВМ «Марк I» лаборатории вычислительных
машин Королевского общества, работавшей при
Манчестерском университете.
Для развития рынка большее значение, ве-
роятно, имела поставка фирмой Remington
Rand в июне 1951 г. своего универсального ком-
пьютера («Юнивак I») Бюро переписи США.
Это была последовательная синхронная маши-
на, работавшая с быстродействием 2,25 МГц и
содержавшая примерно 5000 электронных ламп.
В своих 100 ртутных линиях задержки компью-
тер мог хранить 1000 12-разрядных десятичных
чисел, а 12 дополнительных линий задержки
служили регистрами ввода-вывода. Набор
команд состоял из 45 отдельных инструкций,
представляемых в виде однобуквенного кода
операции и адреса из трех десятичных знаков.
Операция сложения занимала 0,5 мс, а умноже-
ния — 2,5 мс. Основными устройствами ввода-
вывода были переключатели на пульте и элек-
трическая пищущая машинка, однако более су-
щественным было использование магнитной
ленты — первое приложение этой техники в
области обработки данных.
Отделение Univac фирмы Remington Rand
привлекло к себе внимание широких кругов;
общества во время президентских выборов.
1952 г., когда телевизионная компания CBS
воспользовалась машиной «Юнивак I» и пред-
сказала победу генерала Дуайта Эйзенхауэра
почти сразу после закрытия пунктов голосова-
ния в день выборов.
Отделению Univac принадлежат многие из
числа первых технических нововведений в ком-
пьютерах. Так, например, переход на более
мощные ЗУ на сердечниках быстро совершился,
116
Одним из первых изделий фирмы IBM в области компью-
теров стала гибридная машина SSEC, которая была уста-
новлена в правлении фирмы в Нью-Йорке. В ней содер-
жалось 21 000 реле и около 13 000 электронных ламп.
когда такое ЗУ было использовано в 1952 г. в
машине 1103, разработанной фирмой Enginee-
ring Research Associates, которую приобрела
фирма Univac. ЭВМ 1103 работала примерно
в 50 раз быстрее, чем «Юнивак I».
Отделение Univac вело промышленность вы-
числительных машин по пути от электронных
ламп к полупроводниковым приборам. В 1960 г.
эта фирма продвинула с успехом концепцию
использования операционной системы для уп-
равления компьютером, применив ее в ЭВМ
«Юнивак III». Эта ЭВМ работала в девять раз
быстрее, чем «Юнивак II», и предоставляла воз-
можность параллельного программирования.
И точно так же, как фирма Univac была среди
первых, применив память на сердечниках в
компьютере 1103, в 1960 г. она выпускает ком-
пьютер 1107, в котором впервые использована
управляющая память на тонких пленках.
Среди ранних изделий фирмы IBM была
ЭВМ SSEC, продемонстрированная в 1948 г.
в нью-йоркской штаб-квартире фирмы. Эта гиб-
ридная машина, содержащая 21 400 электро-
механических реле и примерно 12 500 электрон-
ных ламп, могла складывать 3500 19-разрядных
чисел за 1 с. Однако лишь в 1952 г. фирма IBM
начала выпускать свой первый промышленный
электронный компьютер — модель 701, ориен-
тированную на научные приложения.
В первой машине модели 701, которая пред-
ставляла собой синхронную ЭВМ параллельного
действия и была установлена в правлении фир-
мы IBM в Нью-Йорке, насчитывалось 4000
электронных ламп и 12 000 германиевых диодов;
задающий генератор машины работал с часто-
той 1 МГц. Оперируя с 36-разрядными словами,
машина могла выполнять 10 000 сложений или
вычитаний за 1 с (62,5 мкс на каждую опера-
цию) или 2000 умножений за 1 с (50 мс на опе-
рацию). Получив лицензию от Манчестерского
университета на запоминающие трубки Уиль-
ямса, фирма IBM использовала в своей ЭВМ
72 трубки, каждая из которых имела емкость
1024 бит, а все вместе образовывали память на
2048 слов с циклом обращения 12 мкс. Ввод
и вывод данных осуществлялся посредством пер-
фокарт, но имелись также алфавитно-цифровой
принтер, работавший со скоростью 150 стро-
ка/мин, и лентопротяжный механизм с плот-
ностью записи 40 бит/см.
Вслед за моделью 701 фирма IBM выпу-
стила модель 702, а к 1954 г. заменила их бо-
лее быстродействующими компьютерами 704
и 705. Обе эти модели имели более быстродей-
ствующую память на сердечниках.
Дисковое ЗУ, оказавшее революционизирую-
щее влияние на дальнейшее развитие, появи-
лось впервые в машинах 305 и 650 серии
117
РАМАК. ЭВМ РАМАК, разработанная отделе-
нием фирмы IBM в Сан-Хосе, шт. Калифорния,
имела пакет из 50 металлических дисков с маг-
нитным покрытием, вращавшихся со скоростью
1200 оборот/мин. На поверхности диска разме-
щалось 100 дорожек данных по 10 000 знаков
каждая. Единственная головка чтения — записи
перемещалась при работе к нужному диску, а
затем к требуемой дорожке этого диска, и ее
Этот дисковый накопитель, содержащий 50 вращающих-
ся дисков с магнитным покрытием, считался очень важ-
ным достижением в свое время. Он предназначался для
компьютеров IBM 305 и Ramac 650. Каждый диск имел
100 информационных дорожек на 10 000 знаков каж-
дая.
действия напоминали работу тонарма в автома-
тическом проигрывателе пластинок.
В 1958 г., выпустив наиболее совершенную
машину данной серии — модель 7090, фирма
IBM внесла свой вклад в дело перехода на
транзисторные логические схемы. Одной из
наиболее удачных машин фирмы IBM того вре-
мени оказалась транзисторная модель 1401,
производство которой началось в 1959 г. В даль-
нейшем эта модель стала самым распространен-
ным компьютером в мире.
I/
роме фирмы IBM и Remington
Rand производством компьютеров в начале
1950-х годов занялись такие изготовители кон-
торского оборудования, как фирмы Cash Re-
gister и Burroughs. К середине этого десятиле-
тия к ним присоединилась целая группа элек-
тротехнических и электронных концернов,
в числе которых были General Electric, Radio
Corp, of America, Philco и Honeywell.
Фирма GE, изготавливавшая электронные
компоненты для фирмы NCR, в 1960 г. начала
продавать собственный компьютер. В 1955 г.
ею было создано специальное компьютерное от-
деление в Финиксе, шт. Аризона, с целью про-
изводства системы ERMA 1 для Bank of America
в Калифорнии. В системе ERMA, разработан-
ной Стэнфордским исследовательским институ-
том, использовалось 12 лентопротяжных меха-
низмов и два барабанных ЗУ, а также процес-
сор на 8000 электронных ламп. Первый компь-
ютер, выпущенный фирмой GE в продажу, —
модель GE 210 — был создан на базе проекта
ERMA.
Для фирмы RCA начальные шаги в данной
области были связаны с конструированием запо-
минающих ЭЛТ. В 1975 г. она разработала вы-
числительную машину БИЗМАК, представляв-
шую собой очень крупную систему обработки
данных, построенную на запоминающих труб-
ках и лентопротяжных механизмах. Эта маши-
на была одной из первых моделей компьюте-
ров с переменной длиной слова.
С выпуском в 1958 г. модели 501 фирма RCA
приступила к серийному производству компью-
теров. Два года спустя фирма RCA сообщила о
создании компьютеров 301 и 601 с дисковыми
ЗУ, подобными тем, какие фирма IBM исполь-
зовала в своей машине РАМАК. К концу
1950-х годов было организовано несколько ком-
паний специально для производства компьюте-
ров. Президентом новой фирмы Control Data
Corp., юридически зарегистрированной 8 июля
1957 г., был избран Уильям Норрис. Основатель
этой фирмы Сеймур Крей разработал свой пер-
вый компьютер (модель 1605) в 1956 г. Эта
машина, изготовленная два года спустя, содер-
жала 100 000 диодов и 25 000 транзисторов и
имела память на магнитных сердечниках емко-
стью 32 768 48-разрядных слов. Второй маши-
ной, которую Крей сконструировал для фирмы
Control Data в 1959 г., была полупроводниковая
ЭВМ типа 160 размером с письменный стол.
В Мейнарде, шт. Массачусетс, Кен Олсен,
принимавший участие в проекте «Уирлвинд»
в МТИ, вместе со своим братом Стеном и Хар-
лендом Андерсоном 23 августа 1957 г. образо-
вали фирму Digital Equipment Corp. Их капи-
тал 70 тыс. долл, был направлен на производ-
ство базовых модулей цифровых логических
схем.
В 1959 г. небольшая тогда фирма DEC, вы-
пустив свой первый программированный про-
цессор данных (PDP-1), положила начало рас-
ширению диапазона цен на компьютеры в ниж-
нюю сторону. Эта 18-разрядная ЭВМ, постро-
енная на базе существующей 10-МГц серии
логических модулей, позволяла работать с ЗУ
1 Electronic Recording Method of Accounting — элект-
ронный метод ведения бухгалтерского учета.
90
118
на сердечниках емкостью до 32 кслов. Средняя
цена этого компьютера была всего 120 тыс. долл.
По мере распространения компьютеров раз-
работчики вели поиски лучших методов как
конструирования машин, так и написания про-
грамм для них. В 1951 г. Уилкс из Кембридж-
ского университета опубликовал две пионерские
работы, имевшие отношение к обеим областям.
Совместно с двумя своими коллегами, Дэ-
видом Уиллером и Стенли Гиллом, он написал
первый учебник по программированию «Подго-
товка программ для электронной цифровой
ЭВМ», а в июле 1951 г. на конференции по
компьютерам в Манчестерском университете
представил доклад «Наилучший метод конструи-
рования автоматической вычислительной маши-
ны». Предложенный им метод стал основой тех-
ники микропрограммирования, которой пред-
Первым вкладом фирмы RCA в компьютерную область
была ЭВМ Bizmac, являвшаяся, по утверждению изго-
товителя, крупнейшей в мире (для того времени) систе-
мой обработки данных. Эта установка была продемон-
стрирована Командованию автобронетанковых войск и
артиллерии в Детройте в 1957 г.
стояло стать популярной двумя десятилетиями
позже, в 1970-х годах.
Отделение Univac, продукция которой в
1950-х годах имела наибольшее число пользова-
телей, было лидером в деле выпуска компьюте-
ров, более простых для программирования. На
ранних этапах программирование заключалось
в кодировании на так называемом машинном
языке — длинные строчки из 1 и 0 выглядели
как иероглифы. Отделение Univac первым пред^
дожило в октябре 1952 г. более алгебраическую
форму записи «Сокращенный код», который ин-
терпретировался машиной строка за строкой по
ходу выполнения программы. Но еще важнее
стало появление программы-компилятора А-0,
которую разработала Грейс Хоппер для отде-
ления Univac.
Эта обслуживающая программа выполняла
трансляцию всей программы ЭВМ, записанной
в удобной для понимания алгебраической фор-
ме, на машинный язык, в результате чего ма-
шина получала готовую к выполнению про-
грамму.
Попытка фирмы IBM помочь пользователям
своей модели 701 привела к выпуску в 1953 г.
«Системы быстрого кодирования». А в период
между 1956 и 1957 гг. фирма IBM завершила
работу над более существенным языком про-
граммирования, ставшим известным под назва-
нием Фортран.
Программные средства, подготовленные Джо-
ном Бакусом и Ирвингом Зиллером для компью-
тера IBM 704, позволяли применять обычную
алгебраическую запись. Будучи одним из са-
мых совершенных языков программирования то-
го времени, Фортран способствовал расширению
применений компьютеров. Отделение Univac
также ввело в тот период свой вариант про-
граммирования на английском языке — про-
граммирующий компилятор Flowmatic.
Одной из проблем, мешавших развитию ком-
пьютерной отрасли в конце 1950-х годов, было
отсутствие стандартных языков программирова-
ния. У каждого компьютера в соответствии с его
конструкцией был свой машинный язык. Одной
из попыток разрушить это вавилонское столпо-
творение стал алгоритмический язык Алгол. Он
был разработан в 1959 г. совместно Ассоциа-
цией по вычислительной технике и западногер-
манской Ассоциацией по прикладной матема-
тике.
В мае 1959 г. министерство обороны также
предприняло шаги по введению общего языка
программирования. Комиссии, работавшей под
руководством Грейс Хоппер, бывшей тогда капи-
таном первого ранга, потребовалось всего около
года для создания языка Кобол, ориентирован-
ного на решение экономических задач.
Использование компьютеров к 1959 г. шло
по нескольким направлениям. Как было пока-
зано специалистами Bank of America, выгоды,
получаемые от применения компьютеров в бан-
ковской отрасли, легко могут оправдать расходы
на них. Другим идеальным применением для
компьютеров была система резервирования мест
на самолеты.
В середине 1960 г. журнал Electronics сооб-
щил, что американские фирмы смонтировали
в том году 100 крупных ЭВМ, доведя их полное
число до 600; 200 машин среднего размера (на-
растающий итог 800) и 400 малых ЭВМ, в ре-
зультате чего суммарное число последних до-
стигло 3000.
Отрасль ожидала дальнейшего динамическо-
го развития. В одном из докладов, представ-
ленных на Объединенной восточной компьютер-
ной конференции в 1960 г., предсказывалось,
что «миниатюризация сделает доступным элек-
тронную память большой емкости, и это ко-
ренным образом изменит методы программиро-
вания».
05
119
1 июля 1957 г. была начата самая
крупная в истории международная исследова-
тельская программа, в соответствии с которой
ученые 66 стран стали проводить одновременное
зондирование Земли и окружающего ее про-
странства. Эта программа, получившая название
Международного геофизического года, заканчи-
валась 31 декабря 1958 г. Ее главной целью
было собрать информацию, относящуюся к трем
обширным областям:
□	Сейсмология, тяготение и вопросы геофи-
зического характера.
□	Метеорология, океанография и гляциоло-
гия.
□	Верхние слои атмосферы, Солнце, звезды
и космическое пространство.
Последние две области имели наибольшее
значение для инженеров по технике связи. Мно-
го нового удалось узнать об эффектах поглоще-
ния и переизлучения ВЧ-энергии в атмосфере
и тем самым углубить представления о реф-
ракции, используемой при связи поверхностным
лучом. Исчерпывающее исследование атмо-
сферных помех показало, что они имеют наи-
больший уровень над поверхностью Земли в
тропических районах и быстро уменьшаются с
широтой после 50 0 как к югу, так и к северу.
Было установлено также, что вследствие ионо-
сферного экранирования приемник, расположен-
ный в космосе, будет испытывать меньшее воз-
действие помех от земных передатчиков, чем
приемник, расположенный на Земле.
Была найдена высокая корреляция между
солнечной активностью и вариациями многих
земных явлений, таких, как магнитное поле
Земли и полярное сияние. Удалось получить бо-
лее полное представление об обменных процес-
сах энергетического характера, происходящих в
ионосфере. Загадочный эффект Фарадея — из-
вестные ранее замирания ВЧ-сигналов — пере-
стал быть загадочным: выяснилось, что он
обусловлен постоянным вращением поляриза-
ции сигналов под влиянием магнитного поля
Земли.
Спутники «Эксплорер», запущенные в тот пе-
риод, привели к открытию радиационных по-
ясов Ван-Аллена и позволили больше узнать
о природе космических шумов. Эти открытия
помогли ученым продвинуться дальше в своих
гипотезах о происхождении Земли и Вселенной.
Драматические изменения в космических
исследованиях были, однако, связаны с успеха-
ми ракетной техники. Весь мир был взбудора-
жен известием о том, что Советский Союз за-
пустил на орбиту вокруг Земли свой первый
спутник. Это произошло 4 октября 1957 г.,
в это время американская ракета «Вэнгард»
находилась на стартовой площадке полигона
мыса Канаверал, шт. Флорида, и проходила
проверку перед тем, как сделать попытку осу-
ществления такого же орбитального полета.
Советские исследователи космоса были не
только первыми, но их спутник был много боль-
ше, чем в проекте «Вэнгард». Масса советского
спутника равнялась 83,1 кг, а американского —
1,8 кг. Масса последующих спутников «Вэнгард»
достигла 10 кг, но еще была намного меньше
массы советского спутника.
Американцы все еще находились в смятении
от первого успеха советских ученых, когда
СССР менее чем через месяц, 3 ноября, запустил
на орбиту второй спутник массой почти 500 кг
с собакой в качестве пассажира. Американцы
проиграли таким образом первый этап косми-
ческой гонки. В теории США имели существен-
ное преимущество, если вспомнить об исследо-
ваниях государственных лабораторий и пионер-
ских работах Роберта Годдарда в области ра-
кетной техники, выполненных в 1920-е годы.
Возможно, еще важнее было то, что в их рас-
поряжении находилась группа Вернера фон
Брауна, разработавшая во время войны первую
немецкую ракету, и примерно 60 ракет «Фау-2»,
захваченных в конце второй мировой войны.
После удара, нанесенного «Спутником», ВМС
сделали 6 декабря 1957 г. попытку вывести
на орбиту ракету «Вэнгард», но ее первая сту-
пень отказала, поднявшись всего на метр от
пусковой площадки. «Вэнгард» сгорел, объятый
пламенем.
Тем временем Белый дом разрешил группе
фон Брауна в управлении баллистических ракет
армии запустить спутник «Эксплорер» при по-
мощи ракеты «Юпитер». 31 января 1958 г., ког-
да состоялся успешный запуск спутника «Экс-
плорер I», американский престиж был частично
восстановлен, но США были по-прежнему поза-
ди, и их ждали еще многие разочарования.
Летом 1958 г. стало ясно, что, если США
хотят добиться таких же успехов, как Совет-
ский Союз, им нужно объединить все разроз-
ненные американские усилия в космической об-
ласти под руководством одного управления. Не-
смотря на то что логично было бы выбрать
таким руководящим органом министерство обо-
роны и веские доводы в свою пользу высказы-
вала Комиссия по атомной энергии, которая
ссылалась на ее работы с ядерными боеголов-
ками, президент Дуайт Эйзенхауэр из диплома-
тических соображений предпочел создать граж-
данское управление.
р
I ешение, которое поддержал лидер
большинства в сенате Линдон Джонсон, состоя-
ло в том, чтобы ядром нового управления сде-
лать находящийся относительно в тени Нацио-
нальный консультативный комитет по аэронав-
тике. Этот комитет, созданный во время первой
мировой войны как центр исследований в обла-
120
сти аэронавтики, уже имел в своем распоряже-
нии главные аэродинамические трубы, лабора-
тории и даже стартовый комплекс для запуска
ракет. Теперь нужны были только деньги и
космическая программа.
Закон о развитии аэронавтики и исследова-
ний космического пространства, принятый
29 июля 1958 г., предоставил и то и другое. 1 ок-
тября того же года новая организация, получив-
шая название Национального управления аэро-
навтики и исследования космического прост-
ранства (НАСА), начала работу, располагая
группой из 150 служащих ВМС, занимавшейся
проектом «Вэнгард», 8000 собственного персона-
ла, оборудованием на сумму 300 млн. долл.,
бюджетом в 100 млн. долл, в год и еще
100 млн. долл, неизрасходованных фондов ми-
нистерства обороны. Спустя неделю первый ру-
Одним из важных успехов в технике программирования
было создание компилятора A-О, разработанного Грейс
Хоппер для отделения Univac. Позднее в звании капита-
на первого ранга она возглавила комиссию, разработав-
шую язык Кобол.
ководитель НАСА Томас Кейт Гленнан, бывший
ранее членом Комиссии по атомной энергии и
президентом Кейсовского технологического ин-
ститута, открыл «зеленый свет» проекту «Мер-
курий», цель которого состояла в том, чтобы
отправить человека в космос. Работа была по-
ручена группе космических задач, возглавляе-
мой Робертом Гилрутом и размещавшейся в
центре Лэнгли вблизи Хэмптона, шт. Виргиния.
Однако для реализации космической про-
граммы надо было получить также группу фон
Брауна, находившуюся в подчинении у мини-
стерства армии. После ряда политических сде-
лок эта задача была решена в два этапа. Сна-
чала в декабре 1958 г. под руководство НАСА
была передана принадлежавшая армии Лабо-
ратория реактивного движения (Пасадена). За-
тем под управление НАСА в марте 1960 г. пе-
ревели Армейское управление баллистических
ракет (Хантсвилл, шт. Алабама) вместе с вы-
полнявшейся под руководством фон Брауна
программой работ по ракете «Сатурн». По-
лучив эти зародышевые центры, НАСА присту-
пило к строительству своих собственных объек-
тов на полигоне мыса Канаверал и в Центре
имени Годдарда (Гринбелт, шт. Мэриленд).
Самой большой задачей НАСА в первые
два года существования была разработка на-
дежных ракет-носителей. В 1959 г. семь из 17
запусков окончились неудачно, но в августе
1959 г. НАСА наконец запустило на орбиту
свой первый полностью функционирующий спут-
ник «Эксплорер VI», и американская космиче-
ская программа начала свой путь к вершинам.
в
то время как внимание американ-
цев было сфокусировано на наиболее сенсаци-
онных аспектах исследования космоса, в част-
ности на программе высадки человека на Луну,
специалисты в области связи изучали другие
проблемы.
Искусственные спутники Земли, как было
известно, обладали рядом очень важных для тех-
ники связи свойств. Одним из них была воз-
можность использования полос, превышающих
по ширине все, на что можно было рассчиты-
вать в других случаях. Так, например, транс-
атлантическую передачу телевизионных про-
грамм можно было бы осуществить только при
помощи специально предназначенного для этих
целей спутника; трансатлантические подводные
кабели в этом случае не годились. Идея исполь-
зования спутников позволяла обеспечить охват
всей территории земного шара без главных не-
достатков, типичных для применения проводных
линий.
Значительные шаги вперед были сделаны
между тем и в области теории связи. В одной
из своих пионерских работ, опубликованных в
журнале Bell System Technical Journal в 1948 г.,
Клод Шеннон ввел численную меру неупорядо-
ченности, или неопределенности, с которой по-
сланное сообщение прибывает в пункт назна-
чения. Он назвал этот параметр энтропией, при-
менив термин из термодинамики для характери-
стики уровня неупорядоченности материи.
Шеннон показал, что энтропия указывает
путь усовершенствования системы связи для пе-
редачи информационных сообщений в телевиде-
нии, радиолокации или других областях. Он до-
казал, что такое усовершенствование системы
может быть заранее выражено в виде функции
точности системы связи или уровня ошибок, до-
пустимого для данной системы.
121
В апреле 1950 г. Шеннон сам писал в жур-
нале Electronics: «Новые способы модуляции,
такие, как частотная, фазово-импульсная и ко-
дово-импульсная, обладают тем интересным
свойством, что ширина полосы находится в об-
ратной взаимосвязи с отношением сигнал/шум;
говоря иными словами, мы можем передавать
ту же самую информацию, используя меньшую
мощность передатчика, если хотим использовать
более широкую полосу. Напротив, например в
случае импульсно-кодовой модуляции, можно
использовать более узкую полосу ценой увели-
чения мощности сигнала. Открытие таких си-
стем побудило вновь обратиться к изучению
основ теории связи».
Работа Шеннона и последовавшие за ней
образовали то, что стали называть теорией
связи. Она п >дробно была изложена Шенноном
в соавторстве с его коллегой Уорреном Уивером
в их книге «Математическая теория связи»,
опубликованной Иллинойсским университетом
в 1949 г. в Эрбане.
С тех пор стало возможным связать между
собой все представляющие интерес системные
параметры в любой электронной системе связи.
К числу таких параметров относятся отношение
сигнал/шум, ширина полосы канала, скорость
манипуляции, мощность и др. В основном тео-
ретические работы Шеннона позволяют опреде-
лить верхние пределы потенциальной эффектив-
ности системы.
Успешное применение мазеров 1 ознамено-
вало прорыв в области малошумящих усилите-
лей СВЧ-диапазона. Такие усилители, рабо-
тавшие при температурах жидкого гелия, позво-
лили инженерам создавать приемники с уров-
нем собственных шумов не выше уровня шу-
мов антенны и подсоединенной к ним линии
передачи.
Мазер был получен как побочный резуль-
тат фундаментальных исследований поглощения
сверхвысоких частот парамагнитными материа-
лами, охлажденными до температуры, близкой
к абсолютному нулю. Подобно всем другим уси-
лителям, работа мазера основана на управ-
ляемом преобразовании энергии из одной фор-
мы в другую, более полезную.
Первым к ясному пониманию возможности
усиления электромагнитного излучения при
индуцирующем действии другого излучения, по-
видимому, пришел советский ученый В. А. Фаб-
рикант. Заявка на советский патент была по-
дана им в 1951 г., хотя публикации до 1959 г.
в СССР не было. Фактически Фабрикант изло-
жил элементы данной теории в 1940 г. и сделал
тогда же не увенчавшиеся успехом попытки по-
лучить усиление в парах цезия.
1 Maser — Microwave Amplification by Stimulated
Emission of Radiation (усиление микроволн с помощью ин-
дуцированного излучения).
В начале 1950-х годов в американских фи-
зических журналах появилось несколько пред-
ложений по созданию мазеров разных типов.
Однако действительный шаг вперед был сделан
в краткой статье Джеймса Гордона, Герберта
Зейгера и Чарлза Таунса, опубликованной в
1954 г. В этой основополагающей статье они
сообщили, что ими действительно был создан
в 1954 г. лазер, работавший на газообразном
аммиаке. Их успеху способствовали проводив-
шиеся ранее Таунсом эксперименты по СВЧ-
спектроскопии, т. е. по исследованию поглоще-
ния СВЧ-энергии в материалах.
В последующие годы было опробовано много
различных способов построения мазеров с ис-
пользованием как двухуровневых, так и трех-
уровневых систем. Но наилучшие практические
результаты были получены на трехуровневом
мазере. В этом случае мазерное усиление дости-
гается в результате трехкратного изменения
внутренней энергии возбужденных атомов. Та-
кой мазерный усилитель был разработан Нико-
ласом Бломбердженом, профессором физики
Гарвардского университета, и стал основным
прибором в данной области на многие годы. Как
показали измерения, коэффициент шума мазера
лишь немногим превышает 1 дБ и, таким обра-
зом, близок к предельному значению 0 дБ.
Одним из недостатков мазеров была свойст-
венная для них ограниченная ширина полосы,
составлявшая в лучшем случае пару сотен мега-
герц. Получить более широкую полосу было
трудной задачей; дело осложнялось еще и тем,
что мазер должен был работать при темпера-
турах жидкого гелия, т. е. около 4° выше абсо-
лютного нуля. Дорогие и неудобные холодиль-
ные установки, необходимые для получения та-
ких температур, были непригодны для практи-
ческих систем связи.
Однако мазеры внесли значительный вклад
в технику связи: дальнейшее развитие в этом
направлении привело к разработке оптического
квантового усилителя, или лазера.
По принципу действия мазер и лазер подоб-
ны друг другу, но их рабочие длины волн раз-
личны. В 1977 г. Патентное ведомство США
после долгой юридической борьбы, основываясь
на одном из рабочих журналов физика Гордона
Гоулда с нотариальной записью от 13 ноября
1957 г., выдало ему патент на «лазерные уси-
лители с оптической накачкой». Однако лазер
был независимо разработан в 1958 г. Таунсом,
работавшим с Артуром Шавловым в фирме
Bell Telephone Laboratories. Они сообщили о
возможности получения лазерного эффекта на
парах калия.
Под лазерным эффектом подразумевалось,
что при соответствующем возбуждении эти пары
способны давать интенсивный пучок когерент-
ного излучения в оптическом диапазоне. Было
ясно, что лазерный пучок идеально подходит
122
для систем связи ввиду колоссального объема
информации, которым его можно промодулиро-
вать, не нарушая когерентности пучка. Кроме
того, этот источник энергии открывал путь в
ранее неиспользовавшиеся области электромаг-
нитного спектра. Последнее было существен-
ным из-за ожидаемого переполнения спектраль-
ных диапазонов, которое обязательно должно
было наступить, если бы потребности мира в
информации продолжали расти в соответствии
с существовавшими прогнозами.
Впервые лазерный эффект в твердом теле
был получен на искусственном кристалле руби-
на, хотя доступный в то время рубин считали
первоначально слишком плохим для получения
удовлетворительных результатов. Поэтому было
удивительно, что Теодор Мейман из исследова-
тельской лаборатории фирмы Hughes Aircraft
смог получить на нем лазерный эффект в
1960 г. Всего несколько месяцев спустя, в
1961 г., из фирмы Bell Labs пришло сообщение
о создании первого работающего газового ла-
зера на смеси гелия и неона. Развитие лазер-
ного века пошло полным ходом.
Вскоре было установлено, что пары цезия
также позволяют получить лазерный эффект.
В течение нескольких лет возможность построе-
ния лазера была продемонстрирована букваль-
но на сотнях различных материалов. В следую-
щее десятилетие было разработано множество
применений, в том числе была проведена пер-
вая практическая демонстрация голографии,
принципы которой Деннис Габор описал в
1949 г.
Шок, который испытали США в связи с запуском советско-
го искусственного спутника земли в октябре 1957 г., еще
усугубился аварией ракеты «Вэнгард» на пусковой пло-
щадке, которая произошла два месяца спустя. Только че-
рез год с небольшим запуск спутника «Эксплорер I» не-
сколько восстановил престиж США.
«Эксплорер I», модель которого показана на фотографии,
был выведен на орбиту 31 января 1958 г. ракетой «Юпи-
тер С», запущенной с мыса Канаверал. Этот спутник мас-
сой 8,1 кг позволил открыть радиационные пояса Земли,
известные также под названием поясов Бан-Аллена.
123
т
I ехника радиосвязи, используя опыт
военных лет, интенсивно распространялась в
гражданском секторе. Когда в 1947 г. в Атлан-
тик-Сити, шт. Нью-Джерси, собралась Всемир-
ная административная радиоконференция, пред-
ставленные на ней 78 стран столкнулись с по-
вышенным спросом на каналы связи со стороны
всех служб. Конференция решила начать ис-
пользовать обширную область спектра от
300 МГц до 10 ГГц. Диапазон от 300 МГц до
3 ГГц получил название дециметрового и от-
водился для экспериментальных ТВ-систем, на-
вигационных РЛС и радиорелейной связи.
В июне 1949 г. ФКС разрешила в США при-
менение радиосредств в диапазоне частного
пользования, для работы на которых оператор
должен был получить лицензию. В отличие от
операторов радиолюбительской связи в диапазо-
не частного пользования (ДЧП) оператору не
требовалось иметь техническую квалификацию.
Первоначально для ДЧП были выделены час-
тоты от 460 до 470 МГц, и сразу же начала ра-
ботать 41 станция в 20 штатах, все они при-
надлежали любителям, экспериментаторам и
коммерческим организациям.
К концу 1959 г. гражданская связь всех ти-
пов настолько разрослась, что в США оказа-
лось более 1,7 млн. действующих передатчиков,
и на 570 000 радиостанций были выданы разре-
шения ФКС. В числе этих радиосредств были
92 000 морских, 81 700 авиационных, 81 000
транспортных наземных станций, 55 000 про-
мышленных, 31 000 станций органов общест-
венной безопасности и почти 60 000 станций
ДЧП, класс D, работавших в диапазоне 27 МГц
в соответствии с постановлением ФКС от сен-
тября 1958 г. Только 5000 из общего числа раз-
решений было выдано на станции коммерче-
ского вещания — примерно 3500 на АМ-стан-
ции, 825 на ЧМ и 672 на ТВ-станции.
Развитие гражданской авиации и техники
связи было сложным образом взаимосвязано.
Если во время войны тысячам самолетов поз-
волялось сравнительно бесконтрольно летать
«в диком голубом просторе», то для безопас-
Клод Шеннон, ученый из фирмы Bell Telephone Labora-
tories, записывает на доске свою историческую работу
по теории информации. Взяв энтропию за основу при
измерениях, он смог определить интервалы значений па-
раметров системы связи и связать их между собой.
124
ной работы гражданской авиации требовалась
надежная электроника.
После второй мировой войны быстро увели-
чилось число полетов рейсовых и частных са-
молетов. Служба управления воздушным дви-
жением привлекла к себе внимание общества.
Национальная сеть центров УВД была органи-
зована федеральным правительством еще в
1936 г.' К 1941 г. 15 таких центров подчинялось
Управлению гражданской аэронавтики, предше-
ственнику современного Федерального авиацион-
ного управления.
В 1948 г. Радиотехническая комиссия по
аэронавтике, представлявшая собой группу экс-
пертов промышленных и государственных орга-
низаций, предложила создать систему всена-
правленных радиомаяков (ВРМ) метрового
диапазона и дальномерное оборудование. Этим
рекомендациям предшествовало изучение рабо-
ты системы УВД.
К октябрю 1950 г. уже имелась 271 станция
ВРМ и были приняты в эксплуатацию первые
воздушные ВРМ-трассы, связавшие Канзас-Си-
ти, Денвер, Альбукерке, шт. Нью-Мексико, Эль-
Пасо, шт. Техас, Омаха, шт. Небраска, и Окла-
хома-Сити в сеть общей протяженностью более
7000 км. К 1952 г. эта сеть увеличилась до
72 000 км, и Управление гражданской аэронав-
тики начало закрывать более старые низкоча-
стотные радиодальномерные станции.
Возрастание интенсивности воздушного дви-
жения продолжало требовать расширения спек-
тра радиочастот, и в 1957 г. управление решило
перейти на более узкополосное оборудование.
Такой переход позволял вдвое увеличить число
каналов связи в метровом диапазоне за счет
сокращения отводимой для канала полосы с 200
до 100 кГц.
Конгресс, побуждаемый к действиям авария-
ми в результате столкновений в воздухе двух
авиалайнеров над Большим каньоном в июне
1956 г. и двух столкновений военного и граж-
данского самолетов весной 1958 г., наконец
принял Федеральный закон об авиации 1958 г.
Этот закон отменял все прежнее законодатель-
ство в области авиации и распределял все
функции между двумя независимыми организа-
циями — Советом по гражданской аэронавтике,
на который возлагалась ответственность за эко-
номическое регулирование вопросов с авиаком-
паниями и расследование аварий, и Федераль-
ным авиационным агентством, на которое пол-
ностью возлагалась ответственность за контроль
над национальным воздушным пространством.
Одним из сразу достигнутых успехов было
использование автоматизации в наземных сред-
ствах УВД. Компьютеры фирмы Univac, произ-
водство которых началось в 1956 г., в период
между 1959 г. и 1961 гг. были смонтированы в
маршрутных центрах УВД в Нью-Йорке, Ва-
шингтоне, Питсбурге, Кливленде и Бостоне. Они
использовались для подготовки полетных карт,
которые ранее составлялись вручную, и для об-
мена информацией между центрами.
Д ля компонентов период с 1947 по
1960 г. был весьма знаменательным. Помимо
изобретения транзистора, он ознаменовался
также другими важными событиями и тенден-
циями, которые помогли сформировать тот уро-
вень развития электронной техники, на котором
она находится в настоящее время. К их числу
относятся:
□	Методы конструирования, обеспечившие
возможность миниатюризации аппарату-
ры, микромодули, тонкие пленки и появ-
ление интегральных схем.
□	Появление печатных плат, изготовленных
методом травления.
□	Высокоплотный монтаж с применением
способа накрутки.
□	Автоматическая установка компонентов
на печатные платы.
□	Полностью автоматизированные линии
сборки телевизионной и радиоаппаратуры.
□	Успехи в области миниатюризации пас-
сивных компонентов.
Кроме того, имели место интересные дости-
жения в области миниатюрных керамических
ламп, однако они пришли слишком поздно, и
транзисторы вытеснили эти приборы.
Толстопленочные проводники и резисторы,
выполненные методом трафаретной печати на
стеатитовых подложках, применялись во время
второй мировой войны в электронных схемах ди-
станционных взрывателей. После войны отделе-
ние Centralab фирмы Globe Union Inc., которое
разработало эти приборы, начало применять
толстопленочную технологию в гражданской
аппаратуре. Создаваемые модули получили наи-
менование «корпусных электронных схем» (Pa-
ckaged Electronic Circuits, или сокращенно
PEC). Их внедрение было весьма успешным,
поскольку толстопленочная технология обеспечи-
вала возможность автоматизации.
В 1949 г. в состав блока РЕС входили раз-
личные схемы, начиная от простых RC-цепочек
и фильтров до двоичных счетчиков и полных
схем усилителей для слуховых аппаратов и
телефонов.
Фирма Centralab выпускает блочные схемы
РЕС до сих пор, однако на смену сверхминиа-
тюрным лампам пришли транзисторы и диоды
в миниатюрных пластмассовых корпусах. Были
изготовлены сотни миллионов различных схем
РЕС.
В годы войны были предприняты также пер-
вые попытки создания модулей и схем, герме-
тизированных заливкой с целью защиты их от
воздействия окружающей среды. Так, напри-
мер, противосамолетный вариант радиовзрыва-
125
Одним из ранних применений квантовой механики в
электронике стал мазер, впервые предложенный в СССР,
а затем изготовленный Чарлзом Таунсом и его коллега-
ми в 1954 г. Он был предшественником лазера, за кото-
рый позже Таунс получил Нобелевскую премию 1.
1 Одновременно с Таунсом Нобелевской премии были
удостоены советские ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохо-
ров. — Прим. ред.
теля заливался парафином. В конце 1940-х го-
дов несколько фирм применили защиту люси-
том1 и плексигласом, однако эта технология
была отвергнута из-за плохих электрических ха-
рактеристик данных материалов. Затем в июне
1950 г. Уильям Р. Каминг из бостонской фирмы
Emerson Cuming впервые поднял вопрос об ис-
пользовании полистирольных литых смол. По-
следние отличались низкими коэффициентом по-
терь и диэлектрической проницаемостью наряду
с прекрасными механическими свойствами и
устойчивостью к воздействию окружающей сре-
ды, и их стали поэтому широко применять в ка-
честве заливочного материала.
В 1951 г. Национальное бюро стандартов на-
чало по заказу ВМС разработку технологии
трехмерного монтажа, получившую наименова-
ние проект Tinkertoy. Эта технология с плотно-
стью упаковки 350 компонент/дм3 обеспечивала
возможность автоматизации.
Сменный модуль по проекту Tinkertoy вы-
полнялся на стеатитовой подложке площадью
22,2X22,2 мм и толщиной 1,6 мм. Компоненты,
как дискретные, так и выполненные методом
трафаретной печати, устанавливались в схему
соединений из серебряных проводников, также
выполненную методом трафаретной печати с
последующим вжиганием. Каждая схема име-
ла 12 пазов с нанесенной на них проводящей
пастой. От четырех до восьми таких подложек
с различными компонентами на них автомати-
чески выбирались, устанавливались одна на
другую и соединялись механически и электри-
чески с помощью автоматически припаиваемых
сквозных выводов. В результате получался
стандартный модуль с ламповой панелькой на-
верху. На каждой подложке располагалось от
одного до четырех компонентов.
Этот метод конструирования был применен
фирмой Sanders Associates при создании гидро-
акустических буев для ВМС, однако в 1957 г.
новая технология, разработанная совместно
корпусом связи Армии США и фирмой RCA и
известная под названием программы создания
микромодулей, сделала проект Tinkertoy уста-
ревшим. Инженеры фирмы RCA пришли к вы-
воду, что система, базирующаяся на использо-
вании более тонких подложек меньших разме-
ров, может обеспечить плотность упаковки в
50 раз выше, чем это возможно по проекту
Tinkertoy. Основным элементом новой системы
служила квадратная керамическая подложка со
стороной 0,8 и толщиной 0,25 мм, имеющая
12 пазов с проводящим покрытием. Подложки,
на которых обычно размещалось по одному
компоненту, были названы микроэлементами и
собирались в микромодули, которые затем гер-
метизировались заливкой и устанавливались на
печатные платы.
1 Акриловый пластик. — Прим, перев.
126
Стремление к миниатюризации электронной аппаратуры
затронуло магнитные компоненты, а также герметизиро-
ванные и язычковые реле, разработанные фирмой Bell
Telephone Laboratories в 1950 г. К 1956 г. язычковые ре-
ле, подобные показанному на фото, появились в абонент-
ских вызывных устройствах.
Такие модули с транзисторными схемами
успешно использовались в звуковых, ВЧ и циф-
ровых блоках. Аппаратура на микромодулях с
применением автоматизации процесса сборки
стоила в 1,5—2 раза дешевле аппаратуры, со-
биравшейся обычным путем. В программе раз-
работки микромодулей участвовало более
40 фирм, ее стоимость составила свыше 15 млн.
долл. Созданную на ее основе технологию пере-
стали применять после появления интегральных
схем.
Дальнейшим этапом на пути миниатюриза-
ции стала разработка в 1959 г. фирмой Bell
Telephone Laboratories тонкопленочной гибрид-
ной схемы. Согласно этой технологии тантало-
вые проводники, резисторы и конденсаторы на-
носились методом напыления в высоком вакуу-
ме на подложку из стекла или керамики.
К I960 г. такие фирмы, как Varo и IBM, вели
эксперименты с этой технологией. В фирме Va-
ro на керамические подложки напылялись RC-
цепочки с сосредоточенными параметрами, в
фирме IBM на стеклянные подложки размером
17,8X17,8 мм напылялись тонкопленочные ком-
поненты из нихрома, двуокиси кремния и алю-
миния. Для формирования проводников, рези-
сторов и изолирующих слоев последовательно
накладывалось 17 различных масок. Кристаллы
транзисторов без корпусов присоединялись ме-
тодом компрессионной сварки.
В то время как технология электронных схем
проходила свой путь от толстопленочных ком-
понентов периода второй мировой войны до тон-
копленочных, печатные платы, выполненные ме-
тодом травления, начали успешно развиваться,
чтобы стать наиболее предпочтительным спосо-
бом выполнения межсоединений. Было, правда,
много фальстартов. Однако в 1949 г. научно-ис-
следовательская лаборатория войск связи ар-
мии США (Форт-Монмут, шт. Нью-Джерси)
объявила о разработке печатных плат с травле-
нием, приспособленных для пайки погружением
в припой.
В 1950 г. в фирме Powers Chemco была соз-
дана небольшая лаборатория печатных плат
под руководством Роберта Свиггета для изуче-
ния возможностей производства печатных плат
по технологии, разработанной войсками связи.
В 1951 г. на острове Лонг-Айленд в шт. Нью-
Йорк была образована фирма Photocircuits
Corp, и начала свое существование отдельная
отрасль промышленности — изготовление печат-
ных плат.
Начиная с этого момента и до 1960 г. тех-
нология изготовления печатных плат претерпе-
ла постепенные изменения. Так, в 1953 г. стали
применять сквозные металлизированные отвер-
стия, в 1952 г. — плакированные медью стек-
лоэпоксидные слоистые .пластики, в 1955 г. —
маски для пайки, и, наконец, в 1960 г. появи-
лась концепция многослойных плат.
Параллельно с развитием техноло-
гии печатных плат развивалась автоматическая
127
сборка компонентов со стандартными выводами
на печатных платах. В сентябре 1974 г. фирма
United Shoe Manufacturing выпустила станок
для установки компонентов на печатные пла-
ты, который обеспечивал производительность
100 плат/ч. Станок был рассчитан на установ-
ку резисторов с аксиальными выводами или со-
единительных перемычек. В марте 1955 г. фир-
ма General Mills изготовила для фирмы IBM
автоматическую систему с 24 головками для
установки компонентов на печатные платы.
В 1953 г. Р. Ф. Маллине из фирмы Western
Electric предложил еще один метод автоматиза-
ции монтажа — накрутку изолированного про-
вода на штырьки квадратного сечения. Этот ме-
тод монтажа без пайки, полностью или полуав-
томатический, широко распространен и в на-
стоящее время, в особенности в производстве
ЭВМ и другой аппаратуры обработки данных.
И в то время, как совершенствовались тех-
ника монтажа, технология печатных плат и спо-
собы автоматизации, пассивные компоненты
под влиянием успехов в этих трех направлени-
ях становились все более миниатюрными и ста-
бильными. В области резисторов угольные ме-
таллопленочные резисторы, которые были раз-
работаны в 1950-х годах, обеспечивали лучшую
температурную стабильность.
Мощные резисторы также подвергались из-
менениям. Фирма Sprague в 1954 г. выпустила
проволочный резистор в фарфоровом корпусе
типа Blue Jacket, рассчитанный на мощность
рассеяния 3 Вт и имевший длину 13,9 и диа-
метр 5,2 мм. Размеры этого резистора были
примерно такими же, как и угольного резисто-
ра мощностью 1 Вт, в то время как номиналь-
ная мощность рассеяния втрое больше. Кроме
того, этот мощный резистор отличался меньшим
уходом параметров при повышенных темпера-
турах.
В области потенциометров резистивные эле-
менты изготовлялись методом осаждения метал-
лической пленки и из проводящих пластмасс,
наряду с этим выпускались и обычные прово-
лочные элементы. Новые типы потенциометров
обеспечивали, по существу, неограниченную
разрешающую способность. В области конден-
саторов переменной емкости первые компонен-
ты прямоугольной формы появились примерно
в 1954—1955 гг., а затем в 1960 г. за ними по-
следовали небольшие подстроечные конденса-
торы квадратной формы. Оба типа конденсато-
ров нашли широкое применение в военной ап-
паратуре.
При разработке конденсаторов в 1950-е годы
основной упор делался на освоение новых ма-
териалов и технологии, призванных обеспечить
получение большей емкости при меньших габа-
ритах. Первым примером является использова-
ние тантала в качестве диэлектрика в поляри-
зованных и неполяризованных конденсаторах.
Применение нового материала обеспечило воз-
можность работы при высоких температурах —
с легкостью в пределах 125 °C — и уменьшение
габаритных размеров на 2/з по сравнению с
электролитическими конденсаторами эквива-
лентной емкости. Для низковольтных транзи-
сторных схем того периода новые малогабарит-
ные конденсаторы подходили идеально. Эти кон-
денсаторы в больших количествах выпускали
фирмы PR Mallory, General Electric и Sprague.
В области магнитных компонентов примене-
ние ферритовых сердечников и сердечников из
порошкового железа различной формы обеспе-
чивало ВЧ-катушкам индуктивности и транс-
форматорам универсальность применения и
компактность НЧ-компонентов. Все более широ-
кое распространение получали тороидальные
сердечники, а применение металлизированного
стекла в катушках индуктивности обеспечивало
стабильность и жесткость конструкций послед-
них. К 1957 г. появление новых проводов, сер-
дечников и изоляторов обусловило уменьшение
размеров магнитных компонентов.
В области реле первые субминиатюрные ре-
ле в корпусах от кварцев появились примерно
в 1954 г.; начали также широко использоваться
язычковые реле, разработанные фирмой Bell Te-
lephone Laboratories в 1950 г.
1950-е годы ознаменовались двумя выдаю-
щимися техническими достижениями в области
керамических ламп, однако оба они быстро
стали ненужными после появления транзистора.
В 1956 г. фирма General Electric по общему
контракту от министерства обороны и Комис-
сии по атомной энергии разработала серию ком-
понентов, способных функционировать при тем-
пературах в диапазоне 600°C. Одним из них
была крошечная керамическая лампа (размером
примерно с маломощный транзистор в корпу-
се), в которой отсутствовала цепь накала. При
температурах 600 °C и выше катод этой лампы
начинал испускать электроны.
В 1956 г. фирма GE применила эти лампы
при разработке и изготовлении цифровых мо-
дулей, рассчитанных на рабочую температуру
580 °C. Эти малогабаритные компоненты диа-
метром 8 и высотой 9 мм известны под названи-
ем термоионные интегральные микромодули
(TIMM). Они стабильно работали при высоких
окружающих температурах и показали весьма
хорошую радиационную стойкость.
В 1959 г. фирма RCA выпустила нувистор.
Он представлял собой миниатюрную керамиче-
скую лампу с повышенной жесткостью конст-
рукции, отличающуюся малым потреблением
мощности, улучшенными характеристиками в
области высоких частот и повышенной надеж-
ностью. Эта небольшая лампа имела цоколь со-
штырьками и была рассчитана в отличие от
ламп фирмы GE на применение и в военной, и
гражданской аппаратуре.
128
Между тем успехи в области электронных
систем управления производственными процес-
сами во время войны стимулировали разработ-
ку еще более надежных управляющих ламп с
более высокой крутизной, датчиков температу-
ры и скорости и таких устройств преобразова-
ния мощности, как тиратроны и игнитроны.
К 1950 г. в химической, текстильной, целлю-
лозной и бумажной, металлообрабатывающей и
пищевой отраслях промышленности в широких
масштабах опробовалось новое поколение элек-
тронной контрольно-измерительной аппаратуры
и даже автоматические системы управления
производственными процессами. Применение
замкнутых систем управления процессом пол-
ностью вырвало его из рук оператора и даже
вызвало у рабочих протест против автомати-
зации.
Д
**ппаратура начала 1950-х годов по
концепции построения была идентична аппа-
ратуре сегодняшнего дня и содержала датчики
и схемы, измерявшие такие физические пара-
метры, как длина, масса, время, температура,
уровень и pH; автоматические контроллеры, ко-
торые сравнивают измеренную величину с за-
данным значением и затем осуществляют необ-
ходимые действия для ее коррекции; привод
управляющего элемента, например мембранные
серводвигатели, электродвигатели и соленоиды,
а также регистрирующие устройства и индика-
торы.
В середине 1950-х годов промышленность
испытывала потребность в еще более чувстви-
тельной и надежной контрольно-измерительной
аппаратуре и устройствах управления, и постав-
щики электронной аппаратуры откликнулись на
эту потребность. Типичным для уровня техники
того периода был ассортимент приборов, кото-
рыми была оснащена нефтяная промышленность
в 1954 г. Он включал чувствительные к излуче-
нию сцинтилляционные счетчики, гравиметры с
использованием усилителей с фотоэлементом,
сейсмографы, ИК-анализаторы, осциллографи-
ческие регистраторы и полную серию чувстви-
тельных многокаскадных усилителей с RC-
связью на миниатюрных 12-В электронных
лампах.
В тот же период промышленная электроника
начала понемногу переходить на цифровую тех-
нику. В 1956 г. по меньшей мере 15 фирм-изго-
товителей, в том числе Bendix, GE и RCA, по-
Энергичная попытка предотвратить угрозу со стороны
транзистора была сделана фирмой RCA, выпустившей
нувистор — миниатюрную керамическую лампу повы-
шенной надежности с малым потреблением мощности.
Несмотря на множество достоинств, нувистору не уда-
лось задержать неотвратимое наступление полупровод-
никовых приборов.
ставляли для металлообрабатывающей промыш-
ленности фрезерные станки с программным уп-
129
равлением от магнитной или перфорированной
ленты. В системах управления некоторыми
станками применялись многоэлементные лам-
пы для построения различных цифровых схем,
в том числе умножителей и двоичных счет-
чиков.
R
эру, открывшуюся после изобрете-
ния транзистора, изготовители контрольно-из-
мерительной аппаратуры столкнулись с требо-
ванием более высокой разрешающей способно-
сти, большей точности и более широких воз-
можностей измерения.
Правительство и промышленность искали
новых путей использования атомной энергии и
полагали, что научно-исследовательская аппа-
ратура поможет им понять и использовать этот
новый вид энергии. В ответ на это изготовители
контрольно-измерительных приборов создали
технику, которую оказалось возможным исполь-
зовать также для измерения частоты. Это было
действительно весьма удачно, поскольку расши-
рившееся использование низкочастотной части
спектра радиочастот для радио и телевизионно-
го вещания привело к необходимости точных из-
мерений, чтобы предотвратить помехи.
Для проведения исследований в области
атомной энергии необходим был более эффек-
тивный способ измерения числа сцинтилляций,
регистрируемых счетчиком Гейгера — Мюлле-
ра. Фирма Potter Instrument Со. применила
схему счетчика, разработанного в 1944 г. ее ос-
нователем Джоном Поттером (см. гл. 4). Эта
схема уже доказала свою пригодность в первых
ЭВМ и счетчиках для измерения определенных
количеств дискретных объектов, например та-
ких, как резисторы. В 1948 г. для радиацион-
ных измерений был использован четырехдекад-
ный вариант такого счетчика.
В 1949 г. фирме El-tronics удалось упро-
стить считывание показаний счетчика благодаря
использованию схемы другого типа, которая
давала значение выходного параметра непосред-
ственно в десятичной форме, а не в двоично-
десятичном коде. Затем специалисты фирмы
Berkeley Instrument Со. обнаружили, что, доба-
вив генератор времени, можно намного упро-
стить процесс измерения периода полураспада
радиоактивных материалов. При наличии внут-
реннего таймера интервалов прибор может ав-
томатически производить измерение известного
фиксированного периода, а затем на основании
этого вычислять период полураспада. Этот же
прибор, как поняли впоследствии разработчики,
можно использовать для измерения частоты и
времени. Так в результате был создан первый
универсальный счетчик.
С другой стороны, фирма Hewlett-Packard
сконцентрировала свои усилия на применении
этой техники непосредственно для измерения
5 Электроника № 9
частоты и в 1952 г. выпустила первый цифровой
частотомер. Это был частотомер модели 524А,
который обеспечивал индикацию измеряемой
частоты в диапазоне до 10 МГц. На аналоговом
измерителе частоты значения частот можно не-
посредственно считывать в лучшем случае в
пределах 100 кГц. А при использовании индика-
тора нового счетчика значение частоты 10 МГц
можно было отсчитать с разрешающей способ-
ностью 0,01 Гц.
Спрос на радиационные счетчики привлек
фирму Haydu Brothers, которая позднее стала
известна как фирма Burroughs (Плейнфилд,
шт. Нью-Йорк). Эта фирма — изготовитель
ЭЛТ и электронных ламп разработала в 1951 г.
индикаторные лампы «Никеи», представлявшие
собой газонаполненные лампы с холодным ка-
тодом. Десять катодов в этой лампе были вы-
полнены в форме цифр от 0 до 9. При приложе-
нии напряжения между анодом и отдельным
катодом газ, окружающий этот катод, начинал
светиться, отображая соответствующую цифру
в приятном для глаз оранжевом свете.
Эти лампы в свою очередь привлекли вни-
мание одного инженера по имени Эндрю Кэй.
На их основе он создал цифровой измеритель-
ный прибор, который подавал напряжение на
катоды, замыкая контакты телефонных реле.
Реле включались через схему делителя, на ко-
торую подавалось постоянное напряжение. Кэй
образовал фирму Non-Linear Systems для вы-
пуска цифрового вольтметра, который получил
наименование модель 419, и в 1952 г. началась
продажа первых цифровых вольтметров.
Эти первые цифровые вольтметры были до-
вольно дорогими и громоздкими, так как в них
использовалась специальная заказная схема.
Однако их более высокая разрешающая способ-
ность, до 4 разрядов,— была очень нужна в ла-
бораториях, и поэтому они нашли себе ограни-
ченный рынок сбыта. Еще задолго до конца де-
сятилетия, когда позиции цифровой измери-
тельной техники укрепились, концепция Кэя по-
лучила широкое распространение в промышлен-
ности контрольно-измерительных приборов.
Скорость, с которой быстро развивающиеся
цифровые компьютеры могли решать сложные
уравнения, породила другую проблему: как
снять и отобразить результаты этих вычислений.
Телетайпные аппараты того времени были недо-
статочно быстродействующими, а буферных ЗУ
еще не существовало. Изучение подходящих
устройств индикации не только обеспечило ры-
нок для новой аппаратуры, но в конечном счете
привело к созданию новых индикаторов для из-
мерительных приборов.
ЭЛТ уже доказали свои возможности при ра-
боте в качестве индикаторов в осциллографах,
радиолокаторах и телевизорах. Было логично
применить их для ЭВМ. В феврале 1948 г. Гар-
130
рисон В. Фуллер из лаборатории вычислитель-
ной техники Гарвардского университета описал
конструкцию нумероскопа. В этом приборе, соз-
данном по заказу Управления вооружения ВМС
США и работавшем под управлением ЭВМ, на
экране ЭЛТ обеспечивалась электронная инди-
кация цифровой информации. Это был праде-
душка всех ЭЛТ-терминалов и цифровых счи-
тывающих осциллографов.
Готовность правительства платить за слож-
ную электронную аппаратуру обусловила повы-
шение уровня измерений во всей промышленно-
сти и создала спрос на точные стандарты. Од-
ним из тех, кто преуспел в этой области, был
Джон Флюк.
Флюк и его товарищ по Массачусетскому
технологическому институту Арт Андерсон ор-
ганизовали в 1948 г. фирму по выпуску измери-
тельных приборов и источников питания. Пер-
вым изделием фирмы был прибор модели 101
VAW — электронный прибор для измерения
электрической мощности, тока и напряжения на
частотах от 20 Гц до 200 кГц. Вскоре после
этого фирма открыла еще один прибыльный ры-
нок сбыта — аппаратура для ядерных исследо-
ваний — и начала поставлять для него высоко-
вольтные источники постоянного тока.
В 1952 г. фирма Anderson-Fluke Engineering
переместилась в Сиэтл (шт. Вашингтон) и на
следующий год оформила свой юридический
статус под маркой John Fluke Manufacturing.
Андерсон покинул фирму, чтобы продолжить
свои работы в области техники гражданского
назначения. Оказалось, что проверка источников
питания, которые продавались в массовых ко-
личествах, представляет собой трудную задачу;
для того чтобы обеспечить высокие напряжения
и предотвратить протекание тока через источник
питания, необходимо иметь целый подвал бата-
рей питания. Нужно также иметь терпение,
чтобы обеспечить стабилизацию батарей в про-
межутках между измерениями.
В 1955 г. один из первых сотрудников фирмы
Роберт Хэммонд разработал весьма стабильный
и точный источник питания напряжением 500 В.
С помощью нуль-индикатора и мостовой схемы
пользователь мог определить разницу между
опорным напряжением и напряжением испытуе-
мого источника питания. Таким образом, не-
большой прибор содержал все необходимое для
испытания источников питания: этот прибор
был назван дифференциальным вольтметром.
Первоначально фирма изготовила пять диф-
ференциальных вольтметров для собственных
нужд, затем Джон Флюк решил проверить, най-
дут ли они спрос на рынке. Он вспоминает, что
эти первые приборы расхватали так быстро, что
им с трудом удалось получить обратно свои не
предназначавшиеся для продажи образцы.
Этот прибор модели 800, который фамильярно
называют «флюкметром», помог удвоить общий
доход молодой компании в том финансовом
году.
Еще одним инженером, который извлек выго-
ду из общей потребности в повышении точности
измерений, был Джозеф Кейтли (см. гл. 4).
В 1948 г. он написал статью для журнала
Electronics об усовершенствованной схеме НЧ-
генератора с настройкой сопротивлением типа
НР-200. В 1951 г. он сконструировал собствен-
ную модель 200, и она также стала новинкой
промышленности: это был электрометрический
вольтметр для измерения постоянных напряже-
ний с входным импедансом 1014 Ом. В конце
1950-х годов были выпущены пикоамперметр
модели 410, электрометр модели 610 и микро-
вольтметр модели 150, которые положили нача-
ло основным сериям изделий фирмы Keithley.
Однако прибором, с которым больше всего
ассоциируется развитие техники не только в
течение 1950-х годов, но и последующего деся-
тилетия, был осциллограф.
В 1950-х годах фирма Tektronix начала вы-
пускать ЭЛТ собственного производства. Со-
трудник фирмы Говард Воллим предложил ис-
пытать винтообразную структуру послеускоряю-
щих электродов, которые были критичной точ-
кой конструкции. При такой конструкции повы-
шалась яркость изображения и обеспечивалась
возможность более высоких скоростей записи.
Диапазон рабочих частот осциллографов повы-
сился от 10 до 100 МГц.
ГЛАВА 7
Исследования космического
пространства и электронная
вычислительная техника
Идеалистические настроения, вызванные призывами президента Кеннеди, были очень
скоро разрушены: президент пал жертвой покушения, а США вступили в период
вьетнамской войны. Однако к этому времени гонка в области освоения космического
пространства шла уже полным ходом. Огромную роль в соответствующих работах
сыграли большие цифровые компьютеры. Их применение в системах управления по-
летом и наведения обеспечило успех программы «Аполлон», в результате которой
люди достигли Луны. Благодаря ЭВМ были осуществлены также успешные запуски
метеорологических, связных и навигационных спутников. По мере усовершенствова-
ния полупроводниковых приборов и в связи с появлением интегральных схем поло-
жение компьютеров в повседневной жизни еще более укрепилось. К концу 1960-х
годов электроника и общество оказались на пороге цифровой революции.
ПерИОд 1960-х годов оценивается по-
разному. Некоторые считают, что это было вре-
мя господства идеализма, наступившее после
10 лет относительной апатии, другие называют
его периодом насилия, а для третьих это были
годы обостренных чувств. В этот период страна
видела марши свободы и «корпус мира», мечта-
ла о короле Артуре и его рыцарях круглого сто-
ла, которые смогли бы исправить зло, причинен-
ное в прошлом. В стране имели место расовые
конфликты и политические убийства, прошла
вьетнамская война. По мнению некоторых аме-
риканцев, именно в 1960-е годы наступила эпо-
ха сексуальной свободы, порнографии, наркома-
нии и детей-акселератов.
В своей речи при вступлении в должность в
январе 1961 г. президент Кеннеди говорил о том,
что он предвидит, как мир выйдет «на новые
рубежи» во главе с «новым поколением амери-
канцев». Он призывал американцев: «Спраши-
вайте не о том, что может сделать для вас стра-
на, а о том, что вы можете сделать для своей
страны».
Однако через три месяца эти смелые и бла-
городные устремления начали угасать. 12 апре-
ля 1961 г. в Советском Союзе впервые в мире
был осуществлен запуск космического корабля
с человеком на борту. Первым человеком в кос-
мосе стал Юрий Гагарин. Его корабль совершил
один оборот вокруг Земли и благополучно воз-
вратился на русскую землю.
25 мая 1961 г. в обращении к конгрессу по
вопросу о «первоочередных задачах страны» пре-
зидент призвал к резкому расширению работ по
космической программе, в частности к обеспече-
нию высадки гражданина США на Луну не
Computers & Space, рр. 323-370.
позднее 1970 г. После этого к американцам на-
чала постепенно возвращаться их уверенность
в себе. 20 февраля 1962 г. на околоземную ор-
биту был выведен американский космический
Американские астронавты, члены экипажа космического
корабля «Аполлон-11», Эдвин Олдрин, пилот лунного
блока (впереди), и Нил Армстронг, командир корабля
и первый человек, ступивший на Луну, берут пробу грун-
та с поверхности Луны.
5:
132
Зал оперативного управления полетом КК «Аполлон» в
Центре управления в Хьюстоне. На правом экране перед
операторами видно изображение Земли, переданное кос-
мическим кораблем «Аполлон-8» в конце 1968 г. с рас-
стояния в 280 тыс. км.
корабль с астронавтом Джоном Гленном, кото-
рый сделал три оборота вокруг Земли. Это было
началом больших достижений в освоении кос-
моса.
А потом был день 22 ноября 1963 г. В этот
день президент Кеннеди приехал с обычным ви-
зитом в Даллас, шт. Техас. Толпы людей при-
ветствовали главу исполнительной власти стра-
ны и кортеж сопровождавших президента авто-
мобилей. И вдруг загремели выстрелы... Так
Джон Фицджеральд Кеннеди, самый молодой
американец, который когда-либо становился
президентом страны, стал самым молодым пре-
зидентом, который когда-либо умирал на этом
посту.
В период 1960-х годов жертвами политиче-
ских убийств, помимо президента, стали и дру-
гие выдающиеся деятели. В апреле 1968 г. в
Мемфисе выстрелами из винтовки был убит не-
гритянский священник Мартин Лютер Кинг, ли-
дер борьбы за гражданские права. 5 июня
1968 г. в Лос-Анджелесе был застрелен Роберт
Кеннеди, брат покойного президента, который в
ходе предвыборной кампании добивался выдви-
жения своей кандидатуры на пост президента
от демократической партии.
Первые годы десятилетия были отмечены так-
же развертыванием борьбы чернокожих граждан
Соединенных Штатов за равные права. В авгу-
сте 1963 г. около 250 тыс. черных и белых аме-
риканцев провели демонстрацию силы и прошли
маршем через Вашингтон. Отчаяние, овладевшее
неграми, вызвало в период между 1964 и 1967 гг.
уличные беспорядки примерно в 60 городах
страны, во время которых было убито 140 и ра-
нено 4550 человек.
В середине 1960-х годов произошла эскала-
ция военных действий во Вьетнаме. Американ-
ское вмешательство началось в 1959 г. совер-
шенно безобидно и выразилось в посылке воен-
ных «советников», которые должны были помочь
республике Южный Вьетнам разгромить парти-
занские отряды, пользовавшиеся поддержкой
Северного Вьетнама. После расширения роли со-
ветников, начавшегося при президенте Кеннеди,
это вмешательство переросло в интервенцию.
Сначала велись «боевые операции по прочесыва-
нию» местности, а затем, при президенте Джон-
соне, эти операции превратились в настоящую
большую войну.
Несмотря на все эти тревожные события, На-
циональное управление по аэронавтике и косми-
133
ческим исследованиям продолжало осуществлять
программу, направленную на обеспечение высад-
ки человека на Луну. 21 декабря 1968 г. был
произведен запуск космического корабля «Апол-
лон-8», который стал первым пилотируемым объ-
ектом, выведенным на окололунную орбиту.
А 20 июля 1969 г. экипаж корабля «Апполон-11»
передал по радио исторические слова: «Орел»
совершил посадку»1. В этот день человек ступил
на поверхность Луны. В 22 ч 56 мин 20 с по во-
сточному летнему времени1 2 миллионы телезри-
телей увидели, как Нил Армстронг сделал пер-
вые шаги на поверхности Луны.
Вскоре после выполнения посадки на Луну
стало очевидным, что у НАСА, по существу, нет
сколько-нибудь четких планов дальнейших работ
в космосе. С точки зрения электронной промыш-
ленности поворотным пунктом стало лето 1966 г.,
когда годовой бюджет НАСА достиг максималь-
ного уровня и составил около 6 млрд. долл. Пос-
ле этого началось постепенное сокращение вы-
деляемых ассигнований. От программы продол-
жения исследований Луны и планов осущест-
вления пилотируемых полетов на Марс пришлось
отказаться в связи с социальными конфликтами,
вызванными войной во Вьетнаме, и расширением
движения за гражданские права.
Стоимость работ по программе «Аполлон»,
длившихся 11 с лишним лет, составила
23,5 млрд. долл. В ходе этой программы на Лу-
не побывало 12 человек (полет КК «Аполлон-13»
не завершился посадкой из-за взрыва в одном
из кислородных баков). В результате на Землю
было доставлено 381 кг лунного грунта для на-
учного анализа. Эта программа дала американ-
скому народу одну из немногих в период
1960-х годов возможностей порадоваться за свою
страну. Успех программы «Аполлон» несколько
снизил значимость ряда весьма важных дости-
жений в области запуска беспилотных космиче-
ских объектов, в частности в области использова-
ния спутников для связи, метеорологии и иссле-
дования земных ресурсов.
В 1960 г. электронная промышленность США
могла лишь с большим трудом «перевести ды-
хание» после завершения десятилетия, в течение
которого ее рост происходил с невиданными ра-
нее темпами. По сравнению с 1950 г. объем про-
даж электронных изделий и систем увеличился
в четыре раза и достиг уровня 10 млрд. долл,
в год. Электроника превратилась в одну из ос-
новных отраслей экономики США. Темпы ее
роста, которые в сложных процентах составляли
почти 15 % в год, оказались гораздо выше сред-
них темпов роста промышленного производства
в стране. Электронная промышленность начала
1 Имеется в виду посадочный блок КК «Аполлон», ко-
торый был назван Eagle (орел). — Прим, перев.
2 С целью более эффективно использовать светлое вре-
мя суток в США летом часы передвигаются на один час
вперед. — Прим, перев.
привлекать к себе внимание со стороны банки-
ров Уолл-стрита.
Именно в 1960-е годы на горизонте появились
интегральные схемы. Патрик Хэггерти, прези-
дент фирмы Texas Instruments, говорил о том,
что «схемы уже не играют доминирующей роли
в электронных системах». Гораздо более важную
роль, по его словам, играет понимание природы
материалов, особенно полупроводников. В резуль-
тате этих новых усилий и появилась ИС, которой
было суждено произвести переворот в электро-
нике подобно тому, как это раньше сделал тран-
зистор.
Первоначально применение ИС ограничива-
лось такими областями, как боевые ракеты сухо-
путных войск, средства противоракетной оборо-
ны, секретное криптографическое оборудование
для Национального управления безопасности,
пилотируемый космический летательный аппарат
военного назначения Х-20 «Дайна-cop», работы
по которому закончились неудачей, а также кос-
мические объекты «Сейнт», «Сервейер» и «Син-
ком».
Важнейшим событием в развитии сектора ИС
явилась программа модернизации межконтинен-
тальных баллистических ракет «Минитмен», ра-
боты по которой были развернуты в 1960-х го-
дах. Соединенные Штаты, будучи не в состоя-
нии догнать Советский Союз по мощности ракет-
ных двигателей, решили добиться стратегиче-
ского равновесия путем повышения эффективно-
сти своих МБР. Было принято решение усовер-
шенствовать ракеты «Минитмен» с помощью
микросхем, обеспечивающих снижение массы
электронного оборудования.
Программа модернизации ракет «Минитмен»
потребовала организовать производство с неви-
данными ранее темпами — по 4000 интегральных
схем в месяц. Выполнение этого требования при-
вело в конце концов к тому, что фирма Texas
Instruments заняла ведущее положение в мире
в области изготовления ИС. Она продолжает
сохранять его и в 1980 г.
Если говорить о значительных технических
событиях, имевших место за прошедшее деся-
тилетие, то следует отметить, что одно из таких
событий произошло в конце 1960-х годов, когда
интегральные схемы начали применять практи-
чески во всех изделиях электронной промышлен-
ности— в больших и малых ЭВМ, настольных
калькуляторах, кассовых аппаратах, телевизо-
рах, радиоприемниках, магнитофонах, стереофо-
нической аппаратуре, устройствах цифрового
управления, телефонных коммутаторах и т. п.
В январе 1963 г. произошло слияние двух ос-
новных профессиональных организаций инжене-
ров-электриков: Американского института инже-
неров-электриков, который был создан 79 лет
назад, и Американского института радиоинже-
неров, которому исполнился 51 год. Дело в том,
что области, представляющие интерес для двух
134
этих организаций, во многом перекрывали друг
друга. Кроме того, имело место и определенное
дублирование в проводимых мероприятиях.
В конце 1962 г. институт радиоинженеров имел
100 тыс. членов и по этому параметру уже дав-
но превосходил институт инженеров-электриков.
Объединенная организация, получившая назва-
ние Института инженеров по электротехнике и
радиоэлектронике (ИИЭР), в 1963 г. насчиты-
вала около 154 500 членов. Несмотря на некото-
рые спады, имевшие место в 1964 и 1967 гг., ко-
личество членов ИИЭР непрерывно увеличива-
лось и в 1970 г. достигло 169,1 тыс. человек.
В период 1960-х годов значительно повысился
также интерес к радиоастрономии и были соору-
жены довольно большие радиотелескопы. В их
число входят построенный в 1962 г. радиотеле-
скоп в Грин-Бэнк, шт. Западная Виргиния, ко-
торый имеет антенну диаметром 44,8 м и нахо-
дится в ведении Национального научного фонда,
а также радиотелескоп Национальной астроно-
мической лаборатории с антенной диаметром
100 м, построенный на той же площадке в 1967 г.
Однако всех их затмил радиотелескоп с антен-
ной, расположенной на поверхности земли на
площади в 7,3 га. Этот радиотелескоп находит-
ся в долине в районе Аресибо (Пуэрто-Рико).
Его строительство было завершено в 1965 г. и
обошлось Управлению перспективного планиро-
вания научно-исследовательских работ в
9 млн. долл. В аппаратуре этой установки сов-
мещены радиотелескоп и радиолокатор. Она
имеет самую большую в мире антенну. Диаметр
зеркала этой антенны составляет 300 м.
По своей чувствительности радиотелескоп в
Аресибо в 16 раз превосходит установку в Джод-
релл-Бэнк (Великобритания), а его радиолокаци-
онная мощность в 256 раз выше, чем у англий-
ского радиотелескопа. Зеркало радиотелескопа
в Аресибо выполнено в виде сферического реф-
лектора из стальной сетки с гальваническим по-
крытием. Этот радиотелескоп может принимать
сигналы от источников, которые находятся от
Земли на расстоянии в 10—12 млрд, световых
лет, что в два раза превышает дальность дейст-
вия радиотелескопа в Джодрелл-Бэнк. Его мощ-
ность в 10 000 раз превосходит мощность уста-
новки в Майлстоун-Хилле, шт. Массачусетс,
с которой была проведена радиолокация Венеры.
с
о времени образования планеты
Земля окружающая ее бесконечная область, из-
вестная под названием «Космическое простран-
ство», представлялась недоступной. Но наступи-
ло время, когда эта крепость пала, причем для
ее штурма потребовалось совсем немного вре-
мени. За 12 коротких лет начиная с 1957 г. че-
ловек разорвал цепи земного притяжения, до-
бился значительных успехов в области научного
изучения и коммерческого освоения космического
пространства и даже сделал первые шаги на
Луне. В истории цивилизации можно привести
очень немного примеров того, как такие «непрео-
долимые» барьеры рушились бы так быстро.
Электронная промышленность возглавила пе-
реход человека в космический век. При этом она
обеспечивала быстрое использование достижений
в этой области для того, чтобы извлечь макси-
мальную практическую пользу для обитателей
Земли. В период 1960-х годов были выведены
на орбиту спутники связи, предоставляющие лю-
Интегральные схемы, использованные в инерциальной си-
стеме наведения межконтинентальной баллистической ра-
кеты «Минитмен» ВВС США, обеспечили значительное
снижение габаритов изделия и повышение его надежно-
сти. В качестве примера может служить вычислитель
D37B на ИС для этой системы, разработанный в 1964 г.
отделением Autonetics фирмы North American Aviation
(в руках у техника), который кажется карликом рядом со
своим предшественником — вычислителем D17 той же
фирмы Autonetics.
дям услуги в области радио и телефонной связи
и телевизионного вещания; метеорологические
спутники, предоставляющие специалистам по
прогнозам погоды более полную информацию
относительно ураганов и ледовых полей, чем та,
которой они когда-либо пользовались раньше;
спутники для научных исследований, явившиеся
подлинным рогом изобилия, из которого был по-
лучен большой объем информации относительно
Земли, ее атмосферы и космического простран-
ства, и навигационные спутники, позволяющие
с высокой точностью определять координаты
местоположения различных объектов на поверх-
ности Земли.
Особенно плодородным полем для возделы-
вания на ранних этапах освоения космического
пространства стала область средств связи. Спут-
ник «Эхо-1», запущенный 12 августа 1960 г.
135
Так в представлении художника выглядит спутник связи
«Телстар-1», через который была впервые осуществлена
ретрансляция телевизионных сигналов между США и
Западной Европой. Экспериментальные спутники «Тел-
стар-1» и «Телстар-2», запущенные в 1962 и 1963 гг. соот-
ветственно, были разработаны фирмой Bell Laboratories
для компании AT&T,
с ракетодрома на мысе Канаверал (впоследствии
переименованного в мыс Кеннеди), шт. Флорида,
стал первым в мире пассивным спутником свя-
зи, т. е. он пассивно переотражал на наземные
приемные станции те радиоволны, которые на-
правлялись на него с передающих станций. Пер-
вым активным спутником связи стал «Курь-
ер-16», запущенный США 10 октября 1960 г.
На борту активных спутников связи предусмот-
рены как радиоприемники, так и радиопередат-
чики. Они принимают радиоволны, излучаемые
наземными передающими станциями, усиливают
соответствующие сигналы и переизлучают их на
наземные приемные станции.
Крупный шаг вперед в области активных
спутников связи был сделан в 1962 г. после того,
как в США были запущены спутники «Тел-
стар-1», впервые осуществивший ретрансляцию
телевизионных программ между Америкой и Ев-
ропой, и «Реле-1», обеспечивающий ретрансляцию
радио-, телефонных и телевизионных сигналов.
Спутники «Телстар» и «Реле» выполняли функ-
ции настоящих усилителей в космосе. С их по-
мощью связь осуществлялась в реальном масш-
табе времени. В этом отношении они отличались
от некоторых своих предшественников, которые
записывали поступающие на них сигналы на
магнитную ленту, а затем переизлучали их. Кро-
ме того, в бортовом оборудовании этих спутни-
ков предусматривалось большое количество уси-
лительных устройств, благодаря чему мощность
сигналов, принимаемых наземными станциями,
была существенно повышена. Это в свою очередь
способствовало упрощению и снижению стоимо-
сти их аппаратуры.
Спутники серии «Телстар» были разработа-
ны фирмой Bell Telephone Laboratories, а их
эксплуатацию осуществляла компания American
Telephone and Telegraph Co. Целый ряд техни-
ческих решений, реализованных в этих спутни-
ках, был впервые получен компанией AT&T в хо-
де ее работ по созданию спутника «Эхо».
Вслед за запуском спутника «Телстар-1», ко-
торый был выведен на орбиту ракетой-носителем
«Тор-Дельта», был произведен запуск спутника
«Телстар-2», который практически ничем не от-
личался от своего предшественника. Его запуск
состоялся в мае 1963 г. В составе его бортового
оборудования, также как и в оборудовании спут-
ника «Телстар-1», была использована лампа бе-
136
гущей волны, обеспечивавшая на выходе сигнал
мощностью 2,25 Вт. Такие ЛБВ вскоре стали
стандартными электровакуумными приборами,
которые в течение всего десятилетия применя-
лись в бортовой аппаратуре спутников в тех слу-
чаях, когда требовалось обеспечить широкую по-
лосу частот, высокую мощность излучения и вы-
сокую надежность. Причем ЛБВ сохранили эти
свои позиции, несмотря на появление твердотель-
Первым спутником связи, эксплуатация которого оказа-
лась успешной с коммерческой точки зрения, стал «Ин-
телсат-1» («Эрли бёрд»). Этот спутник был построен фир-
мой Hughes Aircraft по заказу консорциума International
Satellite Telecommunications. «Интелсат-1» был выведен на
геостационарную орбиту в 1965 г. и успешно работал в
течение почти четырех лет.
ных приборов, которые начали в это время при-
меняться практически во всех других узлах спут-
ников связи.
Спутники «Телстар» обеспечивали либо связь
по 600 телефонным каналам, либо работу одного
телевизионного канала (для того и другого тре-
буется одна и та же полоса частот). Однако
спутники продолжали пока оставаться в основ-
ном экспериментальными устройствами и не
имели подлинного коммерческого успеха. Спут-
ник «Реле», созданный фирмой Radio Corp, of
America, также представлял собой во многом
экспериментальную систему.
Главные вопросы, с которыми в начале
1960-х годов столкнулись фирмы — изготовители
спутников, равно как и организации, занимаю-
щиеся эксплуатацией спутниковых систем связи,
и абоненты таких систем, касались политиче-
ских, социальных и экономических аспектов го-
сударственного регулирования в этой новой об-
ласти техники и положения монополий в ней.
Очевидно, что наличие нескольких конкурирую-
щих между собой спутников связи, эксплуата-
ция которых осуществляется различными ком-
паниями, было бы в такой же степени неже-
лательным, как и наличие в стране ряда само-
стоятельных телефонно-телеграфных компаний
сто лет назад.
Эти вопросы были рассмотрены правительст-
вом США, и в 1962 г. был принят закон о спут-
никах связи, на основании которого в 1963 г.
была создана единая корпорация Communica-
tions Satellite Corp. Правление этой корпорации,
которая впоследствии стала называться сокра-
щенно Comsat, разместилось в Вашингтоне
(округ Колумбия). На нее была возложена от-
ветственность за эксплуатацию региональных
внутригосударственных систем спутниковой
связи.
А как обстояло дело в области межконтинен-
тальной спутниковой связи? С целью решить
этот вопрос так же, как это было сделано в
США, 11 различных стран мира создали в авгу-
сте 1964 г. консорциум International Satellite
Telecommunication, или Intelsat, правление кото-
рого также разместилось в Вашингтоне (округ
Колумбия). Консорциуму Intelsat были поруче-
ны проектирование, разработка, изготовление,
эксплуатация и техническое обслуживание кос-
мической части глобальной системы коммерче-
ской связи, основанной на использовании спут-
ников. Также как и корпорация Comsat, консор-
циум Intelsat сумел добиться коммерческого ус-
пеха: к 1978 г. сфера его непосредственной дея-
тельности уже охватывала 124 страны.
Первый спутник связи, эксплуатация которо-
го начала вскоре приносить прибыль, был запу-
щен консорциумом Intelsat с ракетодрома на
мысе Кеннеди в апреле 1965 г. Им стал спутник
«Интелсат-1», называвшийся также «Эрли бёрд».
Он был рассчитан на работу в течение 18 мес.
Однако он просуществовал на синхронной орби-
те почти четыре года вплоть до января 1969 г.
Ни один из элементов его оборудования не вы-
шел из строя. После него в 1969 г. были запу-
щены спутники «Интелсат-2» и «Интелсат-3»,
выведенные на геостационарные орбиты над
районами Атлантического и Тихого океанов.
В течение всего этого времени активную дея-
тельность в области спутников связи проводило
также и военное ведомство США. Первый воен-
ный спутник связи DSCS-1 был запущен в июне
1966 г. с базы ВВС Ванденберг (шт. Калифор-
ния). Функции, возлагавшиеся на спутники во-
енного назначения, были, как правило, секрет-
ными. В их число входило не только обеспече-
ние связи, но и ведение разведки над террито-
риями других стран при помощи электронных
и оптических датчиков. Орбиты таких спутников
могли быть как синхронными, так и несинхрон-
ными в зависимости от назначения конкретного
объекта и состава его бортового оборудования.
Одновременно разворачивались работы и в
области метеорологических спутников. Начиная
со спутника «Вэнгард-2», запущенного в 1959 г.,
они снабжали метеорологов информацией, кото-
137
рая позволила существенно повысить качество
долгосрочных прогнозов погоды. В период
1960-х годов США запустили целую серию спут-
ников «Тирос». Первый из них, «Тирос-1», выве-
денный на орбиту в апреле 1960 г., передал на
Землю детальные фотоснимки метеорологических
образований, а последний, «Тирос-8», запущен-
ный в декабре 1963 г., впервые стал передавать
на Землю снимки облачного покрова. За серией
Оконечные наземные станции систем спутниковой связи,
сооружавшиеся в конце 1960-х годов, отличались боль-
шими габаритами. Показанная на снимке станция была
построена вблизи г. Моргантаун, шт. Западная Виргиния,
отделением WDL фирмы Philco-Ford по заказу корпора-
ции Comsat Corp. Антенна этой станции имеет диаметр
30 м, ее высота равна высоте 12-этажного дома, а мас-
са составляет 470 т.
спутников «Тирос», которые были построены
фирмой Radio Corp, of America, последовала се-
рия спутников «Нимбус», причем каждый новый
пуск сопровождался новыми достижениями.
Естественно, что не только в США велась ра-
бота в области космической техники, хотя они
и занимали здесь доминирующее положение.
Так, в середине 1962 г. на орбиту был выведен
спутник S-52, созданный Великобританией и
США в рамках совместного проекта. Этот спут-
ник был построен фирмой Westinghouse Electric
Corp., но он предназначался не для связи, а для
проведения научных исследований. Установлен-
ная на нем аппаратура провела измерения га-
лактических шумов, концентрации озона в ат-
мосфере на больших высотах, а также размеров
и количества микрометеоритов в атмосфере.
США сотрудничали также с почтовым ведом-
ством ФРГ, которое отвечает за работу средств
связи в этой стране. Специалисты ФРГ провели
испытания перевозимой наземной станции систе-
мы спутниковой связи, которая была изготовлена
фирмой ITT Federal Laboratories и смонтирова-
на западногерманской компанией Standard Elec-
tric Lorenz, являющейся отделением корпорации
ITT. Эта станция работала на частотах как спут-
ника «Телстар», так п спутника «Реле». При
помощи этой станции была впервые осуществле-
на прямая спутниковая связь между ФРГ и
США.
С самого начала США придавали большое
значение использованию спутников для научных
исследований. Самый первый запущенный ими
спутник «Эксплорер-1», выведенный на орбиту
31 января 1958 г., обнаружил в космосе радиа-
ционный пояс Ван-Аллена. В ходе полетов по-
следующих спутников этой серии были опреде-
лены границы радиационных поясов и исследо-
вано космическое пространство на удалении от
Земли на расстояние от 290 до 77 000 км.
В марте 1962 г. США произвели запуск пер-
вой орбитальной солнечной обсерватории OSO-1.
Затем в сентябре 1964 г. был произведен запуск
первой орбитальной геофизической обсерватории
OGO-1. В феврале 1965 г. совместно со спутни-
ком «Пегас-1» эта обсерватория приступила к
измерениям плотности метеоритов в космосе.
В апреле того же года был запущен спутник
«Снэп-10А», на котором впервые была успешно
выведена в космос ядерная силовая установка.
Для повышения точности навигации подвиж-
ных объектов на околоземную орбиту начиная
с апреля 1960 г. была выведена серия спутников
«Транзит».
К 1964 г. количество объектов на околозем-
ных орбитах достигло примерно 400. Для сопро-
вождения всех этих летающих объектов в США
была сооружена специальная РЛС «Спейс трэк»,
имеющая фазированную антенную решетку вы-
сотой с 16-этажный дом. Эту станцию стоимо-
стью 30 млн. долл, построила фирма Bendix. Она
получила шифр AN/FPS-85 и была смонтирова-
на на базе ВВС Эглин (шт. Флорида). Инфор-
мация с этой РЛС поступала в систему обнару-
жения и сопровождения космических объектов,
которая размещена в Колорадо-Спрингс, шт. Ко-
лорадо.
□
1 азвитие радиолокационной техники
в 1960-е годы получило дополнительный им-
пульс в связи с чрезвычайно расширившимся
применением транзисторов и ряда сложных ин-
тегральных схем. Кроме того, в этот же период
были разработаны новые семейства СВЧ-прибо-
ров, позволивших создавать ВЧ-головки РЛС с
138
такими характеристиками, о которых раньше
даже не мечтали.
В качестве примера можно привести такие
приборы, как малошумящие параметрические
усилители, транзисторы, способные работать
в СВЧ-диапазоне на частотах вплоть до 5 ГГц,
а также различные типы диодов Ганна и лави-
нопролетных диодов для схем генераторов. До
появления этих полупроводниковых приборов
разработчики радиолокационных станций не
имели возможности идти по пути усложнения
систем: им мешала низкая надежность необхо-
димых для этого схем.
Значительная часть усилий создателей новой
радиолокационной техники была сосредоточена
на решении проблем обработки сигналов. Зна-
чительные успехи были достигнуты в области
улучшения разрешающей способности РЛС,
главным образом по дальности. Кроме того, бы-
ли разработаны способы и схемы селекции дви-
жущихся целей и подавления мешающих отра-
жений от фона и местных предметов. Большое
развитие получили различные методы электрон-
ного сканирования луча (без применения меха-
нических устройств).
Антенные системы с электронным сканиро-
ванием выполнялись в виде раскрывов с боль-
шим числом размещенных на них излучателей.
Возбуждение каждого излучателя производится
напряжением, фаза которого отличается от фазы
сигнала, поступающего на соседние излучатели.
Для создания таких систем потребовались де-
шевые излучатели, в которых можно было бы
легко изменять фазу питающего напряжения.
Причем для одной антенны нужно было по край-
ней мере 1000 таких излучателей. Кроме того,
для обеспечения работы такой системы требова-
лись простые схемы цифрового управления. Ос-
новная проблема, связанная с созданием подоб-
ных фазированных антенных решеток, заключа-
лась в высокой стоимости необходимых для них
комплектующих изделий. Поэтому, несмотря на
наличие твердотельных компонентов, применение
ФАР в 1960-е годы было в целом довольно огра-
ниченным.
В то же время был разработан ряд передвиж-
ных РЛС, имеющих реальное практическое зна-
чение. Типичным представителем этих систем
является РЛС обнаружения огневых позиций
минометов. Первый вариант этой станции в ком-
плекте с электрогенератором имел массу поряд-
ка 7 т. В последующем был создан вариант на
полупроводниковых приборах, который имел
улучшенные тактико-технические характеристики
и массу всего 1 т.
Очевидно, что наибольший выигрыш примене-
ние новых полупроводниковых приборов обеспе-
чило в радиолокационных устройствах, которые
оператор при работе держит в руке. Их созда-
ние впервые стало возможным именно в период
1960-х годов. Мощность излучения таких систем
лежала обычно в пределах от 5 до 500 мВт.
Этот уровень мощности, хотя и является весьма
низким, оказался пригодным для решения раз-
личных практических задач.
Р
области гражданской авиации
1960-е годы ознаменовались некоторыми шагами
к осуществлению давней мечты американских лет-
чиков — к созданию сверхзвукового пассажир-
ского самолета, который превзошел бы англо-
французскую машину данного класса «Конкорд»
(как известно, в чертежах «Конкорд» был пер-
вым сверхзвуковым пассажирским самолетом).
Однако очень скоро эта мечта превратилась в
кошмар разногласий по поводу колоссальных
расходов, связанных с созданием такой машины.
Кроме того, широкое распространение получили
опасения, что эксплуатация сверхзвукового пас-
сажирского самолета нанесет значительный
ущерб окружающей среде.
Фирма Boeing, являвшаяся генеральным под-
рядчиком по проекту американского сверхзвуко-
вого пассажирского самолета, не получила раз-
решения на постройку опытного образца маши-
ны. Национальное управление по аэронавтике и
космическим исследованиям прекратило работы
по этому проекту после того, как в течение че-
тырех с лишним лет оно расходовало на него
средства из государственного бюджета. Правда,
от всей этой программы был получен все же
один крупный выигрыш: работы по ней позволи-
ли сделать важный шаг вперед в области разви-
тия бортовой электронной аппаратуры.
По мнению специалистов, работы по проекту
сверхзвукового пассажирского самолета под-
толкнули гражданскую авиацию к использова-
нию инерциальных навигационных систем. Пер-
вые образцы таких систем для реактивных пас-
сажирских самолетов были изготовлены фирмой
Sperry. Однако впоследствии господствующее
положение на этом рынке заняли отделение
Delco компании General Motors и фирма Litton.
Фирма Delco получила большой опыт работы
в этой области в ходе создания системы наве-
дения по программе космического корабля
«Аполлон».
В ходе работ по проекту сверхзвукового пас-
сажирского самолета возникла также тенденция
к использованию распределенных систем вычис-
лительных устройств в бортовой аппаратуре на
базе микропроцессоров. В своем проекте такого
самолета фирма Boeing предусматривала при-
менение более 20 компьютеров, включенных в
различные системы приборного оборудования на
борту. Это объяснялось очень просто: фирма
опасалась, что даже в случае резервирования
системы с центральной ЭВМ возникновение от-
каза в ней вызовет недопустимо высокий риск
для самолета, находящегося в коммерческой экс-
плуатации.
139
Среди других достижений в области элект-
ронного оборудования для авиации, которые не
имели прямого отношения к работам по проекту
сверхзвукового пассажирского самолета, следует
отметить создание дальномерной системы DME.
В 1961 г. приемоиндикаторы этой системы нача-
ли устанавливать на новых реактивных самоле-
тах, а Федеральное авиационное агентство (пе-
реименованное позже в Федеральное авиацион-
ное управление) начало тогда же впервые при-
менять информацию от этой дальномерной систе-
мы в практике службы управления воздушным
движением в масштабе всей страны. В том же
1961 г. в районе г. Маркетт, шт. Мичиган, была
введена в эксплуатацию первая станция допле-
ровской системы всенаправленных радиомаяков
VOR.
В 1964 г. начались оценочные испытания ав-
томатизированной системы УВД в районе аэро-
дрома с использованием РЛС и компьютера для
обработки радиолокационных данных. По ре-
зультатам полевых испытаний было принято ре-
шение о замене существовавших в то время руч-
ных систем на автоматизированные радиолока-
ционные комплексы. Работы по соответствую-
щей программе начались в аэропорту г. Джек-
сонвилл, шт. Флорида, и продолжались в тече-
ние следующих десяти лет.
В
О области средств и услуг связи ос-
новное внимание в период 1960-х годов уделя-
лось применению твердотельных электронных
приборов. Первые результаты были получены в
1964 г. в г. Саккассана, шт. Нью-Джерси, с на-
селением около 5000 человек. Почтовое отделе-
ние корпорации Bell System в этом городе дало
толчок новому процессу, который должен был
привести к полному исчезновению ручных и
электромеханических коммутаторов на всех теле-
фонных станциях этой корпорации к 2000 г.
В то время представитель фирмы Bell System
отмечал, что аппаратура, установленная в поч-
товом отделении г. Саккассана, «открыла эру
систем электронной коммутации, в которых
быстродействующие компьютеры будут управ-
лять работой связного оборудования, способного
предоставлять населению гораздо больше услуг,
чем это было возможно всего лишь несколько
лет назад, причем это оборудование будет от-
личаться от предшествующих систем более вы-
сокой скоростью, надежностью и гибкостью в
эксплуатации».
В этой новой системе, получившей сокращен-
ное обозначение ESS-1 (электронная система
коммутации № 1) ’, были предусмотрены посто-
янное запоминающее устройство для хранения
команд переключения программы и оперативное
запоминающее устройство для хранения инструк-
ций по обработке вызова. В этом же устройстве
производилось запоминание номера телефона
вызываемого абонента, а также данные о том,
занята или свободна требуемая линия.
Для фирмы Bell ввод системы ESS-1 в экс-
плуатацию означал, что отныне ее расходы на
выполнение таких повседневных работ, как тех-
ническое обслуживание и выписка счетов або-
нентам, будут значительно сокращены. Перед
абонентами новая система коммутации откры-
вала возможности пользоваться новыми видами
услуг, например, по проведению заочных сове-
щаний, а также уменьшить потери времени на
ожидание вызова.
Важность перехода к использованию системы
ESS-1 состояла также в том, что эта система,
хотя и не была полностью цифровой (коммута-
ция каналов речевой связи в ней производится
при помощи язычковых переключателей, управ-
ляемых электронными устройствами), явилась
предшественницей целой серии цифровых комму-
таторов, которые появились в США в период
1970-х годов.
В Великобритании после нескольких попыток
создать полностью электронную систему комму-
тации в 1960-х годах, почтовое ведомство совме-
стно с фирмой Plessey Communications разрабо-
тало систему ТХ-Е2. Коммутация каналов рече-
вой связи в этой системе осуществлялась при
помощи язычковых реле. Система ТХ-Е2 была
введена в эксплуатацию в 1966 г. В отличие от
аппаратуры ESS-1, которая может легко обслу-
живать 10 000 линий, система ТХ-Е2 была рас-
считана либо на 4000, либо на 7000 линий.
К апрелю 1979 г. в Великобритании было смон-
тировано более 1000 комплектов аппаратуры
этой системы.
Одновременно с системами электронной ком-
мутации в 1960-е годы велась разработка друго-
го телефонного оборудования, использующего
цифровую технику. В основе такого оборудо-
вания лежали транзисторы и интегральные схе-
мы. Одним из изделий данного типа явилась
учрежденческая АТС с выходом в город (РВХ) ’,
выполненная полностью на электронных схемах.
Тогда же получил распространение номеронаби-
ратель с памятью, при помощи которого пользо-
ватели могут хранить часто используемые номе-
ра телефонов в своих аппаратах.
Рост потребностей в услугах телефонной свя-
зи в период 1960-х годов оказался настолько
значительным, что в США, Великобритании и
ряде других стран начали вскоре применять
модемы для преобразования данных. Назначе-
ние этих устройств, основная часть схем которых
выполнялась полностью на транзисторах, состоя-
ла в преобразовании цифровых данных в форму,
пригодную для их передачи по аналоговым ли-
ниям телефонной связи.
1 Electronic Switching System.
1 Private Branch Exchange.
140
Фирма IBM в 1964 г. потрясла мир вычислительной техни-
ки, представив свое новое семейство совместимых ком-
пьютеров — «Систему/360» (на фотографии показана ее
модель 30); тем самым она сделала морально устарев-
шими свои собственные машины предыдущего выпуска.
Фирма IBM выбрала для построения системы гибридные
модули (показан отдельно), а не находившиеся в то вре-
мя в процессе разработки монолитные ИС.
Тем временем в области компьютеров шло
активное развитие в направлении повышения
функциональных возможностей и расширения
областей применения. Темпы этого развития бы-
ли такими, что изготовители компьютеров не-
прерывно пересматривали свою стратегию. «Ис-
следователи исходят из того, что в будущем,
возможно, вычислительная мощность станет до-
ступной через настенную розетку, подобно элект-
рической энергии, или каждый человек, который
этого захочет, сможет купить небольшой ком-
пьютер», — писал Дуглас Энгельбарт, старший
инженер-исследователь Станфордского научно-
исследовательского института в апрельском но-
мере журнала Electronics за 1961 г. «Изготови-
телю компьютеров 1961 г., по-видимому, трудно
представить себе, что развитие вычислительной
техники со временем обеспечит предоставление
вычислительной мощности индивидуальным
пользователям».
В начале того десятилетия последние ком-
пьютеры первого поколения на электронных
лампах вытеснялись транзисторными машинами
второго поколения. К 1964 г. уже появились ма-
шины третьего поколения, поскольку быстро
развивающиеся интегральные схемы начали за-
менять дискретные транзисторы. К концу деся-
тилетия новый, более компактный компьютер —
141
□иини-компьютер — начал завоевывать популяр-
ность.
В 1960 г. стоимость эксплуатируемых средств
вычислительной техники оценивалась суммой
1 млрд. долл, по сравнению со всего лишь
227 млн. долл, в 1955 г. К 1965 г. эта сумма до-
стигла 6 млрд. долл. А в конце того десятиле-
тия в одном лишь 1970 г. было поставлено ком-
пьютеров и периферийного оборудования на
«сумму почти 8,5 млрд. долл.
Самым крупным заказчиком средств вычисли-
тельной техники стало правительство США. На-
чиная почти с нуля в 1956 г., когда на прави-
тельственные организации работало всего 90 ма-
шин, их число в течение 10 лет возросло до 7575,
что составляло более 30 % общего парка ЭВМ,
эксплуатируемых в стране. Федеральное прави-
тельство в своем бюджете на 1959 г. выделило
на компьютеры около 50 млн. долл.; а в 1966 г.
эта цифра составляла уже 115 млн. долл.
В течение всех 1960-х годов развивались и
совершенствовались программные средства ком-
пьютеров. Особенно быстро развивались опера-
ционные системы, которые начали предоставлять
ряд новых возможностей, таких, как работа с
виртуальной памятью и разделением времени.
Появились стандартные языки программирова-
ния, которые начали применяться пользователя-
ми для написания прикладных программ.
Сознание того, что программное обеспечение
является дорогостоящей необходимой принад-
лежностью собственного компьютера, означало
смертный приговор для смеси несовместимых
компьютеров на рынке. На их место пришли так
называемые семейства машин, все члены кото-
рых характеризовались одними и теми же архи-
тектурными чертами — они имели одинаковый
набор инструкций, одни и те же способы адре-
сации и т. п. Благодаря этому все они могли вы-
полнять одни и те же программы.
Космическая программа в значительной сте-
пени способствовала тому, что применение ком-
пьютеров в течение 1960-х годов было окружено
романтическим ореолом. Большинство компью-
теров, используемых в проектах НАСА, явля-
лись фактически наземными универсальными
коммерческими (невоенными) машинами. На-
пример, в 1961 г. наземные компьютеры фирмы
Burroughs управляли космическими полетами
ракет «Атлас». НАСА использовало компьюте-
ры фирмы IBM. для управления полетом космо-
навта Гордона Купера, совершившего в 1963 г.
22 витка вокруг Земли. Компьютеры фирмы
Burroughs управляли полетами беспилотных
кораблей «Рейнджер VI» и «Рейнджер VII» к
Луне в 1964 г., а также корабля «Маринер IV»
к Марсу. Отделение государственных систем
фирмы IBM помогало НАСА в осуществлении
программы «Аполлон».
Благодаря хорошему экономическому поло-
жению и увлеченности деловых кругов новой
перспективной техникой десятки фирм были соз-
даны вновь или изменили свой профиль, чтобы
заниматься вычислительной техникой. Среди них
можно назвать фирмы Memorex, Data General,
California Computer, Ampex, Storage Technology,
Pertec, Data 100, Sycor и Xerox. Некоторые фир-
мы нашли для себя рынки сбыта в таких обла-
стях, как периферийные устройства, совмести-
мые с машинами фирмы IBM, и устройства под-
готовки и ввода данных. Другие создали для
себя совершенно новые рынки, причем наиболее
показательным примером в этом отношении яв-
ляется мини-компьютер. В то же самое время на-
пряженные темпы изменений могли выдержать
далеко не все. Среди выбывших из игры оказа-
лись фирмы General Electric и RCA.
В начале десятилетия фирма IBM со своим
знаменитым девизом «Думайте!» заняла в про-
мышленности по выпуску средств вычислитель-
ной техники такое же доминирующее положение,
которое она ранее занимала на рынке перфо-
карточных машин. Искусство маркетинга Тома-
са Уотсона в то время помогло фирме IBM за-
хватить приблизительно 75 % рынка универсаль-
ных компьютеров, причем она сохраняла эту
долю на протяжении всего десятилетия.
В 1960 г. фирма IBM выпускала самые раз-
нообразные изделия. На высшем техническом
уровне находилась машина «Стретч», которая
разрабатывалась как самый мощный компьютер
своего времени. Однако когда в 1961 г. она была
поставлена Лос-Аламосской научной лаборато-
рии (Нью-Мексико), оказалось, что по произво-
дительности она не достигла обещанного
100-кратного превышения производительности
модели 709. Фирма IBM попыталась спасти ма-
шину, снизив ее цену, однако, несмотря на это,
вскоре производство компьютера «Стретч» было
прекращено.
Несмотря на то что компьютер «Стретч» не
нашел ожидаемого сбыта, в нем было воплощено
несколько новых технических решений, наиболее
важное из которых — «предварительный про-
смотр» инструкций, или поточная обработка.
Применение такой поточной обработки инструк-
ций привело к повышению быстродействия дру-
гих моделей фирмы IBM.
Фирма IBM выпускала и другие, более удач-
ные изделия. Модель 1401, представленная в
1959 г., быстро приобрела популярность и стала
самой распространенной машиной своего време-
ни. В 1962 г. к ней присоединилась модель 1441,
а в 1963 г. — модель 1460, причем последняя об-
ладала вдвое большим быстродействием, чем мо-
дель 1401. Была расширена серия транзисторных
компьютеров 7090, в нее вошли старшая (наибо-
лее усовершенствованная) модель 7010 и самая
дешевая модель 7044.
Однако в течение этого периода руководство
фирмы IBM начало анализировать свои пер-
спективы на будущее, и ему не понравилось то,
142
что оно увидело. Серия компьютеров малой про-
изводительности 1401, изготавливаемая отделе-
нием General Products (Эндикот, шт. Нью-
Йорк), и серия мощных компьютеров 7000 отде-
ления Data Systems (Покипси, шт. Нью-Йорк)
начали перекрываться по своим техническим
возможностям, что привело к жесткой конкурен-
ции между этими двумя группами.
Проведенное в декабре 1961 г. фирмой IBM
изучение своей внутренней ситуации показало
необходимость создания единого семейства сов-
местимых компьютеров, охватывающего полный
диапазон быстродействия между показателями
моделей 1401 и 7090. В отчете рекомендовалось,
чтобы машины были истинно универсальными,
Система обработки данных модели 7330 (наиболее про-
изводительная машина фирмы IBM), известная также под
именем «Стретч», была запланирована как самая мощ-
ная вычислительная система своего времени, однако она
так и не достигла обещанного уровня производительно-
сти, после того как была поставлена в 1961 г. Лос-аламос-
ской научной лаборатории в Нью-Мексико.
охватывающими как коммерческие, так и науч-
ные приложения, они должны были содержать
стандартные интерфейсы для подключения пери-
ферийных устройств. По мнению комиссии, но-
вые машины не просто должны заменять ком-
пьютеры 1401 и 7090, но и открывать новые об-
ласти приложений. Руководство фирмы одобри-
ло такой план.
Новую работу возглавили два ведущих
разработчика компьютеров фирмы IBM., Джин
Амдал и Геррит Блау, причем одно из их первых
решений относилось к логическим схемам. Раз-
работчики исходили из того, что монолитные
интегральные схемы не будут выпускаться в до-
статочных количествах в то время, когда будут
изготавливаться новые компьютеры. Поэтому
они рекомендовали применить гибридные микро-
схемы с отдельными транзисторами и диодами,
распаянными на единой подложке. И вместо то-
го чтобы раскрывать свои конструкции и пере-
давать спецификации внешним поставщикам
компонентов, фирма IBM решила сама изготав-
ливать компоненты. В 1963 г. было открыто от-
деление компонентов в Ист-Фишкилле (шт.
Нью-Йорк). Постройка предприятия обошлась
примерно в 100 млн. долл.
7 апреля 1964 г., в пятидесятую годовщину
своего существования, фирма IBM объявила о
разработке шести моделей компьютеров своей
новой «Системы/360». Томас Уотсон, который за-
нял председательское место своего отца в 1956 г.,
назвал это сообщение «самым важным событием
в истории фирмы».
Редактор Льюис Янг в апрельском номере
журнала Electronics за 1964 г. сообщал: «Пере-
ходя на единую новую систему, фирма IBM по-
шла на моральное устаревание всех своих ком-
мерческих компьютеров». «Система/360» и ее
гибридные полупроводниковые логические схе-
мы возвестили появление компьютеров третьего
поколения.
В дополнение к своим шести компьютерам —
моделям 30, 40, 50, 60, 62 и 70 — фирма предста-
вила 19 новых устройств памяти и 26 устройств
ввода-вывода. «Система/360» была также одной
из первых коммерческих компьютерных серий,
где использовалось микропрограммирование.
Благодаря этому все разнообразные модели си-
стемы, со своими несколько различными аппа-
ратными средствами, могли работать с одним и
тем же набором инструкций.
Фирма IBM., согласно оценке, поставила око-
ло 33 тыс. компьютеров за 6 лет жизни «Систе-
мы/360». Однако для этого потребовалось про-
вести колоссальные объемы работ. Если разра-
ботка машины «Эниак» обошлась примерно в
600 тыс. долл., то на научно-исследовательские
и опытно-конструкторские работы по «Систе-
ме/360» фирма IBM затратила свыше полумил-
лиарда долларов. За период между началом ра-
бот по программе и 1966 г., когда поставки бы-
ли в полном разгаре, фирма увеличила число'
своих рабочих и служащих более чем на 60 тыс.
и довела его до 190 тыс. человек. Общий объем
капиталовложений составил 4,5 млрд. долл. Для
сравнения можно указать, что проект «Манхат-
тан», результатом которого было создание атом-
ной бомбы в конце второй мировой войны, со-
гласно оценке, обошелся всего немногим более
2 млрд. долл.
Однако проблемы аппаратных средств, кото-
рые были у фирмы IBM при создании «Систе-
мы/360», оказались вполне сравнимыми с теми
затруднениями, которые встретились при разра-
ботке программных средств операционной си-
стемы. Цель заключалась в том, чтобы для всех
моделей семейства «Системы/360» иметь единую
операционную систему. Операционная система
придает компьютеру «индивидуальность»; она
реализует супервизорные, или служебные, функ-
143
ции и тем самым упрощает для пользователя ра-
боту по программированию компьютера.
К середине 1965 г., однако, стало очевидным,
что разработка программ для операционной
•системы компьютеров «Системы/360» отстает от
графика. Первое, что сделала тогда фирма, —
исключила некоторые функции (в общем, отка-
зались от реализации 31 функции).
В конце концов фирма IBM была вынуждена
пойти на поставки двух операционных систем:
дисковой операционной системы (ДОС) для ма-
шин малого и среднего размера и более мощной
В начале 1960-х годов несколько фирм начали выпускать
полностью полупроводниковые компьютеры. Модель
160-А в консольном исполнении была разработана в фир-
ме Control Data Сеймуром Креем и поставлена в 1961 г.
Это была одна из самых малых машин фирмы — изго-
товителя суперкомпьютеров.
операционной системы 360 (ОС/360) для круп-
ных машин.
Со временем фирма IBM решила многие
проблемы, связанные с «Системой/360», и пред-
ставила более 20 моделей этой серии. Однако в
1970 г. это семейство машин было заменено
«Системой/370», машины которой строились це-
ликом из монолитных интегральных схем. Мо-
дель 145 «Системы/370» была первым коммерче-
ским компьютером, в основной памяти которой
применялись исключительно монолитные микро-
схемы, что означало начало конца запоминаю-
щих устройств на магнитных ферритовых сер-
дечниках. Этот новый компьютер включал также
кэш-память и схемы исправления ошибок для
основной памяти.
Г)
сновные конкуренты фирмы IBM —
фирмы Burroughs, Control Data, General Electric,
Honeywell, National Cash Register, RCA и Uni-
vac, — несмотря на свои меньшие размеры, во
многих случаях были большими техническими
новаторами, чем фирма IBM. Однако иногда
они обнаруживали, что их идеи потенциальные
заказчики встречают без должного доверия. За-
частую оказывалось, что та или иная идея на-
чинает внедряться в вычислительной технике
только после введения соответствующей техни-
ческой новинки в изделия фирмы IBM.
Подобно фирме IBM, в 1960 г. отделение Uni-
vac корпорации Sperry Rand Corp. (Блю-Белл,
шт. Пенсильвания) только что закончило работу
по созданию суперкомпьютера «Ларк», изготав-
ливаемого для ливерморской лаборатории им.
Лоуренса в Калифорнии. Если машина «Стретч»
фирмы IBM была рассчитана на применение са-
мых совершенных технических решений и имею-
В условиях колледжа. Фирма GE начала исследования но-
вого метода разделения времени, позволяющего многим
пользователям одновременно работать с одним крупным
компьютером, в начале 1960-х годов в Дартмутском кол-
ледже. Главной особенностью новой системы была стра-
ничная организация памяти, обеспечивающая эффектив-
ный обмен данными между основной и внешней па-
мятью.
щихся компонентов, то фирма Univac была бо-
лее осторожной: она применила в машине
«Ларк» легкодоступные компоненты. Однако
компьютер «Ларк» также не имел того коммер-
ческого успеха, на который рассчитывал его из-
готовитель.
Фирма Univac испытывала также экономиче-
ские трудности ввиду того, что ее мощный ком-
пьютер Univac III, представленный в начале
1960-х годов, оказался неконкурентоспособным
по своим экономическим показателям по срав-
нению с другими машинами среднего класса.
В 1962 г. фирма представила новую модель 1107.
В ней в дополнение к традиционной памяти на
ферритовых сердечниках использовалось тонко-
пленочное магнитное запоминающее устройство
на 128 слов в качестве управляющей памяти.
Машина имела исключительно малое время до-
ступа к памяти: это время было на три порядка
величины лучше, чем выражавшееся в микросе-
кундах время обращения к ферритовой памяти.
Однако, несмотря на наносекундную длитель-
ность цикла обращения, модель 1107 так и не
144
стала конкурентоспособной: она была представ-
лена слишком поздно.
В июле 1964 г. фирма Univac представила
вариант компьютера третьего поколения, модель
1108. Поскольку фирма IBM. не объявляла о раз-
работке преемника для своих крупных компью-
теров 7090, фирме Univac удалось выгодно ис-
пользовать модель 1108 и захватить доминирую-
щее положение в секторе крупных компьютеров
для научных расчетов в конце 1960-х годов.
Благодаря модели 1107 фирма Univac оказа-
лась на переднем крае исследований в области
тонкопленочной технологии, которая обещала
быть наиболее эффективной для построения за-
поминающих устройств. К 1966 г. фирма освоила
нанесение магнитных пленок на проволоку, этот
метод требовал меньших затрат, чем применяв-
шееся в то время изготовление тонких планар-
ных пленок. Фирма включила запоминающие
устройства на проволоке с магнитным покрыти-
ем (цилиндрические тонкие пленки) в свои мо-
дели 9200 и 9300, представленные в июне 1966 г.
Модель 9200 имела максимальную емкость па-
мяти 16 кбайт с временем цикла 1,2 нс, в то вре-
мя как модель 9300 могла работать с вдвое
большей емкостью памяти при времени цикла
0,6 нс. Однако в конце концов цилиндрические
тонкие пленки были заменены полупроводнико-
вой памятью.
Тем временем фирма Burroughs (Детройт),
имея прочное положение поставщика электроме-
ханических машин для деловых расчетов, начи-
нала постепенно переориентироваться на ком-
пьютеры. В 1961 г. эта фирма представила свою
наиболее известную машину, крупный полупро-J
водниковый компьютер В5000. В этой машине
использовалась операционная система, преду-
сматривающая мультипрограммирование, — это
была одна из первых машин с подобными воз-/'
можностями, — и содержался ранний вариант
средств, которые впоследствии стали известными
как средства виртуальной памяти.
Виртуальная память, которая стала популяр-
ной только после того, как в 1972 г. ее исполь-
зовала в своих машинах фирма IBM., играет
важную роль, поскольку устраняет главное пре-
пятствие к повышению вычислительной мощно-
сти: ограничение объема основной памяти. Все
данные и программы должны размещаться в /
основной памяти, чтобы компьютер мог работать
с ними. Однако операционные системы с ростом
их функциональных возможностей росли также
по объему, занимая больше столь дорогих ресур-
сов памяти и оставляя меньше места для при-
кладных программ пользователей. А ввиду высо-
кой стоимости основной памяти расширять ее
объем было нерационально. Решить эту пробле-
му удалось следующим образом: данные, кото-
рые не используются в настоящий момент, хра-
нятся на более медленных и менее дорогостоя-
щих устройствах внешней памяти, барабанах и
дисках, и переписываются в основную память
только при необходимости. Очевидно, что благо-
даря этому память компьютера кажется большей
по емкости, чем она физически является; отсюда
и термин «виртуальная».
Однако когда машина В5000 фирмы Bur-
roughs со своей виртуальной памятью начала
поставляться в 1963 г., ее быстродействие ока-
залось разочаровывающе низким. В следующем
году фирма представила машину В5500, которая
обладала втрое большей производительностью,
чем В5000, и содержала новые возможности
многопроцессорной работы. Эта машина стала
основой для так называемого семейства 500, ко-
торое в марте 1966 г. было расширено путем
включения средних компьютеров третьего поко-
ления В2500 и В3500, выполненных на монолит-
ных интегральных схемах. В то же самое время
фирма Burroughs представила крупный компь-
ютер 6500, который отличался совершенной опе-
рационной системой под названием «Главная
управляющая программа». Эта операционная
система обеспечивала мультипрограммирование,
параллельную обработку данных, работу в ре-
альном масштабе времени и с разделением вре-
мени.
В 1967 г. фирма Burroughs получила воз-
можность испытать себя в разработке суперком-
пьютера, который ранее пытались создать фир-
мы IBM и Univac. Даниэл Слотник, Иллинойс-
ский университет, предложил новую компьютер-
ную архитектуру — машину, в которой многие
потоки данных можно было бы обрабатывать
параллельно при помощи единого набора ин-
струкций. Управление планирования научно-ис-
следовательских работ военного ведомства США
финансировало разработку этого компьютера,
получившего название «Иллиак IV».
Первоначальный проект предусматривал ис-
пользование 256 процессорных элементов, каж-
дый из которых должен был иметь собственную
тонкопленочную память емкостью 2048 64-бит
слов. Эти элементы должны были работать па-
раллельно под управлением универсального ком-
пьютера 6500 фирмы Burroughs. Однако к то-
му времени, когда, наконец, машина «Илли-
ак IV» была поставлена Эймскому научно-ис-
следовательскому центру (Маунтен-Вью, шт. Ка-
лифорния) в 1972 г., она оказалась в сокращен-
ном варианте — содержала 64 параллельных
процессорных элемента и память емкостью
1 Мбайт. Несмотря на это, производительность
машины была весьма внушительной — она со-
ставляла 200 млн. инструкция/с.
э
^ти злоключения суперкомпьютеров в
1960-х годах не помешали одной фирме добить-
ся коммерческого успеха в результате своей ра-
боты. В 1963 г. фирма Control Data Corp. (Мин-
неаполис) объявила о разработке модели 6600.
145
Эта машина, содержащая многочисленные
арифметико-логические устройства, соединенные
с 10 периферийными процессорами, могла вы-
полнять более 3 млн. операция/с. Это более чем
в 3 раза превышало быстродействие злополуч-
ного компьютера «Стретч» фирмы IBM.
Фирма IBM попыталась в качестве контршага
наладить выпуск моделей 90 и 95 своей «Систе-
мы/360», однако после выявления существенных
пробелов в разработке эти модели были в
1967 г. сняты с продажи. Вместо них фирма
Прародитель. Считается, что основателем сектора мини-
компьютеров является фирма Digital Equipment Corp.,
которая в 1965 г. представила свой 12-разрядный про-
граммируемый процессор данных модели 8 или PDP-8.
Эта машина имела память емкостью 4096 слов и была
первым компьютером, продававшимся менее чем за
20 тыс. долл.
IBM представила в 1968 г. модель 85 «Систе-
мы/360». Эта модель включала кэш-память (она
была первой мдшиной фирмы IBM, где это бы-
ло сделано), чтобы повысить скорость доступа
к памяти.
В том же самом году фирма Control Data
анонсировала свой крупный компьютер 7600, ко-
торый выполнял от 20 до 25 млн. инструкция/с.
Вслед за этим фирма IBM в 1969 г. представи-
ла модель 195 «Системы/360»; это была первая
машина фирмы IBM, где применялись монолит-
ные интегральные схемы, однако эта машина
никогда не пользовалась такой популярностью,
как компьютеры фирмы Control Data.
В числе самых незаметных и удачливых из-
готовителей компьютеров в 1960-х годах была
фирма National Cash Register Со. (Дейтон,
шт. Огайо). Она упорно выпускала свои маши-
ны серии 300, представленной в 1958 г., пока не
начала изготавливать в 1968 г. компьютеры
третьего поколения серии Century, выполненные
целиком на монолитных интегральных схемах.
В этих новых машинах применялись тонкопле-
ночные запоминающие устройства второго по-
коления.
Мощность. В 1968 г. в области мини-компьютеров появи-
лась машина «Нова»; ее представила фирма Data General,
образованная в том же году тремя бывшими сотрудни-
ками фирмы DEC. Машина «Нова» имела низкую цену —
8 тыс. долл. — и обеспечивала возможность использования
различных ПЗУ и ЗУПВ общей емкостью до 32 тысяч
слов.
Однако к тому времени одним из самых го-
рячих направлений в вычислительной технике
стали системы с разделением времени, отправ-
ной точкой для развития которых послужило-
исследование, проведенное в начале 1960-х го-
дов в Дартмутском колледже (Хановер,
шт. Нью-Гэмпшир) фирмой General Electric, ба-
зировавшейся тогда в Нью-Йорке. В режиме
разделения времени один компьютер может ис-
пользоваться многими абонентами, между кото-
рыми распределяются не его аппаратные ресур-
сы, а его машинное время. Благодаря этому
крупные и относительно дорогостоящие совре-
менные компьютеры, располагавшиеся в специ-
альных машинных залах с кондиционированием,
стали доступны многим абонентам одновремен-
но через телефонные линии связи.
Фирма General Electric организовала одну
из первых коммерческих систем с разделением
146
С востока. Япония вступила в область вычислительной тех-
ники как серьезный конкурент в конце 1960-х годов.
Наиболее заметными были фирма Fujitsu и ее серия ком-
пьютеров «Факом 230». Машины этой серии охватывали
диапазон от мультипрограммной модели 60 до показан-
ной здесь самой малой модели 10.
времени в 1965 г. В следующем году фирма IBM.
создала свою компанию по обслуживанию поль-
зователей, которая первоначально связала
125 компьютеров «Системы/360», размещенных
в более чем 80 предприятиях, а фирма Control
Data открыла свою сеть «вычислительного об-
служивания» Cybernet. К 1968 г. десятки фирм
предлагали услуги по дистанционным вычисле-
ниям.
Фирма GE, несмотря на свой успех в конку-
ренции с фирмой IBM. в области систем с раз-
делением времени, обнаружила, что ей прихо-
дится тратить громадные суммы денег на техни-
ческие разработки и финансирование аренды
оборудования заказчиками. В 1970 г. фирма GE
прекратила работы в области вычислительной
техники, продав все свои активы и парк уста-
новленных компьютеров фирме Honeywell In-
formation Systems.
Фирма RCA, пионер в области радиовеща-
тельного оборудования и компонентов, начала
заниматься вычислительной техникой только в
1958 г., когда представила свою модель 501.
В 1960 г. в дополнение к этой модели она нача-
ла выпускать модели 301 и 601. Однако наибо-
лее серьезным шагом этой нью-йоркской фирмы
в области компьютеров была попытка обойти
фирму IBM; в декабре 1964 г. фирма RCA объ-
явила о создании семейства компьютеров
«Спектра 70», целиком построенных на базе мо-
нолитных интегральных схем (вместо более
консервативной гибридной технологии, приня-
той фирмой IBM). Свои компоненты фирма
RCA покупала у фирмы Fairchild Semiconductor.
Фирма RCA, делая упор на совместимость,
сообщила, что компьютеры «Спектра 70» могут
выполнять программы, написанные для собст-
венных компьютеров 301 и 501 этой фирмы,
а также для «Системы/360» фирмы IBM. Сооб-
щалось, что сбыт компьютеров семейства
«Спектра 70» шел хорошо, так что семейство
расширялось и к 1970 г. включало в общем во-
семь моделей. Однако жесткая конкуренция вы-
нудила фирму в 1972 г. прекратить свои рабо-
ты в области вычислительной техники.
Одним из показателей радикальных перемен
в области вычислительной техники в течение
1960-х годов было появление новых фирм, ко-
торые создавались для выпуска на продажу но-
вых технических средств. Принято считать, что
фирма Digital Equipment Corp. (Мейнард,
шт. Массачусетс) дала толчок развитию рынка
мини-компьютеров, представив в 1965 г. свой
программируемый процессор данных модели 8,
или PDP-8. Этот мини-компьютер имел длину
слова 12 бит и емкость памяти до 4096 слов.
Это был первый компьютер серийного производ-
ства и первый компьютер, цена которого со-
ставляла менее 20 тыс. долл.
Гордон Белл, один из разработчиков мини-
компьютера PDP-8, в настоящее время вице-
президент по разработкам, вспоминает сегодня,
что созданная за 8 лет до этого момента фирма
«была убеждена, что рынку необходимы быстро-
действующие машины с малой длиной слова».
«Мы разработали их,— говорит Белл,— та-
ким образом, чтобы другие специалисты могли
легко применять их в системах реального вре-
мени, причем мы тщательно прорабатывали
проблемы сопряжения, чтобы к нашим машинам
было легко подключать другое оборудование».
Явным отличительным фактором новых ми-
ни-компьютеров был способ их продажи. Заказ-
чикам фирмы DEC не требовалось иметь много
обслуживающего персонала, они могли обойтись
минимальным числом рук. Однако заказчиками
были главным образом инженеры и ученые, ко-
торые применяли мини-компьютеры для про-
мышленных систем или экспериментов.
В 1967 г. фирма DEC представила инте-
гральный вариант мини-компьютера PDP-8.
В 1969 г. появился крупный 36-разрядный ком-
147
пьютер PDP-10, причем к этому времени фирма
занимала пятое место в промышленности по чи-
слу установленных ею компьютеров. Более зна-
чительным, однако, оказалось представление
фирмой DEC серии PDP-11 в 1970 г. В этих
машинах использовалась новая аппаратная ар-
хитектура, базирующаяся на одной двунаправ-
ленной асинхронной шине. Все процессоры, уст-
ройства памяти и устройства ввода-вывода под-
ключались к этой шине, что позволяло выби-
рать конфигурацию компьютера по модульному
принципу в соответствии с конкретными требо-
ваниями пользователя.
Вслед за фирмой DEC в этой новой области
малых компьютеров начал работать еще ряд
компаний. Одной' из первых была фирма Hew-
lett-Packard Со. (Пало-Альто, шт. Калифор-
ния), которая в 1966 г. представила свой ком-
Рефлектометрия. В начале 1960-х годов фирма Hewlett-
Packard вступила в сектор осциллографов, представив ряд
новых конструкций. Примером может служить показан-
ное на фотографии рефлектометрическое устройство для
измерения характеристик СВЧ-систем во временной об-
ласти.
пьютер модели 2116А, а годом позже—16-раз-
рядный универсальный компьютер модели
2115А.
И подобно тому, как семейства компьютеров
порождают новые компьютеры, так и компью-
терные фирмы порождали другие компьютер-
ные компании. Наиболее заметным из подоб-
ных отпрысков была фирма DaU General, об-
разованная в апреле 1968 г. тремя бывшими
разработчиками фирмы DEC. Их первое изде-
лие под наименованием «Нова» было представ-
лено в сентябре того же года.
Новая машина имела цену 8 тыс. долл, и
обладала чертами крупного компьютера — на-
пример, она содержала четыре сумматора, чего
в мини-компьютерах раньше не было. В маши-
не «Нова» предусматривалась также возмож-
ность комбинированного использования постоян-
ной памяти и оперативной памяти до макси-
мальной емкости 32 000 слов. Это позволило
хранить важные программы в энергонезависи-
мом ПЗУ с прошитыми сердечниками.
27 месяцев спустя после представления ма-
шины «Нова» фирма Data General представила
машину «Супернова», которая в 5—15 раз пре-
восходила свою предшественницу по быстродей-
ствию. Дальнейшее расширение этой серии про-
изошло в октябре 1970 г., когда были введены
модели «Нова 1200» и «Нова 800», а также
«Супернова SC» — первый мини-компьютер,
в котором была применена полупроводниковая
память.
Ввиду богатых потенциальных возможностей
в этой области возник целый ряд фирм по вы-
пуску мини-компьютеров. Это были фирмы Com-
puter Automation, General Automation, Interda-
ta, Modular Computer, Microdata, Datacraft,
Varian Associates и другие. Старые фирмы в
качестве контрмер выпускали собственные из-
делия подобного рода. Например, фирма Нопу-
well представила в 1969 г. мини-компьютер мо-
дели 316 стоимостью менее 10 тыс. долл.
Разработчики компьютеров привыкли к то-
му, что для ввода и вывода данных человеком
применяется телетайп, причем наиболее попу-
лярным является телетайп фирмы Western Elec-
tric. Однако в течение 1960-х годов начали раз-
рабатываться и завоевывать популярность бо-
лее гибкие терминалы на ЭЛТ.
Первоначально были опасения, что трубки с
растровой разверткой, подобные кинескопам те-
левизоров, будет трудно использовать, посколь-
ку телефонные линии не могут работать с ши-
рокой полосой пропускания, требуемой для пе-
редачи видеосигнала. Кроме того, надо была
обеспечить преобразование цифровой информа-
ции, выдаваемой компьютером, в аналоговые
отклоняющие сигналы и сигналы модулирова-
ния яркости, требуемые для трубок, подобных
телевизионным кинескопам. Однако к концу
десятилетия фирмы IBM, RCA и отделение
Western Development Laboratories фирмы Phil-
co-Ford занимались совершенствованием подоб-
ных терминалов.
Еще одним новым устройством ввода-выво-
да, разработанным в течение 1960-х годов, было
устройство, заменяющее широко распространен-
ные перфокарточные машины. Фирма Mohawk
Data Sciences Corp., небольшая компания в се-
верной части шт. Нью-Йорк, в 1965 г. предста-
вила свой накопитель данных модели 1101. Опе-
ратор работал за клавиатурой типа клавиатуры
перфоратора, однако вместо пробивки отверстий
в бумажных перфокартах производилась реги-
страция информации на 7-дорожечной магнит-
ной ленте с продольной плотностью записи око-
ло 8 бит/мм для последующей обработки на
компьютере.
Наряду с совершенствованием тер-
миналов ввода-вывода появились улучшенные
методы подключения дистанционного тер ми-
148
нального оборудования к центральному ком-
пьютеру. К 1963 г. фирма Bell System, входя-
щая в корпорацию AT&T, установила около
5000 модуляторов/демодуляторов (модемов) ти-
па Data Phone для передачи цифровой инфор-
мации по аналоговым телефонным линиям, а
устройства телекс фирмы Western Union были
установлены в 3000 пунктах, обеспечивая пере-
дачу данных по телеграфным линиям связи.
Чтобы упростить взаимодействие цифровых
устройств ввода-вывода, линий связи и компью-
теров, в июле 1963 г. в промышленности по вы-
пуску средств вычислительной техники был при-
Главный фотошаблон. Прецизионный стеклянный негатив,
содержащий рисунки схем для травления 48 печатных
схемных плат с гибридными логическими приборами, был
изготовлен для компьютеров «Системы/360». На фото-
графии показано, как такой фотошаблон проверяется тех-
ником в чистой комнате, прежде чем его вставят в авто-
матическую установку для фотоэкспонирования.
нят Американский стандартный код для обмена
информацией (ASCII). Этот 7-бит код представ-
лял знаки алфавита, цифры, знаки препинания
и знаки управления передачей данных.
К концу десятилетия ряд фирм пытался за-
хватить определенную долю растущего рынка
средств передачи данных, принимая на себя
эксплуатацию специального оборудования по пе-
редаче данных. Среди них были фирмы Data
Transmission Со., лучше известная под наиме-
нованием Datran, и Microwave Communications
of America. Компания American Telephone &
Telegraph Co. присоединилась к ним в 1970 г.,
предложив средства передачи данных по част-
ным линиям.
В начале 1960-х годов на пути к стандарти-
зации и широкому внедрению находились такие
языки программирования, как Фортран и Ко-
бол, а в течение десятилетия было разработано
еще несколько других базовых языков. Кеннет
Иверсен, сотрудник фирмы IBM, в 1962 г. пред-
ложил язык APL. Хотя этот символический
язык был полезен для разработки определенных
прикладных программ, специальная символьная
нотация затрудняла его применение. В 1963 г.
группа пользователей фирмы IBM, группа
Share, вместе с этой фирмой начала разраба-
тывать язык, который был бы удобен не только
для вычислений, но также для обработки тек-
стовых данных, что было трудно делать на Фор-
тране или Коболе. Результатом явилось пред-
ставление в 1965 г. языка PL/1, наиболее уни-
версального языка с максимальным диапазоном
приложений по сравнению со всеми языками,
которые были созданы до того времени.
В Дартмутском колледже тем временем про-
блемы обучения большого числа студентов про-
граммированию компьютеров привели к поис-
кам более простого языка. Результатом явился
язык Бейсик, Универсальный символический ин-
струкционный код начинающего 1, разработан-
ный в 1964 г. Джоном Кемени и Томасом Кур-
цем.
В начале 1960-х годов был переработан и
усовершенствован Алгол, язык программирова-
ния, первый компилятор для которого был соз-
дан Ассоциацией вычислительной техники в
1958 г. Этот язык был первым, в котором ис-
пользовалась блочная структура и более эффек-
тивно определялись диапазоны переменных. На
базе этого языка был создан ряд других специ-
ализированных языков.
К этому времени американская вычислитель-
ная техника прочно удерживала ведущую роль
в мире. Фирма IBM доминировала как на аме-
риканском, так и на иностранных рынках сбы-
та. Английская промышленность, в которой в
начале 1960-х годов было 12 фирм — изготови-
телей компьютеров, подверглась реорганизации,
так что к 1970 г. остался один главный изгото-
витель — фирма International Computer Ltd.
Единственный ведущий изготовитель компьюте-
ров во Франции — фирма Compagnie des Ma-
chines Bull — получила много американского
капитала, как и компьютерные фирмы Италии
и ФРГ. Единственной страной, сохраняющей не-
зависимое и прочное положение в вычислитель-
ной технике, была Япония, правительство кото-
рой проводило политику, направленную на груп-
пирование фирм и объединение их усилий.
«Япония сделала скачок практически с нуле-
вого уровня на третье место в мировой вычис-
лительной технике в течение шести лет, отста-
вая по числу компьютерных установок только
лишь от Соединенных Штатов и ФРГ»,— гово-
рил Кацусико Нода, глава отделения электрон-
ных компьютеров Электротехнической лаборато-
рии японского министерства внешней торговли
и промышленности. Работами по вычислитель-
ной технике занимались семь фирм: Hitachi,
Fujitsu, Nippon Electric, Toshiba, Oki Electric,
Mitsubishi Electric и Matsushita. В 1961 г. пра-
вительство образовало фирму Japan Electronic
1 Beginner’s All-Purpose Symbolic Instruction Code.
149
Computer Co., чтобы та покупала компьютеры у
фирм-изготовителей и сдавала их в аренду за-
казчикам, тем самым освободив изготовителей
от забот по организации эксплуатации машин.
Хотя японские фирмы — изготовители ком-
пьютеров не имели затруднений с аппаратур-
ными средствами, критические проблемы прог-
раммного обеспечения и недостаток квалифици-
рованного персонала вынудили большинство из
них в начале 1960-х годов пойти на производст-
во американских компьютеров по лицензиям.
Однако к 1966 г. японское правительство ре-
шило сделать эти фирмы независимыми от им-
порта компьютеров. Ожидалось, что половина
компьютеров, которые должны были быть уста-
новлены в Японии в 1966 г. на общую сумму
около 190 млн. долл., будет отечественного про-
изводства. А министерство внешней торговли и
промышленности составило пятилетний план ис-
следований и разработок по созданию крупного
быстродействующего компьютера, выделив для
этой цели 37 млн. долл.
Фирма Fujitsu выдвинула Японию в число
первых стран по обработке данных, когда в
1968 г. она объявила о своей серии 230 компью-
теров «Факом». Модель 60, представленная в
апреле, была мультипрограммным компьюте-
ром, который можно было объединять с другим
компьютером модели 60, чтобы создать двух-
процессорную конфигурацию. Позднее, в 1968 г.,
были представлены и другие модели.
В Нидерландах фирма Philips Gloeilampen-
fabrieken, крупнейшая электронная компания за
пределами США в период 1960-х годов, образо-
вала в 1962 г. отделение по выпуску компьюте-
ров. Свои первые компьютеры она представила
спустя 6 лет. Три машины третьего поколения
серии Р1000 можно было грубо сравнить с мо-
делями 30, 40 и 50 «Системы/360» фирмы IBM.
Компьютеры, безусловно, подлили масла в
огонь автоматизации, который охватил промыш-
ленный мир в 1960-х годах. Например, фирма
National Biscuit Со. купила цифровой компью-
тер компании Foxboro, чтобы управлять выпеч-
кой крекеров Saltine и печенья Oreo на своем
Чикагском предприятии. В апреле 1963 г. на од-
ном английском химическом предприятии было
внедрено управление при помощи полупровод-
никового компьютера «Аргус 1024» фирмы Fer-
ranti Ltd. В следующем году на ежегодной кон-
ференции и выставке Общества контрольно-из-
мерительной техники в США два докладчика
сообщали об использовании цифровых компью-
теров модели 290 фирмы Minneapolis-Honeywell
и модели 1620 фирмы IBM для управления аме-
риканскими сталеплавильными печами.
В то время как все больше и больше ком-
пьютеров внедрялись в производство в 1964 г.
и инженеры ожидали следующего крупного со-
бытия в электронике — первого применения ин-
тегральных схем в управляющих компьютерах,
в области управления появилась новая важная
концепция: прямое цифровое управление про-
цессами промышленного предприятия — метод,
предусматривающий разделение времени одно-
го специализированного цифрового компьютера
между сотнями входных датчиков и выходных
исполнительных механизмов; это стало качест-
венным скачком с точки зрения простоты и
стоимости.
Аппаратные средства прямого цифрового
управления оказались не только более дешевы-
Плоский корпус. Работать с крошечными интегральными
схемами было проблемой, решением которой оказался
показанный на фотографии плоский корпус — керамиче-
ский, пластмассовый или металлический, с плоскими лен-
точными выводами, выходящими с противоположных сто-
рон. Корпус был разработан в 1962 г. фирмой Texas In-
struments и вскоре стал стандартным для промышлен-
ности.
ми, чем сотни специализированных аналоговых
одноконтурных контроллеров, к тому же они не
требовали столь больших денег для своего про-
граммирования, как универсальные крупные
компьютеры, предназначавшиеся первоначально
для обработки данных. Более того, эта новая
техника дала возможность инженерам предпри-
ятия оптимизировать параметры процесса,
управляемого при помощи компьютера.
Единственным серьезным вопросом при ис-
пользовании прямого цифрового управления бы-
ла надежность: не остановится ли весь процесс
в случае выхода из строя компьютера? Все спе-
циалисты сходятся на том, что для предотвра-
щения такого неприемлемого события требуют-
ся компьютеры с надежностью 99,95 %.
Семь фирм во главе с фирмой ЗМ Со. вско-
ре начали выпуск на продажу систем прямого
150
Формы и размеры. Для новых миниатюрных электронных
устройств были разработаны гибридные схемы самых
разнообразных форм, размеров и цветов. Различные цве-
та этих танталовых тонкопленочных схем 1967 г. фирмы
Bell Telephone Laboratories являются результатом различ-
ной толщины слоя окисла тантала.
цифрового управления, причем все они гаран-
тировали надежность компьютеров 99,95 % или
лучше. Цены новых систем были значительно
ниже цен универсальных компьютеров для уп-
равления производственными процессами. В од-
ной новой системе SDS-92 фирмы Scientific Da-
ta Systems Inc. впервые были даже использова-
ны готовые микросхемы с логическими вентиля-
ми И/ИЛИ для буферных запоминающих реги-
стров ввода-вывода в аналого-цифровом преоб-
разователе. Стоимость системы SDS-92 с па-
мятью объемом 2000 слов составляла 29 тыс.
долл.
Компьютеры начали применяться в крупней-
шей отрасли американской промышленности —
в производстве автомобилей. К 1964 г. фирмы
General Motors и Ford использовали компью-
терные графические средства для создания ак-
сонометрических чертежей новых моделей авто-
мобилей в реальном масштабе времени. Эти
чертежи переносились затем на перфоленты,
при помощи которых на станках с числовым
программным управлением изготавливались
макеты в натуральную величину и штампы для
реальных деталей.
Автомобильная и авиастроительная промыш-
ленность были первыми, где контрольные уста-
новки с числовым программным управлением
применялись для проверки положения и изме-
рения размеров отверстий в блоках двигателей.
Эти неутомимые контроллеры обеспечили со-
кращение времени проверки качества на 98%,
при этом даже документируя (протоколируя)
свою собственную работу.
Компьютеры проникали также и в другие
области. Они внедрялись на электростанциях в
31
151
качестве тренажеров-имитаторов, контроллеров
для управления распределением электроэнергии
и управления линиями передачи данных комму-
нальным предприятиям, находящимся на рас-
стоянии в тысячи километров.
Промышленность начала исследовать воз-
можности применения полупроводниковых при-
боров в качестве более дешевых и надежных
заменителей механических и электромеханиче-
ских аппаратных средств. Для измерений и кон-
троля положений, давления и скорости в обла-
сти, где ранее доминировали потенциометры,
сельсины и акселерометры, быстро начали про-
никать полупроводниковые диоды, туннельные
диоды и диоды на эффекте Холла. Типичным
примером новых приборов были новые полупро-
водниковые тензодатчики, изготовляемые из мо-
нокристального кремния p-типа; их чувствитель-
ность к механическим напряжениям оказалась
в 10—100 раз более высокой, чем чувствитель-
ность датчиков в виде металлической фольги
или проволоки. Была и другая область промыш-
ленного применения электроники — ультразву-
ковые генераторы с частотами в диапазоне от
20 до 100 кГц обеспечивали очистку баков, свер-
ление, сварку и пайку. Совершенствовались так-
же методы преобразования питающих напря-
жений.
В 1956 г. инженерами-связистами фирмы
Bell Telephone Laboratories были разработаны
кремниевые управляемые выпрямители. Разра-
ботчики использовали их в качестве рпрп-тран-
зисторных переключателей. Однако инженеры —
специалисты по источникам питания во главе с
Гордоном Холлом на предприятии по производ-
ству выпрямителей фирмы General Electric
(Клайд, шт. Нью-Йорк) переработали кремние-
вые управляемые выпрямители, превратив их в
дешевые и надежные приборы, способные
управлять большими электрическими токами.
V
* совершенствования в области ви-
деотехники обеспечили блестящее будущее это-
го направления электроники. Видиконные каме-
ры с высокой разрешающей способностью были
применены для наблюдения за радиоактивными
внутренними зонами атомных электростанций.
Союз электронно-лучевых трубок и компьюте-
ров позволил создать системы фотонабора, ко-
торые постепенно вытеснили из полиграфии ма-
шины с литьем. Нечто похожее совершила фир-
ма Ampex Corp., которая в 1967 г. продемон-
стрировала дисковый аппарат цветовой видео-
записи (основанный на компьютерной технике)
стоимостью всего 5000 долл.: тем самым она пу-
стила в ход часы, отсчитывающие дни примене-
ния кинофильмов в вещательном телевидении.
К концу 1960-х годов завершился долгий
путь развития всех электронных приборов, и
только полупроводники продолжали совершен-
ствоваться. Если в начале десятилетия в аппа-
ратуре применялись и лампы, и транзисторы, то
в конце его — линейные и цифровые интеграль-
ные схемы, заложившие фундамет «микроэлек-
тронной революции» 1970-х годов (см. гл. 5 и 8).
В список важнейших достижений в области
компонентов можно включить:
□	Создание новых типов корпусов для ИС,
начиная от корпуса для кристалла с балочны-
ми выводами или корпуса для «перевернутого
кристалла» и кончая более привычным планар-
ным корпусом или корпусом с двухрядным рас-
положением выводов.
□	Создание целых серий миниатюрных пас-
сивных компонентов (в ответ на появление но-
вых полупроводниковых приборов) и модуль-
ных операционных усилителей.
□	Появление компонентов для оптоэлектро-
ники — светоизлучающих диодов, волоконно-оп-
тических изделий, оптронов.
□	Разработка технологии напыления про-
водников на печатные платы и широкое распро-
странение многослойных печатных плат.
□	Внедрение все новых и новых систем ав-
томатической сбооки и автоматического мон-
тажа.
□	Широкое применение тонко- и толстопле-
ночной технологии при создании гибридных ИС.
Освоение полупроводниковыми фирмами
ионной имплантации явилось одним из важней-
ших достижений в области производства ИС.
Эта технология позволяет изменять свойства
твердого тела путем внедрения в них ионов.
Первые работы в этой области произвели в кон-
це 1940-х и начале 1950-х годов сотрудники
фирмы Bell Telephone Laboratories Рассел Ол
и Уильям Шокли.
В 1963 г. ионная имплантация была приме-
нена для изготовления солнечных элементов на
предприятии фирмы Ion Physics Corp, в Бер-
лингтоне (шт. Массачусетс). Эта же фирма од-
ной из первых изготовила коммерческий полу-
проводниковый прибор с применением ионной
имплантации. Сообщение об этом появилось в
1967 г. К 1970 г. технология ионной импланта-
ции была разработана настолько, что ее внед-
рили на поточных линиях фирм Hughes и
Mostek.
Другим крупным усовершенствованием тех-
нологии производства ИС явилось создание «чи-
стых помещений», позволивших уменьшить за-
грязнение кремниевых пластин пылевыми и дру-
гими частичками. Такие помещения начали по-
являться на предприятиях фирм General In-
strument, Texas Instruments, American Microsys-
tems и RCA в 1967 г. В «чистых комнатах» в
1 м3 содержалось приблизительно не более
3,5 тыс. частичек; для производства сверхболь-
ших интегральных схем пришлось создать со-
временные «сверхчистые комнаты».
В журнале Electronics от 8 июля 1968 г.
152
была напечатана статья с описанием примене-
ния фирмой Signetics плазмы (представляющей
собой облако заряженных ионов) для снятия
резиста, нанесенного на кремниевую пластину.
Этот метод сухого травления получил широкое
распространение в конце 1970-х годов для обра-
ботки больших интегральных схем. В 1969 г.
появилась другая короткая статья с описанием
установки для нанесения фоторезиста, в которой
кремниевые пластины перемещались воздушной
шторкой. Этот метод, разработанный фирмой
Industrial Modules Systems (Купертино, шт. Ка-
лифорния), был «воскрешен» в конце 1970-х го-
дов в полностью автоматических установках
оперативной обработки ИС.
Разработка литографических методов, вне-
дрение которых для производства сверхбольших
интегральных схем планировалось на 1980 г.,
началось еще в 1960-х годах. Прежде всего бы-
Сохранение жизни. Миниатюризация электронной аппа-
ратуры, ставшая возможной благодаря широкому распро-
странению интегральных схем, позволила создать в
1967 г. этот имплантируемый стимулятор сердечной дея-
тельности (фирма Medtronic Inc., Миннеаполис). Через
несколько лет на базе новых достижений в области ИС
будут созданы стимуляторы с меньшими габаритами.
ли разработаны генератор рисунка ИС и каме-
ра для пошагового репродуцирования. Эти уст-
ройства позволили изготовлять прецизионные
фотошаблоны для ИС. Другая прогрессивная
технология — рентгеновская литография — поя-
вилась только в 1970 г.
Технология изготовления фотошаблонов, ко-
торая стимулировала развитие всех литографи-
ческих методов, очень скоро стала настолько
сложной, что разработчики ИС были вынужде-
ны обратиться к машинному (автоматизирован-
ному) проектированию. В 1964 г. отделение Nor-
den фирмы United Aircraft применила компью-
тер для анализа проектируемой линейной схемы
(двухкаскадного дифференциального усилите-
ля) и разработки топографии фотошаблона.
В системе отделения Norden центральным эле-
ментом был диалоговый видеотерминал, снаб-
женный световым пером для внесения изме-
нений.
К 1969 г. машинное проектирование ИС ста-
ло общепринятым методом. Компьютеры делали
все, начиная от проверки логических уравнений
и кончая распечаткой команд для установки по
производству ИС. Стандартным решением стало
применение хранимых отработанных ячеек
(стандартных подсхем), расчленяющей логики
и машинной графики.
С усложнением интегральной технологии
возникли трудности, обусловленные необходи-
мостью соединения миниатюрного кристалла с
Дорогая фотография. Джак Мэрдок (слева) и Ховард
Воллам, основатели фирмы Tektronix, демонстрируют в
1964 г. новую модель универсального осциллографа се-
рии 500, выпущенную через 17 лет после появления пер-
вой модели этой серии — осциллографа 511. От показан-
ного здесь осциллографа 547 ожидали четкого изображе-
ния, высокой надежности и технического совершенства.
подложкой гибридной ИС или печатной платой.
Для печатных плат были разработаны планар-
ные корпуса и корпуса с двух- и четырехряд-
ным расположением выводов. Крепление «голо-
го» кристалла в гибридной ИС стало возмож-
ным благодаря применению метода «переверну-
того кристалла», балочных выводов и паучкового
соединения.
Планарный корпус, появившийся первым,
выполнялся из керамики, пластмассы или метал-
ла и с двух сторон имел плоские ленточные вы-
воды. Этот корпус был предложен в 1962 г.
фирмой Texas Instruments (Даллас). Он быстро
завоевал всеобщее признание и стал стандарт-
ным; в 1965 г. фирма TI разработала панельку
для планарного корпуса.
Прямоугольный корпус из керамики или
пластмассы с двухрядным расположением выво-
153
дов впервые был создан в 1964 г. в фирме Fair-
child Semiconductor (Маунтен-Вью, шт. Кали-
форния). В 1969 г. фирма Autonetics (Анахайм,
шт. Калифорния) —в то время отделение фир-
мы North American Aviation — создала интерес-
ную модификацию корпуса DIP, которая снова
привлекла к себе внимание в конце 1970-х го-
дов,—- керамический корпус с 42 выводами.
С каждой стороны основания этого корпуса бы-
ли предусмотрены два разнесенных ряда штырь-
ков, имеющих расстояние между центрами
1,27 мм. Это так называемый корпус с четырех-
рядным расположением выводов.
Метод «перевернутого кристалла», позволяю-
щий прикреплять кристаллы к подложкам гиб-
ридных ИС, впервые был описан в 1963 г. в
статье фирмы IBM. Фирма предложила предус-
матривать на выводной площадке транзистора
или ИС большие металлические приливы (ша-
рики). Кристалл переворачивался, приставлял-
ся к этим контактным площадкам на керамиче-
ской подложке, а затем припаивался к ним спо-
собом расплавления дозированного припоя.
Многие фирмы экспериментировали с этим ме-
тодом, однако практически только одна фирма
IBM с 1970 г. пользуется им.
Метод балочных выводов предложен в 1964 г.
Мартином Лепселтером из фирмы Bell Telepho-
ne Laboratories. Этот метод металлизации золо-
том позволил не только соединять отдельные
вентили на кристалле ИС, но и формировать
похожие на стержни выводы для подключения
к внешним цепям. Подобно выводу-кронштейну,
относительно толстый золотой балочный вывод
выступает за контур кристалла и контактирует
с соответствующими контактными площадками
подложки.
Технология балочных выводов оказалась
чрезвычайно надежной, и фирмы TI и Motorola
некоторое время выпускали коммерческие ИС
с такими выводами. Однако постепенно основ-
ным пользователем этого метода стала фирма
Western Electric, выпускающая ИС для собст-
венных нужд; это напоминает ситуацию в обла-
сти ИС с «перевернутым кристаллом», где ини-
циативой завладела фирма IBM.
В 1968 г. фирма Motorola впервые сообщила
о так называемом паучковом креплении, кото-
рое позволяло избавиться от проволочек, соеди-
няющих кристалл с контактными площадками
на рамке с выводами. Этот метод основан на
использовании паукообразной структуры, изго-
товляемой штамповкой из непрерывной метал-
лической ленты. Крепление кристалла к этой
детали осуществлялось специально созданной
автоматической установкой. Другой автомат
приваривал паукообразную деталь с кристаллом
к контактным площадкам рамки с выводами.
Поскольку все операции крепления производились
одновременно, весь процесс требовал в 20 раз
меньше времени, чем крепление вручную. Фир-
ма Motorola пользовалась паучковым крепле-
нием в начале 1970-х годов, однако потом этот
метод был вытеснен более привычными метода-
ми, такими, как автоматическое проволочное
крепление и автоматизированное ленточное
крепление (в более позднее время).
П осле хорошего старта в начале
1960-х годов радиолампы постепенно стали те-
рять популярность. В 1961 г. промышленность
радиоламп переживала бум. В сообщениях за
этот год упоминались фирмы, которые в своих
телевизорах или стереофонических радиоприем-
никах пользовались компактронами фирмы Ge-
neral Electric (представлявшими собой несколь-
ко ламп в одном баллоне). В новом радиолока-
ционном маяке, созданном в 1961 г., был при-
менен нувистор — малогабаритная керамическая
радиолампа фирмы RCA (см. гл. 6). Появились
транзисторы и -стабилитроны, хотя и в ограни-
ченных количествах.
В 1963 г. радиолампы все еще использова-
лись конструкторами электронного оборудова-
ния. Например, фирма RCA верила в них на-
столько, что затратила 11,6 млн. долл, на рас-
ширение завода электровакуумных приборов в
Ланкастере (шт. Пенсильвания). Однако в кон-
це 1960-х годов радиолампы практически пере-
стали применять; исключение составляли спе-
циальные радиолампы для мощных передатчи-
ков и радиолампы для замены выходивших из
строя приборов в эксплуатируемой аппаратуре.
Победу над ними одержали кремниевые транзи-
сторы.
Пока происходила эта борьба, разработчики
пассивных и даже электромеханических компо-
нентов не стояли на месте. В 1964 г. появились
сообщения о малогабаритных резисторах, пред-
назначенных для высокоплотного монтажа.
В основном это были изделия на основе различ-
ных пленок, формируемых путем напыления
углерода, металла или окиси олова. На подлож-
ках гибридных ИС использовались прецизион-
ные резисторы на тонких пленках нихрома или
тантала.
Реле становились все меньше и меньше, а их
быстродействие все время возрастало. В корпу-
сах для кварцевого резонатора или герметич-
ных стеклянных трубках стали выпускаться ми-
ниатюрные поворотные реле, герметизированные
язычковые реле, ферроэлектродинамические,
настроенные и ртутные реле. Все такие реле
могли управляться транзисторами или опреде-
ленными цифровыми ИС. В 1969 г. фирма
С. Р. Claire из Чикаго рекламировала сверхми-
ниатюрные реле в транзисторном корпусе ТО-5.
Появились индуктивные приборы, такие, как
трансформаторы и дроссели, в которых были ис-
пользованы теперь уже привычные ферритовые
сердечники; начался процесс уменьшения габа-
154
ритов этих изделий и повышения граничной ча-
стоты их рабочего частотного диапазона. Были
созданы катушки индуктивности с миниатюрны-
ми сердечниками, габариты которых были в
1000 раз меньше габаритов прежних коммерче-
ских изделий.
В 1960-х годах широко использовались по-
тенциометры, поскольку схемотехника в основ-
ном была аналоговой, а сервомеханизмы требо-
Лазер. В 1962 г. фирма General Electric создала лазер
нового типа на основе арсенида галлия. Маленькое пят-
нышко между двумя электродами внутри кольцевой об-
ласти (в нижней части фотоснимка) — это и есть новый
лазер. За лазером, охлаждаемым жидким азотом, при-
стально наблюдает Роберт Холл, его изобретатель.
вали применения электромеханических элемен-
тов обратной связи. В ходу были потенциомет-
ры самого различного типа: проволочные, кер-
метовые, из проводящей пластмассы, угольные
и металлопленочные. Были освоены малогаба-
ритные подстроечные потенциометры. Новые
подстроечные компоненты могли монтироваться
непосредственно на печатной плате, а не на пе-
редней панели устройства.
Для рассматриваемого периода было также
характерно применение модулей. Фирмы Tele-
dyne/Philbrick, Analog Devices и многие другие
выпускали небольшие залитые эпоксидной смо-
лой съемные модули для установки на печатных
платах. В виде модулей в основном выпуска-
лись высококачественные операционные усили-
тели и преобразователи данных (всего несколь-
ких типов). Кроме того, в продаже появились
толстопленочные усилители и стабилизаторы
напряжения, разработанные несколькими фир-
мами (включая фирму Beckman Instruments).
Эти гибридные ИС часто были весьма сложны-
ми. Например, в 1968 г. фирма Philbrick/Nexus
создала ИС операционного усилителя в планар-
ном корпусе, в которой на подложке из окиси
алюминия были сформированы толстопленочные
межсоединения и тонкопленочные резисторы.
Более того совместное использование толсто- и
тонкопленочной технологий было характерным
для тогдашних гибридных приборов.
Фирма Microswitch (Фрипорт, шт. Илли-
нойс), являющаяся отделением фирмы Honey-
well, создала в 60-е годы твердотельный бескон-
тактный переключатель на эффекте Холла, ко-
торый следует считать одним из самых хитро-
умных приборов, созданных в это десятилетие.
Сердцем этого прибора стала особая ИС, содер-
жащая датчик Холла, триггерную схему и уси-
литель. При нажатии клавиши к этой ИС при-
ближался постоянный магнит, что приводило к
ее срабатыванию. В усовершенствованном виде
этот клавишный ключ широко используется в
настоящее время в клавиатурах терминалов
данных.
Технология печатных плат шла в ногу с эти-
ми достижениями. Когда промышленность ИС
перешла на планарные корпуса, а затем и на
корпуса DIP фирмы — изготовители печатных
плат научились делать тонкие соединительные
проводники и освоили многослойные платы. Все
это позволило увеличить число корпусов на од-
ной печатной плате.
Маскирующие резисты уже не подходили
для изготовления тонких соединительных ли-
ний, требуемых проектировщиками печатных
плат с плотным размещением компонентов. Вы-
ход был найден использованием сухих пленок.
К 1970 г. фирмы Du Pont и Dynachem монопо-
лизировали 21 % общего объема резистов для
производства печатных плат.
1960-х годах работы в области из-
мерительных приборов стимулировали три фак-
тора: определение более точных стандартов, по-
требность в новых приборах для развивающих-
ся телеметрии и вычислительной техники и по-
требность в установках автоматического кон-
троля новых интегральных схем.
В 1961 г. произошел первый крупный скачок
в повышении точности измерений электронными
методами:	Национальное бюро стандартов
(НБС) применило теорему в области электро-
статики, сформулированную Томпсоном и Лам-
паром в 1956 г. в журнале Nature, vol. 177.
Теорема открывала путь к созданию конденса-
торов, емкость которых можно вычислить по
единственному параметру — длине, определен-
155
ной с прецизионной точностью. НБС сконструи-
ровала конденсатор, сделавший измерение со-
противления более простой и точной операцией.
Сотрудник НБС Куткоски, пользуясь особым
квадратурным мостом, сопоставил значения ем-
кости и частоты с сопротивлением по перемен-
ному току, а затем пересчитал эти данные отно-
сительно резистора, разница между сопротив-
лениями по переменному и постоянному току
которого поддавалась расчету. Неопределен-
ность его измерения составила всего 2,3-10~6.
С появлением возможности калибровки из-
мерительных приборов по более точным элек-
трическим стандартам НАСА и военные орга-
низации стали мягко требовать от своих по-
ставщиков, чтобы они пользовались приборами,
калибруемыми по стандартам, которые нахо-
дятся под наблюдением НБС. В 1962 г. это тре-
бование нашло решительную поддержку прави-
тельства США.
Другое достижение в области стандартов от-
носится к 1964 г. Международный комитет мер
и весов отказался от трудно измеряемого эфе-
меридного времени (связанного с обращением
Земли вокруг Солнца) и принял новый стан-
дарт, основанный на атомном времени, которое
было исследовано в 1950-х годах Джерролдом
Захариасом из Массачусетского технологиче-
ского института. Секунда атомного времени бы-
ла определена как интервал времени, в течение
которого электрон в оболочке атома цезия-133
(не подвергаемого воздействию внешнего поля)
совершает 9 192 631 770 переходов между двумя
определенными энергетическими уровнями.
9
тот новый стандарт также оказался
чрезвычайно важным для американского пра-
вительства. Подводные лодки «Поларис», соста-
вившие впоследствии первую линию обороны
США, смогли производить прецизионные изме-
рения частоты и времени. На основе именно
этих измерений команды лодок могли с высо-
чайшей точностью определять свои координаты
перед наведением и запуском ракет.
Упор на ракетную технику как в области
обороны, так и при создании глобальных систем
связи и исследовании космического простран-
ства обусловил повышение роли телеметрии.
Увеличение объема передаваемых данных при-
вело к перегрузке существующей телеметриче-
ской ЧМ/ЧМ-системы. Первоначально удельный
объем данных удалось уменьшить путем их об-
работки перед передачей: посылалась информа-
ция только об изменениях измеряемых величин.
Была снижена потребляемая мощность, сокраще-
ны объем и масса аппаратуры. Однако очень
скоро и эта мера перестала быть эффективной,
причем это относилось не только к результиру-
ющему удельному объему данных, но и к до-
стоверности передач.
Для преодоления этих трудностей были ис-
следованы различные импульсные методы пере-
дачи, применение которых могло обеспечить бо-
лее эффективное уплотнение данных. Наиболее
эффективной оказалась импульсно-кодовая мо-
дуляция.
В связи с выполнением космической програм-
мы к промышленности измерительных приборов
стали предъявлять два новых требования, до-
полнивших требование высокой точности. Во-
Телекамера. Цветная четырехтрубочная ТВ-камера ТК-42
фирмы RCA была впервые продемонстрирована на вы-
ставке Национальной ассоциации вещательных организа-
ций. Показанный здесь 114-мм суперортикон вырабатывал
сигнал яркости. В цветовых каналах использовались
25-мм суперортиконы.
первых, возник спрос на малогабаритные датчи-
ки, пригодные для измерения комплекса физи-
ческих параметров; во-вторых, понадобились
приборы, способные направлять измерительные
данные непосредственно в компьютер. Анало-
гичные требования стали выдвигать в отраслях
промышленности, служащих интересам всего
общества или обеспечивающих автоматизирован-
ное управление производственными процессами
(здесь пришли к выводу, что телеметрия — пре-
красное подспорье в управлении предприятия-
ми), а также в медицине, где необходимо было
получать информацию о ряде параметров тела
пациента.
В 1960 г. в отделении управляемых снарядов
и космических исследований фирмы Lockheed
был разработан ЧМ-передатчик массой 85 г, ко-
торый пациент мог носить на шее, выполняя
обычную работу. Данные, поступающие от раз-
личных датчиков на его теле, принимались ЧА-
приемником, соединенным с обычным электро-
кардиографом. Фирма Gulton Industries создала
электронный термометр с термистором в мосто-
156
вой схеме, который обеспечивал быстрое изме-
рение температуры. В 1961 г. эта же фирма раз-
работала для ВВС систему, предназначенную
для измерения 14 различных физиологических
параметров.
Конечно, были и другие достижения. Д-ра
Хаури и Холмс из Колорадского университета
создали установку «Сомаскоп», в которой на
экране осциллографа формировалось двумер-
ное изображение (похожее на рентгеновское),
получаемое облучением ультразвуковых им-
пульсов с частотой 1000 импульс/с. Фирма AIL
сконструировала чувствительную к давлению
радиопилюлю, предназначенную для проведения
измерений в желудочно-кишечном тракте.
Доктора из университета Буффало создали
стимуляторы сердечной деятельности, вживля-
емые в тело пациента. Больница Управления по
делам ветеранов в Буффало и фирма Wilson
Greatbatch Electronic Consultants and Medtro-
nics приобрели лицензии на производство и
сбыт таких стимуляторов.
Информационный взрыв, уже начавшийся в
то время, потребовал ускорить анализ данных,
а для этого надо было получать данные в фор-
ме, пригодной для ввода в компьютер. Решение
давали цифровые измерительные приборы, ко-
торые были основаны на использовании двоич-
ных счетчиков. Они были сложнее аналоговых
приборов и поэтому стоили дороже, но облада-
ли повышенной точностью.
В первых цифровых измерительных прибо-
рах использовались самые различные индикато-
ры, начиная от оптоэлектрических и оптомеха-
нических индикаторов цифровой информации и
кончая электролюминесцентными. Индикатор
тлеющего разряда (трубка «Никеи»), применен-
ный в первом цифровом вольтметре (см. гл. 6),
стал самым распространенным прибором, одна-
ко в 1968 г. его популярность начала умень-
шаться. В том же году фирма Hewlett-Packard
объявила о создании первой коммерческой ма-
трицы светоизлучающих диодов. Этот 28-эле-
ментный прибор был разработан отделением
компонентов этой фирмы.
К этому времени было разработано уже не-
сколько различных цифровых методов измере-
ния напряжения: метод последовательного сче-
та (с пилой), метод интегрирования и потенцио-
метрический метод с интегрированием. Однако
стандартным решением в цифровых вольтметрах
стало применение метода двухшагового инте-
грирования, обеспечивающего снижение погреш-
ностей, обусловленных случайным шумом, и по-
этому гораздо более точного. Этот метод был
предложен Гилбертом из фирмы Weston Instru-
ments в 1950-х годах, однако в то время счита-
лось, что он не найдет широкого применения.
В середине 1960-х годов Джордж Арманн из
фирмы Fairchild Camera усовершенствовал ме-
тод двухшагового интегрирования; фирмы Wes-
ton и Fairchild получили совместные патенты
по усовершенствованному методу.
На рынке осциллографов доминировала фир-
ма Tektronix, а ее основным конкурентом была
фирма Hewlett-Packard. В 1962 г. фирма Tek-
tronix объявила о создании бистабильной запо-
минающей трубки прямого наблюдения (приме-
ненной в осциллографе 564). Фирма HP созда-
ла осциллограф 185А с очень высоким быстро-
действием: благодаря применению стробоскопи-
ческого метода, разработанного этой фирмой,,
он позволял наблюдать периодические сигналы
с частотой 1 ГГц. За два года (начиная с
1964 г.) фирма HP разработала модель 180А —
первый осциллограф на полупроводниковых при-
борах.
Создание этой модели вскоре привело к еще
большему посягательству на «территорию» фир-
мы Tektronix: речь теперь уже шла о лабора-
торном осциллографе. В 1969 г. фирма HP вы-
пустила модель 183А (внешне похожую на мо-
дель 180А), которая тогда была самым широ-
кополосным прибором с прямой записью.
На выставке и конференции по электронике
западных штатов в 1969 г. фирмы Tektronix и
HP вступили в открытую конкурентную борьбу.
Фирма HP широко рекламировала свою модель
183А, а фирма Tektronix впервые продемонстри-
ровала свой новый лабораторный осциллограф
серии 7000. На экране этого полупроводниково-
го осциллографа с полосой пропускания
150 МГц отображались такие данные, как ско-
рость развертки, масштабный коэффициент и
чувствительность отклонения по вертикали. Эти
возможности обеспечивала только что разрабо-
танная схема среднего уровня интеграции. Если
в осциллограф 183А можно было вставить всего
два сменных блока, то осциллограф серии 7000
был рассчитан на четыре сменных блока. Поэто-
му эта двухлучевая модель могла иметь для
каждого канала независимые усилители верти-
кального усиления и блоки развертки.
В 1970-х годах ситуация прояснилась в поль-
зу фирмы Tektronix: она осталась ведущим из-
готовителем осциллографов. Однако фирма
Hewlett-Packard, обладающая большим опытом,
разработала другие важные измерительные
приборы. Она занимает прочные позиции в об-
ласти анализаторов спектра. Сначала появились
ее сменные блоки для осциллографа 410А, а за-
тем— анализатор спектра 851А/8551А. Фирма
HP также внесла существенный вклад в разра-
ботку измерительного метода, до сих пор имею-
щего большое значение. Речь идет о рефлекто-
метрии во временной области.
Характерной чертой перечисленных и других
измерительных приборов, созданных в конце
1960-х годов, было использование интегральных
схем. В 1966 г. о буме в области ИС заговорили
во всем мире. Интегральными схемами стали
пользоваться не только изготовители измери-
157
тельных приборов, но и во всех остальных сек-
торах электронной промышленности. Это при-
вело к возникновению нового рынка измеритель-
ных приборов: автоматических установок для
контроля параметров ИС.
Твердотельная камера. В 1966 г. фирма RCA впервые про-
демонстрировала беструбочную ТВ-камеру; на переднем
плане видна плата с электронными цепями камеры, ко-
торую держит в руках Пол Веймер, сотрудник лаборато-
рий фирмы RCA в Принстоне (шт. Нью-Джерси). Серд-
цем камеры являлись 132 тыс. тонкопленочных фотопри-
емников, смонтированных на четырех стеклянных пластин-
ках размером 25,4x25,4 мм.
Бостонская фирма Teradyne одной из первых
стала специализироваться на выпуске оборудо-
вания для автоматизированных испытаний.
В 1960 г. она создала тестер для диодов, мо-
дель D-131. В том же году фирма Texas Instru-
ments (Даллас) приступила к продажам перво-
го тестера для ИС (модель 659А) ценой
16,5 тыс. долл. Тестер производил 36 измерений
ИС, которые могли иметь до 14 выводов. Вскоре
фирма Teradyne выпустила тестер R105 для ав-
томатического контроля резисторов, в котором
допуски устанавливались номеронабирателем..
Большая партия этих тестеров была продана
изготовителю компонентов — фирме Allen-Brad-
ley, и они пользовались успехом. Фирма Fair-
child выпустила тестер для транзисторов — мо-
дель 50, которая начала целую серию таких
приборов (модели 200, 250, 500 и 900).
В 1969 г. была выявлена необходимость про-
ведения испытаний даже фирмами — пользова-
телями ИС. Дело в том, что многие фирмы,,
ожидавшие от приобретаемых ими линейных ИС
высокой надежности, столкнулись с очень высо-
кими частотами отказов — вплоть до 10-2. В та
время в продаже уже имелись хорошие тестеры;
тем не менее некоторые фирмы —- изготовители
ИС под давлением жестокой конкуренции все
же ослабили требования к надежности выпу-
скаемых приборов. Чтобы обнаружить дефекты
покупаемых ИС, фирмы-изготовители должны
были* изготовить системы на этих изделиях и
испытать их.
В том же 1969 г. фирма GenRad предложила
частичное решение этой проблемы: она выпусти-
ла первый коммерческий тестер для печатных
плат с ИС, модель 1790. Теперь фирмы — изго-
товители оборудования уже могли испытывать
свои платы еще до сборки систем. Расходы по
определению и устранению неисправностей бы-
ли снижены в 10 раз. Для окончательного ре-
шения проблемы было решено создать форум,,
где пользователи, изготовители испытательного-
оборудования и полупроводниковые фирмы мог-
ли бы откровенно обмениваться мнениями. Пер-
вая конференция по автоматическим испытани-
ям состоялась осенью 1969 г. в Черри-Хилл
(шт. Нью-Джерси).
1960-е годы возникла совершенно
новая область электроники — оптоэлектроника,
в которой использовались как оптические ком-
поненты (световоды, линзы, волоконно-оптиче-
ские изделия), так и светоизлучающие и свето-
чувствительные электронные компоненты (све-
тодиоды, фототранзисторы, фотодиоды). Опто-
электроника создала уникальные компоненты,,
такие, как оптроны с их исключительно высокой
электрической изоляцией помех.
Первое крупное достижение оптоэлектрони-
ки — создание твердотельного источника света,
названного светоизлучающим диодом (см.
гл. 5). Первоначально на СИД смотрели толь-
ко как на световой источник. В номере журнала
Electronics от 28 декабря 1962 г. была напеча-
тана статья о новом изделии под таким заго-
ловком: «Позволят ли таллиевые сплавы создать
новый электрический источник света?» Но уже
в 1968 г. в продаже имелись СИД-индикаторы.
В начале 1970 г. фирма Monsanto приступила к
продажам оптрона, выполненного в корпусе
158
DIP. Все это означало, что оптоэлектроника
начала свой путь развития.
Арсенид-галлиевый инжекционный лазер за-
работал в 1962 г., однако практическое приме-
нение этого прибора отодвинулось на конец
1970-х годов. К этому времени удалось решить
основные проблемы производства и обеспечения
Видеотелефон. Когда фирма AT&T официально проде-
монстрировала свой «Пикчерфон», она считала, что со-
здала ценное изделие. Однако аппарат не получил рас-
пространения вследствие его высокой стоимости или от-
сутствия интереса к нему, а может быть, обоих этих
факторов вместе.
надежности. Технические характеристики инжек-
ционного (полупроводникового) лазера стали
такими, что он уже мог найти естественное при-
менение в волоконно-оптических линиях связи.
Полупроводниковый лазер являет собой за-
мечательный пример того, как одно и то же на-
учное достижение может быть достигнуто сра-
зу в нескольких лабораториях. Он был создан
дважды: его разработала фирма IBM и повтор-
но фирма GE. В своих одновременных публика-
циях в журнале Applied Physics Letter обе фир-
мы указали один и тот же день получения прак-
тически полезного стимулированного светового
излучения — 1 ноября 1962 г. Дело запуталось
еще больше, когда 5 ноября 1962 г. в редакцию
этого же журнала поступила статья Линколь-
новской лаборатории Массачусетского техноло-
гического института, в которой сообщалось об
успешном наблюдении светового излучения
GaAs-кристалла.
Одновременно с этими сенсационными собы-
тиями происходило стремительное развитие тех-
нологии солнечных элементов. Космические за-
дачи и в этом случае ускорили разработки:
мощные спутники нуждались в высокоэффектив-
ных и легких фотоэлементах. В 1960 г. (т. е. че-
рез шесть лет после создания фирмой Bell Te-
lephone Laboratories) к.п.д. преобразования сол-
нечных элементов на монокристаллическом
кремнии был доведен до 8 % •
Бытовая электроника принадлежала к тем
областям, в которых общая тенденция перехода
на полупроводниковые приборы отражалась
слабо. В начале рассматриваемого десятилетия
цветной телевизор все еще только становился
полноценным изделием бытовой электроники.
В 1960 г. в США имелось всего 500 тыс. цветных
приемников; не было ни бытовых видеомагнито-
фонов, ни автомобильных стереофонических вос-
производящих магнитофонов (с однокатушеч-
ными или двухкатушечными кассетами), ни по-
лупроводниковых наручных часов.
Однако в конце десятилетия эти изделия уже
продавались, ИС стали появляться и в другой
продукции бытовой электроники, а объем про-
даж цветных телевизоров (качество которых
резко улучшилось) существенно увеличился.
На пороге 1960-х годов техническое качест-
во передач черно-белого телевидения было
практически безупречным, однако цветные пе-
редачи имели пониженное качество. Пытаясь
улучшить передающую часть ТВ-системы, инже-
неры создали немало опытных образцов ТВ-ап-
паратуры, которые так и не достигли этапа
внедрения. Однако компоненты и схемные ре-
шения, появившиеся в 1960-х годах в результа-
те их экспериментальных работ, были использо-
ваны в первом поколении оборудования амери-
канской системы вещательного телевидения,
действующей в настоящее время.
Интенсивные продажи цветных телевизоров
начались только в 1963 г. или даже в 1964 г.
В 1965 г. было продано рекордное число цвет-
ных телевизоров — 9 млн. шт.; в начале 1970 г.
цветные телевизоры составляли уже добрую по-
ловину.
О
риентируясь на американский ры-
нок, японская фирма Yaou Electric Со. в июне
1964 г. продемонстрировала свой полупроводни-
ковый цветной телевизор на однопрожекторном
20-см кинескопе, не требующем цепей сведения.
Этот кинескоп, разработанный фирмой Kobe
Kogyo Corp., представлял собой усовершенст-
вованный хроматрон и поэтому содержал сетку
цветовой коммутации для направления элек-
тронного луча на люминофорные полоски тре-
буемого цвета.
Даже при наличии телевизора фирмы Yaou
в 1964 г. казалось, что транзисторные цветные
телевизоры появятся только через несколько
лет. В 1966 г. фирма Fairchild Semiconductor
сконструировала и изготовила большеэкранный
цветной телевизор с преимущественным приме-
нением полупроводниковых приборов (лампы бы-
ли использованы в высоковольтном выпрямите-
ле, выходной ступени полевой развертки и се-
159
лекторе каналов метрового диапазона). Целью
разработки было продемонстрировать возмож-
ность создания подобных аппаратов на том
уровне развития ТВ-техники, который имелся в
то время.
В марте 1966 г. фирма RCA впервые ввела
в телевизор ИС, которая использовалась в УПЧ
звука с второй промежуточной частотой 4,5 МГц
для усиления, ограничения, двухтактного ЧМ-
детектирования и предварительного усиления
сигнала звукового сопровождения.
В 1968 г. появились цветные телевизоры фир-
мы Motorola, в которых шасси были размещены
на выдвижных рамах; в шасси вставлялись
Алхимия. Жидкокристаллические индикаторы, появившие-
ся в 1960-х годах, отличались малой потребляемой мощ-
ностью и относительно большой площадью. Джоул Голд-
махер (фотоснимок 1968 г.), ученый из фирмы RCA, сли-
вает вместе два жидкокристаллических материала, чтобы
получить квазиэмульсию, способную сохранять изобра-
жение даже после выключения напряжения питания.
сменные модули, которые могли заменяться тех-
ником по обслуживанию без единой пайки. Ан-
глийская фирма Thorn Electrical Industries Ltd.
сообщила о том, что она намерена выпустить
полностью транзисторный цветной телевизор со
сменными модулями.
Цветные телевизоры становились все лучше
и лучше. В конце 1969 г. со сборочных линий
сошли первые аппараты с электронной селекци-
ей каналов. Фирма RCA выпустила в продажу
телевизор, который управлялся дистанционно
ультразвуковыми сигналами, излучаемыми руч-
ным передающим блоком. В телевизоре приня-
тый цифровой сигнал преобразовывался в на-
пряжение, запоминаемое на емкости затвора по-
левого МОП-транзистора для осуществления
дистанционного управления насыщенностью,
цветовым тоном или громкостью.
В начале 1960-х годов Федеральная комис-
сия связи затратила свыше 2 млн. долл, на ис-
пытания, задачей которых было определение
возможности ТВ-вещания в дециметровом диа-
пазоне в больших городах. На здании «Эмпайр
стейт билдинг» в Нью-Йорке была установлена
антенна для проведения опытных передач. Ис-
пытания еще не были завершены, когда Форд,
один из членов ФКС, выдвинул следующее
предложение: все новые телевизоры, сбываемые
на уровне межштатной торговли, должны быть
пригодными для приема в каналах метрового и
дециметрового диапазонов. По оценке Форда,
добавление дециметрового блока должно было
увеличить стоимость телевизоров на 10 долл.
Отделение бытовой продукции Ассоциации
электронной промышленности негативно проре-
агировало на законопроект по всеканальным
телевизорам, внесенным на рассмотрение кон-
гресса. Представители промышленности счита-
ли, что «сомнительные» решения невыгодны как
изготовителям телевизоров, так и покупателям.
Однако председатель ФКС Ньютон Миноу на-
чал оказывать давление на телевещательные ор-
ганизации, чтобы заставить их поддержать выд-
винутый законопроект. В мае 1962 г. палата
представителей одобрила законопроект, а сенат
сделал это в июне. Закон вступил в силу 30 ап-
реля 1964 г.
Первоначально ТВ-вещание в дециметровом
диапазоне не развивалось. В 1968 г., однако,
число передающих ТВ-станций заметно увели-
чилось.
Введение стереофонического звука в радио-
вещании преследовало две цели: повысить ка-
чественные показатели приема и сохранить ау-
диторию радиослушателей при наличии возра-
стающей конкуренции со стороны телевидения.
Чеонард Кан, инженер из Нью-Йорка, в конце
1950-х годов разработал первую систему сте-
реофонического вещания. Он развил идею одно-
го английского изобретателя, который в 1931 г.
описал способ грамзаписи, позволявший вос-
производить «живые концерты».
Этим изобретателем был Алан Блюмлейн.
В его системе многочисленные звуковые каналы
использовались таким образом, что воссоздава-
лось звучание концертного зала. В системе Ка-
на сигналы левого и правого стереоканалов пе-
редаются на своих AM-поднесущих. Чтобы де-
модулировать сигнал, требовалось иметь два
радиоприемника, причем один из них настраи-
вался на частоту, расположенную несколько ни-
же несущей, второй — несколько выше.
Первые стереопередачи по системе Кана
осуществила в январе 1960 г. монреальская ра-
диостанция CJAD. Оборудование было предо-
ставлено самим изобретателем. Американские
фирмы-изготовители, рассчитывающие на воз-
никновение крупного рынка, начали интенсив-
ные разработки различных систем, которые мог-
160
ла бы одобрить ФКС. Идентичные системы,
предложенные фирмами GE и Zenith, в конце
концов получили одобрение ФКС. I июня 1962 г.
ФКС официально одобрила стереофоническое
вещание.
Ровно годом раньше ФКС разрешила ЧМ-
радиовещание. Первые две ЧМ-радиостанции
в Чикаго и Скенектади (шт. Нью-Йорк), по-
явившиеся в эфире, принадлежали соответст-
венно фирмам Zenith Corp, и GE. В ноябре
1961 г. уже 22 ЧМ-станции вели стереопереда-
чи; предсказывалось, что в конце 1961 г. будет
50 таких станций, а в конце 1962— 123 станции.
Фирмы-изготовители и торговые фирмы сообща-
ли о большом спросе на стереоаппаратуру, при-
чем чаще приобретались «интегрированные» сте-
реофонические ЧМ-приемники, чем стереопри-
ставки для монофонических приемников.
д
втомобильные воспроизводящие
магнитофоны, рассчитанные на однокатушечные
кассеты, начали появляться в 1964 г. Первые
четырехдорожечные кассеты были заменены бо-
лее компактными восьмидорожечными. Массо-
вое появление на рынке кассетных магнитофо-
нов (с однокатушечными кассетами) началось
в 1966 г. Но уже в начале 1969 г. кассетные
магнитофоны уступали в популярности лишь
цветным телевизорам.
«Кассетные аппараты не только угрожают
лидерству однокатушечных устройств «Стерео-8»
на рынке бытовой развлекательной электрони-
ки,—-писал журнал Electronics, — но и посягают
на гигантский рынок автомобильной электрони-
ки. Имеются сообщения, что фирма Panasonic
приступает к производству кассетных воспроиз-
водящих магнитофонов для автомобилей. В сле-
дующем году автомобильные компании смогут
предоставить покупателю выбор. Когда это
произойдет, автопромышленность в течение пя-
ти лет вполне может перейти на исключитель-
ное использование кассетных аппаратов».
Этот прогноз оказался ошибочным. Однока-
тушечных кассет «Стерео-8» с записями было
продано настолько много, что пользователи бы-
ли вынуждены покупать все новые и новые
проигрыватели кассет такого типа.
Хотя ИС были разработаны в конце 1950-х
годов, они начали появляться в аппаратуре бы-
товой электроники лишь в 1966 г. В августе
этого года фирма RCA продемонстрировала
возможность коммерческого применения микро-
схем в ЧМ-радиоприемнике. Созданная модель
содержала четыре ИС: 1—УВЧ, 2 — смеси-
тель/гетеродин, 3 — УПЧ-ограничитель и 4 —
УПЧ, ограничитель, детектор и предваритель-
ный усилитель звукового сигнала.
Даже такая убедительная демонстрация не
склонила ТВ-фирмы к незамедлительному ис-
пользованию ИС. Изготовители больших и ма-
лых бытовых электрических приборов также не
торопились вводить полупроводниковые систе-
мы управления. Одним из первых электрических
приборов, в котором были применены кремние-
вые управляемые вентили (тиристоры), стала
бельевая сушилка фирмы Whirlpool выпуска
1963 г.; с их помощью обеспечивалось плавное
изменение скорости вращения электродвигателя.
Фирма John Oster Manufacturing Со., по-
видимому, первой применила ИС в портатив-
ном электрическом приборе: в своей пищевой
мешалке она установила интегральный регуля-
тор цикла. Дешевую высокопороговую логиче-
скую микросхему в пластмассовом корпусе для
этого прибора разработало отделение техниче-
ских применений фирмы Motorola. Применение
этой ИС (сдвигающего регистра) позволило
устранить в мешалке различные кнопки и пере-
ключатели. В 1960-х годах возрастал также,
хотя и медленно, объем продаж СВЧ-печей.
И
г 1 так, прошло еще одно десятилетие.
Электроника прочно укрепилась в деловом ми-
ре и наметила новые цели для своего проникно-
вения в быт. Уже ведутся разговоры о превра-
щении бытового телевизора в электронный ин-
формационный центр. Владелец телевизора,
снабженный необходимым периферическим обо-
рудованием, сможет запрашивать новости или
просматривать рекламу универсальных магази-
нов, чтобы тут же сделать соответствующие за-
казы; он также сможет вести банковские опе-
рации. Пользуясь кухонным компьютером, хо-
зяйка может «запрограммировать» СВЧ-печь и
СВЧ-плиту, покинуть дом, а затем вернуться и
подать на стол готовое блюдо. Некоторым из
этих идей предстояло начать внедрение в жизнь
в 1970-х годах.
161
ГЛАВА 8
Цифровой век
$ 1970-х годах произошли два события, которые навсегда изменили мир: кончи-
лась эра дешевой энергии и родился микрокомпьютер. Первое означало почти не-
медленное вступление в полосу неопределенности в экономике и явилось серьезным
-вызовом промышленному могуществу Запада. Второе было началом цифровой ре-
волюции, признанной в конечном счете привести к увеличению возможностей чело-
вечества управлять миром, в котором оно обитает. Уже сейчас цифровая электро-
ника расширяет диапазон средств связи между людьми, увеличивает интеллектуаль-
ные возможности человека и разнообразие игр, которые могут использоваться для
развлечения.
F
ели бы психиатр занялся анализом
1970-х годов, то он вполне мог бы поставить
.диагноз «смешанный невроз». Это были годы
напряженности и разрядки, годы подъемов и
•спадов, годы изобилия и острого дефицита.
Кроме опасности войны, основные страхи были
связаны с энергетическим кризисом и инфляци-
ей. В электронике главенствующее положение
заняла интегральная схема, причем по всему
можно было считать, что такое положение она
сохранит надолго.
Мощные цифровые компьютеры в течение
1970-х годов уменьшались по габаритам — и
лоявились машины, реализованные на крошеч-
ном кристалле кремния размером меньше ног-
ля. Однако даже более важным, чем уменьше-
ние габаритов, оказался тот факт, что вычисли-
тельная мощность интегральных схем начала
становиться настолько дешевой, что разработ-
чики самых разнообразных систем смогли
всерьез рассматривать вопрос о введении «ин-
теллектуальных» возможностей в свои изделия.
Однокристальные микропроцессоры и мик-
рокомпьютеры вместе со своими вспомогатель-
ными компонентами начали внедряться повсюду.
СВЧ-печи, цветные телевизоры, средства тре-
вожной сигнализации, игрушки, стереосистемы,
электронные органы, кухонные машины, воз-
душные кондиционеры, термостаты, устройства
управления промышленными печами, а также
калькуляторы и домашние компьютеры — все
эти изделия разрабатывались на базе новых ин-
тегрально-схемных элементов. Интегральные
схемы начали применять в телефонной аппара-
туре и в учрежденческих системах обработки
текстовых и цифровых данных, не говоря уже о
системах управления отоплением и охлаждени-
ем, которые помогают обеспечить более эффек-
тивную работу всего оборудования учрежде-
ния или предприятия.
Новые микросхемы и их вспомогательные
приборы начали применять в автомобилях, ме-
дицинской диагностической аппаратуре, искусст-
The digital age, рр. 373—414.
Q Электроника № 9
венных органах и хирургическом оборудовании,
на. контрольных пунктах универсамов, бензоза-
правочных колонках и прогулочных судах.
Однако внедрение этих приборов сопровож-
далось экономическими трудностями. Десятиле-
тие началось в период спада, который закон-
чился в 1971 г. Затем в 1974—1975 годах был
еще один, более серьезный спад, поскольку про-
пала дешевая энергия.
Начиная с конца 1973 г. организация
стран — экспортеров нефти сокращала объемы
поставок сырой нефти, одновременно взвинчивая
цены. С 2,25 долл, за баррель сырой нефти, про-
даваемой Соединенным Штатам в 1970 г., цены
к концу десятилетия подскочили до 30 долл., а
на так называемом рынке наличного товара
нефть продавалась по 40 долл, и более за бар-
рель.
Рост экономики замедлился, поскольку раз-
витые страны начали затрачивать непропорцио-
нально большие доли своего национального бо-
гатства на получение энергии. Сотни миллиар-
дов долларов потекли немногим странам Ближ-
него Востока, контролирующим поставки неф-
ти. Газета «Нью-Йорк Таймс» сравнила 1973 г.
с 1929 г. и назвала его «одним из поворотных
пунктов в экономике XX столетия».
Растущая стоимость энергии отразилась на
всех ценах. Пагубная инфляция, не останавли-
ваясь, нарастала все больше и больше, достиг-
нув к концу 1970-х годов в США уровня 13%.
Доллар обесценивался по отношению к запад-
ногерманской марке и японской йене; цена на
золото исключительно резко возросла, составив
в начале 1980 г. 800 долл, за унцию, причем эко-
номические обозреватели предсказывают, что в
течение года цена этого металла достигнет
1000 долл, за унцию.
С каждым экономическим спадом страдали
инженеры. «Некоторые инженеры — специали-
сты по электротехнике и радиоэлектронике
слишком горды, чтобы становиться на учет как
безработные,— писал официальный представи-
тель Института ИИЭР в мартовском 1971 г. но-
мере журнала Electronics. — Они никогда не
записываются в списки безработных. Некоторые
162
начинают заниматься частной практикой как
консультанты, а некоторые просто берут свои
сбережения и уходят в отпуск, пока ситуация с
работой не улучшится».
В этой статье журнала Electronics указыва-
лось, что в районе Бостона имеется 5 тыс. без-
работных инженеров по электронике и еще до
3 тыс. инженеров ищут работу в Южно-Кали-
форнийском округе Ориндж в 1971 г.
Кроме экономических трудностей, у многих
американцев горькие чувства вызывала война
во Вьетнаме, которая казалась бесконечной.
Наконец, за внезапной эскалацией боевых дей-
ствий столь же внезапно последовал мирный
договор, и в апреле 1975 г. Соединенные Шта-
ты вышли из войны. Позднее в этом десятиле-
тии основной мишенью протестов стало ядерное
оружие, причем волна протестов достигла мак-
симума в марте 1979 г., когда авария на ядер-
ном реакторе в Три-Майл-Айленд (шт. Пен-
сильвания) вызвала всеобщий страх катастро-
фического расплавления радиоактивных тепло-
выделяющих элементов этого реактора. Угроза
миновала, однако во всем мире отношение к
ядерной энергии начали пересматривать.
В семидесятых годах состоялся также визит
президента Ричарда Никсона в Пекин (в
1972 г.), и закончился более чем двадцатилет-
ний период вражды между Китайской Народ-
ной Республикой и Соединенными Штатами.
Затем, в 1974 г., Никсон стал первым американ-
ским президентом, который был вынужден уйти
в отставку со своего поста в связи с попыткой
замять дело о состоявшемся двумя годами
раньше проникновении в штаб-квартиру Нацио-
нального комитета демократической партии в
Уотергейте (Вашингтон, округ Колумбия).
Ранее, в 1973 г., страна была шокирована
вынужденной отставкой вице-президента Спиро
Агню, находившегося под следствием по обви-
нению в финансовых махинациях и взяточниче-
стве. Вместо Агню был назначен республиканец
Джеральд Форд, который затем сменил Никсо-
на на посту президента.
По-видимому, столь же большой интерес вы-
звала поездка президента Египта Анвара Са-
дата в 1977 г. в Иерусалим с целью установле-
ния мира между его страной и Израилем.
К концу десятилетия, после переговоров с уча-
стием Садата, израильского премьер-министра
Менахема Бегина и президента Джимми Кар-
тера в Кемп-Дэвиде (шт. Мэриленд), соответст-
вующие соглашения были подписаны.
Десятилетие завершилось на тревожной ноте
международных осложнений. На протяжении
всех семидесятых годов США придерживались
политики разрядки по отношению к своему ста-
рому противнику по «холодной войне» — Совет-
скому Союзу и завязывали новые связи с мате-
риковым Китаем. Внезапно оказалось, что раз-
рядка умерла.
В декабре 1979 г. возобновились стиль и ри-
торика «холодной войны» в сочетании с прекра-
щением культурного обмена и торговли страте-
гическими товарами с русскими.
Несмотря на все это, дела в области элек-
троники шли успешно и было создано много но-
вых рынков сбыта. Изделия, которые фирмы с
трудом сбывали в течение первого года, в сле-
дующем году захватывали воображение потре-
бителя и вскоре начинали продаваться миллио-
нами — так было с электронными видеоиграми
и карманными игровыми автоматами, карман-
ными калькуляторами, цифровыми наручными
часами и кассетными видеомагнитофонами.
Вместе с инфляцией росла также и заработ-
ная плата инженеров. Анализ, проведенный
ИИЭР в 1979 г., показал, что средняя заработ-
ная плата членов ИИЭР впервые несколько пре-
высила 30 тыс. долл, в год, увеличившись на
15% за полтора года.
Президент Картер, придавая серьезнейшее
значение военным событиям в мире, потребовал
резкого увеличения расходов на оборону. Это
также способствовало расширению возможно-
стей для инженеров по электронике.
В течение 1970-х годов число инженеров по
электротехнике и радиоэлектронике, являющих-
ся членами ИИЭР, быстро росло и в 1979 г_
достигло 200 тыс., из которых 160 тыс. — инже-
неры США. Более того, ИИЭР перестал быть
просто распространителем технической инфор-
мации. Под давлением со стороны своих амери-
канских членов он принял на себя определен-
ные обязанности в попытках повлиять на зако-
нодательную деятельность конгресса, а также
на формирование представления общественно-
сти об инженерах и их роли в обществе.
Были также попытки заставить ИИЭР сде-
лать даже больше — например, помочь ограни-
чить число инженеров, выпускаемых высшими
учебными заведениями. Цель заключалась в
том, чтобы повысить ценность каждого инже-
нера, повысить вероятность его эффективного-
использования на работе и затруднить увольне-
ния в случае экономического спада.
К-омпьютеры действительно прошли
долгий путь с тех дней, когда появилась ма-
шина «Эниак», занимающая целый машинный
зал. Чем более зрелыми становились компьюте-
ры, тем более уменьшались их размеры. И ког-
да уже казалось, что предел малогабаритности
достигнут, они стали еще более миниатюрными.
1970-е годы, для которых характерны колос-
сальные успехи в развитии интегральных схем,,
явились началом эры микропроцессоров и мик-
рокомпьютеров.
Предпосылки для этих достижений были соз-
даны в середине 1970-х годов. В то время была
освоена и постоянно совершенствовалась техно-
163
.логия интегральных схем со структурами ме-
талл— окисел — полупроводник (МОП). Эта
технология применялась для изготовления сдви-
говых регистров, мультиплексоров, оператив-
ных (с произвольной выборкой) и постоянных
запоминающих устройств умеренной сложности.
В 1969 г. объем продаж МОП-приборов, с уче-
том заказных микросхем, составил 30—35 млн.
.долл., а на 1970 г. прогнозировался объем сбы-
та в сумме свыше 100 млн. долл.
Быстро рос спрос на настольные калькуля-
торы, причем конкурирующие фирмы-изготови-
тели активно шли по пути внедрения микросхем,
чтобы уменьшить габариты и стоимость своих
изделий. Свыше 50 % МОП-приборов, постав-
ленных американскими фирмами в 1970 г., бы-
ли применены в калькуляторах, большинство из
которых изготавливалось в Японии.
Изготовители калькуляторов настаивали на
создании специализированных больших инте-
гральных схем по МОП-технологии, однако из-
готовители полупроводниковых приборов стре-
мились к стандартизованным конструкциям.
Рынок калькуляторов требовал оригинальных
микросхем. Однако изготовители микросхем не
хотели быть связаны с каким-то одним покупа-
телем; они предложили архитектурное разделе-
ние калькулятора, пытаясь выделить схемы, ко-
торые могли бы оказаться привлекательными
более чем для одного изготовителя калькуля-
торов.
После такого архитектурного разделения
появление целого компьютера на кристалле
•оказалось только вопросом времени.
В августе 1969 г. фирма Intel Corp., распола-
гавшаяся тогда в Маунтен-Вью (шт. Калифор-
ния), получила заказ от японской фирмы Bu-
sicom Corp, на проектирование калькуляторных
микросхем. Марчиан Хофф, который сейчас счи-
тается создателем первого микропроцессора,
был ответственным за прикладные исследования
в фирме Intel. Он вспоминает сейчас, что тре-
бования фирмы Busicom были оригинальны в
том, что речь шла о наборе микросхем, рассчи-
танном на построение семейства калькуляторов.
«Они хотели использовать методы програм-
мирования ПЗУ для специализации функций»,—
вспоминает Хофф, добавляя, что «вместо того,
чтобы делать калькулятор с некоторыми воз-
можностями программирования, я хотел сде-
лать его как бы универсальным компьютером,
программируемым для работы в качестве каль-
кулятора».
Фирма Busicom одобрила конструкцию фир-
мы Intel в октябре 1969 г. Однако, говорит
Хофф, «фирма Intel осознала, что существует
большой рынок сбыта для компьютеров как
компонентов». В июне 1971 г. фирма Intel анон-
сировала микропроцессорное семейство 4004.
Набор микросхем 4004 был разработан Фе-
дерико Фэггином, который является сейчас пре-
•6*
зидентом фирмы Zilog Inc. В этот набор вхо-
дили следующие приборы: ПЗУ на 256 байт,
ЗУПВ на 32 бит с 4-бит выходным портом, 10-
разрядный сдвиговый регистр и расширитель
выходного порта и 4-разрядный микропроцес-
сор. Все они изготавливались по р-канальной
Первый микропроцессор. Этот прибор начинал разра-
батываться как специализированный для японского каль-
кулятора. Когда фирма Intel представила его в 1971 г.,
он оказался первым микропроцессором — 4-разрядным
прибором 4004. Выполненный по р-канальной МОП-техно-
логии с кремниевыми затворами, он имел размеры кри-
сталла 3,8X2,8 мм и содержал почти целиком произволь-
ные логические схемы; он был одним из приборов набо-
ра, включающего пять микросхем.
МОП-технологии с кремниевыми затворами.
Кристалл сдвигового регистра имел площадь
около 2,9 мм2, а кристалл каждого из трех дру-
гих приборов — приблизительно 10,6 мм2. Цен-
тральный процессор мог управлять работой
до 16 ПЗУ и 16 ЗУПВ, то есть был рассчитан
на максимальный объем постоянной памяти
4096 байт и оперативной памяти 4120 бит.
Фирма Intel была не единственным изготови-
телем процессора по технологии больших инте-
гральных схем. Фирмы Firchild Camera and
Instrument, American Microsystems, Texas In-
struments, Electronic Arrays, отделение Autone-
tics корпорации North American Rockwell и
фирма Mostek — все имели контракты на изго-
товление подобных калькуляторным микросхем
и наборов микросхем.
Через два месяца после того, как была одо-
брена конструкция будущего микропроцессора
4004, фирма Computer Terminals Corp, (сейчас
это фирма Datapoint Corp.) обратилась к фирме
Intel. Была поставлена новая задача. Смогла
ли бы фирма Intel выпустить в интегральном
исполнении регистры и магазинный стек для
программируемого терминала, который разра-
ботала фирма Computer Terminals?
164
Процессор для фирмы Computer Terminals
«был немногим сложнее, чем микросхема, раз-
работку которой мы только что завершили для
калькуляторной фирмы, — говорит Хофф. — По-
этому мы предложили вместо того, чтобы делать
просто регистровую микросхему, разработать
весь этот процессор в виде одного кристалла».
Однако, когда группа разработчиков фирмы
Intel всерьез проработала архитектуру этого
процессора, она нашла, что в одном из своих
аспектов эта архитектура слишком ограничена,
поэтому разработчики изменили схему кристал-
ла. Полученная в результате микросхема ока-
залась несовместимой с машинной архитекту-
рой фирмы Computer Terminals и так и не бы-
ла использована в терминале, для которого пер-
воначально предназначалась. Вместо этого фир-
ма Intel выпустила упомянутый прибор как мик-
ропроцессор 8008 для обычного рынка, а фирма
Texas Instruments разработала новый прибор по
техническому заданию фирмы Computer Termi-
nals.
Прибор 8008 был первым 8-разрядным микоо-
процессором. Имея размер кристалла около
3,18X4,31 мм, он конструктивно оформлялся в
18-контактном корпусе и начал предлагаться
пробными партиями в начале 1972 г. по цене
200 долл. Прибор содержал арифметическое ус-
тройство, семь 8-разрядных регистров данных
и стек памяти. В нем использовалось 45 инст-
рукций.
Прибор 8008 был более универсальным, чем
предыдущие микросхемы, и сопрягался с таки-
ми стандартными приборами памяти, как ЗУПВ
1101, ПЗУ 1601 и 1701, и сдвиговыми регистра-
ми серии 1400. 14-разрядный адрес этого про-
цессора позволял ему осуществлять прямой до-
ступ к памяти емкостью 16 384 байт, причем
различные виды памяти можно было размещать
в любых местах его карты памяти, как в маши-
не фон Неймана.
Весной 1973 г. фирма Intel уже поставляла
микрокомпьютерные наборы. В каждый набор,
кроме основного микропроцессора, входили
вспомогательные схемы памяти и периферийные
схемы, более чем в 10 раз превосходящие мик-
ропроцессор по стоимости. Согласно оценкам
специалистов, к 1975 г. промышленность долж-
на была поставить десятки тысяч подобных
наборов, что составило бы общий объем рынка
50 млн. долл. К 1979 г. рынок микропроцессо-
ров и однокристальных микрокомпьютеров до-
стиг объема 331 млн. долл.
В 1973 г. в этой области работали фирмы In-
tel, Fairchild, National Semiconductor и Rock-
well. К этому времени фирма National предста-
вила свой «Универсальный контроллер/процес-
сор», 4-разрядный прибор, который можно бы-
ло включать параллельно, как процессорную
секцию, чтобы получить длины слов до 32 бит.
Фирма говорила, что можно выполнять любую
инструкцию, если осуществить перестройку 23-
разрядных микроинструкций процессора в 100-
словных ПЗУ. 4-разрядный «Параллельный про-
цессор» фирмы Rockwell также был микропро-
граммируемым. Этот микропроцессор использо-
вал специальные ЗУПВ и ПЗУ, общий объем
памяти которых можно было расширить до
24 тыс. слов. Он имел 5-мкс длительность цик-
ла и мог выполнять 50 микроинструкций.
Однако конкуренция обострялась. Фирма
AMI подготавливала расширяемый набор при-
боров, который был ориентирован на работу со
словами длиной 8, 16 и 32 бит. Он должен был
иметь время цикла 600 нс и 120 инструкций.
Современный микропроцессор. В конце десятилетия по-
явились п-канальные микропроцессоры, подобные пока-
занному 16-разрядному прибору 68 000 фирмы Motorola.
Этот прибор, внедряемый в производство, содержит
68 000 транзисторов на кристалле размером около 6,2Х
Х7,15 мм. Его регулярная архитектура организована с
четким разбиением на отдельные функциональные узлы,
одним из которых является микропрограммная память
(два темных прямоугольника, расположенные вертикаль-
но в правой части кристалла).
Фирма Signetics Corp, работала над 8-разряд-
ным процессором «Пипчип», в котором для
уменьшения объема необходимой памяти ис-
пользовались методы кодирования. Фирма We-
stern Digital Corp, разрабатывала 8-разрядный
n-канальный прибор, который должен был вы-
глядеть как 16-разрядный микропроцессор бла-
годаря соответствующему микропрограммиро-
ванию.
В марте 1973 г. журнал Electronics цитиро-
вал слова Вильяма Робертса, бывшего в то
время вице-президентом по исследованиям и
разработкам в фирме Western Digital, который
говорил: «При хорошей логической организации
n-канальные микрокомпьютеры могли бы сопер-
ничать с сегодняшними мини-компьютерами».
Фактически мини-компьютеры начинали выгля-
165
деть скорее как микрокомпьютеры. В мае
1973 г. фирма Computer Automation сообщила
о создании интегрального компьютера Naked
Mini/LSI. Он обладал всеми функциональными
возможностями компьютерной платы Naked Mi-
ni, однако стоил вдвое дешевле, что было до-
стигнуто благодаря применению больших инте-
гральных схем. Новый компьютер был выполнен
на базе 7-кристального р-канального МОП цент-
рального процессора, который содержал четыре
идентичных процессорных кристалла и три
идентичных контроллерных кристалла.
Фирма National Semiconductor также пыта-
лась применить БИС для построения мини-
компьютеров. Непосредственно перед представ-
лением фирмой Computer Automation компью-
тера Naked Mini/LSI она анонсировала машину
IMP-16C. Эта машина содержала 16-разрядный
микропроцессор, ЗУПВ на 256 слов, ПЗУ на
512 слов н схемы ввода-вывода (ВВ), причем
все эти приборы располагались на одной схем-
ной плате размером около 216X279 мм.
Микропроцессоры явно опровергли сложив-
шееся было мнение о том, что они являются
просто приборами, заменяющими программируе-
мые калькуляторы. Вместо этого они начали
играть роль универсальных процессоров —
правда, они обладали меньшим быстродействи-
ем, чем мини-компьютеры.
В середине 1973 г. начали появляться сред-
ства проектирования, помогающие инженерам в
их работе, причем некоторые из этих средств
включали также программное обеспечение.
Фирма Intel начала предлагать схемно и кон-
структивно законченные микрокомпьютеры, со-
держащие микропроцессоры 4004 и 8008; они
получили название Intellec 4 и 8 соответствен-
но. В пакеты программных средств для Intellec
4 входили ассемблеры и симуляторы (модели-
рующие программы). Пакеты программных
средств для Intellec 8 содержали эти про-
граммы, а также текстовый редактор и кросс-
компилятор.
Начали также стабилизироваться такие по-
нятия, как внутрисхемная эмуляция и универ-
сальность. Фирма Applied Computing Technolo-
gy предложила для микропроцессоров средство
под названием ассемулятор; это были средства
ассемблирования программ, эмулирующих на-
бор кристаллов.
Р-канальные микропроцессоры считались в
общем первым поколением ассемуляторов. N-
канальная технология, по существу, ознамено-
вала собой появление второго поколения, при-
чем фирма Intel заняла здесь ведущую позицию
благодаря своему микропроцессору 8080 — 40-
контактному n-канальному МОП-прибору, усо-
вершенствованному варианту микропроцессора
8008; этот прибор стал одним из наиболее попу-
лярных БИС микропроцессоров в истории раз-
вития этого направления.
Именно тогда фирма Intel пошла по своему
пути обеспечения совместимости снизу вверх.
В микропроцессоре 8080 область адресации бы-
ла сделана в четыре раза больше, чем в 8008,—
стек был вынесен за пределы кристалла, так что
его размер стал ограничиваться только емко-
стью имеющейся оперативной памяти,— однако
МП 8080 имел тот же самый набор базовых ин-
струкций, что и МП 8008. Использование п-ка-
нальной технологии с кремниевыми затворами
обеспечило для МП 8080 длительность цикла
инструкции от 2 до 6 мкс, т. е. 10-кратное по-
вышение быстродействия по сравнению с МП
8008. МП 8080 был разработан Масатоси Сима,
который впоследствии ушел с фирмы Intel в
фирму Zilog, где разработал микропроцессор
Z80, отличающийся многими усовершенствова-
ниями по сравнению с МП 8080.
Проводились также исследования возможно-
сти применения технологии комплементарных
МОП-схем для реализации микропроцессоров,
а в начале 1974 г. фирма RCA выпустила пер-
вый К/МОП-микропроцессор, прибор 1802. Так-
же в 1974 г. фирма Texas Instruments предста-
вила свой прибор TMS 1000, 4-разрядный мик-
роконтроллер, который превзошел все прочие
процессоры — однокристальные или какие-либо
другие — по количеству проданных приборов на
миллионы штук.
Фирма Motorola, которая в течение некото-
рого времени держалась в тени, появилась на
сцене, проявив недюжинное техническое чутье.
В марте 1974 г. она представила свой микропро-
цессор 6800. Для этого прибора требовался все-
го один источник питания напряжением +5 В
против трех номиналов, необходимых для МП
8080. Кроме того, прибор имел разветвленную
шинную структуру, подобную той, которую фир-
ма Digital Equipment Corp, применяла в своих
мини-компьютерах PDP-11. Для нового прибора
предлагалось много вспомогательных средств.
Вместе с МП 6800 фирма Motorola предлагала
микропроцессорную систему проектирования
Exorcisor и четыре вспомогательных прибора:
6810 —статическое ЗУПВ с циклом 500 нс на
128 байт; 6816 — ПЗУ на 1024 байта; 6820 — пе-
риферийный адаптер сопряжения и 6850 — асин-
хронный связной адаптер сопряжения.
В июне 1974 г. фирма Rockwell анонсиро-
вала свой параллельный процессор PPS-8. Пре-
дыдущий 4-разрядный параллельный процессор
этой фирмы, PPS-4, пользовался успехом, и
фирма удвоила длину его слова, чтобы сохра-
нить конкурентоспособность с фирмами Intel и
Motorola. Прибор PPS-8, изготавливаемый по
р-канальной технологии, имел более 90 инструк-
ций и мог прямо адресовать 16 384 бгщт посто-
янной памяти плюс такой же объем оператив-
ной памяти.
Первый резидентный компилятор языка вы-(;
сокого уровня для микропроцессора был .пред-.
166
Сверхбыстродействующий компьютер. Исключительное
быстродействие, необходимое для научных расчетов, бы-
ло отличительной чертой векторного процессора «Крей-1»,
представленного в 1976 г. (показан справа). Он мог вы-
полнять в секунду 80 млн. операций с плавающей точ-
кой. Устройства располагались полукругом, чтобы свести
к минимуму длины соединительных связей.
ставлен фирмой Intel для языка под названием
ПЛ/М. Это случилось в июне 1974 г. Позднее
в том же году фирма Signetics начала поставки
пробных партий 8-разрядного параллельного
микропроцессора 2650, а фирма National выпус-
тила 16-разрядный прибор под названием РАСЕ
(сокращение для английских слов, означающих
«процессорный и управляющий элемент»). Этот
прибор рекламировался как первый в мире од-
нокристальный 16-разрядный микропроцессор.
Он содержал четыре накапливающих регистра
(сумматора), причем в нем широко использова-
лось управление по прерываниям. Разработчи-
ки говорили, что они выбрали для изготовления
прибора РАСЕ р-канальную технологию, по-
скольку она обеспечила длительность команд-
ного цикла 10 мкс и позволила им разместить
все функциональные узлы на одном кристалле.
К осени 1975 г. на продажу выпускалось
почти 40 различных типов микропроцессоров.
Однако эти микропроцессоры были еще далеко
не такими, чтобы их легко было использовать.
Это обусловило необходимость создания мно-
гочисленных периферийных и вспомогательных
схем, таких, как адаптеры сопряжения и связ-
ные контроллеры. Со временем разработчики
микросхем приняли системный подход. Они изу-
чали область применения микропроцессоров и
разрабатывали процессор, периферийные схемы
и компиляторы программного обеспечения до, а
не после начала выпуска семейства приборов.
Затем изготовители микросхем увидели, что
благодаря повышению насыщенности кристал-
лов некоторые из периферийных функциональ-
ных узлов можно было бы разместить на том
же самом кристалле, что и микропроцессор, тем
самым упрощая сопряжение. В связи с этим по-
явился однокристальный микрокомпьютер, ко-
торый ознаменовал собой открытие целой широ-
кой области новых контроллерных приложе-
ний,— от автоматизированных игрушек и про-
граммируемых игр до управления автомобиль-
ными двигателями.
Первым однокристальным 8-разрядным мик-
рокомпьютером был прибор 8048 фирмы Intel.
Однако владельцами основного патента на од-
нокристальный микрокомпьютер были Майкл
Кочрен и Гари Бун, сотрудники фирмы Texas
Instruments; этот патент был выдан им в 1971 г.
Прибор 8048 фирмы Intel содержал цент-
ральный процессор, оперативную память, по-
стоянную память и средства ввода-вывода.
В конце 1976 г. в него было введено также ПЗУ
со стиранием информации ультрафиолетовым
излучением, что расширило диапазон его при-
ложений.
Тем временем фирма Motorola подготавлива-
ла производство контроллера 6802, фирма Rock-
well выпускала пробные партии своего двухкри-
стального контроллера PPS-8/2, а фирма Mostek
167
проводила работы по однокристальному прибо-
ру F-8, который впоследствии превратился в
микрокомпьютер 3870 и был передан для изго-
товления фирме Fairchild в качестве второго по-
ставщика. Наступила эра микрокомпьютеров —
не только однокристальных приборов, но также
одиночных схемных плат. Большие интегральные
схемы позволили как изготовителям полупро-
Совместимость. Компьютеры, построенные с широким ис-
пользованием БИС, конструктивно и схемно совместимые,
но гораздо более быстродействующие, чем модели «Си-
стемы/370» фирмы IBM, были представлены различными
компаниями, например Amdahl Corp. На фотографии по-
казан компьютер 470V/6 фирмы Amdahl, проходящий
контрольную проверку перед отправкой в Университет
пров. Альберта.
водниковых приборов, так и изготовителям ми-
ни-компьютеров выпускать на продажу функ-
ционально законченные, готовые к работе ком-
пьютеры в виде небольших печатно-схемных
модулей.
Однокристальные приборы начали совмещать
в себе различные функциональные узлы. Пока-
зательным примером в этом смысле явилось
анонсирование в начале 1978 г. фирмой Moto-
rola многочисленных дополнений к своему се-
мейству 6800. Прибор 6801, который начал пред-
лагаться пробными партиями в конце того же
года, реально совмещал в себе семь интеграль-
ных схем. Кроме центрального процессора 6800,
на той же подложке размещались функцио-
нальные узлы, эквивалентные следующим при-
борам: генератору синхросигналов 6875, 128-
байт ЗУПВ 6810, 1024-байт ПЗУ 6830, конт-
роллеру параллельного ввода-вывода 6821, кон-
троллеру последовательного ввода-вывода 6850
и таймеру 6840.
Микрокомпьютеры начали также оснащать-
ся средствами для работы с аналоговыми сиг-
налами. В дополнение ко всем своим внутрен-
ним цифровым схемам некоторые однокристаль-
ные приборы начали включать средства для уп-
равления индикаторами с большими токами,
встроенные таймеры и счетчики событий, детек-
торы пересечения нулевого уровня и даже ана-
лого-цифровые и цифроаналоговые преобразо-
ватели. Прибор 8022 фирмы Intel, например,
имел два аналоговых входа. Наиболее совер-
шенные для того времени (1978 г.) средства
сопряжения были реализованы в приборе 2920
фирмы Intel. В структуре этого прибора с мик-
ропрограммным управлением имелись аналого-
вые входы и выходы, что позволяло решать
сложные задачи фильтрации сигналов при их
обработке в реальном времени.
Затем появились так называемые комбини-
рованные машины — процессоры с 8-разрядны-
ми внешними шинами, но с 16-разрядными вну-
тренними операциями. Примерами таких прибо-
ров являлись микрокомпьютер 6809 фирмы Mo-
torola, 9980 фирмы Texas Instruments и 8088
фирмы Intel.
Изготовители однокристальных микроком-
пьютеров со временем стали ориентировать их
на два различных рынка сбыта: один — для
8-разрядных приборов умеренной стоимости и
другой — для 4-разрядных приборов очень низ-
кой стоимости. Изготовители микрокомпьюте-
ров поняли, что их изделия могут не только на-
ступать на пятки мини-компьютерам, но имеют
также возможности превзойти по производи-
тельности более крупные машины. Началом
этому явилось так называемое третье поколе-
ние 16-разрядных центральных процессоров.
Хотя первый 16-разрядный микропроцессор
выпустила не фирма Intel, она первой начала
изготавливать высокопроизводительный 16-раз-
рядный микропроцессор, прибор 8086. На кри-
сталле площадью около 33 мм2 этого прибора,
изготовляемого по 4,5-мкм н-моп -технологии,
размещалось свыше 29 тыс. транзисторов.
За прибором 8086 последовали быстродейст-
вующие 16-разрядные микропроцессоры фирм
Zigol (Z8000), Motorola (68000) и National
(16000). Эти изготовители микрокомпьютеров
явно нацеливались еще на одну область приме-
нения своих изделий — системы. Они хотели,
чтобы их машины использовались не только для
выполнения программ, но также для написания
программ в системах обработки научных и ком-
мерческих данных. Новые архитектуры были
ориентированы на разработчиков компиляторов
и могли непосредственно работать с самыми
различными языками высокого уровня.
Однако непосредственная работа с языками
высокого уровня и обработка сигналов были не
единственными функциями, для реализации ко-
торых предназначались микрокомпьютеры.
Вслед за этим появились такие приложения, как
ВВ с более широкими функциональными воз-
можностями, математические вычисления, шиф-
рация данных и управление точечно-матричны-
ми принтерами. Появились универсальные конт-
168
роллеры, которые могли принимать команды от
главного процессора, подключая одно из не-
скольких периферийных устройств к системной
шине.
Особенно важным для внедрения микропро-
цессоров оказалось то, что изготовители полу-
проводниковых приборов гарантировали воз-
можность получения своих изделий более чем
от одного поставщика. Например, прибор 8080
имеет самый длинный перечень вторых постав-
щиков; в него входят такие фирмы, как Advan-
ced Micro Devices, Texas Instruments, National
Semiconductor, Signetics, Hitachi и Nippon Elect-
ric. Лицензию на право производства этого при-
бора получила также фирма Siemens.
ч
то касается крупных компьютеров,
то 1970-е годы были для них периодом консоли-
дации. На смену революционным изменениям
в фундаментальной организации или архитек-
туре, которые происходили в 1950—1960-х го-
дах, пришли более эволюционные разработки
1970-х годов. Это вызывалось необходимостью.
Архитектура компьютера определяет, каким об-
разом он работает и каким образом его следует
программировать; любые архитектурные измене-
ния вынуждают пользователя компьютера пере-
писывать программы для этого компьютера. Из-
готовители компьютеров весьма беспокоились
о том, чтобы избежать морального устаревания
тех программных средств, стоимость которых к
середине 1970-х годов выражалась суммой в не-
сколько миллиардов долларов.
Однако некоторые изменения были неиз-
бежными. Продолжающееся развитие интеграль-
но-схемной технологии, нашедшее отражение в
появлении микропроцессоров и микрокомпьюте-
ров, привело к разительному обновлению базо-
вых стандартных блоков логики и памяти круп-
ных компьютеров. Возможность размещать все
больше и больше функциональных логических
схем на одном кристалле вынудила разработчи-
ков аппаратных средств пересмотреть свой под-
ход к проектированию. Некоторые пошли по
пути разработки специализированных интеграль-
ных схем. Другие решили, что можно в какой-
то степени пожертвовать гибкостью, чтобы выга-
дать благодаря уменьшенной стоимости стан-
дартных для промышленности приборов, на-
пример микропроцессорных модулей-секций.
Третьи пошли по пути компромисса, применяя
матрицы логических вентилей — выпускаемые
в больших количествах кристаллы, содержащие
сотни логических вентилей с соединительными
связями, которые можно специализировать, про-
сто меняя рисунки металлизации, получаемой
осаждением на конечных этапах изготовления
кристалла'.
J Структура этой отрасли промышленности на-
чала меняться, когда компьютерные фирмы по-
шли на создание своих собственных предприя-
тий по изготовлению полупроводниковых прибо-
ров— как сделала фирма IBM в 1960-х го-
дах — и полупроводниковые фирмы в свою оче-
редь вступили в область производства компью-
теров.
Еще одним серьезным шагом в области аппа-
ратных средств был переход на полупроводни-
ковую память. Благодаря снижению цен на по-
лупроводниковые приборы появились миниатюр-
ные, надежные и недорогие элементы памяти
для построения все более крупных по емкости
основных оперативных запоминающих устройств.
Сочетание полупроводниковой памяти и но-
вых логических приборов привело также к рас-
ширенному использованию микропрограммиро-
вания в конструкциях компьютеров. Вместо ап-
паратно реализованной логики для выполнения
одной конкретной функции используется набор
так называемых микроинструкций, которые мо-
гут динамически изменять конфигурацию свя-
зей между логическими элементами компьютера.
Вначале эти инструкции размещали в постоян-
ных запоминающих устройствах, а впоследст-
вии начали хранить в оперативной памяти, что-
бы их можно было легко менять.
Наибольшую выгоду от всех этих новых до-
стижений получили изготовители средств пере-
дачи данных. Благодаря микропроцессорам мо-
демы стали достаточно «разумными», чтобы вы-
полнять разнообразные функции по установле-
нию режима передачи данных, контролю и ис-
правлению ошибок, что повысило скорость и
надежность передачи данных. А изготовители
компьютеров способствовали развитию систем
передачи данных путем выпуска связных про-
цессоров-адаптеров и специальных программных
средств для передачи данных. В результате
идея дистанционной обработки данных, которая
впервые нашла свое отражение в методах разде-
ления времени в 1960-х годах, в течение 1970-х
годов развилась и обеспечила возможность
создания распределенных систем обработки дан-
ных.
Изготовители периферийного оборудования,
совместимого с машинами фирмы IBM., в на-
чале этого десятилетия испытали серьезные
трудности, однако затем снова начали процве-
тать. Это поощрило новых изготовителей во гла-
ве с бывшим разработчиком фирмы IBM Джи-
ном Амдалом к тому, чтобы начать выпуск це-
лых компьютеров, совместимых с машинами
фирмы IBM.
Осталось всего пять изготовителей крупных
компьютеров, которые продолжали конкуриро-
вать с фирмой IBM: Burroughs, Univac, NCR,
Control Data' и Honeywell. Они стремились идти
в ногу с разрабатываемыми фирмой IBM изде-
лиями и оставаться конкурентоспособными по
технико-экономическим показателям, одновре-
менно используя новые полупроводниковые при-
169
боры для модернизации своих машин с архи-
тектурами третьего поколения.
На наивысшем уровне диапазона вычисли-
тельной мощности находились крупные супер-
компьютеры, предназначенные для высокопро-
изводительных научных вычислений. Здесь наи-
более успешно шли дела у фирмы Control Data.
Фирма Texas Instruments вступила в эту об-
ласть в 1971 г., представив «Новый научный
компьютер», перспективный процессор с поточ-
ной обработкой данных, главным назначением
которого было применение в геологической раз-
Освещение. Все изготовители полупроводниковых прибо-
ров создают у себя специальные помещения для лито-
графических работ, где используется освещение при по-
мощи желтых безопасных ламп; в этих помещениях про-
изводится экспонирование рисунков фотошаблонов на
полупроводниковые пластины. На фотографии показано,
как производится проверка полупроводниковых пластин
техниками на предприятии фирмы American Microsys-
tems.
ведке нефтяных месторождений. Однако, изгото-
вив несколько суперкомпьютеров, фирма пре-
кратила работы в этой области.
Более успешно пошли дела у фирмы Cray
Research. В 1971 г. Сеймор Крей, творчески ак-
тивный разработчик фирмы Control Data, поки-
нул эту фирму, чтобы организовать собственную
компанию с ориентацией на сверхбыстродейст-
вующие суперкомпьютеры для научных вычис-
лений. Результатом, который появился спустя
пять лет, был векторный процессор Сгау-1, ко-
торый мог выполнять 80 млн. операций с пла-
вающей запятой в секунду. Это был самый
быстродействующий компьютер в мире. Перво-
начальная конструкция аппаратных средств
компьютера Cray была выбрана для обеспече-
ния максимального быстродействия и физически
представляла полукруг, чтобы свести к миниму-
му длины внутренних связей.
В то же самое время в течение 1970-х годов
исключительно быстрыми темпами развивался
сектор мини-компьютеров, главным образом
благодаря появлению новых БИС. Диапазон но-
' вых разработок простирался от однокристаль-
ных приборов до компьютеров, перекрывающих-
ся по своим возможностям с традиционными
крупными машинами. Ведущую роль играла но-
вая фирма, которая изобрела такой мини-ком-
пьютер, — Digital Equipment Corp. (DEC) (Мей-
нард, шт. Массачусетс).
Показателем роста сектора мини-компьюте-
ров был рост фирмы DEC. В конце финансового
1970 г. эта фирма имела годовой доход более
135 млн. долл. Спустя семь лет ее годовой до-
ход почти в восемь раз превысил эту цифру и
составил 1,05 млрд. долл.
Сектор мини-компьютеров привлек десятки
конкурирующих фирм. Наибольшего успеха до-
бились фирмы Data General, Texas Instruments?
General Automation, Systems Engineering Labo-
ratories, Interdata, Tandem Computers, Prime
Computer, Modular Computer Systems, Harris
Computer и Microdata.
Плодородной почвой для новых компьюте-
ров и областью, в которой сошлись многие ра-
нее разобщенные изделия этой отрасли промыш-
ленности, стали, в частности, системы для малых
учреждений. Изготовители «разумных» термина-
лов и систем подготовки и ввода данных, уже
имевшие малые конторы и фирмы в качестве
своих заказчиков и пользователей, поняли, что
новый уровень миниатюризации полупроводни-
ковых приборов дает им возможность сделать
свои системы более мощными — в конечном сче-
те истинными вычислительными системами в той
же конструкции.
Первой на этом пути была фирма Datapoint?
которая в 1971 г. представила свой кассетный
накопитель на магнитной ленте модели 2200, по-
строенный на базе микропроцессора фирмы Te-
xas Instruments. Это стало основой для созда-
ния серии малых конторских компьютеров, ко-
торые могли располагаться на столе и связы-
ваться с полным набором периферийных уст-
ройств. Следующим' оригинальным изделием
фирмы Datapoint была «Вычислительная систе-
ма с присоединяемыми ресурсами», анонсиро-
ванная в декабре 1977 г. Особенностью этой си-
стемы было сочетание специализированных
программных средств и новой сети связи из
коаксиального кабеля; система позволяла поль-
зователям объединять различные модели про-
цессоров фирмы, так что они могли коллективно’
использовать периферийные устройства, данные
и разделять задачи обработки.
Одним из специализированных видов контор-
ских работ, где нашли применение компьютеры,,
стала обработка текстовых данных. Фирме IBM.,,
которая уже являлась ведущим изготовителем
телетайпов и электрических пишущих машин,
приписывается честь открытия этого рынка в.
1964 г., когда она представила пишущую ма-
шинку с накопителем на магнитной ленте.
170
Электронно-лучевая литография. Электронно-лучевая
система экспонирования, или EBES, была разработана фир-
мой Bell Laboratories, а лицензия на ее производство пе-
редана внешним фирмам-изготовителям. На фотографии
показан техник, держащий фотошаблон БИС перед встав-
),ением его подооную установку на предприятии фир-
мы Western Electric (Аллентаун, шт. Пенсильвания).
В этом устройстве обеспечивалась возможность
запоминания информации на магнитном носите-
ле для последующего редактирования и автома-
тической перепечатки. Как ни странно, на этот
новый рынок бросились не традиционные по-
ставщики конторского оборудования, а множе-
ство новых компаний, в том числе СРТ Corp.,
Daconis, Jacquard Systems, Lexitron, Linolex,
NBI, Qyx, Redactron и Vydec. Затем к ним при-
соединились такие изготовители мини-компью-
теров, как DEC, Datapoint и Wang, и такие по-
ставщики «разумных» терминалов, как фирма
Four-Phase.
В течение 1970-х годов появилось много раз-
нообразных экранных терминалов, которые в
корне изменили процесс ввода-вывода данных
и в общем упростили общение с компьютером.
Эти терминалы поднялись на качественно но-
вый уровень благодаря микропроцессорам. Те-
перь стало возможным осуществлять буфериза-
цию как данных, принимаемых с терминала,
так и данных, передаваемых компьютеру; благо-
даря этому регенерацию изображения на экра-
не удалось реализовать средствами самого тер-
минала. Кроме того, появилась возможность
редактирования и контроля информации перед
ее передачей компьютеру, что также уменьшило
число ошибок.
Некоторые терминалы, выполненные на базе
микропроцессоров, стали настолько разумными,
что уже трудно отличить их от настольных
компьютеров, продаваемых в качестве малых
конторских систем. К концу десятилетия почти
90 фирм изготавливали экранные терминалы,
причем более половины выпускаемых на рынок
изделий были с микропроцессорным управле-
нием. К концу 1979 г. в эксплуатации находи-
лось уже около 2 млн. экранных терминалов,
что сделало их самым распространенным уст-
ройством ввода-вывода.
Росли также потребности документирования
результатов работы компьютера. Для малых
вычислительных систем одним из наиболее рас-
пространенных печатающих устройств 1970-х
годов стал точечно-матричный последователь-
ный принтер; первое устройство такого рода
было представлено фирмой Centronics в 1970 г.
К концу десятилетия принтеры стали гораз-
171
до менее сложными конструктивно. Был разра-
ботан быстродействующий безударный странич-
ный принтер, причем скорость печати таких ма-
шин, как 3800 фирмы IBM, «Страничной печа-
тающей системы» фирмы Honeywell и 9700 фир-
мы Xerox, была доведена до 20 000 строка/мин.
Кроме того, совершенствовалась конструкция
миниатюрных безударных принтеров, таких, как
6670 фирмы IBM, «Разумное копирующее уст-
ройство» фирмы Wang и аналогичные устрой-
ства японских изготовителей. Более эффектив-
ными стали также струйные печатающие уст-
ройства.
Несмотря на то что компьютерная промыш-
ленность США была вынуждена прибегнуть к
консолидации, она сохраняла свое доминирую-
щее положение на мировом рынке. В результа-
те многие страны продолжали придерживаться
политики протекционизма для своих отечествен-
ных изготовителей компьютеров либо даже уже-
сточали меры защиты. А для того чтобы про-
никнуть на исключительно прибыльный рынок
США, иностранные фирмы начали приобретать
американские компании.
На протяжении всего последнего десятиле-
тия фирму IBM неоднократно обвиняли в на-
рушении антитрестовских законов. Много исков
было подано различными конкурентами, однако
все они отошли на второй план с началом феде-
рального судебного дела. После шести лет пред-
варительной подготовки в 1975 г. начался судеб-
ный процесс по иску министерства юстиции про-
тив гигантской корпорации по обвинению в на-
рушении антитрестовского закона. Судебные
разбирательства шли не быстро, и к апрелю
1978 г. фирма IBM только начинала свою за-
щиту. Специалисты промышленности ожидают,
что этот 11-летний процесс продлится по мень-
шей мере еще несколько лет.
1 1 овышение степени интеграции ока-
зало громадное влияние на методы изготовления
микросхем и гибридных схем, а также на спо-
собы монтажа связей в общем. Как и в 1960-х
годах, большие успехи были сделаны в области
литографии для получения микросхем повышен-
ной насыщенности. Кроме того, следует отметить
следующее:
□ Конструкции микросхем в корне измени-
лись благодаря созданию пленочных и керами-
ческих носителей кристаллов.
□ Появились большие полностью цифровые
многослойные гибридные схемы.
□ В промышленности по изготовлению печат-
ных схемных плат были разработаны платы с
тонкими линиями для обеспечения высокого
быстродействия и четырехслойные платы для
обеспечения высокой плотности упаковки. При
изготовлении недорогих печатных схемных плат
нашли применение методы толстопленочной гиб-
ридной технологии.
□	Разъемы стали более миниатюрными.
□	Появились новые автоматические методы
монтажа, альтернативы популярного способа
накрутки проводов, обеспечивающие более вы-
сокую плотность монтажа.
□	Устройства преобразования данных посте-
пенно прошли путь от модульной к гибридной,
а затем к монолитной форме.
В интегральных схемах начала 1970-х годов
использовались линии шириной 20 мкм. К сере-
дине 1970-х годов геометрические размеры этих
линий уменьшились до 10 мкм. В конце деся-
тилетия вполне обычными для производства
микросхем стали размеры 3—4 мкм, причем
уже довольно легко можно было получать
опытные образцы схем с линиями шириной 1—
2 мкм.
В начале десятилетия практически все ми-
кросхемы изготавливались с экспонированием
ультрафиолетовым светом через фотошаблоны,
находящиеся либо в соприкосновении, либо в
непосредственной близости с покрытыми рези-
стом пластинами. Такая система обеспечивала
удовлетворительную разрешающую способность,
однако ее узким местом были фотошаблоны, и
к тому же она давала малый процент выхода
годных кристаллов.
Чтобы исключить эти недостатки, фирма
Perkin-Elmer Corp, в 1973 г. разработала опти-
ческую проекционную установку Micralign. Эта
бесконтактная система обеспечила резкое уве-
личение процента выхода годных микросхем и
повышение долговечности фотошаблонов. Систе-
ма Micralign была оптической проекционной
установкой, способной экспонировать всю полу-
проводниковую пластину одновременно в мас-
штабе 1 : 1, с линиями и зазором между ними
шириной в 2 мкм и ошибкой совмещения
±1 мкм — более чем достаточно для микросхем
1970-х годов. Она была, по-видимому, наиболее
используемой литографической машиной десяти-
летия.
Электронно-лучевая литография стала глав-
ным фактором, обеспечившим изготовление фо-
тошаблонов для оптического литографического
оборудования. Без способности изготавливать
фотошаблоны с линиями микронной ширины
был бы невозможен ни один литографический
метод изготовления БИС, основанный на исполь-
зовании либо фотошаблонов, либо сеток.
Одна из первых электронно-лучевых систем
была разработана фирмой Bell Laboratories в
1974 г. В этой системе под названием «Система
электронно-лучевого экспонирования» фотошаб-
лоны изготавливались при помощи электронного
луча с растровым сканированием, направляемо-
го на непрерывно движущийся стол. Совмеще-
ние пластины с лучом осуществлялось под уп-
равлением лазерного интерферометра. Лицеи-
172
зии фирмы Bell на создание коммерческих ва-
риантов этой системы получили фирма ЕТЕС
Corp. (Хейверд, шт. Калифорния) и отделение
Extrion фирмы Varian (Глостер, шт. Массачу-
сетс). Машины этих фирм постепенно стали
основными инструментами для изготовления
фотошаблонов на предприятиях по производст-
ву микросхем в США и за рубежом.
В течение этого периода некоторые из наи-
более совершенных электронно-лучевых машин
были изготовлены собственными силами в та-
ких фирмах, как Hughes, IBM и Texas Instru-
ments. Фактически в конце 1970-х годов фирма
IBM была одной из немногих компаний, кото-
рые использовали способ непосредственного
экспонирования партий производственных полу-
проводниковых пластин, минуя промежуточный
этап изготовления фотошаблонов; в фирме IBM
для этого применялась система ELI с растро-
вым сканированием.
Третий этап в литографии начался в 1977 г.,
когда отделение фирмы GCA Corp, в Берлингто-
не (шт. Массачусетс) анонсировало установку
Mann 4800 для непосредственного пошагового
экспонирования пластин; эта установка обеспе-
чивала экспонирование линий шириной 1,5 мкм
и позволяла обрабатывать 30—60 пластина/ч.
В 1970-х годах интенсивные исследования
проводились в области рентгенолучевой лито-
графии, напоминающей контактную литогра-
фию и литографию с малым зазором между
фотошаблоном и пластиной, но отличающуюся
использованием рентгеновского, а не ультра-
фиолетового излучения. Основными достоинст-
вами рентгенолучевой литографии были ее про-
стота, высокая разрешающая способность и про-
изводительность. Начиная с 1975 г. большие
работы в этой области проводили фирмы Bell
Laboratories, Hughes Research, General Instru-
ment, лаборатория им. Линкольна Массачусет-
ского технологического института и фирма
Texas Instruments. Первая промышленная рент-
генолучевая литографическая система появилась
в 1978 г. Она была разработана в Японии сов-
местно фирмами Nippon Telephone and Telegraph
Public Corp, и Nikon.
В начале десятилетия в качестве корпусов
микросхем использовались главным образом
пластмассовые и керамические 14—16-контакт-
ные корпуса с двухрядным расположением вы-
водов, а также небольшое число плоских кор-
пусов для военных и космических приборов.
К 1979 г. положение изменилось, поскольку для
БИС потребовались корпуса с гораздо большим
числом выводов. К этому времени наибольшее
распространение получили 40-, 64- и 68-контакт-
ные корпуса.
В их число входили большие корпуса с двух-
рядным расположением выводов, более миниа-
тюрные корпуса с четырехрядным расположе-
нием выводов (прямоугольные корпуса с че-
тырьмя рядами выводов, с шагом около 1,27 мм)
и еще более миниатюрные керамические, пласт-
массовые и пленочные носители кристаллов.
Популярным корпусом для микросхем был
керамический носитель кристалла. Впервые он
появился в 1971 г. в фирме ЗМ Со. (Сент-Пол,
шт. Миннесота); по размерам он примерно
Фирма IBM разработала систему электронно-лучевого
экспонирования, которую ее отделение информацион-
ных систем использовало в 1978 г. для экспонирования
соединительных линий на биполярных кристаллах для
своего малого конторского компьютера «Системы/38».
Каждый кристалл содержит 704 логических элемента и
имеет размеры 4,6X4,6 мм.
втрое меньше аналогичного корпуса типа DIP.
Это был квадратный многослойный керамиче-
ский корпус, по нижней периферии которого с
шагом 1,0 или 1,3 мм размещались золотые
контакты. Кристалл прикреплялся к золотой
базовой пластинке внутри полости в керамике.
Этот малый герметизированный корпус можно
было легко монтировать или снимать с иечат-
ных схемных плат и гибридных приборов.
Новые, по преимуществу цифровые, БИС
вскоре начали оказывать влияние на конструк-
ции гибридных микросхем. Исключительно насы-
щенные рисунки соединительных связей, требуе-
мые для корпусов БИС, можно обеспечить толь-
ко при использовании многослойных керамиче-
ских гибридных приборов. Были разработаны
толстопленочные гибридные приборы, имеющие
до 15 слоев проводников на подложке размером
51X51 мм. При этом плотности компоновки на-
ходились в диапазоне от 15 до 20 кристаллов на
кв. дюйм. До настоящего времени такую плот-
ность можно достичь только при помощи этого
метода.
Многослойным толстопленочным гибридным
приборам оказывалось предпочтение перед тон-
173
копленочными, изготавливать которые гораздо
труднее. Тонкопленочная технология не полно-
стью потеряла свое значение, но использовалась
главным образом для изготовления прецизион-
ных резисторов и резисторных цепей.
В 1970-х годах технология печатных схемных
плат также претерпела существенные изменения.
К числу значительных достижений относятся
Подгонка. Установки лазерной подгонки, управляемые от
компьютера, повышают процент выхода микросхем бла-
годаря точному удалению избытка резистивного материа-
ла тонких или толстых пленок. На фотографии показана
лазерная подгонка толстопленочного гибридного при-
бора при помощи установки на базе лазера со структу-
рой на иттриево-алюминиевом гранате с модуляцией до-
бротности; изготовитель установки — ведущая фирма
в области лазерной подгонки Electro Scientific Industries.
создание схемных плат с тонкими линиями, мас-
совое формование многослойных плат, примене-
ние толстопленочной технологии для упрощения
производства печатных схемных плат и исполь-
зование покрытой керамикой стали в качестве
подложки.
Что касается недорогих печатных схемных
плат, здесь можно отметить два важных дости-
жения. Все ведущие поставщики толстопленоч-
ных паст разработали недорогие полимеры, ко-
торые можно наносить путем шелкографии и
вжигать на стандартные подложки плат. Пасты
служат для образования проводников, резисто-
ров и для создания изолирующих пересечений.
Этот метод нашел применение в бытовой элект-
ронике особенно в Японии и в Европе.
Другим важным достижением было примене-
ние дешевых, но прочных покрытых керамикой
стальных подложек с модифицированными тол-
стопленочными материалами для изготовления
схем. В начале 1970-х годов фирма General
Electric (GE) и GTE/Sylvania начали по методу
шелкографии наносить толстопленочные провод-
ники на небольшие покрытые керамикой сталь-
ные платы, используемые в матричных лампах-
вспышках для недорогих фотокамер. К концу
1970-х годов все ведущие изготовители, такие,
как фирма Erie Ceramic Arts Со. (Эри, шт. Пен-
сильвания), Alpha Metals Inc. (Джерси-Сити,
шт. Нью-Джерси) и подразделение Lamp Depart-
ment фирмы General Electric (Кливленд), вы-
пускали покрытую керамикой сталь, причем ке-
рамика имела электронную проводимость (низ-
кое содержание ионов).
В начале 1970-х годов основными методами
автоматического монтажа печатных схемных
плат были метод накрутки проводов (Wire-
Wrap) и метод Multiwire, а в некоторых авиа-
космических фирмах применялась стежковая
сварка (Stitch Wiring), при которой изолирован-
ные никелевые провода холодной сваркой при-
креплялись к расположенным в виде матрицы
нержавеющим стальным контактам, запрессован-
ным в стеклоэпоксидную плату. В дальнейшем
для соединения быстродействующих логических
микросхем с высокой плотностью компоновки
потребовались более короткие монтажные связи.
Одним из возможных решений было использова-
ние метода Multiwire, при котором провода про-
кладывались поверх платы и заливались лаком.
Другим возможным решением было примене-
ние планарной стежковой сварки — метода,
предложенного фирмой Accra Point Arrays Со.
(Санта-Ана, шт. Калифорния) в 1973 г.; вместо
присоединения проводов к нержавеющим сталь-
ным штырькам в нем использовались изолиро-
ванные никелевые провода, которые при помощи
холодной сварки прикреплялись к нержавеющим
стальным контактам на стеклоэпоксидной плате.
Третий метод — Solder-Wrap — был предло-
жен в 1976 г. фирмой United Wiring and Manu-
facturing Co. (Гарленд, шт. Техас). В этом мето-
де использовался управляемый компьютером ин-
струмент, который протягивал тонкий изолиро-
ванный провод к лепесткам для распайки или к
выводам гнезд разъемов. Провода распаивались
при помощи паяльника-зонда, который одновре-
менно удалял изоляцию благодаря нагреву. Пос-
ле припайки провод автоматически откусывался
со стороны инструмента.
Четвертый метод монтажа, метод Quick-Con-
nect, был разработан в 1975 г. фирмой Bell
Laboratories, а затем внедрен для изготовления
схемных плат с Шоттки/ТТЛ-приборами во всей
фирме Bell. В этой системе управляемая ком-
174
пьютером монтажная головка прокладывала и
вставляла изолированные провода в контактные
отверстия, нарушающие изоляцию, на печатной
схемной плате с регулярным рисунком. В 1979 г.
фирма Robinson-Nugent Inc. (Нью-Олбани, шт.
Индиана) получила лицензию на право произ-
водства таких плат и оборудования.
ч
1 то касается компонентов, то в
1970-х годах фирмы-изготовители активно шли
по пути миниатюризации. Резисторы и конденса-
торы стали сравнимы по габаритам с кристалла-
ми микросхем, так что их можно было разме-
щать на гибридных подложках. Все виды компо-
нентов — резисторы, конденсаторы, многозвен-
ные цепочки, язычковые реле, переключатели и
никель-кадмиевые аккумуляторы — начали вы-
пускаться в корпусах типа DIP.
В технологии изготовления разъемов также
были достигнуты успехи, которые в значительной
степени повлияли на реализацию связей между
устройствами. К числу подобных достижений
можно отнести создание первых оптоволоконных
разъемов, первых разъемов с нулевым усилием
сочленения и использование луженых контактов
в герметизированных (газонепроницаемых) разъ-
емах с высоким контактным давлением.
Оптоволоконные линии передачи данных бы-
ли одним из больших достижений 1970-х годов.
Однако развитие этой технологии сдерживалось,
пока в 1975 г. отделение радиоизделий фирмы
Amphenol и отделение Cannon Electric фирмы
ITT не начали выпускать на продажу оптоволо-
конные разъемы. Инженеры получили техниче-
скую возможность заканчивать оптический ка-
бель разъемом для подключения его к оборудо-
ванию или даже к другим кабелям.
Разъемы с нулевым усилием сочленения
(ZIF), подобно многим другим разработкам, по-
явились как результат необходимости соединять
между собой БИС в схемах с высокой плотно-
стью компоновки связей. В 1971 г. стало очевид-
ным, что очень трудно вставлять многоконтакт-
ные микросхемы в гнезда, не повреждая вывода
больших корпусов БИС. Нужен был разъем,
обеспечивающий легкое вставление микросхем и
возможность фиксировать корпус типа DIP в
гнезде с надежным контактированием.
Одним из первых появившихся соединителей
типа ZIF было гнездо для корпусов типа DIP,
представленное фирмой Textool Products (Эрвин,
шт. Техас) в июле 1971 г. К концу 1970-х годов
этот метод был адаптирован для краевых разъе-
мов схемных печатных плат, причем использова-
лось много вариантов фиксирующих приспособ-
лений.
Рост цены на золото был серьезной пробле-
мой для изготовителей разъемов, поскольку этот
драгоценный металл используется в качестве
материала для покрытия контактов. Оригиналь-
ное решение предложила в 1968 г. фирма Burndy
Corp. (Норуолк, шт. Коннектикут). Это был со-
единитель с газонепроницаемой контактной парой
с высоким контактным давлением. Сильная пру-
жина, прижимающая заостренный наконечник»
вызывала течение или выдавливание контактно-
го материала. Контакт изготавливался из мед-
ного сплава и покрывался сплавом олова. Бла-
годаря такой конструкции контактирующей пары
разрушались все поверхностные и коррозионные
пленки, что обеспечивало газонепроницаемое
соединение металл — металл. К концу 1970-х
годов фирма с успехом распространила этот
принцип на все виды разъемов для всех видов-
применений.
Весьма эффективно шло развитие области
преобразования данных, так что в конце концов;
целые функционально законченные системы на-
чали выпускаться в виде монолитных микросхем.
В 1970—1971 годах большинство цифроаналого-
вых и аналого-цифровых преобразователей пред-
ставляло собой большие корпусные модули, в
которых дискретные приборы и интегральные
схемы размещались на небольших печатных пла-
тах. Выпускались пробные партии толсто- и тон-
копленочных гибридных преобразователей, а
также один-единственный монолитный 8-разряд-
ный цифроаналоговый преобразователь фирмы
Precision Monolitchics Inc. (Санта-Клара, шт..
Калифорния).
К 1975 г. в основном произошел переход от
корпусных герметизированных модулей к гиб-
ридным преобразователям. В этом году начали
выпускать гибридные преобразователи такие
фирмы-изготовители модулей, как Datel, Burr-
Brown и Analog Devices, а вместе с ними и фир-
ма National Semiconductor. Впоследствии изго-
товление монолитных преобразователей органи-
зовали у себя многие фирмы, выпускавшие ра-
нее модули. К концу десятилетия гибридные и
монолитные приборы почти полностью вытесни-
ли модульные преобразователи.
Резко расширяющееся применение линейных
и цифровых интегральных схем обусловило раз-
работку новых видов контрольно-измерительных
приборов на протяжении этого десятилетия.
А появление микропроцессора создало такие
«ударные волны», полное значение которых не
было оценено даже к концу 1970-х годов.
Были жалобы на то, что автоматизированное
испытательное оборудование не в состоянии ид-
ти в ногу с переменами в области интегральных
схем. Одно возможное решение предложила фир-
ма Membrain Ltd. (Великобритания) (впослед-
ствии она вошла в корпорацию Schlumberger
Ltd). Первым изделием фирмы Membrain был
функциональный тестер печатных схемных плат
(1971 г.), который можно было расширять для
проверки плат, содержащих до 1000 контактов»
в то время как базовое устройство было рассчи-
тано на 20 контактов.
175
В 1970 г. фирма Macrodata, еще одна новая
компания, представила свой новый тестер моде-
ли MD-200. Это был первый тестер МОП БИС,
работающий с частотой 2 МГц, причем вся
электроника, связанная с контрольными контак-
тами, размещалась в испытательной головке;
такая конструкция уменьшала уровень помех и
в настоящее время используется наиболее широ-
ко. На протяжении всего десятилетия фирма
Macrodata выпускала самые современные систе-
мы, включая первую испытательную систему М-1
для приборов памяти с частотой 25 МГц, пред-
ставленную в 1979 г.
Е- ще одной *новой фирмой, начавшей
свою деятельность в 1971 г., была фирма Тгеп-
•dar (приобретенная компанией John Fluke Manu-
facturing Со. в 1973 г.). Фирма Trendar выпуска-
ла модель 2000, в которой применялась новая
схема кодирования — один из первых вариантов
сигнатурного анализа под названием «подсчет
переключений» — для сравнения эталонной, за-
ведомо хорошей платы с испытываемой платой.
В то время были созданы также фирмы Fa-
ultfinders Inc. и Testline (сейчас часть фирмы
Fairchild), которые наряду с фирмой Zehntel Inc.
первыми разрабатывали методологию внутри-
схемного тестирования при проверке плат. Их
тестеры обеспечивали проверку работоспособно-
сти компонентов, изолируя каждый прибор.
Фирмы, традиционно выпускавшие контроль-
но-измерительное оборудование, также начали
заниматься автоматизированным тестированием.
Французская фирма Schlumberger Ltd., изготав-
ливающая как нефтяное оборудование, так и
электронную аппаратуру, представила испыта-
тельную систему; фирма Fluke также представи-
ла испытательную систему. Исключительно уни-
версальную систему 4500 предложила фирма Е-Н
Research Laboratories (Окленд, шт. Калифор-
ния). Эта испытательная система, построенная
на базе компьютера ИЗО фирмы IBM, могла
работать со скоростями до 1 ГГц для 40-кон-
тактного варианта. Такой способ построения
системы 4500 поднял ее цену до внушительной
суммы 750 тыс. долл., но немногие заказчики
имели желание платить за возможности, которые
еще в течение ряда лет оказались бы ненужны-
ми. По более «земному» направлению пошла
фирма Tektronix, предлагая систему S-3160, уни-
версальный тестер для БИС, работающий на ча-
стотах до 20 МГц.
Фирмы, уже выпускающие автоматизирован-
ное испытательное оборудование, расширяли се-
рии своих изделий. В 1970 г. отделение испыта-
тельного оборудования фирмы Fairchild Semi-
conductor представило свой тестер Sentry моде-
ли 400 для больших интегральных схем. Эта си-
стема была выполнена как модульная, она пре-
дусматривала возможность расширения по мере
роста требований к тестированию. Фирмы Tera-
dyne и GenRad также выпустили тестеры для
интегральных схем.
В конце 1960-х годов появились программи-
руемые контрольно-измерительные приборы,
однако проблема объединения подобных при-
Привлекательность. Маломощные жидкокристаллические
индикаторы начали применяться не только в наручных ча-
сах, но и в других приборах. На фотографии показан один
из первых карманных цифровых мультиметров, оказавший-
ся исключительно удачным; это представленная в 1978 г.
модель 8020 фирмы John Fluke Manufacturing, в которой
применяется жидкокристаллический индикатор.
боров в систему считалась кошмаром для
разработчика. Чтобы решить эту проблему,
фирма HP попыталась в декабре 1971 г.
ввести стандартизацию разъемов, кабелей, вре-
менных диаграмм, уровней напряжений и кодов
для своих будущих приборов. Фирма предложи-
ла связной интерфейс с передачей данных па-
раллельно по битам и последовательно по бай-
там, то есть шину, которая со временем начала
применяться в международных масштабах. Эта
шина известна под различными названиями —
шина сопряжения фирмы HP (HPIB), универ-
сальная шина сопряжения (GPIB), IEEE-488 и
IEC 625-1. Эта шина, которая впервые появилась
в автоматическом частотном синтезаторе ЗЗЗОА/В
фирмы HP, к концу десятилетия стала практи-
чески стандартной для контрольно-измеритель-
ных приборов.
176
Конкуренция между фирмами Hewlett-Pac-
kard и Tektronix в секторе осциллографов при-
вела к разработке в 1971 г. фирмой HP первого
функционального законченного логического ана-
лизатора данных — прибора 1601L. Этот прибор,
обеспечивающий воспроизведение событий в ви-
де последовательностей нулей и единиц по не-
скольким каналам, фактически явился результа-
том безуспешной попытки создать осциллограф
для обработки цифровых данных. В том же са-
Роботы. В течение десятилетия 1970-х годов определенные
успехи были достигнуты в области роботехники, которая
принимает на себя однообразные и опасные работы. На
фотографии показано, как роботы на предприятии фирмы
Texas Instruments (Нидленд, шт. Техас) перекладывают каль-
куляторы с одного конвейера на другой. Расположенные
в верхней части телевизионные камеры помогают им искать
свои «мишени».
м м году фирма Biomation выпустила первый
логический анализатор для работы во времен-
ной области (анализатор логических временных
диаграмм), прибор 810-D. Он воспроизводил та-
кие события в виде прямоугольных импульсов,
фронты которых соответствовали переключениям
от уровня логической единицы в уровень логиче-
ского нуля и обратно.
Неудивительно, что подобные контрольно-из-
мерительные приборы немедленно получили ши-
рокое распространение — цифровая логика уже
начинала применяться повсеместно. Свидетель-
ством тому были цифровые синтезаторы, напри-
мер модель 5100, представленная в 1974 г. фир-
мой Rockland Systems, и цифровые мультиметры,
такие, как 8600А и 8800А, представленные в том
же самом году фирмой Fluke. Оба цифровых
мультиметра, которые были вдвое меньше по
габаритам, чем предыдущие приборы, предназ-
наченные для этих целей, были построены на ба-
зе заказных цифровых БИС.
Однако наибольшее влияние на контрольно-
измерительную технику оказало появление мик-
ропроцессора. В 1973 г. фирма Intel представила
одноплатное компьютеры для применения при
разработке программ для своего однокристаль-
ного компьютера, который уже в следующем году
начал использоваться в контрольно-измеритель-
ных приборах.
Первым осциллографом с применением мик-
ропроцессора была модель 1722 фирмы Hewlett-
Packard, представленная в 1974 г., причем в ка-
честве микропроцессора использовалась соб-
ственная микросхема 352 этой фирмы. Микро-
процессор, разработанный для калькулятора
НР-35, вычислял частоту и временные интерва-
лы, которые могли воспроизводиться на свето-
диодном индикаторе этого осциллографа.
В том же году фирма Fairchild Systems Tech-
nology применила микропроцессор в своем ин-
тегрально-схемном тестере Qualifier 901, где он
служил для решения одной из потенциально наи-
более важных своих задач — он выполнял
программы самотестирования при начальном
запуске системы. В следующем году были выпу-
щены первый выполненный на базе микропро-
цессора генератор- синтезированных сигналов и
счетчик-таймер, приборы 6011А фирмы Fluke и
серия 9000 фирмы Dana Laboratory соответствен-
но. Затем в 1977 г. микропроцессоры начали
применяться в анализаторах спектра, приборах,
пользователи которых должны были получить
наибольшую выгоду благодаря упрощению уп-
равления ими и чтения результатов. Это был
сменный блок 7L18 фирмы Tektronix для приборов
серии 7000; в нем микропроцессор использовался
для управления автоматической установкой и
качанием частоты и для управления МОП-па-
мятью, где хранились предыдущие результаты,
с тем чтобы их можно было сравнить с текущи-
ми данными. Был выпущен также прибор
НР-8586А, который содержал три микропроцес-
сора для управления настройкой, вычисления ре-
зультатов и расчета коэффициентов коррекции.
Разрабатывались также контрольно-измери-
тельные приборы, помогающие проектировщикам
создавать системы на базе микропроцессоров.
Первой «универсальной» системой для различ-
ных микропроцессоров был появившийся в 1977 г.
«Микросистемный анализатор» фирмы Millenni-
um Systems. В этой системе были реализованы
два метода — разработанный фирмой HP сигна-
турный анализ и разработанная фирмой Intel
внутрисхемная эмуляция.
Сигнатурный анализ, основой которого явля-
ется прослеживание сигналов, предусматривает
преобразование двоичных последовательностей в
шестнадцатеричные коды, или сигнатуры, кото-
рые затем сравниваются с эталонными сигнату-
рами, указанными на принципиальной схеме.
Внутрисхемная эмуляция позволяет имитировать,
работу микропроцессора при помощи аппарат-
ных средств, которые подключаются к опытному
образцу системы пользователя кабелями.
Эта универсальная система проектирования
по соглашению с фирмой Millennium была быст-
ро переработана фирмой Tektronix и представле-
177
Электроника играет важную роль в военной авиации. В са-
молете Е-2С «Хокай» фирмы Grumman, принятом на воору-
жение в 1974 г., применяется радиолокатор фирмы Gene-
ral Electric — его антенна находится в круговом обтекате-
ле — для автоматической прокладки курса полета на низ-
кой высоте по направлению к флотам ВМС США.
на в виде модели 8001. Другая универсальная
система, система с распределенной архитектурой,
была изготовлена в 1978 г. фирмой Futuredata,
которая затем вошла в состав корпорации Gen-
Rad. В 1979 г. фирма Hewlett-Packard представи-
ла свою первую универсальную систему проекти-
рования, систему 64000.
F
ще до того, как в середине 1970-х
годов компьютеры уменьшились до габаритов
кристалла, их начали все шире применять в
промышленной электронике. К управлению про-
цессами в химической и нефтехимической про-
мышленности, этому крупнейшему рынку про-
мышленной электроники, присоединилось управ-
ление процессами производства, когда в 1971 г.
появились программируемые контроллеры.
Наиболее сильной стороной программируемо-
го контроллера была гибкость. Имея програм-
мируемый контроллер, предприятие избавлялось
от необходимости собирать «с нуля» соответ-
ствующее устройство из дорогостоящих реле и
аппаратно реализованных логических модулей
каждый раз, когда менялись потребности произ-
водства. Вместо этого появилась возможность
перепрограммировать контроллер, заменяя одна
или два устройства долговременной памяти с
прошитыми проводами матрицами или изменяя
программу в оперативной памяти на ферритовых
сердечниках.
В начале 1970-х годов объемы продаж средств-
промышленной электроники возросли благодаря
федеральному законодательству, которое требо-
вало повышения безопасности для заводских ра-
бочих. Следующим шагом было принятие закона
о профессиональной безопасности и охране здо-
ровья 1970 г., что, кроме всего прочего, привело-
появлению спроса на приборы для измерения
акустических шумов, подобные звуковым дози-
метрам. Федеральный закон по обеспечению без-
опасности и охране здоровья в угольных шахтах
от 1969 г. привел к созданию нового сектора
рынка оборудования для обеспечения безопас-
ности подземных работ: это телевизионные ка-
меры, работающие при малой освещенности, дат-
чики наличия газа и детекторы пылевых частиц.
Федеральные стандарты по обеспечению безопас-
ности и снижению токсичности отработавших,
газов автомобиля еще более повысили потреб-
ность в различных электронных средствах.
В 1972 г. журнал Electronics писал, что спе-
циалисты автомобильной промышленное! 1 пред-
сказывают, что «к 1980 г. автомобили будут со-
держать электронные средства на сумму
100 долл.» Эти прогнозы оправдались, если го-
ворить о нескольких моделях машин высшего
класса.
Не быстро шло развитие в секторе промыш-
ленных роботов, или автоматических манипуля-
торов, где ведущую роль играла первая пошед-
шая по этому пути фирма Unimation Inc. (Дан-
бери, шт. Коннектикут). В начале 1970-х годов
увеличились объемы продаж мини-компьютеров-
промышленным заказчикам. Эти машины быстро
начали принимать на себя все больше и больше
функций по управлению «погрузочно-разгрузоч-
ными» работами — от сортировки литер в типо-
графском деле до пересылки воздушных грузов;
при этом они даже следили за своей собственной
работой.
С появлением микропроцессоров разработчи-
ки промышленного оборудования получили воз-
можность покупать наборы приборов, например
набор 4-разрядных приборов фирмы Intel,
MCS-4, а затем создавать для себя схемные пла-
ты, системы и конструкции. Такая гибкость, а
также высокая надежность, обеспеченная благо-
даря уменьшению числа компонентов, позволила
478
'Снижение цен. Цены многих изделий бытовой электроники
.резко снижались благодаря расширению объемов произ-
водства интегральных схем. Показанная фотография была
сделана в 1976 г. в одном нью-йоркском магазине, стре-
мящемся оживить свою торговлю.
медорогим микропроцессорам начать вытеснять
мини-компьютеры и аппаратно реализованные
контроллеры практически во всех приложениях
вычислительной электроники.
Микропроцессоры обеспечили также возмож-
ность распределенного управления, при котором
выполненный на базе микропроцессора контрол-
лер отвечает за работу местного контура управ-
ления, освобождая тем самым центральный ком-
пьютер для выполнения других обязанностей.
Одной из первых подобных систем была пред-
ставленная в 1975 г. система управления процес-
сами TDC 2000 (сокращение английских слов,
обозначающих «полное распределенное управле-
ние») фирмы Honeywell.
Конец 1970-х годов стал свидетелем создания
двух новых рынков промышленной электроники:
лазеров и систем управления энергией (систем
регулирования энергопотребления). Маломощ-
ные (1—2 мВт) гелий-неоновые лазеры оказа-
лись достаточно надежными для измерений, сор-
тировки и контроля компонентов, а более мощ-
ные (1—5 кВт) лазеры на двуокиси углерода
оказались более быстродействующими, чем ин-
дукционные печи, для термической обработки
таких металлических частей, как зубья цепных
пил. Еще более мощные гелий-кадмиевые лазеры
с расширенными для снижения и обеспечения
более безопасного уровня плотности мощности
лучами использовались береговой охраной США
в 1976 г. для слежения за нефтяными пятнами в
океане.
Регулирование энергопотребления, область,
первыми в которой начали работать авиакосми-
ческие фирмы, ищущие пути сокращения затрат
на обогрев, вентиляцию и кондиционирования
воздуха для своих огромных предприятий, стало
процветающим рынком промышленной электро-
ники, когда резко поднялись цены на нефть.
Объединяя под эгидой одного центрального ком-
пьютера или нескольких распределенных микро-
компьютеров управление различными видами
оборудования, предназначенного для выполнения
функций, начиная от солнечного обогрева и кон-
чая запасанием энергии впрок, системы регули-
рования энергопотребления зачастую окупались
в течение года благодаря снижению затрат на
топливо на 20 %.
1970-х годах радиолокация также
пошла по цифровому пути. Здесь в широких
масштабах начали применяться обработка ин-
формации и передача данных с высокими скоро-
стями. В различные функциональные блоки
радиолокационной системы внедрялись микро-
процессоры и связанные с ними запоминающие
устройства.
Когда, например, дождь или помехи мешают
надежному приему сигнала в самолете, автома-
тическая регулировка пороговых значений и дру-
гих параметров радиолокатора может помочь
избежать ложной индикации целей. Подобные
179
системы были установлены в реактивном истре-
бителе F-16 и в разведывательном самолете
ЕА-6В фирмы Grumman.
В этом десятилетии продолжались экспери-
менты с радиолокаторами на базе фазированных
решеток. Типичным примером в этом смысле был
поисковый радар дальнего радиуса действия
Pave Paws, изготовленный фирмой Raytheon
Corp, и установленный в Массачусетсе. Эти си-
стемы с их электронно, а не механически управ-
ляемыми антеннами еще требовали некоторых
технологических новинок, в том числе недорогих
программных средств компьютеров для управле-
ния выбором диаграммы направленности антен-
ны и средств удешевления производства фазо-
сдвигателей. Необходимы также были дешевые
и надежные полупроводниковые генераторы для
каждого элемента решетки. К концу десятилетия
эти проблемы решить не удалось.
Высокоскоростная цифровая обработка и не-
дорогие микропроцессоры и устройства памяти
сделали радары с синтезированной апертурой
более перспективными для приложений с отно-
сительно высокой разрешающей способностью.
Разрешающая способность менее примерно 3 м
как по дальности, так и по азимуту вскоре стала
достижимой для этих систем, которые хранят
информацию о многих строках развертки цели.
Эта информация в свою очередь обрабатывалась
при помощи компьютера, чтобы получить увели-
ченное изображение. В подобных системах ис-
пользовалась память емкостью свыше 100 Мбит
для картографических исследований с помощью
спутников, для обнаружения мест аварий и конт-
роля положения при наводнении, в числе прочих
приложений. Они использовались, например, в
радиолокационном картографическом оборудова-
нии межпланетного космического корабля «Пио-
нер — Венера», изготовленного по заказу Нацио-
нального агентства по аэронавтике и исследова-
нию космического пространства НАСА фирмой
Hughes Aircraft Со.
В 1976 г. фирма GTE Sylvania разработала
специальный адаптер сверхвысокочастотной ра-
диолокационной принимающей системы, выпол-
ненный на базе микропроцессора 8080А фирмы
Intel. Предназначенный для разведывательных
целей, он работал в области спектра от 0,5 до
40 ГГц и охватывал почти любую частоту, на ко-
торой могли вестись передачи.
Что касается бытовой электронной аппарату-
ры, то в 1970-х годах начало внедряться кабель-
ное телевидение, бывшее новинкой и перспектив-
ным направлением в 1960-х годах. Здесь произо-
шел переход от ограниченного обслуживания
телевизионных абонентов к системе двусторон-
него обмена данными, причем пользователь ста-
новился частью диалоговой сети.
Фирма Mitre Corp, была одной из первых,
кто предложил использовать в качестве способа
обучения домашнее обучение при помощи ком-
пьютера. В 1971 г. фирма представила информа-
ционную телевизионную систему, работающую
под управлением компьютера в диалоговом ре-
жиме с разделением времени.
К концу того же года в эксплуатации в США
находилось более 15 систем машинного обуче-
ния: в Южной Калифорнии, в Рестоне (шт. Вир-
гиния), в Оверленд-Парке (шт. Канзас) и в Ва-
«Разумный» аппарат. Карманные калькуляторы стали обла-
дать достаточно широкими функциональными возможностя-
ми. Первым подобным программируемым устройством
явился прибор НР-65 фирмы Hewlett-Packard, представлен-
ный в 1974 г. по цене 795 долл. Написанные и отредакти-
рованные программы хранятся на узких магнитных картах,
которые можно держать отдельно и затем вставлять в
калькулятор.
шингтоне (федеральный округ Колумбия). 59млн.
человек в стране получили доступ к подобной
системе. В этих экспериментальных системах
были либо реализованы, либо предусматрива-
лись одна или какое-либо сочетание трех основ-
ных видов служб и услуг: бытовые (выполнение
банковских операций на дому, покупки на дому,
отправка электронной почты, опрос общественно-
го мнения), деловые (поиск данных, копирова-
ние документов, проверка кредитных карточек)
и правительственные (средства обнаружения'
пожара и грабежа, поиск отпечатков пальцев).
В 1973 г. Федеральная комиссия связи приня-
ла решение о том, что все системы кабельного,
телевидения должны быть сделаны двунаправ-
ленными, и в том же году фирма Mitre разрабо-
тала систему Mitrix, одну из первых систем ка-
бельного телевидения с разделением времени.
Сеть имела свыше 131 тыс. абонентов и могла
обслуживать 8 тыс. абонентов в любой конкрет-
ный момент. Благодаря таким достижениям ры-
нок оборудования для кабельного телевидения к
1976 г. достиг уровня около 500 млн. долл.
Двумя новыми — и быстро развивающими-
ся — секторами бытовой электроники были сек-
торы калькуляторов и часов. В обоих случаях:
180
первоначальные цены были высокими, но затем
они быстро снижались. При этом образовались
обширные рынки сбыта.
Цены на калькуляторы в 1970 г. составляли
около 395 долл.; год спустя они упали до
200 долл., несколько ниже 100 долл. — в 1972 г.,
до 39 долл. — в августе 1973 г. и до 5,99 долл. —
в июле 1976 г. Эти цифры относятся к моделям,
обладающим самыми низкими показателями по
шкале технических возможностей. На протяже-
нии всех 1970-х годов выпускались более дорого-
стоящие калькуляторы с большим числом функ-
ций, однако самые простые приборы имели в об-
щем самые низкие цены.
Еще об одной причине снижения цен на каль-
куляторы говорилось в журнале Electronics в
марте 1972 г.: «Удешевление электронных каль-
куляторов обусловливается повышением инте-
грации МОП БИС и снижением цены подобных
приборов. Цена клавиатур и индикаторов также
уменьшается».
В производстве калькуляторов были свои ос-
новные вехи. В январе 1972 г. фирма Hewlett-
Packard представила прибор НР-35, уподобив
его «быстрой и исключительно точной электрон-
ной логарифмической линейке с полупроводни-
ковой памятью, аналогичной памяти компьюте-
ра». Этот калькулятор, цена которого составля-
ла 395 долл., весил около 270 г и помещался в
кармане рубашки. Он позволял выполнять все
тригонометрические и логарифмические опера-
ции, извлекал квадратный корень, производил
сложение, вычитание, умножение, деление и
некоторые другие математические действия по
нажатию одной кнопки. Президент фирмы Виль-
ям Хьюлетт предсказал, что малые габариты,
удобство в работе и большие функциональные
возможности прибора НР-35 изменят существую-
щие представления о применении калькулято-
ров. Он оказался прав. Конкурентоспособные
электронные «логарифмические линейки» нача-
ли выпускаться в широких масштабах.
В июле 1972 г. фирма Texas Instruments при-
няла на себя роль компании по производству
бытовых изделий, представив свой карманный
калькулятор ценой 149,99 долл, в целях провер-
ки рыночного спроса. К марту 1973 г. фирма TI
продавала четыре вида калькуляторов, организо-
вала сеть розничной торговли и начала програм-
му разработки изделий, отличных от калькуля-
торов.
В августе 1972 г. фирма National Semiconduc-
tor подготовила выпуск 6-значного калькулятора
на четыре арифметических действия ценой
39 долл. В том же году фирма Bowmar/ALI (Ак-
тон, шт. Массачусетс), которая свои первые
калькуляторы начала продавать в октябре
1971 г., стала, как сообщалось, крупнейшим в
мире изготовителем этих приборов. Одну из сво-
их моделей она продавала под маркой Sears
Roebuck.
В феврале 1975 г. фирма Bowmar оказалась
в состоянии банкротства, став жертвой начав-
шихся в 1973 г. потрясений в области промыш-
ленности. Прибыли были слишком низкими, так
что некоторым фирмам выжить не удалось. Пер-
выми жертвами оказались сборочные фирмы,
которые покупали компоненты у агрессивных из-
готовителей полупроводниковых приборов.
Согласно оценке одной ведущей американ-
ской фирмы-изготовителя калькуляторов, в
1975 г. в США было продано около 20 млн. та-
Элегантность. Внешнее оформление обычного телефонно-
го аппарата существенно изменилось, когда фирмы-изго-
товители и компании по эксплуатации телефонных линий
связи начали активно конкурировать в продаже аппаратов.
Показанный на фотографии аппарат Flip-Phone фирмы Ge-
neral Telephone & Electronics имеет размеры всего 51X
Х51Х178 мм, когда закрывается откидная крышка, при-
крывающая приемник, передатчик и клавиатуру.
кнх приборов. При этом в самой стране было
произведено всего около 4—5 млн. калькулято-
ров. Около 6 млн. приборов было импортирова-
но из Японии, которая начинала занимать до-
минирующее положение на этом рынке, а ос-
тальные — почти 10 млн. — поступили из дру-
гих стран.
Первые электронные цифровые наручные
часы были представлены осенью 1971 г.; это
были часы под названием «Пульсар», их рознич-
ная цена с браслетом и золотым корпусом мас-
сой 3,6 г составляла 2000 долл. При нажатии
кнопки они показывали время на светодиодном
индикаторе. (Примерно через год «Пульсар»
начал показывать также день недели и число
месяца.) Сравнительно быстро фирма-изготови-
тель, Time Computer, выпустила «Пульсар» в
корпусе из нержавеющей стали по цене 275 долл.
Фирма покупала полупроводниковый кристалл у
компании RCA; один администратор фирмы
вспоминает: «Мы были держателями всех ориги-
нальных патентов, были первыми и заработали
на этом кучу денег за несколько лет».
1S1
В начале 1972 г. фирма Motorola начала
предлагать первый набор интегральных схем для
электронных часов изготовителям часов.
К/МОП-схема, прецизионный кварцевый кри-
сталл и миниатюрный микроваттный двигатель
стоили 1'5 долл., однако фирма ожидала, что це-
на каждого из этих компонентов упадет до
1 долл. «Часы со временем будут стоить пример-
но 17 долл.», — говорил один официальный пред-
ставитель фирмы.
Инженеры работали над созданием жидко-
кристаллических индикаторов для часов, стре-
мясь снизить цены и повысить надежность.
К 1970 г. появились материалы *для низкотемпе-
ратурных кристаллов, что сделало практичным
изготовление жидкокристаллических индикато-
ров. В мае 1974 г. журнал Electronics спрашивал:
«Является ли 1974 г. годом цифровых часов?»
Поставщики К/МОП-приборов и индикаторов,
прогнозировавшие сбыт 1,5 млн. часов, считали,
что это так, однако изготовители механических
часов были настроены менее оптимистично. Они
допускали, что изготовители полупроводниковых
приборов смогут производить часы, однако отме-
чали, что эти изготовители не представляют се-
бе всех требований стилевого оформления, а
также то, что у них нет предприятий по сбыту
ювелирных изделий.
сенью 1974 г. отделение Novus Con-
sumer Products фирмы National Semiconductor
представило шесть моделей наручных часов
(по розничным ценам 125 и 220 долл.) и три
модели электронных настольных часов (по цене
34,95 и 60 долл.). Фирма American Microsy-
stems выпустила модернизированный модуль
для цифровых часов, который был меньше по
габаритам и потреблял приблизительно вдвое
меныпую мощность, чем предыдущие модули.
К февралю 1975 г. около 40 фирм предлагали
электронные наручные часы с цифровыми инди-
каторами.
Джон Берджи, президент фирмы Time Com-
puter, дал интервью журналу Electronics в де-
кабре 1975 г., в котором говорил: «По всем
имеющимся у нас данным можно считать, что
в настоящее время в секторе цифровых часов
работают около 45 фирм-изготовителей и 70—
30 чисто сбытовых фирм. Я полагаю, что к де-
кабрю будущего года эти цифры уменьшатся
вдвое. В качестве долгосрочного прогноза я мо-
гу сказать, что к 1980 г. примерно 20—30 %
всех наручных часов, продаваемых в мире, бу-
дут полупроводниковыми цифровыми часами».
Предполагаемые перемены в этом секторе
промышленности ускорило то, что фирма Texas
Instruments начала выпускать по цене
15,95 долл, наручные часы в пластмассовом кор-
пусе, имеющие пять функций и светодиодный
индикатор. Эти часы, представленные на вы-
ставке бытовой электроники в январе 1976 г.,
заставили фирму National Semiconductor сни-
зить цены на свои изделия еще во время рабо-
ты выставки. Полгода спустя изготовители ча-
сов предсказывали, что цифровые наручные ча-
Видеозапись. В конце 1970-х годов начали пользоваться
успехом кассетные видеомагнитофоны. Показанный на фо-
тографии видеомагнитофон VCT 400 «Селектавижн» фирмы
RCA (на переднем плане) может быть запрограммирован
на запись до четырех телевизионных программ по различ-
ным каналам за 7 дней. Аппарат можно использовать для
создания домашних телевизионных фильмов.
сы по цене 9,95 долл, должны появиться в про-
даже к рождеству.
По мере снижения цен на жидкокристалли-
ческие индикаторы изготовители часов все
меньше и меньше применяли светодиодные ин-
дикаторы. В августе 1976 г. фирма TI пред-
ставила часы с жидкокристаллическими стрел-
ками. Инженерам пришлось соединить 120 от-
дельных элементов, чтобы образовать движу-
щиеся стрелки; эти часы имели розничную цену
от 275 до 325 долл, в зависимости от вида кор-
пуса.
Электронные игры вступили в новую фазу,
когда в конце 1972 г. фирма Magnavox выпу-
182
стала игру под названием «Одиссей». Эта «диа-
логовая» игра предназначалась для использо-
вания совместно с домашним телевизором; она
состояла из главного управляющего блока,
двух ручных регуляторов, линии передачи вы-
сокочастотных сигналов, блока антенного пере-
ключателя и матовых майларовых накладок на
экран телевизора. Розничная цена игры «Одис-
сей» составляла 100 долл.
Через полтора года началась продажа пер-
вой цветной телевизионной игры «Уимблдон»,
включаемой при опускании монеты. Фирма
Nutting Associates Inc. (Маунтен-Вью, шт. Ка-
лифорния) применила транзисторно-транзистор-
ный логический процессор и телевизор для мо-
делирования теннисного матча со всеми его
атрибутами, включая звуки игры, поле зеленой
травы, белые ограничительные линии, белый
мяч, теннисные ракетки четырех различных цве-
тов и счет, воспроизводящийся на ярком жел-
том фоне.
К июню 1974 г. была образована фирма
Atari Inc.; приблизительно 20 компаний тогда
занимались изготовлением электронных видео-
игр, включаемых при опускании монеты (теле-
визионных игральных автоматов). Когда рост
объема сбыта в этом секторе замедлился, есте-
ственным шагом стал переход в область быто-
вых изделий. В конце 1975 г. фирма General
Instruments предложила по цене 5 или 6 долл,
микросхему, которая могла использоваться для
управления шестью различными играми. Фирма
National Semiconductor предлагала игру по це-
не 75 долл., а фирма Magnavox в новом вари-
анте игры «Одиссей-200» стоимостью 79 долл,
обеспечила на экране разметку полей для тен-
ниса, хоккея и смэша (нечто среднее между
гандболом и игрой типа пелоты). Чарльз Спорк,
президент фирмы National, ожидал, что к
1980 г. рынок сбыта электронных игр будет по-
глощать около 10 млн. игр в год, а средняя
розничная цена игры составит 29,95 долл.
Однако электронные игры не остались при-
вязанными к домашнему телевизору. Фирма
Mostek Corp, в марте 1976 г. представила элек-
тронный карманный прибор для игры в шахма-
ты. Этот прибор был калькулятором, в памяти
которого хранился алгоритм игры в шахматы
и в который игрок вводил свои ходы; розничная
цена такого калькулятора составляла 120 долл.
Фирма Parker Brothers Inc. примени-
ла микропроцессор в своей первой настольной
электронной игре «Кодовое наименование: Сек-
тор»; цель игры заключалась в том, чтобы вы-
следить и потопить подводную лодку; рознич-
ная цена — 35—40 долл. Фирма Mattel Inc.
представила три карманные игры — регби, авто-
гонки и ракетная атака, — все по розничным це-
нам менее 30 долл.
Домашний телевизор оказался полезным не
только для электронных игр; его удалось также
использовать как часть домашней вычислитель-
ной системы. Журнал Electronics в ноябре
1975 г. отмечал, что любители создают целый
новый сектор промышленности. «Микрокомпью-
теры в виде конструктивно законченных изде-
лий и в виде наборов продаются по цене до
1000 долл.; фирмы-изготовители в прошлом го-
ду продали 8 тыс. таких изделий, — говорилось
в журнале. — Кроме того, изготовители предла-
гают подключаемые при помощи разъемов пери-
ферийные устройства».
В августе 1977 г. фирма Radio Shack выпу-
стила на рынок личных компьютеров систему,
которая имела цену 599,95 долл, и начала поль-
зоваться исключительно большим спросом. Эта
микрокомпьютерная система TRS-80, построен-
ная на базе высокопроизводительного микро-
процессора Z80 фирмы Zilog Corp., содержала
оперативную и постоянную память емкостью по
4096 байт. Кроме того, в ее состав входили
дисплей на ЭЛТ с экраном размером около
31 см, клавиатура и кассетный магнитофон.
На протяжении всего десятилетия электрон-
ные фирмы заигрывали с изготовителями элек-
тробытовых приборов. В начале 1973 г., напри-
мер, фирма Frigidaire представила электрон-
ную кухонную плиту, которая содержала три
МОП БИС.
Постепенно и в другие электробытовые при-
боры начали вводиться электронные средства
управления. В 1974 г. фирма Whirlpool приме-
нила управляющий МОП-прибор в устройстве
для сушки одежды Sears Lady Kenmore; это-
был первый случай использования микросхемы
для управления выполнением логических функ-
ций и. для регулирования временных интерва-
лов. В 1976 г. западногерманская фирма AEG-
Telefunken применила в микрокомпьютере два
ПЗУ для хранения 120 программ, которые
.можно было использовать с сотнями различных
рецептов; компьютер управлял приготовлением
печеных блюд, поджариванием на сковороде и
на рашпере и варкой. В 1978 г. фирма Hamilton
Beach применила микропроцессоры в кухонной
машине и в миксере; электроника не только уп-
равляла скоростью работы этих машин, но
также помогала повару в преобразовании мет-
рических мер в английские.
В начале 1970-х годов стало очевидным, что
существуют большие потенциальные возможно-
сти для применения электроники в автомобиле.
Законодательные требования по безопасности и
защите окружающей среды от загрязнения по-
будили инженеров работать над созданием
электронных систем впрыска топлива и зажига-
ния, датчиков для надувных защитных поду-
шек, электронных систем противоблокировочно-
го торможения и цифровых индикаторов. Одна-
ко изготовители автомобилей не были удовлет-
183
ворсим полупроводниковыми приборами. На
международной конференции по твердотельным
схемам в феврале 1974 г. они жаловались, что
им необходимы более экономичные и надежные
приборы.
.Видеодиск. Фирма Magnavox Consumer Electronics в конце
1978 г. добилась права изготавливать видеодисковую систе-
му AAagnavision, разработанную фирмами NV Philips и
.MCA. Воспроизведение изображения осуществляется при
помощи лазера, сканирующего рисунки из выпуклостей и
углублений, которые нанесены на диск, напоминающий
граммофонную пластинку.
Федеральные постановления, требовавшие
очистки отработавших газов и экономии топли-
ва, заставили, однако, инженеров автомобиль-
ной промышленности пойти по пути применения
электроники. В число новых конструкций во-
шли системы управления синхронизацией зажи-
гания; системы рециркуляции отработавших га-
зов; системы дозирования топлива, или карбю-
раторы с электронным управлением; электрон-
ные системы впрыска топлива.
К концу 1970-х годов автомобильные фирмы
постепенно начали заменять электромеханиче-
ские приборы, такие, как управляющее реле
для фар и стеклоочистителей, электронными
устройствами, причем электронные системы за-
жигания и регуляторы напряжения уже выпол-
нялись как изделия второго и третьего поколе-
ния с использованием БИС главным образом
с целью обеспечения более высокой степени ин-
теграции.
К 1978 г. стало ясно, что бортовые микропро-
цессоры являются единственным возможным
техническим решением, способным обеспечить
управление автомобильным двигателем на-
столько точно, чтобы сделать его и более «чи-
стым», и более эффективным. Фирма Ford для
автомобилей 1979 г. представила систему
EEC-И; базируясь на входных сигналах от семи
датчиков, эта система управляла синхрониза-
цией зажигания, скоростью рециркуляции отра-
ботавших газов и содержанием воздуха и бензи-
на в топливной смеси. Система управления дви-
гателем С-4 фирмы General Motors, представ-
ленная первоначально на некоторых калифор-
нийских моделях и планируемая для примене-
ния в масштабах страны к 1981 г., поддержи-
вала состав топливной смеси исключительно
близким к оптимальному, обеспечивая тем са-
мым максимальную эффективность работы ка-
талитического дожигателя.
В начале десятилетия изготовители цветных
телевизоров работали над созданием укорочен-
ных кинескопов, идя по пути увеличения угла
отклонения с 90 до 110°; благодаря этому дли-
на 45-см трубки уменьшалась примерно на
10 см. Инженеры работали также над твердо-
тельными конструкциями приборов отображе-
ния, хотя фирмы-изготовители не проявляли осо-
бого энтузиазма в этом отношении ввиду более
высокой стоимости таких приборов.
Р
 асширение числа функций бытовых
телевизоров сделало важным фактором повы-
шение надежности этих устройств. Журнал
Electronics в июне 1971 г. сообщал, что многие
изготовители телевизоров собираются перехо-
дить на полностью полупроводниковые схемы
в своих новых моделях, «поскольку они считают,
что увеличенная себестоимость компенсируется
экономией затрат на гарантийное обслужи-
вание».
К началу 1973 г. изготовители телевизоров
проводили активные работы по повышению на-
дежности. После появления полупроводниковых
компонентов и особенно после начала примене-
ния линейных интегральных схем ни одна теле-
визионная фирма не могла отказаться от пере-
смотра своих технических процедур или своей
организации. Кроме того, 1973 г. стал годом
кинескопа.
Фирма Sony Corp, обошла на шаг другие фир-
мы, выпускающие 110-градусную трубку, пред-
134
ставив в 1972 г. трубку с углом 114°. А в 1973 г.
фирма Tokyo Shibaura Electric Со. (сейчас
фирма Toshiba) анонсировала 118-градусную
трубку для своего телевизора с размером по
диагонали около 41 см. Фирма Sony в качестве
реакции на появление этой трубки сообщила, что
она может разработать 122-градуспую трубку
для телевизора с размером по диагонали 51 см.
В апреле 1974 г. фирма GE-Sylvania предста-
вила новый «линейный» цветной телескоп, ко-
торый можно было устанавливать в шасси су-
ществующих конструкций практически без вся-
ких схемных изменений. Это был 110-градусный
кинескоп с большим хвостовиком, с компланар-
ным прожектором, полосатым экраном и щеле-
вой теневой маской.
К 1974 г. большинство изготовителей телеви-
зоров признали неизбежность перехода на пол-
ностью электронную настройку. Фирма Magna-
vox первой вышла на рынок в июне того года,
.представив устройство высшего класса, где
большинство функций дистанционного управле-
ния, настройки и индикации было реализовано
на одном МОП-приборе с кристаллом размером
5,1X5,1 мм. Система фирмы Magnavox отлича-
лась тем, что на экране телевизора появлялся
номер канала, имевший в высоту 15 см, который
затем сводился в точку и исчезал в течение 3 с.
Годом позже, в июне 1975 г., журнал Elect-
ronics сообщал, что у американских фирм-изго-
товителей телевизионных приемников имеются
три веские причины встраивать электронные пе-
реключатели телевизионных программ не толь-
ко в дорогостоящие консоли, но также в на-
стольные модели с экраном размером 49 см:
□	Цена вполне оправдывала такое решение.
□	Некоторые из схемных проблем, связан-
ных с применением варакторных органов наст-
ройки, были решены с появлением новых цифро-
вых микросхем.
□	Для привлечения покупателей новые воз-
можности были более необходимы, чем когда-
либо ранее.
Общее количество цветных телевизоров, про-
данных розничным торговцам, упало с 9 263 000
в 1973 г. до 7 830 000 в 1974 г. и продолжало
снижаться в 1975 г. — на конец года эта цифра
составила 6 486 000. Кроме того, согласно боль-
шинству оценок, менее 10 % изготовленных в
США цветных телевизоров в 1975 г. имели элек-
тронные СТК, в то время как в Европе ими ос-
нащались почти 100% изготавливаемых и про-
даваемых цветных телевизоров.
К февралю 1976 г. в Англии была достаточ-
но близка к осуществлению «электронная газе-
та», которая получила наименование «теле-
текст». Эта система начала проходить опытную
эксплуатацию в широких масштабах, позволяя
телезрителям вызывать «страницы» печатной
информации, например новости, спортивные со-
общения и карты погоды, на свои специально
оборудованные телевизионные приемники.
Осенью того же года в конструкциях цвет-
ных телевизоров были применены некоторые
эффективные технические решения в выборе
станций, цветной настройке и в кинескопах. Су-
щественные изменения претерпели переключате-
Сопряжение. Разъемные соединители, простые и удобные
в работе, были важнейшим фактором для развития новой
волоконно-оптической техники. Показанный на фотографии
разъем, выпускаемый отделением Amphenol North America
корпорации Bunker Ramo Corp., дает ясное представление
о том, каким образом каждый световод заменяет обычный
медный провод для передачи сигналов.
ли телевизионных программ, причем ведущую*
роль здесь играли западногерманские фирмы.
Большие интегральные схемы были применены
в системах цифрового выбора, зачастую в ди-
станционных устройствах управления. Изгото-
вители использовали цифровые способы синтеза
напряжений и частот, а также различные циф-
ровые технические средства памяти.
В сентябре 1977 г. фирма Blaupunkt-Werke
GmbH представила цветной телевизор, который
автоматически включался согласно инструкциям,
введенным с клавиатуры на год вперед. Стан-
дартный трехкристальный микропроцессор F8
фирмы Fairchild обеспечивал автоматическую
настройку цифрового СТК телевизора на любой
из 19 каналов. Микропроцессор, хранивший да-
ты и часы передачи 20 телевизионных программ,
включал телевизор и переключал его на нужный
канал автоматически.
В том же месяце две западногерманские
фирмы — Manfred Ullrich корпорации Interme-
tall GmbH (Фрейбург) и Max Hagendorfer кор-
порации Grundig AG (Ферт) —предложили спо-
135
соб вывода на телевизионный экран, наряду со
стандартным цветным изображением, беззвуч-
ного вставного изображения. К январю 1976 г.
фирмы Grundig и Sharp Corp. (Япония) нача-
ли продавать телевизоры с возможностью вос-
произведения черно-белой вставки.
Промышленность знала, что если бы ей уда-
лось решить проблемы бытового видеомагнито-
фона, то был бы создан громадный новый по-
тенциальный рынок. Однако в октябре 1971 г.
работы по ряду вариантов бытовых видеомаг-
нитофонов были приостановлены, поскольку от-
сутствие стандартов, технологические проблемы
и предложенные Федеральной комиссией связи
ограничения уровня радиочастотного излучения,
которое видеомагнитофоны могли бы создавать
на частотах радиовещания, не позволяли нор-
мально развивать эту отрасль. Были разрабо-
таны восемь различных систем, причем все они
оказались несовместимыми между собой. С мо-
мента зарождения этого сектора промышленно-
сти две системы оказались вне конкуренции —
Instavideo фирмы Ашрех и электронная видео-
запись (EVR) фирмы CBS.
Тем временем над видеомагнитофонами про-
должали работать японские фирмы. В конце
1974 г. выпускались четыре подобные домашние
системы: упрощенный вариант «Бетамакс» фир-
мы Sony по цене около 800 долл, с одночасо-
вой лентой ценой 13 долл.; домашний видео-
магнитофон фирмы Victor Со. по цене около
890 долл, с двухчасовой кассетой ценой 20 долл.;
модель VX-2000 фирмы Matsushita Electrical
Industrial Со. по цене 730 долл, со 100-мин кас-
сетой ценой 26 долл.; видеомагнитофон
V-Cord II фирм Toshiba и Sanyo по ценам 1150
и 1220 долл, с двухчасовой кассетой ценой
24 долл.
В ноябре 1974 г. японское правительство пы-
талось вынудить изготовителей бытовых видео-
магнитофонов принять единый промышленный
стандарт. Это давление, однако, было недоста-
точно сильным, и в 1977 г. изготовители начали
ориентироваться кто на одну, а кто на другую
систему.
В сентябре 1972 г. фирма Philips Gloelam-
penfabrieken продемонстрировала долгоиграю-
щий видеодиск. Этот видеодиск представлял со-
бой существенное усовершенствование по срав-
нению с черно-белым видеодиском AEG-Tele-
funken Decca, который был продемонстрирован
в 1970 г. Поскольку диски «Телдек» имели ка-
навки записи и механическую систему слеже-
ния, их недостатками являлись короткое время
воспроизведения (диск диаметром 203 мм про-
игрывался всего за 5 мин) и высокий износ
канавок записи. На дисках фирмы Philips хра-
нилась информация для воспроизведения цвет-
ного изображения в течение 30—45 мин и вме-
сто канавок использовались субмикронные уг-
лубления, сформованные в спиральной дорож-
ке; информация считывалась при помощи лазер-
ного светового луча.
Два месяца спустя фирма Telefunken проде-
монстрировала усовершенствованный видеодиск
«Телдек». Этот 203-мм диск воспроизводился
теперь в течение 10 мин и позволял получать
цветное изображение, причем фирма сообщила,
что система появится в продаже к концу 1973 г.
Фактически продажа началась в апреле 1975 г.
Фирма Magnavox Consumer Electronics Со.
представила первую видеодисковую систему в
США — Magnavision; это было в ноябре 1978 г.
Была применена конструкция фирмы Philips,
Индикатор. Светодиоды применялись в конструктивно проч-
ных индикаторах для промышленных и военных прило-
жений, В показанном на фотографии числовом индикаторе
фирмы Hewlett-Packard применяются светоизлучающие
диоды на основе арсенида-фосфида галлия, расположен-
ные в виде матриц 5X7 точек. Каждая цифра имеет свой
дешифратор/формирователь.
причем проигрыватель стоил 195 долл., а дис-
ки— от 5,95 до 15,95 долл. Фирма RCA и япон-
ские фирмы также анонсировали подобные си-
стемы. Фирма Sony анонсировала в начале
1972 г. первую проекционную систему — цветной
видеопроектор с экраном шириной около 102 см
(размер по диагонали—127 см). Проекционное
устройство стоило 2000 долл., а экран —
250 долл.
Фирма Advent Corp. (Кеймбридж, шт. Мас-
сачусетс) поместила проекционную оптику
внутрь каждой из трех цветных электронных
трубок, представив систему цветного телевиде-
ния с большим экраном, без обычных теневых
масок, цветовых точек и решеток. Экран Video
Beam (видеолуч) фирмы Advent имел размеры
68X61 дюйм (около 172X152 см), а его цена
составляла 2495 долл. Первые устройства по-
ступили в продажу в конце 1973.
К сентябрю 1976 г. более двух десятков
фирм пытались продавать проекционные теле-
визионные установки в США. Цены этих уста-
новок лежали в пределах от 800 до 5000 долл.,
а объем годовой продажи оценивался цифрами
от 50 тыс. до 70 тыс. единиц.
186
Изготовители звукового оборудования всю
первую половину десятилетия потратили на
борьбу за создание четырехканальных звуко-
вых систем, а всю вторую половину оправлялись
от поражения в этой борьбе. Журнал Electronics
в марте 1971 г. сообщал: «Четырехканальные
системы должны способствовать процветанию
фирм — изготовителей компонентов и микросхем,
однако трудности согласования четырех отдель-
ных каналов и матричный метод ставят внедре-
ние подобных систем под угрозу. Практическое
отсутствие материала для четырехканального
воспроизведения, отсутствие соответствующих
радиопередач и оборудования ограничивают
возможности создания общественного мнения
в отношении этих систем. Возникает вопрос,
какой из нескольких соперничающих квадрофо-
нических систем первой удастся привлечь аудио-
филов и захочет ли масса слушателей двухка-
нальных стереоаппаратов набрасываться на до-
полнительные громкоговорители и усилители».
Эти вопросы так и не были решены. В июне
1971 г. на Выставке бытовой электроники свы-
ше двух десятков изготовителей звуковой аппа-
ратуры предлагали четырехканальное оборудо-
вание, однако потребители не смогли отдать
предпочтение той или иной системе. Ни одна из
систем не поступила в продажу.
Тем не менее в течение 1970-х годов в обла-
сти звукового оборудования были различные
технические достижения. Фирма Н. Н. Scott Inc.
(Мейнард, шт. Массачусетс) представила в
июне 1971 г. цифровой ЧМ-тюнер, в котором,
применялась схема ФАПЧ для точной настрой-
ки на несущую. Система «Долби Б» помогла
сделать кассетный магнитофон истинно высо-
кокачественным аппаратом, а фирма Philips и
японская группа разработали другие системы
уменьшения уровня шумов.
Японские компании разработали сверхвысо-
кокачественные цифровые стереопроигрыватели
с импульсно-кодовой модуляцией звуковых сиг-
налов. Фирма Mitsubishi Electric в сентябре
1977 г. продемонстрировала первую эксперимен-
тальную систему с лазером для воспроизведе-
ния звука, а вскоре за ней последовали фирмы
Sony и Hitachi Ltd.	j
В ноябре журнал Electronics сообщал, что
только вопросом времени является перевод всей
стереофонической записи на цифровые методы:
«Один инженер-акустик оценивает, что потре-
буется три или четыре года, чтобы достичь ка-
чества сегодняшних дорогостоящих бытовых си-
стем воспроизведения звука, и еще пять или
шесть лет пройдет, прежде чем цены снизятся
до уровня, приемлемого для среднего потреби-
теля».
Что касается радиопромышленности, то де-
сятилетие 1970-х годов принесло новую моду,
которая способствовала омоложению этой от-
расли; речь идет о радиосвязи в диапазоне ча-
стного пользования (ДЧП). Бум ДЧП-радио-
свя^и начался в 1973 г., в то время, когда стра-
на впервые испытала нехватку топлива; водите-
ли грузовиков дальнего следования при помо-
щи маленьких приемопередатчиков узнавали
друг у друга, где можно быстро заправиться
топливом. После этого ДЧП-радиосвязью заин-
тересовались также водители частных машин„
Передача данных при помощи световых сигналов. В опыт-
ном образце стандартной волоконно-оптической системы1
FT 3 фирмы Bell Systems применялся лавинный фотодиод,
в качестве принимающего элемента в тонкопленочной схе-
ме предусилителя в корпусе ТО-8. Показанный на фотогра-
фии источник света на гелиево-неоновом лазере будет
заменен лазером с невидимым инфракрасным лучом.
они устанавливали у себя приемопередатчики
и при помощи профессионального жаргона, за-
имствованного у водителей грузовых автомоби-
лей, начали наводнять эфир случайными раз-
говорами.
Диапазон частного пользования класса D
был выделен в 1957 г. для деловых и служеб-
ных разговоров. Потребовалось 16 лет, чтобы
был достигнут уровень первого миллиона поль-
зователей, и это несмотря на тот факт, что не
требовалось сдавать никаких экзаменов на
право пользования передатчиком и приемником.
К сентябрю 1975 г. было уже 2 млн. пользова-
телей ДЧП-радиосвязи, а к марту 1976 г.—
6 млн. К концу 1976 г. общее число пользовате-
лей оценивалось на уровне 11 млн., причем по-
187
тенциальные пользователи активно требовали
выделения им собственных волн в перегружен-
ном 27-МГц диапазоне.
Однако это увлечение было недолговечным,
и рынок начал уменьшаться в 1977 г., когда Фе-
деральная комиссия связи увеличила число пре-
доставленных каналов с 23 до 40, а на складах
готовой продукции скопились громадные запасы
приемопередатчиков. К этому времени потреби-
тели начали все более четко осознавать, что
ДЧП имеет ограничение по дальности действия
и что приемлемого качества связи достичь прак-
тически невозможно.
другой области связи в 1970-х го-
дах сочетание небольших и недорогих компью-
теров, терминалов с расширенными функцио-
нальными возможностями и усовершенствован-
ных средств передачи данных привело к разви-
тию направления распределенной обработки
данных. Распределенная обработка данных, по-
добно системам с разделением времени 1960-х
годов, упростила доступ пользователей к ком-
пьютерам, только она явилась еще одним ша-
гом вперед, поскольку позволила фактически
разместить небольшой компьютер на рабочем
месте пользователя.
Вначале заказчики, например фирмы с вы-
числительными центрами по обслуживанию або-
нентов, разрабатывали собственные схемы орга-
низации сетей. Чтобы помочь им, поставщики
компьютеров начали приводить в описаниях
указания о том, какие аппаратные и программ-
ные конфигурации можно строить и какие сред-
ства передачи данных следует использовать.
В марте 1974 г. фирма Control Data представи-
ла свои сетевые средства Cyber 170, а в апреле
1974 г. фирма Digital Equipment Corp, предста-
вила свою сеть DECnet. Когда в сентябре
1974 г. фирма IBM представила свою систем-
ную сетевую архитектуру SNA, это явилось
толчком для развития распределенной обработ-
ки данных. Вскоре за фирмой IBM. последова-
ли и другие изготовители крупных компьюте-
ров: в ноябре 1976 г. фирма Univac анонсиро-
вала распределенную связную архитектуру;
в январе 1977 г. фирма Honeywell выпустила
распределенные системные средства; в августе
1977 г. была представлена распределенная се-
тевая архитектура DNA фирмы NCR, а в октяб-
ре 1978 г. — сетевая архитектура фирмы Bur-
roughs.
В связи со значительными успехами в раз-
витии спутниковой связи в 1970-х годах новая
фирма Satellite Business Systems (SBS) пред-
ложила создать полностью цифровую систему
для служебной связи. В декабре 1975 г. фирма
SBS, поддержанная фирмами IBM, Comsat и
Aetna Insurance Со., представила проект своей
'Спутниковой системы, предназначенной для ра-
боты в диапазоне частот от 12 до 14 ГГц. Этот
проект предусматривал передачу звуковых, ви-
део- или цифровых данных по запросу любому
абоненту, включенному в эту систему, причем
обычная общая несущая при этом не использо-
валась.
Конкурирующий вариант вскоре предложи-
ла фирма AT&T, которая объявила, что она
создаст собственную перспективную службу свя-
зи. Согласно этому проекту, все личные, слу-
жебные звуковые, видео- и цифровые устройст-
ва и машины предполагалось при помощи теле-
фонной сети связать в одну гигантскую систему,
охватывающую весь земной шар.
Эти два проекта увязли в юридическом
оформлении в Федеральной комиссии связи, ко-
торая не могла решить, что, кому и для кого
следует разрешить делать. Еще более услож-
нило ситуацию то, что в 1978 г. в игру вступи-
ла также фирма Xerox. Она предложила систе-
му XTEN, которая обеспечила бы связь слу-
жебного оборудования при помощи сочетания
наземных линий, СВЧ-линий и выделенных ка-
налов спутников. Эта система связи на частоте
10 ГГц также увязла в юридических согласова-
ниях. К концу десятилетия не было достигнуто
никакого решения ни по одной из новых систем
служебной спутниковой связи.
Однако спутниковая связь успешно развива-
лась в других направлениях. В начале 1970-х
годов были только две спутниковые системы,
обслуживающие лишь Северную Америку: Anik
фирмы Telsat Canada и Westar фирмы Western
Union. Затем ситуация здесь быстро измени-
лась. Фирма RCA Global Communications вско-
ре запустила собственный спутник связи. Кор-
порация American Satellite Corp, по-другому
подошла к организации системы спутниковой
связи: она арендовала каналы фирмы Western
Union и начала продавать время заказчикам.
В начале 1970-х годов были запущены спут-
ники «Интелсат IV». Они работали с двумя
отдельными лучами, направленными на восточ-
ный и западный регионы Атлантического океа-
на, и обеспечивали трансатлантическую связь
благодаря использованию одних и тех же 500-
МГц диапазонов на частотах 4,6 ГГц. К 1975 г.,
учитывая растущий спрос на этот вид связи,
на орбиту были выведены шесть спутников
«Интелсат IV». В 1975 г. число трансатлантиче-
ских телефонных переговоров выросло в 10 раз
по сравнению с 1974 г. В 1975 г. в систему
спутниковой связи были включены также суда,
находящиеся в море; это произошло, когда был
запущен первый спутник «Марисат» (сокраще-
ние английских слов, означающих «морской
спутник»).
Фирма RCA к концу 1976 г. создала системы
спутниковой связи Satcom 1 и Satcom 2 для
обслуживания кабельного телевидения, а фир-
мы AT&T и GTE с разрешения Федеральной
188
комиссии связи организовали спутниковую систе-
му для ведения телефонных переговоров на да-
лекие расстояния в США.
Два из этих последних спутников, оба под
именем «Комстар», были запущены в 1976 г.,
а третий — в 1978 г. Каждый работал в диапа-
зоне от 4 до 6 ГГц и каждый был рассчитан на
одновременное проведение 30 тыс. переговоров.
В конце десятилетия появились дополни-
тельные применения для спутниковой зехники.
Самостоятельные решения. Микропроцессоры придали се-
тям передачи цифровых данных много новых возможно-
стей. В 1975 г. фирма Codex Corp, выпустила «разумный»
сетевой процессор серии 6000, который анализировал дан-
ные и самостоятельно принимал решения об их передаче,
не требуя специального программирования и обладая
исключительно низкой стоимостью.
В Канаде, например, была организована пере-
дача одной еженедельной газеты из Европы в
Монреаль через спутник. А в США фирма Bell
System разработала интегральную схему, кото-
рая обеспечила подавление отраженных сигна-
лов, ухудшающих разборчивость речи, при веде-
нии телефонных переговоров с помощью спут-
ника. Раньше это делалось при помощи дорого-
стоящих систем подавления или блокировки
эхо-сигналов.
В области наземной связи 1970-е годы озна-
меновались первыми практическими шагами в
направлении внедрения стекловолоконных опти-
ческих систем. Были разработаны волокна с ма-
лыми потерями, и стали легкодоступными более
мощные источники и детекторы световых сиг-
налов.
С тысяч децибелл на километр ослабление
сигнала на стекловолокне со ступенчато и плав-
но меняющимися показателями преломления
в 1960-х годах упало к 1970 г. до примерно
20 дБ/км при длине волны 632,8 нм. Этого уда-
лось достичь Роберту Мауреру (фирма Corning
Glass Works, Корнинг, шт. Нью-Йорк). В то же
самое время Центральная исследовательская
лаборатория фирмы Nippon Electric Со. (Кава-
саки, Япония) разработала оптическое стекло-
волокно с плавно меняющимся показателем
преломления, имеющее ослабление около
20 дБ/км. А. К. Као, сотрудник Лаборатории
стандартных средств телесвязи фирмы Interna-
tional Telephone and Telegraph (Харлоу, Анг-
лия), разработал систему приема-передачи циф-
ровых данных со скоростью 100 Мбит/с, ис-
пользуя многомодовое стекловолокно с низки-
ми потерями.
В начале десятилетия проводились испыта-
ния реальных стекловолоконных систем связи;
цель этих испытаний заключалась в том, чтобы
установить, какие рабочие компромиссы можно
было бы принять на практике. В числе наибо-
лее заинтересованных пользователей были воен-
ные службы. Волоконные системы связи заин-
тересовали военных не только потому, что они
обеспечивают требуемую им большую ширину
полосы, но и потому, что они совершенно не-
восприимчивы к электромагнитным помехам.
Типичным свидетельством интереса военных
к этим системам была работа, проведенная в
Исследовательском центре военно-морской элек-
троники (позднее он стал частью организации
под названием Военные океанские системы) в
Сан-Диего. В начале 1974 г. инженеры этого
центра установили телефонную систему воло-
конной связи на корабле. В том же году ВВС
США провели полетные испытания систем пе-
редачи данных с динамическим уплотнением,
где использовались волоконно-оптические ка-
бели.
Ведущую роль в развитии гражданского сек-
тора волоконно-оптической связи играли крупные
фирмы, поскольку это новое направление было
сопряжено с большими затратами и высокой
степенью риска. Фирма Corning Glass Works
(Корнинг, шт. Нью-Йорк) в 1973 г. проводила
эксперименты с волоконной оптикой, имеющей
потери всего лишь 2 дБ/км при длине волны
1 мкм. Вскоре исследователям фирмы Bell
Laboratories удалось снизить этот показатель
до примерно 0,85 дБ/км. К 1979 г. фирма Cor-
ning освоила изготовление волоконной оптики
с потерями 0,7 дБ/км при длине волны 1,3 мкм.
середине десятилетия волоконно-
оптические системы вышли из лаборатории в
реальные рабочие условия. Типичным был экс-
перимент фирмы Bell Laboratories, проведенный
в январе 1976 г.; он продемонстрировал возмож-
ность массового изготовления волоконно-опти-
ческих кабелей. Инженеры фирмы Bell показа-
ли, что можно без индивидуальной подгонки из-
готовить кабели из 144 одиночных волокон,
соединенных между собой. Эти кабели, имею-
щие диаметр всего 12,7 мм, позволяли вести
одновременно почти 50 тыс. телефонных пере-
говоров.
К этому времени в области волоконно-опти-
ческой связи начали работать некоторые менее
крупные и более специализированные фирмы.
18Ф
Широкая полоса пропускания волоконно-опти-
ческой линии позволила организации Telepromp-
ter Manhattan Cable Television создать систему
для передачи многоканальных телевизионных
сигналов из студии в распределительный пункт
По мере развития средств спутниковой связи развивались
и совершенствовались и сами спутники. В 1975 г. инженеры
фирмы Hughes Aircraft показали два таких спутника, спут-
ник десятилетней давности «Эрли Бёрд», который имел
240 каналов двусторонней связи (справа), и будущий спут-
ник «Интелсат IVA», рассчитанный на 11 000 каналов.
кабельного телевидения, находящийся на рас-
стоянии около 240 м.
А в ходе эксперимента, проводившегося в
рамках идей «города — сети связи», фирма
Nippon Telegraph and Telephone Public Corp.
(Япония) построила волоконно-оптическую сеть
для оперативной передачи видеоинформации
300 абонентам в «образцовом» городе вблизи
г. Осака. Компания Standard Telephone and
Cables Ltd., английский филиал фирмы ITT,
успешно передавала данные со скоростью
140 Мбит/с по 9-км линии связи в Харлоу в
1977 г. Этот результат пока никто не планиру-
ет превзойти. Были удачными также аналогич-
ные эксперименты фирмы Philips Gloeilampen-
fabrieken в Нидерландах и фирмы Centro Studie
Laboratory Telecommunicazioni SpA (Турин)
в Италии. Все эти системы работали при ско-
рости 140 Мбит/с.
К 1979 г. фирме NTT удалось получить во-
локонно-оптическую линию с потерями, снижен-
ными до 0,20 дБ/км, а фирма Bell Laboratories
довела скорость передачи цифровых данных
по своей волоконно-оптической линии до
200 Гбит/с, по крайней мере в лабораторных
условиях.
В качестве лазера для волоконно-оптиче-
ских систем обычно использовался диод на
основе арсенида галлия. Подобный прибор мо-
жет преобразовывать постоянный ток в свето-
вые пучки с исключительно высокой монохром-
ностью. И эти световые пучки можно легко мо-
дулировать, меняя управляющий ток диода.
В 1972 г. исследователи фирмы IBM создали
на основе арсенида галлия лазер, который мог
генерировать луч света диаметром всего 2 мкм.
Такой малый диаметр был достаточен для то-
го, чтобы всю мощность лазера направить в
тончайшие из существующих одномодовых воло-
кон. Эти волокна в свою очередь имели мини-
мальное ослабление, что означало, что в линии
передачи можно было бы обойтись меньшим
числом усилителей. Исследователи фирмы IBM
приспособили свой лазер для передачи цифро-
вых данных со скоростями свыше 100 Мбит/с.
В середине 1977 г. фирма Bell Laboratories
сообщала, что ей удалось существенно увели-
чить срок службы лазерного диода. Раньше это
было серьезной проблемой, однако теперь нача-
лось изготовление лазеров с прогнозируемым
сроком службы 1 млн. часов.
Фирма RCA в июне 1979 г. анонсировала
планарный лазерный диод, который можно изго-
тавливать в серийном производстве по техноло-
гии интегральных схем. В общем, все сходятся
на том, что если бы системы оптической связи
начали внедряться в широких масштабах, их
пришлось бы перевести на интегральное испол-
нение и изготавливать примерно так же, как
изготавливаются микросхемы. В течение 1970-х
годов проводилось много исследовательских ра-
бот, направленных на создание таких инте-
гральных приборов путем нанесения диэлектри-
ческих слоев на стеклянные подложки.
Однако, по-видимому, наиболее интересным
оптическим прибором был экспериментальный
резонатор Фабри-Перо фирмы Bell, появивший-
ся в конце десятилетия; он выполнял так много
функций, что его можно считать почти универ-
сальным оптическим элементом. Этот прибор
на основе ниобата лития можно использовать
в качестве логического элемента в запоминаю-
190
щих устройствах, поскольку он работает как
бистабильный переключатель, если им управ-
лять при помощи соответствующих оптических
сигналов. Он может также выполнять функции
формирователя импульсов, или ограничителя,
или дифференциального усилителя. Более того,
он может работать в качестве оптического трио-
да, выполняя функции электронной лампы.
Q
*** авершая 1970-е годы, электронная
промышленность отмечает 50-летие своего раз-
вития. Это развитие, начавшееся с широкого
внедрения радиоаппаратуры на электронных
лампах в 1930-х годах, отмечено такими веха-
ми, как радиолокация, телевидение, аналоговая
и цифровая вычислительная техника, спутнико-
вая связь и полупроводниковая технология,
причем на протяжении всех этих лет активно
выдвигались новые идеи и создавалось обору-
дование для таких базовых секторов, как конт-
рольно-измерительная техника, оптоэлектрони-
ка, промышленная электроника, военная элек-
троника, бытовая электроника и авиационная
электроника.
Не было никаких признаков того, что элек-
тронная промышленность находится в среднем
возрасте, переходит на «сидячий образ жизни»
или приближается к старости. Уже сейчас идет
речь о том, что предстоящие 50 лет будут эрой
«реальной» электроники:
□	Благодаря терминалам и памяти ком-
пьютеров практически сойдет на нет вся бу-
мажная работа в конторах, на предприятиях
и в организациях.
□	Общество будет обходиться без наличных
денег, поскольку все основные предприятия роз-
ничной торговли будут при помощи своих тер-
миналов связываться с банковскими вычисли-
тельными системами.
□	Видеотелефон, позволяющий видеть лицо
собеседника, возродится в более практичном
виде.
□	Электронная пересылка грузов — при по-
мощи электромагнитных и некоторых других
способов — привлечет серьезное внимание, по-
скольку ископаемые виды топлива станут не-
приемлемо дорогостоящими.
Существует еще очень много тем для меч-
таний, однако их лучше всего оставить фанта-
стам и будущим поколениям инженеров-практи-
ков. Электронный джин вышел из бутылки, и
будущий прогресс гарантирован.
19t)
Люди и электроника
Владимир Кузьмич Зворыкин
«Я все еще учусь», — говорит Вла-
димир Кузьмич Зворыкин. Для 91-лет-
него изобретателя телевидения — это
настоящий подвиг, если учесть стреми-
тельный темп развития современной
телевизионной техники. «Большей ча-
стью меня интересует электроника и ее
применения. То, что произошло в этой
области за последние 10 лет, просто
невероятно». И стопки книг и журна-
лов, разбросанных повсюду в его ка-
бинете в исследовательской лаборато-
рии фирмы RCA в Принстоне, шт. Ка-
лифорния, наглядно подтверждают
его любознательность и энтузиазм.
И в самом деле, Зворыкин, сам за-
труднявшийся определить, кто он —
коммерсант или ученый, никогда не
прекращал попыток узнать что-либо
новое и применить его во все услож-
няющемся мире. Зворыкин родился в
1889 г. в русском городе Муроме.
В 1912 г. он закончил Петербургский
политехнический институт, где начал
под руководством Бориса Розинга ра-
боту над электронными телевизионны-
ми системами, в которых использова-
лись электронно-лучевые трубки.
«Особого интереса электронное теле-
видение в институте не вызывало», —
вспоминает Зворыкин. — Мне гово-
рили, что я пытаюсь заменить челове-
ческий глаз. Я же спросил, в свою
очередь: а вы можете увидеть своими
глазами обратную сторону Луны?»
Теперь Зворыкин часто заходит в Ла-
бораторию реактивного движения по-
смотреть фотоснимки различных пла-
нет Солнечной системы, переданные
на Землю с помощью телевизионных
камер, прообраз которых он сконстру-
ировал 50 лет назад.
В том же, 1912 г. Зворыкин при-
ступил под руководством Поля Лан-
жевена к исследованию рентгеновских
лучей в Коллеж де Франс в Париже.
Первая мировая война прервала эту
работу, и он вернулся в Россию, что-
бы поступить на военную службу
офицером-связистом. После войны он
уехал в США, где в 1924 г. получил
гражданство. В 1926 г. Зворыкин за-
щитил докторскую диссертацию в
Питтсбургском университете.
Работая в фирме Westinghouse
Electric and Manufacturing Co., Зво-
рыкин провел большие исследования
по разработке иконоскопа (разновид-
ность телевизионной передающей
трубки) и кинескопа (телевизионная
приемная трубка). В 1929 г. при под-
держке Дэвида Сарноффа он занял
пост руководителя Лаборатории
электронных исследований фирмы
RCA.
Несмотря на то что Зворыкин
ушел в отставку в 1954 г., прошедшие
25 лет он провел далеко не праздно.
До сих пор сотрудничая в RCA, Зво-
рыкин способствовал тому, чтобы
электронный микроскоп, покинув пре-
делы физической лаборатории, внед-
рился в медицинские исследователь-
ские центры и клиники. Этот интерес
к медицине не ослабел и в настоящее
время. В течение многих лет после от-
ставки он был директором центра ме-
дицинской электроники в Рокфелле-
ровском институте в Нью-Йорке, а
также национальным председателем
профессиональной группы по меди-
цинской электронике Института ра-
диоинженеров и основателем-прези-
дентом Международной федерации
медицинской и биологической техни-
ки. Зворыкин глубоко уверен в том,
что электроника способна в очень,
сильной степени улучшить медицин-
скую диагностику. «Некоторые типы
электронного оборудования позволят
получить намного более точные дан-
ные о физическом состоянии челове-
ка, чем это возможно в настоящее’
время, — утверждает он. — Однако-
лишь малая часть такого оборудова-
ния используется. Кроме того, излиш-
нее применение рентгеновых лучей не
рекомендуется, и врачи могут полу-
чить практически те же результаты с
помощью СВЧ».
Имея более 100 патентов (за изо-
бретения, в число которых входят
ЭЛТ для инфракрасного прицела
«Снуперскоуп» и винтовочного пери-
скопического прицела, разработанные-
во время второй мировой войны, уп-
равляемые снаряды и автоматическое-
управление автомобилями) и более-
30 почетных наград, включая Нацио-
нальную медаль науки и Медаль ос-
нователя Национальной академии тех-
ники, Зворыкин проявляет неуемный
интерес ко многим областям электро-
ники. Его и сейчас можно найти в
своем кабинете в здании фирмы RCA
в Принстоне, где он проводит не-
сколько дней в неделю, переписываясь
с друзьями-учеными, читая последние
статьи и консультируя молодых ис-
следователей фирмы RCA. Что бы все-
это значило? «Я начинаю все снача-
ла,» — ответил Зворыкин, хитро при-
щурив глаз.
Фредерик Эммонс Термен
Тот комплекс, который сейчас на-
зывают «Кремниевой долиной», в зна-
чительной степени обязан своим воз-
никновением Фредерику Эммонсу Тер-
мену. Более сорока лет ведя препода-
вательскую и административную рабо-
Great innovators, рр. 418—434.
ту в Стэнфордском университете, он
был тем катализатором, который
превратил район бухты Сан-Франци-
ско в один из ведущих мировых цент-
ров развития электроники. Хотя он
со свойственной ему скромностью
пытается умалить свою роль, ни один
другой университетский ученый не
проявил большей способности соче-
тать интересы правительства и про-
мышленности с интересами универси-
тета. Он является также автором
классического для своего времени
учебника по радиотехнике.
Принципы, которыми руководст-
вовался Термен в своей деятельности
сначала в качестве декана Техниче-
ской школы, а позже — на посту рек-
192
тора, были сформулированы им после
второй мировой войны, когда они еще
•были в новинку. Эти принципы были
следующими:
□	Открыть двери университетских
лабораторий для работ по государст-
венным заказам, чтобы дать возмож-
ность студентам участвовать в совре-
менных разработках.
□	Готовить хороших инженеров,
с тем чтобы местные фирмы могли ис-
пользовать их для своего роста и по-
вышения прибылей.
□	Удовлетворять запросы местной
промышленности.
□ Привлекать высококвалифици-
рованных преподавателей.
Превращение Стэнфорда в перво-
классный технический вуз и рост та-
ких фирм, как Hewlett-Packard Со. и
Varian Associates, представляют со-
бой лишь малую часть результатов
применения принципов Термена.
Уильям Хьюлетт и Дэвид Паккард
как и многие ведущие деятели элект-
ронной промышленности были его сту-
дентами.
«Еще подростком я узнал многое
о деятельности университета», —
вспоминает Термен. Он приехал в
Станфордский университетский горо-
док в 1910 г. в возрасте 10 лет, ког-
да его отец вступил здесь в долж-
ность профессора. С тех пор он поки-
дал университетский городок только
два раза — в I924 г. для подготовки
и защиты докторской диссертации в
Массачусетском технологическом ин-
ституте и во время второй мировой
войны, когда он возглавил работу
большой сверхсекретной лаборатории
по исследованиям в области радио в
Кеймбридже (шт. Массачусетс). Опыт
работы в этой лаборатории способст-
вовал формированию его представле-
ний о том, как сочетать развитие тех-
нологии с выполнением правительст-
венных научно-исследовательских про-
ектов и работой университетских ла-
бораторий.
«Я извлек пользу из соображений
других людей, особенно преподавате-
лей Гарварда, о том, как создать
сильную техническую школу» — го-
ворит Термен. Он вспоминает, что в
1946 г., когда он вернулся в Станфорд
в качестве декана инженерного фа-
культета, взяв с собой несколько со-
трудников своей лаборатории, «оста-
вались незаконченными к концу вой-
ны работы, отладка приборов не была
завершена. Для государственных за-
казчиков было необходимо довести
дело до конца». Вскоре к нему обра-
тились из недавно организованного
Управления военно-морских исследо-
ваний с предложением взяться за раз-
работку трех проектов. Один из них,
в области химии, провалился, но дру-
гой, в области физики, привел к от-
крытию ядерного магнитного резонан-
са, за которое Феликс Блох получил
Нобелевскую премию. Третий проект,
относящийся к области электротехни-
ки, послужил началом выполнения
программы технических исследований
Станфордского университета, полу-
чившей широкое признание.
«Я полагаю, однако, что наиболь-
шее влияние оказали написанные
мной книги», — заявляет Термен.
Они, безусловно, способствовали то-
му, что он приобрел репутацию изве-
стного по всей стране педагога. Тер-
мен, который в юности был радиолю-
бителем, в 1932 г. написал книгу «Ра-
диотехника». «Это — первый дейст-
вительно хороший учебник по радио-
технике, — с гордостью говорит он.—
Эта книга использовалась везде и бы-
ла даже переведена на иностранные
языки». Затем, в 1941 г., он закончил
«Справочник радиоинженера», кото-
рый стал настольной книгой специа-
листов в этой области.
В этом же году он стал прези-
дентом Института радиоинженеров
(теперь Институт инженеров по
электротехнике и радиоэлектрони-
ке) — первым президентом с Запад-
ного побережья.
После ухода в отставку в 1965 г.
Термен, будучи вдовцом, живет в
университетском городке в своем про-
сторном доме с чудесным садом. Он
верит, что электронная технология со-
хранит «высокие темпы развития в
области интегральных схем и внесет
подлинные усовершенствования в че-
ловеческую жизнь».
193
Морис Понт
Морис Понт, который начал свою
деятельность в качестве ученого-ис-
следователя, в конце концов достиг
наивысшего положения в руководстве
первой французской компании, кото-
рая стала специализироваться в об-
ласти электроники. Он утверждает,
что первые работы, сделавшие воз-
можным создание современной радио-
локации, были выполнены в лаборато-
рии фирмы La Compagnie Generale
de Telegraph Sans Fil (CSF) в начале
1930-х годов.
Принято считать, что первым, кто
использовал радиоволны для обнару-
жения объектов на расстоянии, был
сэр Роберт Уотсон-Уатт из Британ-
ской национальной физической лабо-
ратории. Уотсон-Уатт начал использо-
вать радиодетекторы для целей сле-
жения при полетах Британского воз-
душного корпуса (позже британских
ВВС) во время первой мировой вой-
ны. Радиопередатчики тогда работали
в диапазоне ВЧ, т. е. в диапазоне
метровых волн; использовать более
высокие частоты тогда еще не умели.
В это время Понт был еще маль-
чиком. к началу 1930-х годов, когда
он приступил к работе над магнетро-
нами, верхняя граница частот про-
двинулась до диапазона УВЧ, т. е. до
дециметровых волн. К 1935 г. Понт и
его сотрудник Анри Гюттон (отец ко-
торого, тоже физик, еще в 1927 г.
проводил эксперименты по обнаруже-
нию объектов с помощью дециметро-
вых волн) уже сконструировали при-
митивную радарную установку на
борту французского грузового само-
лета «СС Орегон». Установка, пред-
назначенная в основном для обнару-
жения айсбергов, работала в верхней
части диапазона УВЧ на длинах волн
80 и 16 см.
Хотя Уотсон-Уатт и Понт исполь-
зовали различные частоты, к 1935 г.
они в некотором смысле находились
на одной длине волны. В феврале это-
го года Уотсон-Уатт представил бри-
танскому министерству авиации, про-
сившему его исследовать возмож-
ность получения электромагнитного
«луча смерти», доклад, озаглавленный
«Обнаружение самолетов с помощью
радио». В марте Понт и Анри Гюттон
составили «Записку об обнаружении
подвижных объектов с помощью уль-
тракоротких волн и непосредственном
использовании этого эффекта в целях
национальной обороны». Они предла-
гали соорудить радарные базы вдоль
Рейна, чтобы контролировать пере-
движение немецких военных самоле-
тов, используя метровые волны для
обнаружения в радиусе до 100 км и
дециметровые волны — для более
точного обнаружения в радиусе 10 км.
В 1930-е годы Понт и Гюттон про-
должали работу по усовершенствова-
нию своих магнетронов в лаборатории
фирмы CSF, расположенной в париж-
ском предместье Левалуа. Понт осно-
вал эту фирму в 1929 г., оставив для
этого преподавательскую работу в
престижной Эколь нормаль — своей
alma mater. В 1935 г. группа сотруд-
ников CSF разработала конструкцию,
которую Понт считает вехой в радио-
электронике, — вольфрамовый катод,
окруженный резонаторными анодны-
ми сегментами. «Эта лампа была
предшественницей современных маг-
нетронов с резонаторными камера-
ми, — поясняет Понт. — Она отдава-
ла мощность 10 Вт в непрерывном ре-
жиме на длине волны 16 см, или 7 Вт
на длине волны 8 см — по тепереш-
ним стандартам это не так уж много,
но в свое время эти цифры были впе-
чатляющими». Дальнейшее развитие
технологии электронных ламп позво-
лило CSF к 1939 г. повысить выход-
ную мощность своих магнетронов до
50 Вт на волне 16 см (1875 МГц).
Потом началась вторая мировая
война, а за этим последовали указа-
ния о реализации проекта сооруже-
ния сети радарных станций оповеще-
ния, который четыре года назад был
высмеян армейским начальством. В
результате «блицкрига» гитлеровские
армии наводнили Францию прежде,
чем проект был завершен, но все же
мощные магнетроны, разработанные
Понтом и Гюттоном для целей ближ-
него обнаружения, помогли союзни-
кам в войне с Германией. По приказу
французского Верховного командова-
ния Понт, мобилизованный в чине ка-
питана артиллерии, в мае 1940 г. пе-
ревез через Ла-Манш две лампы и
вместе с описанием техологии пере-
дал их ученым латораторий в Уэмбли,
принадлежавших фирме General Elect-
ric Со. (последняя не имеет никакого
отношения к одноименной фирме в
США).
Вернувшись в оккупированную
Францию, Понт провел там всю вой-
ну, продолжая втайне работать над
усовершенствованием своих магнетро-
нов. Он был на грани разоблачения,
когда один немецкий генерал инспек-
тировал ламповый завод CSF. Тем не
менее благодаря работе Понта и его
сотрудников по окончании войны
CSF была готова к тому, чтобы стать
7 Электроника № 9
194
изготовителем высокочастотных элект-
ронных ламп мирового класса. Фирма
Thomson CSF, возникшая в 1968 г„
когда компания Thomson-Brandt при-
обрела CSF и сделала ее своим отде-
лением, до сих пор находится в числе
ведущих фирм этой отрасли.
Понт, который был президентом
CSF в течение семи лет, предшество-
вавших слиянию, оставил тогда ком-
панию и основал Национальное агент-
ство по оценке научных исследований
(Anvar 9 — правительственное агент-
ство, задачей которого является усо-
вершенствование процесса промыш-
ленного внедрения открытий, сделан-
ных в правительственных лаборатори-
ях. Понт руководил Anvar до 1971 г.,
когда он ушел в отставку в возрасте-
69 лет.
Дэниэл Э. Нобл
Немало пятицентовых монет было
потрачено пешими и моторизованны-
ми полицейскими патрулями, которым
в случае необходимости приходилось
прибегать к помощи придорожных те-
лефонов-автоматов, пока не была соз-
дана переносная система двусторон-
ней радиотелефонной связи. Заслуга
разработки и создания такой системы
принадлежит Дэниэлу Э. Ноблу, ко-
торый в 1940 г. сконстрировал пере-
носную установку такого типа для
нужд полиции штата Коннектикут.
Выдающаяся деятельность Нобла
в области электроники, продолжавша-
яся более пяти десятилетий, началась
1 Agence Nationale pour la valo-
risation de la Recherche.
в 1923 г. в колледже Сторс штата
Коннектикут (теперь университет
штата Коннектикут), где он получил
степень бакалавра в области электро-
техники и провел 17 лет в качестве
студента, преподавателя и консуль-
танта по радиотехнике. Нобл, кото-
рый вел также научную работу в Гар-
вардском университете и Массачусет-
ском технологическом институте, из-
вестен своими основополагающими
работами в области систем ЧМ, кото-
рыми он занимался, находясь в Кон-
нектикуте. Работая на радиостанции
колледжа, которую он сам разрабо-
тал и изготовил и с помощью которой
вел AM-передачи из Сторса в Харт-
форд через местные станции, Нобл в
период между 1936 и 1938 гг. передал/
ее для вещания с ЧМ. Вслед за этим
была сооружена одна из первых ЧМ-
станций для системы WDRC в Харт-
форде.
Работа Нобла привлекла внимание-
Пола О. Голвина, владельца фирмы,
которая позднее стала называться
Motorola Inc. В 1940 г. Голвину уда-
лось уговорить профессора из Кон-
нектикута перейти работать в чикаг-
скую фирму в качестве руководителя:
научных исследований. «Я не знал,,
понравится ли мне работать в про-
мышленности, поэтому я взял годовой
отпуск без сохранения содержания, —
вспоминает сейчас 78-летний Нобл. —
Но вскоре обнаружил, что я в состоя-
нии немедленно внести весьма реаль-
ный вклад в работу фирмы Motorola.,
и не прошло и шести месяцев, как я
решил остаться».
Вся дальнейшая деятельность Ноб-
ла протекала в этой фирме. Средк-
прочих заслуг ему принадлежат:
□	Идея создания переносной ЧМ-
системы двусторонней радиосвязи и,
руководство разработкой такой систе-
мы SCR-300 для Армии США в»
1942 г.
□	Решение о сооружении основ-
ных предприятий фирмы в Финиксе-
(шт. Аризона), где в 1949 г. Нобл ос-
новал и возглавил научно-исследова-
тельскую лабораторию с совершенней
новым для того времени направлени-
ем, известным под названием «твердо-
тельная электроника».
□	Решение о проведении работы^
результатом которой было изобрете-
ние мощного транзистора.
Обладатель девяти патентов ж
многочисленных наград за техниче-
ские достижения, Нобл закончил свою-
карьеру в 1970 г., будучи вице-пред-
седателем правления фирмы Motorola
и главным инженером. Он ушел в ча-
стичную отставку, сохранив за собой
должность председателя научно-кон-
сультативного совета фирмы. В этом
195
качестве он продолжает служить на
^основном предприятии Motorola, соо-
руженном в Финиксе в 1950 г.
В последние годы Нобл увлекся
.-философией и живописью и создал
много работ, отражающих его взгля-
ды на взаимоотношения человека и
технологии и на сложное современное
-общество. К числу трудностей, с ко-
торыми сталкиваются в наши дни ин-
женеры, работающие в области элект-
роники, он относит «сложность этой
/области, которая выросла настолько,
что трудно решить, какое выбрать
направление... В свое время я мог
внести свой вклад в эту область, так
как был в состоянии правильно опре-
делять необходимые пути развития и
соответственно направлять работу. Но
сейчас эта задача является гораздо
более трудной».
Однако Нобл не принадлежит к
числу пессимистов. Он считает, что
сложные методы машинного модели-
рования и «расширение мыслительной
способности», достигаемые с помощью
компьютеров, являются в конечном
итоге способом установления контро-
ля над миром, который быстро ста-
новится все более сложным для уп-
равления. В конце концов, говорит он,
электронная промышленность «дойдет
до фундаментального уровня молеку-
лярных и световых взаимодействий,
лежащих далеко за пределами совре-
менных схем».
(От издателя: Дэниэл Э. Нобл
скончался в возрасте 78 лет 17 февра-
ля 1980 г.)
К. Лестер Хогэн
Из-за того, что К. Лестер Хогэн
•сыграл такую выдающуюся роль в ка-
-честве администратора, особенно на
ведущих постах в фирмах Motorola,
Fairchild и в Институте инженерор
по электротехнике и радиоэлектрони-
ке, иногда забывают о его заслугах в
области научных исследований. Меж-
ду тем, в 1950 г. Хогэн, работавший
тогда в фирме Bell Laboratories в
Марри Хилл (шт. Нью-Джерси),
впервые создал схему, которая одно-
временно осуществляла функции
СВЧ-гиратора, вентиля и циркулято-
ра — невзаимных пассивных элемен-
тов, без которых невозможно было бы
создание систем связи сантиметрово-
го диапазона.
Окончив в 1942 г. университет шта-
та Монтана со степенью бакалавра
по химической технологии, Хогэн слу-
жил в качестве офицера ВМС во вре-
мя второй мировой войны. После
окончания службы он получил степе-
ни магистра и доктора по физике в
университете Лехига. В августе 1950 г.
он стал штатным сотрудником фирмы
Bell Laboratories, где, по его словам,
«человек сразу начинал разрабаты-
вать что-нибудь».
Работая в отделе физических ис-
следований, Хогэн натолкнулся на
статью сотрудника голландской фир-
мы Philips Б. Д. X. Теллегена, кото-
рый разработал четырехполюсную
схему, или гиратор, представляющую
собой в сущности устройство одно-
направленного действия. Хогэн занял-
ся созданием подобных устройств и
обнаружил, что физический эффект,
на котором была основана работа
Теллегена, известен в оптике как фа-
радеевское вращение плоскости поля-
ризации.
На этом этапе Хогэн обратился за
помощью к сотруднику Bell Labs
Уильяму Шокли; тот немедленно
принялся писать уравнения, из кото-
рых явствовало, что Хогэну нужны
материалы, имеющие большой угол
поворота на оптических частотах.
«Для этого подойдут магнитные мате-
риалы», сказал Хогэн и обратился в
химический отдел фирмы с просьбой
помочь ему изготовить очень слабый
магнитный материал с малыми ди-
электрическими потерями.
«К 1 ноября была собрана вся
схема, — вспоминает он. — Меня
считали гением, — добавляет он, —
но я просто собрал вместе все, что
уже существовало».
Хогэн знал, что эти схемные эле-
менты будут играть очень важную
роль в СВЧ-системах: «Сейчас нет та-
кой СВЧ-системы, в которой не ис-
пользовались бы эти приборы. На
спутнике «Интелсат 5» их 200 шт.
Примерно три года спустя Хогэн
занял должность адъюнкт-профессора
по прикладной физике в Гарвардском
университете, где занялся исследовани-
ем ферритов. Он оставался там до
июня 1958 г., когда перешел в фирму
Motorola Inc., чтобы возглавить от-
деление полупроводниковых приборов
в Финиксе (шт. Аризона). Объем про-
даж отделения составил в том году
3 млн. долл., и примерно такой же
была сумма убытков. К концу 1959 г.
отделение имело объем продаж
10 млн. долл, и приносило доход.
«Мне потребовалось для этого более
трех месяцев, так что я, видимо, уже
начинал стареть и потерял часть своей
энергии», — шутит Хогэн. В 1968 г.,
когда Хогэн ушел из фирмы Motorola,
став президентом и главным админи-
7*
196
страторсш фирмы Fairchild Camera
and Instrument Corp. (Маунтин-Вью,
шт. Калифорния), фирма Motorola
уже имела доход около 25 млн. долл,
при объеме продаж около 200 млн.
долл. Главной причиной такого роста
была сделанная Хогэном ставка на
эпитаксиальную технологию. «Исполь-
зуя разработки фирмы Bell, мы изго-
товили первые коммерческие эпитак-
сиальные приборы, меза-транзисторы.
Они были гораздо лучше неэпитак-
сиальных и сбыт мгновенно подско-
чил», — говорит Хогэн.
В настоящее время 60-летний
Хогэн является техническим консуль-
тантом президента фирмы Fairchild
Camera and Instrument Corp., а так-
же исполнительным вице-президентом
Института инженеров по электротех-
нике и радиоэлектронике. Он также
является членом правления примерно
полудюжины корпораций и членом на-
учных и педагогических советов не-
скольких университетов.
Несмотря на занятость, у Хогэна
остается время поразмышлять о сво-
ем прошлом опыте. «Это было увле-
кательно и глубоко захватывающе.
Никто из нас не предвидел, какой
толчок мы дадим развитию электрон-
ной промышленности, но мы знали,
что он будет значительным. Одна-
ко, — продолжает Хогэн, — золотой
век электроники еще впереди».
«В 1950 г., когда я пришел рабо-
тать в Bell Labs, — вспоминает Хо-
гэн, — в продаже появился первый
компьютер — модель 701 фирмы IBM.
Ныне простейший из микропроцессо-
ров превосходит по своим возможно-
стям эту машину. Сейчас открывают-
ся необычайные перспективы. Я пора-
жен возможностями СБИС. Это вели-
чайшая революция, и она даст нам
возможность делать такие вещи, кото-
рые были прежде совершенно неосу-
ществимы. Вот уже много лет я гово-
рю о неизбежности широкого распро-
странения электроники, и наконец это
время наступает, — говорит он. —
Нужно было разрушить барьер цен, и
э?о было сделано с помощью БИС и
микропроцессоров».
Харолд Олден Уилер
«Я родился в тот год, когда бра-
тья Райт поднялись в небо в Китти
Хоук, — говорит Харолд Уилер. —
Это было спустя два года после то-
го, как Маркони послал радиосигнал
через Атлантический океан. Эти собы-
тия скрасили годы моей учебы и оп-
ределили мой выбор одного из путей...
В седьмом классе решил посвятить
себя радио и никогда не сворачивал
с этого пути».
Он начал рано — фотография, сде-
ланная его отцом в конце 1920 г., по-
казывает его в 17-летнем возрасте за
настройкой собственноручно изготов-
ленного любительского радиоприемни-
ка. Вскоре после этого он встретил
Алана Хэзелтайна, который уже был
тогда пионером в области конструиро-
вания радиоприемников: «Он стал
моим наставником; я был его учени-
ком».
Этот ученик в 1924 г., будучи еще
студентом колледжа, стал первым
служащим фирмы Hazeltine Corp., с
которой он связан и по сей день. В
последующие 55 лет Уилер внес круп-
нейший вклад в разработку радиопри-
емников и телевизоров, а также СВЧ-
устройств, радиолокаторов и антенн.
Упоминание его имени в присутствии
инженеров, работающих в области
СВЧ, почти всегда вызывает прибли-
зительно такую реакцию: «Харолд
Уилер! Я только на днях читал его
статью».
На заре своей деятельности фирма
Hazeltine Corp, занималась реализа-
цией идей по усовершенствованию
конструкции радиоприемников, полу-
чая затем лицензии на эти усовершен-
ствования, а зачастую и разрабатыва-
ла конструкции приемников для вла-
дельцев патентов. Начало деятельно-
сти фирмы положил изобретенный
Аланом Хэзелтайном ВЧ-усилитель с
нейтрализацией, который послужил
основой для создания нейтродинного
радиоприемника, подчинившего себе
рынок в середине 1920-х годов.
Не достигший еще двадцати лет
Уилер, работая самостоятельно, также
придумал нейтродинную схему. Он не
знал о работе Хэзелтайна, которая
еще находилась в стадии патентова-
ния, и параллельно сделанные откры-
тия были сюрпризом для обоих, когда
они впервые встретились. Патент по-
лучил Хэзелтайн, однако он преду-
смотрел отчисления в пользу Уилера,
а также привлек его к своей работе.
Между тем Уилер, в результате
усердных занятий, первым получил
197
степень бакалавра физики в Универ-
ситете Джорджа Вашингтона, а за-
тем поступил в аспирантуру в Уни-
верситете Джона Хопкинса. Летние
каникулы и все свободное время он
проводил в первой лаборатории фир-
мы, находившейся на территории Тех-
нологического института Стивенса,
или в своей собственной лаборато-
рии в подвале дома своих родителей
в Вашингтоне.
Именно дома, во время рождест-
венских каникул 1925 г., Уилер создал
первую практическую схему автома-
тической регулировки громкости ра-
диоприемников. Его конструкция бы-
ла чудом простоты: один ламповый
триод, включенный как диод, служил
одновременно для детектирования
сигнала и для создания смещения, ре-
гулирующего усиление.
«Сначала я просто не оценил, как
хороша эта схема, — говорит изобре-
татель. — Понимание пришло посте-
пенно». Несколько лет его изобрете-
ние служило главным источником до-
хода фирмы. Принципиальная схема,
известная теперь под названием схе-
мы автоматической регулировки уси-
ления, используется до сих пор, осо-
бенно в AM-радиоприемниках и ТВ-
усилителях изображения.
В 1930-х годах основным объектом
внимания Уилера была конструкция
телевизионных приемников. Возглав-
ляя научно-исследовательскую лабо-
раторию фирмы Hazeltine (Бэйсайд,
шт. Нью-Йорк), он получил в те годы
значительную часть тех патентов, чис-
ло которых достигло впоследствии
180. Среди многочисленных наград,
полученных им за годы работы, он
особенно ценит премию памяти Мо-
риса Либмана, присужденную ему
Институтом радиоинженеров за его
работы в области телевидения.
В годы второй мировой войны
фирма занималась военной электро-
никой, главным образом разработкой
радиолокаторов. Эти годы ознамено-
вали также поворот к исследованиям
в области СВЧ и антенн, которые
продолжают занимать Уилера и в на-
стоящее время.
В 1946 г. он основал собственную
фирму Wheeler Laboratories, которая
специализировалась на консультиро-
вании исследований в области связи.
В 1959 г. Хэзельтайн приобрел эту
фирму, а в 1971 г. слил ее с основной
исследовательской группой. Покупка
фирмы Хэзелтайном знаменовала
для Уилера новую фазу его деятель-
ности: в 1965—1967 гг. он работал в
фирме Hazeltine главным администра-
тором, а с 1965 по 1977 г. — предсе-
дателем правления. Сейчас он все еще
член правления и имеет титул глав-
ного научного специалиста лаборато-
рий фирмы (Гринлоун, шт. Нью-
Йорк).
Манфред фон Арденне
«Добивайтесь осуществления своей
мечты!» Такой совет дает один из наи-
более выдающихся деятелей, зало-
живший основы электроники в Герма-
нии, молодым людям, желающим
оставить свой след в науке и технике.
Родившийся в Гамбурге Манфред фон
Арденне, которому сейчас 73 г. и ко-
торый с 1955 г. возглавляет свой
собственный научно-исследователь-
ский институт в Дрездене (ГДР),
всегда руководствовался этим деви-
зом в своей деятельности в области
техники, а позже — медицины.
Юношей он увлекся наблюдением
небесных и оптических явлений, а
вскоре дебютировал в области радио,
подав в 1923 г., в возрасте 16 лет, за-
явку на свой первый патент («метод
селекции звуковой частоты, в частно-
сти, для целей беспроволочного теле-
графа»), В дальнейшем за этим по-
следовало еще примерно 600 патен-
тов, а также 500 опубликованных
статей и 20 книг. На средства, полу-
ченные от публикаций и от продажи
своих изобретений, фон Арденне смог
основать свою собственную частную
лабораторию в Берлине, куда пере-
ехали его родители пере/1, началом
Первой мировой войны.
Главными его изобретениями в се-
редине 1920-х годов были усилитель
с резистивно-емкостной связью и
электронная лампа с малыми искаже-
ниями, содержащая три усилительных
каскада. Эта комбинированная лампа,
«в некотором смысле первая инте-
гральная схема», как замечает фон
Арденне, — позволила снизить стои-
мость радиоприемников с трансформа-
торной связью между усилительными
каскадами примерно на треть. Другим
достижением был широкополосный
двухкаскадный усилитель на 1 МГц
с малой емкостью и добавочным уси-
лением, выполненный в виде одной
лампы. Однако он завоевал широкое
призвание лишь много лет спустя,
когда настала эра телевидения, радио-
локации и широкополосных систем
связи.
498
Правда, не все шло гладко.
В 1930 г. фон Арденне выступил с
идеей создания кабельной системы
радиовещания, аналогичной системе
телевидения с коллективной антенной,
©днако ему не удалось получить под-
держки промышленности. Раздражен-
ный этим, он обратился к телевиде-
нию, «изобретению, преимущества ко-
торого могут оценить все люди, а не
только деятели промышленности».
Поняв, что механические методы по-
лучения изображения ограниченной
яркости, которыми занимались спе-
циалисты по телевидению в конце
1920-х годов, не имеют будущего, он
с самого начала сконцентрировал
свои усилия на электронных методах.
Результатом его работы было созда-
ние системы, в передающей части ко-
торой использовалась развертка бегу-
щим лучом, а в приемной части —
катодно-лучевая трубка. Эта чисто
электронная система фон Арденне
впервые заработала 14 декабря 1930 г.
в его берлинской лаборатории.
Чтобы дать научное обоснование
своим экспериментам, фон Арденне в
течение четырех семестров посещал
Берлинский университет, хотя и не
получил при этом степени. «В те дни
это была, в основном, эксперименталь-
Харолд С. Блэк
Если бы Харолд С. Блэк не пере-
стал сердиться на то, что он не полу-
чил прибавку к зарплате вскоре пос-
ле того, как начал работать в ком-
пании Western Electric — позднее он
перешел в фирму Bell Laboratories,—
вероятно, кто-нибудь другой приду-
мал бы схему с отрицательной обрат-
ной связью, изобретение которой счи-
тается одной из вех в истории связи.
Блэк начал свою деятельность в
Western сразу после окончания Поли-
технического института в Вустере
(шт. Массачусетс). Это было 5 июля
1921 г., а лаборатория находилась
вблизи вестсайдских доков Манхэт-
тена, на Вест-стрит, 463. Каждый
день он ездил на пароме из Нью-
Джерси, и именно во время такой
поездки 2 августа 1927 г. его «оза-
рила» идея обратной связи. Блэк на-
бросал принципиальную схему и не-
которые математические выкладки на
ная область, в которой можно было
продвигаться вперед методом проб и
ошибок, — вспоминает он. — Так как
большинство измерительных приборов
еще не существовало, мы должны бы-
ли создавать их сами. Нам приходи-
лось выполнять даже стеклодувные
работы». Не удивительно, что в его
берлинской лаборатории было много
такого оборудования, какого не най-
дешь в современной лаборатории.
Вслед за телевидением, он обра-
тился к другим областям электронной
оптики. Вехами его деятельности в
период с 1933 по 1937 гг. были раз-
работка проекционного электронно-
лучевого осциллографа, изобретение
электронно-оптического преобразова-
теля изображения, разработка широ-
кополосных усилителей для осцилло-
графов с полосой от 0,2 Гц до 30 МГц,
электронно-лучевой осциллограф с по-
лярными координатами и сканирую-
щий электронный микроскоп с диа-
метром луча до 10 нм.
Годы второй мировой войны были
отмечены такими его достижениями,
как усовершенствование методов ска-
нирования электронного луча; за ни-
ми последовал период пребывания в
Советском Союзе, где фон Арденне
руководил работой научно-исследова-
полях бывшего у него номера «Нью-
Йорк Таймс», показал это, придя на
работу, своим коллегам-ученым — и
основная проблема дальней связи —
шумы — была решена. Интерес Блэка
к проблеме шумов был давнишним:
он раньше работал над уменьшением
фона в телефонных линиях, а затем
над модификацией двухтактных уси-
лителей.
Из-за той не полученной им при-
бавки рассерженный Блэк чуть не
ушел в Школу коммерции Гарвард-
ского университета. Однако он пе-
редумал и решил выбрать другой
путь. «Со дня основания лаборато-
рии в 1898 г. сохранились все памят-
ные записки, наброски идей и лабо-
раторные заметки. Я взял их в биб-
лиотеке и начал приходить по воскре-
сеньям читать все это. Кроме того, я
узнал, где работают все известные
ученые, и познакомился с ними», —
тельского института. Затем, в 1955 г.,
он вернулся в ГДР и возглавил науч-
но-исследовательский институт. Глав-
ным достижением этого института,
находившегося в Дрездене, была раз-
работка в 1959 г. электронно-лучевой
многокамерной печи для плавления
больших кусков металла в условиях
высокого вакуума.
Предвидел ли фон Арденне, какую
важную роль сыграют в дальнейшем
его работы? «В основном, да», — при-
знает он, хотя его скромная внеш-
ность противоречит такому заявле-
нию. «Например, я оценил значение
катодно-лучевой трубки для дальней-
шего развития осциллографической
техники». Некоторые разработки,
важность которых не оценила сразу
немецкая промышленность, были реа-
лизованы за границей. Примером мо-
жет служить сканирующий электрон-
ный микроскоп.
Подобно некоторым другим пионе-
рам электроники, — например Зворы-
кину, — фон Арденне обратился к ме-
дицине, заинтересовавшись особенно
исследованиями природы рака и мето-
дами его лечения, — область, в кото-
рой он работает с 1959 г. «Я хотел
заняться работой в области, в которой
еще много нерешенных проблем», —
говорит он.
говорит он. Короче говоря, Блэк стал
экспертом по всем работам, которые
когда-либо проводились в Western
Electric.
Другим источником вдохновения
для молодого Блэка был Чарлз
Стейнметц, чародей из компании Ge-
neral Electric. Именно лекция Стейн-
метца в 1923 г. привела Блэка к еще
одному изобретению: это был усили-
тель с непосредственной связью, так-
же представлявший принципиальное
достижение в области связи. В об-
щей сложности Блэк получил 333 па-
тента, из которых 62 действуют толь-
ко в США, а 271 признаны еще в
32 странах.
Сейчас Блэк, которому исполни-
лось 82 года, больше всего интере-
суется развитием связи. «Скорость
их движения вперед растет по экспо-
ненте», — говорит он. Затем, со
сверкающими глазами, он добавляет:
199
«Я предсказывал это и способствовал
тому, чтобы это было именно так».
Ключом к успеху, конечно, явля-
ются цифровые системы связи. «Во
время второй мировой войны, —•
вспоминает он, — началось превра-
щение систем из полностью анало-
говых в частично цифровые. И я спо-
собствовал такому превращению, ког-
Ройден К. Сэндерс
До 18 декабря 1950 г. самым без-
опасным местом в зоне испытаний
была, по-видимому, мишень. Можно
считать заслугой Ройдена К- Сэндер-
са (которому в апреле этого года ис-
полнилось 63 г.), что в этот день,
когда ракета «Ларк» фирмы Raytheon
открыла счет прямых попаданий
управляемых ракет США в летящий
самолет, для ВМС закончилась «эра
неуправляемых ракет».
В 1937—1938 г. Сэндерс, покинув-
ший колледж, чтобы полностью по-
святить себя электронике, работал
над тем, что должно было стать пер-
вым пригодным для практики ЧМ-ра-
диовысотомером. Фирма Radio Corpo-
ration of America пригласила его ра-
ботать над этой системой в своих
да первым в стране применил им-
пульсно-кодовую модуляцию».
Что больше всего восхищает Блэ-
ка в современных цифровых системах
связи — это волоконная оптика. «Ее
возможности огромны», — говорит
он. Он сравнивает предстоящие усо-
вершенствования с той эволюцией,
которую проделали усилители, начи-
лабораториях в Нью-Джерси, в ко-
нечном итоге за время второй миро-
вой войны и после нее полдюжины
фирм выпустили более 300 000 таких
приборов. Та же принципиальная кон-
струкция с некоторыми модификация-
ми была использована в качестве ра-
диолокационного авиаприцела.
Таков был первый вклад Сэндер-
са в эту область, и в RCA перед ним
открывались большие перспективы.
Однако в 1944 г. он ушел оттуда,
так как почувствовал, что фирма
стала вкладывать меньше средств в
военные работы. «Я не был уверен,
что к этому времени победа уже бы-
ла обеспечена», — вспоминает он.
(RCA, однако, была уверена — она
уже планировала послевоенный теле-
ная с его первого усилителя с обрат-
ной связью и кончая современными
приборами. «Мой первый усилитель
имел размер 48x23x25 см, — гово-
рит он. — Теперь на площадке раз-
мером с канцелярскую скрепку по-
мещается 18 000 транзисторов с об-
ратной связью».
Блэк тепло вспоминает годы рабо-
ты в Bell Labs, за исключением того
факта, что «они уволили меня», вос-
пользовавшись законом об отставке
в 65 лет. После этого он поступил в
фирму General Precision Inc. — те-
перь отделение фирмы Keartoff в
Литтл-Фоллз (шт. Нью-Джерси), где
работал в течение трех лет в качест-
ве главного научного специалиста,
затем вел консультационную работу
в больнице реабилитационной меди-
цины доктора Говарда Руска в Нью-
Йорке, сотрудничая в советах по био-
медицине и биомедицинской аппара-
туре. Сейчас все еще бодрый ученый
дает консультации из своего постро-
енного 30 лет назад дома, живописно
расположенного на холме в Саммите
(шт. Нью-Джерси), не очень далеко
от зданий Bell Labs в Марри-Хилл.
«Я все еще заглядываю туда вре?
мя от времени, — улыбается он.
Я никак не могу свыкнуться с тем,
что они делают теперь, особенно ког-
да я вспоминаю, как мне советовали
не тратить время на разработку де-
вятиканальных систем, поскольку мак-
симум, что когда-либо потребуют
эксплуатационники от Bell Labs, —
это три канала».
визионный бум.) Сэндерс перешел в
Raytheon Со. и начал работать в
группе, которая позднее превратилась
в отделение ракет и наземной радио-
локации; Сэндерс возглавил эту груп-
пу — она стала называться лабора-
тория 16 — «потому что уже сущест-
вовало 15 лабораторий». Одна из
первых работ лаборатории 16, разра-
ботка системы наведения ракет, про-
должалась даже после окончания
войны.
В 1944 г. ВМС понадобилось ору-
жие против нападений японских ка-
микадзе; из этой потребности роди-
лась ракета «Ларк» и ее последова-
тели, «Спэрроу III» и «Ноук». В пер-
воначальном варианте «Ларк» дол-
жен был иметь систему активного
200
радионаведения; это могла быть пер-
воначальная конструкция ракеты с
автопилотом. Но ВМС нужна была
система дальнего действия с мощным
бортовым радиолокатором, который
обнаруживал бы цель и обеспечивал
наведение ракеты с помощью отра-
женного сигнала. Поэтому конструк-
ция была изменена — но лишь после
того, как один из «Ларк» Сэндерса
непосредственно поразил цель.
По словам Сэндерса. ракета попа-
ла в цель главным образом благода-
ря тому, что по его настоянию все
электронные компоненты ракеты были
подвергнуты перед запуском 24-часо-
вым испытаниям на принудительный
отказ. Он вспоминает, как были оза-
дачены его коллеги-инженеры этой
идеей — использовать целый день
приработки, чтобы гарантировать на-
дежность во время полета, длящегося
несколько минут; теперь это стан-
дартная процедура проверки надеж-
ности.
В процессе работы над ракетами
Сэндерс занимался также вопросами
повышения плотности монтажа элект-
ронных компонентов. Чтобы решить
проблему нагрева, создаваемого
электронными лампами, он использо-
вал оболочку ракеты в качестве теп-
лоотвода.
В 1951 г., чувствуя, что он «за-
ложил основу хорошего бизнеса для
других людей в двух областях», Сэн-
дерс решил, что наступило время от-
крыть свое собственное дело. Он и
11 его сотрудников из лаборатории
16 заложили свои дома, объединили
ресурсы и начали осуществлять план
создания фирмы Sanders Associates.
К числу первых работ, на которые
были заключены контракты новой
фирмой, относились консультирование
по ракетным системам, а также раз-
работка электронных модулей Tinker-
toy, аппаратуры радиопротиводейст-
вия (РПД), аппаратуры воздушного
наблюдения (ВН) и гидролокаторов.
В аппаратуре РПД фирмы Sanders,
по словам изготовителя, впервые ис-
пользован принцип адаптивного ши-
рокополосного ретранслятора; прежде
системы РПД состояли из простых
глушителей.
•Работы фирмы Sanders в области
систем РПД, ВН и гидролокаторов
привели к развитию направления об-
работки сигналов и данных. Резуль-
татом этого было образование отде-
ления Sanders Data System — к мо-
менту ухода Сэндерса в середине
1970-х годов оно стало наиболее до-
ходным отделением фирмы — что
в свою очередь обусловило интерес
Сэндерса к конторскому оборудова-
нию будущего.
Этот интерес отражают работы его
теперешней фирмы, R. С. Sanders
Technology Inc. Сэндерс рассматри-
вает информационный взрыв как не-
избежное явление, которое, однако,
можно «пережить», если иметь для
этого необходимые средства: про-
граммируемые печатающие устройст-
ва, индикаторные консоли, а также
системы пословной обработки и си-
стемы управления базой данных. По-
этому он сосредоточил усилия своей
новой фирмы именно в этой области.
Сэндерс по-прежнему интересуется
развитием технологии как из личных
побуждений — «Если я не поработаю
за верстаком один-два раза в месяц,
я становлюсь раздражительным», —
так и из патриотических — «Сейчас
коммерческая технология развивается
гораздо быстрее, чем военная.
Я боюсь, что если мы не будем про-
двигать вперед военную технологию,
то будет поставлена на карту судьба
нации». Он возлагает вину за это от-
ставание на «ужасающе некомпетент-
ное федеральное руководство». А по-
ка он проводит долгие часы в San-
ders Technology. «Мы ожидаем, что
1980-й год будет для нас прибыль-
ным», говорит он, а что касается ухо-
да на пенсию, то «моя жена говорит,
что я буду пенсионером, когда моя
рабочая неделя сократится до 40 ч».
Джей У. Форрестер
Джей. У. Форрестер, которому сей-
час 62 года, не только сыграл выдаю-
щуюся роль в создании компьютерной
технологии, он также применил ее
оригинальным образом, будучи про-
фессором в области управления в
Слоуновской школе менеджеров
в МТИ.
С 1946 по 1951 г. Форрестер был
директором лаборатории цифровых
ЭВМ МТИ и руководил разработкой
и изготовлением одной из первых бы-
стродействующих цифровых ЭВМ
«Вихрь I». С 1952 по 1956 г. он воз-
главлял отделение цифровых ЭВМ
лаборатории Линкольна в МТИ, где
руководил разработкой полуавтома-
тической наземной системы Sage1
ПВО для ВВС — системы, в которой
впервые так широко использовались
цифровые машины и которая не мог-
ла бы иметь такое быстродействие и
надежность, если бы не изобретенное
1 Semiautomatic ground environ-
ment.
201
Форрестером ЗУ на магнитных сер-
дечниках.
В «Вихре» в качестве элементов
памяти использовались электростати-
ческие запоминающие трубки; прово-
дились эксперименты с несколькими
типами линий задержки и с другими
типами запоминающих трубок. Но
все эти запоминающие элементы либо
не обеспечивали достаточного быстро-
действия, либо были ненадежными.
Форрестер работал над проблемой
памяти, начиная по крайней мере с
1947 г. Поэтому, когда в 1949 г. ему
попалась реклама нелинейных маг-
нитных материалов, кусочки голово-
ломки встали на свои места. Через
несколько дней он достал материал
и доказал возможность создания за-
поминающего элемента на магнитном
сердечнике, действующего по прин-
ципу совпадения токов. Так был за-
ложен фундамент для создания ЗУ,
которые были изготовлены примерно
четыре года спустя.
В 1956 г. Форрестер решил за-
няться работой в другой области.
Хотя его по-прежнему ценят как пио-
нера в области вычислительной тех-
ники, он стал также известен как ве-
дущий теоретик в области сложных
социально-экономических моделей —
так называемой области системной
динамики.
Форрестер замечает, что при раз-
работке системы Sage он осущест-
влял не только техническое, но и
административное руководство. Из
опыта работы над этой системой он
вынес убеждение, что «технический
успех может больше зависеть от об-
щей постановки дела, чем от научных
достижений», и что «никакой техни-
ческий опыт не может скомпенсиро-
вать плохую организацию работы».
С этим убеждением и с чувством,
что «усовершенствование методов ру-
ководства является более насущной
задачей», он перешел в июле 1956 г.
в Слоуновскую школу МТИ. Форре-
стер объясняет, что в Слоуновской
школе, конечно, использовались ком-
пьютеры, особенно для таких целей,
как исследование операций и обра-
ботка административной информации.
Но, по его мнению, ни одно из этих
направлений «не было решающим».
«Обработка деловой информации
уже быстро развивалась вне стен
МТИ, — замечает он, — а наука
об исследовании операций имела дело
с более простыми задачами, нежели
определение способов достижения
успеха или нахождение причин про-
вала технической политики фирмы».
Сопоставив свои соображения с
информацией, поступающей от менед-
жеров, он установил, что основными
проблемами, волнующими админи-
страторов, являются колебания капи-
тала и производственных запасов,
безработица и инфляция. Эти и дру-
гие явления, носящие циклический
характер, напомнили инженеру Фор-
рестеру электрические колебания, и
он задумался, нельзя ли, промодели-
ровав внешние условия, найти способ
установления «отрицательной обрат-
ной связи» для управления этими ко-
лебаниями. А что может быть лучше
для создания таких моделей, чем
цифровые машины, в разработке ко-
торых он сам участвовал? Таким об-
разом, он стоял у колыбели новой
области исследования, системной ди-
намики, занимающейся тем, «как из-
менения политики влияют на рост,
стабильность, колебания уровня и из-
менение поведения в корпорациях, го-
родах и государствах».
По мере того как росла его уве-
ренность в правильности своих моде-
лей, Форрестер начал высказываться
по различным вопросам, главным об-
разом возникшим недавно, таким, как
нехватка энергии или долговременные
экономические циклы (это противоре-
чивое явление было независимо пред-
сказано его машинными моделями).
Он также высказывается по тем во-
просам политики, которые он считает
важными. Например, для решения
проблемы нехватки энергии он пред-
лагает изменить структуру цен таким
образом, чтобы вынудить промыш-
ленность отказаться от процессов с
высоким потреблением энергии.
Один из ключевых выводов си-
стемной динамики состоит в том, что
«очевидное» направление действий
редко является правильным; иначе
говоря, «логичные» действия могут
дать результат, обратный желаемому.
Основываясь на поведении своих мо-
делей, Форрестер часто оказывается
в роли защитника «антиинтуитивно-
го» решения проблемы. Мораль для
тех, кто занимается экономическим
и социальным планированием, очевид-
на — сначала нужно «проиграть»
свою идею на компьютере. Хотя ни-
кто не оспаривает важности перво-
открывательской работы Форрестера
в области обработки данных, потен-
циальные возможности системной ди-
намики так велики, что со временем
она может затмить его технические
достижения.
202
Теодор X. Мэйман
Если бы любители держать пари
20 лет назад решили, что у Теодора
X. Мэймана есть шансы быть первым
в создании работающей модели лазе-
ра, то это предположение показалось
бы слишком смелым. «Но мне было
известно кое-что, чего не знали дру-
гие», — вспоминает он теперь о тех
месяцах, которые предшествовали
15 мая 1960 г.
Преимуществом Мэймана было
его хорошее знакомство со свойства-
ми рубина и опыты работы с ним
как материалом, который может слу-
жить источником когерентного свето-
вого излучения. Он начал заниматься
рубином еще в середине 1950-х го-
дов, будучи в аспирантуре Стэнфорд-
ского университета. Исследования,
проводившиеся им в то время, а так-
же позднее, при выполнении научно-
исследовательских и опытно-конструк-
торских работ в фирме Hughes Air-
craft Corp., показали, что рубин
имеет гораздо более высокий выход
флуоресценции — примерно 75 %, —
нежели приводимая в справочниках
величина порядка 1 %. Это свойство
является критичным для получения
лазерного - эффекта, и приведенная
выше цифра означала, что Мэйману
следует сосредоточить свои усилия —
а он имел только одного помощника
и ограниченные средства — на созда-
нии рубинового лазера. У него не
было недостатка в уверенности: «Как
только ко мне пришла эта идея, я
понял, что мы на верном пути», —
говорит он сейчас.
Исследования Мэймана соперни-
чали с щедро финансируемыми про-
граммами некоторых наиболее пре-
стижных научно-исследовательских
фирм и институтов США и Европы.
«Шла всемирная гонка за первенство
в создании лазера», — вспоминает он.
Но к августу 1959 г., когда руко-
водство Hughes дало ему разрешение
начать работу, попытки других уче-
ных создать работающую модель ла-
зера зашли в тупик. Все эти работы
основывались главным образом на
появившейся в 1958 г. знаменитой
статье Э. Л. Сколоу и К. X. Таунса,
в которой излагалась идея оптиче-
ского лазера и предлагалось исполь-
зовать для генерации когерентного
светового излучения пары натрия, а
не твердое вещество.
«В 1958—1959 г. по заказу Управ-
ления военной связи я сделал мазер
трехсантиметрового диапазона, в ко-
тором использовались СВЧ-характе-
ристики рубина», — объясняет Мэй-
ман. Поскольку он уже давно инте-
ресовался оптическими возможностя-
ми рубина, то, заглянув сначала в
теорию Шавлова и Таунса и убедив-
шись, что «она не будет работать»,
он взялся за конструирование лазера.
Оказалось, что работы, проводив-
шиеся ранее Мэйманом, дали ему
именно такую подготовку, какая бы-
ла нужна для практического вопло-
щения идеи лазера. Работая в Стан-
форде над своей докторской диссер-
тацией, посвященной оптическим и
СВЧ-измерениям, а также занимаясь
получением электронных пучков, он
познакомился со способами получе-
ния оптического излучения и с опти-
ческими измерительными приборами.
В научно-исследовательских лабора-
ториях фирмы Hughes, где он воз-
главлял отдел квантовой электрони-
ки, он уже создал к тому времени
новые мазеры, которые охлаждались
жидким гелием и жидким азотом.
Дополнительным импульсом для
проведения им лазерного экспери-
мента было указание руководства
Hughes сделать это быстро. «Hughes
никогда не возлагала особых надежд
на лазер», — говорит он, и чуть не
прекратила финансирование по сове-
ту консультантов из Bell Labs. Но
девятимесячная программа была вы-
полнена, и первая демонстрация
оказалась успешной.
Сначала были некоторые скепти-
ческие высказывания, но сейчас «ни-
кто не оспаривает тот факт, что я
сделал первый лазер», — замечает
52-летний ученый. Но некоторая не-
ясность, существующая даже на се-
годняшний день, кажется обидной.
Так, например, Таунс стал одним из
лауреатов Нобелевской премии, при-
сужденной в 1964 г. за теоретические
исследования, приведшие к созданию
мазера и лазера. У Мэймана есть го-
товый ответ всякому, кто пытается
приписать себе заслуги разработки
лазера: «Если они сделали это, где
же тогда, черт возьми, их лазер?»
Часто он прерывает свои выступле-
ния, чтобы продемонстрировать тот
первый лазер, который он вытаски-
вает из своего кармана.
В 1961 г. Мэйман ушел из Hughes
и основал свою собственную фирму
по разработке лазеров для промыш-
ленности, Korad Corp., которая затем
была продана Union Carbid в
1968 г. С тех пор он оставил актив-
ную деятельность в области лазеров
и стал заниматься консультировани-
ем ведущих промышленных фирм.
Однако он участвовал в разработке
203
цветного широкоэкранного видеодис-
плея с лазерным управлением.
В 1976 г. Мэйман поступил в TRW
Electronics, где он сейчас занимается
перспективным планированием в ка-
честве вице-президента по усовершен-
ствованию технологии. Здесь, среди
прочих дел, таких, как определение
направления новых работ фирмы, он
осуществил превращение отделения
БИС-систем из лаборатории в при-
быльное предприятие.
Оглядываясь на те 20 лет, кото-
рые прошли со дня, когда его лазер
впервые испустил когерентный луч
света, он решительно не соглашается
с мнением скептиков, считающих, что
его прибор представлял собой «ре-
шение, для которого нужно было най-
ти проблему». Он всегда предвидел
промышленные применения лазера, з
не эффективные системы лазерной
связи, о которых сразу заговорили
тогда некоторые фантазеры. «Эти си-
стемы еще только начинают созда-
ваться, как этого и следовало ожи-
дать».
(Продолжение со с. 101)
Во Франции мнения также склоняются к тому, что
развитие электронной промышленности будет проходить
в соответствии со сценарием консолидации. Уроженец
Чехословакии Эрих Шпитц, директор центральной иссле-
довательской лаборатории фирмы Thomson-CSF, полагает,
что «настоящие серьезные исследования будут прово-
диться исключительно в крупных лабораториях». Причина:
«Вре будет замышляться в виде больших сложных си-
стем», что практически сделает невозможным для малой
фирмы или даже фирмы среднего размера выполнить
крупные исследовательские программы.
В целом, по его мнению, США сохранят свою пози-
цию лидера в технике, хотя процесс интернационализа-
ци неизбежен. «Различия между американскими и евро-
пейскими фирмами с годами будут ощущаться все мень-
ше и меньше. Через 20 лет все крупные фирмы будут
интернациональными»,— говорит он. Этот руководитель
исследовательского подразделения считает, это электро-
ника будет играть главную роль в решении тех проблем,
которые сегодня угрожают самому существованию чело-
вечества: «Эти проблемы может породить энергетический
кризис или что-Л1ибо еще. Через 20 лет сотни тысяч ин-
женеров-электроников, возможно, будут работать над ре-
шением проблем, связанных с энергетикой. В качестве
стимула для развития новых видов техники энергетический
кризис по своему воздействию, возможно, сравняется со
второй мировой войной».
Жан-Клод Пелиссолб, директор французского прави-
тельственного агентства по электронной и компьютерной
промышленности, уже давно пришел к тому выводу, что
в будущем появится большее количество многонациональ-
ных фирм. Пелиссолб, являющийся также членом совета
директоров фирмы СП-Honeywell Bull, крупнейшего фран-
цузского изготовителя вычислительных машин, кроме то-
го, добавляет, что многие из крупных объединений будут
базироваться за пределами США — возможно, во Фран-
ции или же других странах Западной Европы.
По его словам, западно-европейский рынок сбыте
средств обработки данных растет быстрее американского*
и его объем к 1990 г. будет составлять 30 % мирового
рынка сбыта таких средств. Пелиссолб считает, что усилия
европейских стран в ближайшие годы приведут к сокра-
щению разрыва между ними и США в области техники.
Он объясняет это тем, что Европа, подобно Америке, те-
перь затрачивает больше сил на создание новых рынков
сбыта, которые стимулируют новаторскую деятельность.
В Великобритании один специалист по кремниевой
технологии рисует иную картину промышленного разви-
тия в 2000 г. Это Дирек Робертс, директор по научным ис-
следованиям фирмы General Electric Со. Ltd., крупней-
шей английской электротехнической компании, и быв-
ший директор-администратор фирмы Plessey Microsystems
Ltd. Говоря об успехах в области микросхем, он сказал.-
«Технология обгоняет наши возможности по ее исполь-
зованию».
Хотя создание кристалла, на котором разместится
миллион приборов, откроет эру стремительного роста
вычислительной мощности, Робертс предупреждает, чт®
будет совсем нелегко найти рынки сбыта и области при-
менения для подобных приборов, достаточно обширные,
чтобы окупить затраты на разработку таких сложных из-
делий.
В связи с этим он предвидит, что в полупроводнико-
вой промышленности будет происходить поляризация в
двух направлениях. Во-первых, традиционные поставщики
будут специализироваться в выпуске изделий на основе
сверхбольших интегральных схем и обладать потенциалом
для их массового производства, что позволит им «выпус-
кать кремний квадратными милями». Во-вторых, все ра-
стущее значение будет приобретать сектор промышленно-
сти, который станет осуществлять мелкосерийное произ-
водство приборов средней и малой степени интеграции.
204
Классические схемы
Развитие электронной промышленности было результатом воздействия сложных фак-
торов — технических, социальных, экономических и политических. Но если смотреть
глубже, в основе этого развития лежали схемы, которые сделали возможным эле-
ктронную связь и обработку информации.
Несмотря на все многочисленные нововведения, которыми отмечен многолетний
пройденный путь, все схемы по существу происходят от примерно двенадцати ос-
новополагающих схем. Ниже приведены некоторые из них, ставшие, по мнению ре-
дакции Electronics, фундаментом для последовавшего промышленного развития ра-
диотехники, телевидения, компьютеров и других систем обработки данных. Решить
задачу выбора было не просто, однако, по мнению редакции, отобраны действи-
тельно новаторские схемные решения, достойные быть представленными в первых
рядах.
1. ЛАМПОВЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР: 1912
Генератор на электронной лам-
пе в отличие от его предшест-
венника — искрового разрядника —
генерировал незатухающие коле-
бания одной частоты, что дало
возможность осуществить связь
по одному частотному каналу. Ис-
пользуя положительную обратную
связь и триод в качестве источника
энергии подкачки, схема давала на
выходе синусоидальные колебания
на резонансной частоте контура.'‘Схе-
му такого типа изобрели независимо
примерно в 1912 г. несколько чело-
век, а именно Реджиналд Фессен-
дерн, Александр Мейснер, Г. Дж.
Раунд и Ли де Форест, но наиболее
широкое распространение на первый
этапах получили устройства Эдвина
Армстронга (а) и Эдвина Колпица
(Ь) — аналогичная схема была пред-
ложена также Р. В. Л. Хартли.
2. МОДУЛЯТОР С НЕИЗМЕННЫМ ТОКОМ: 1913
Ламповая схема Хайсинга, создан-	Electric, была первым эффективно ра-	катушке индуктивности L, препятство-
ная им в 1913 г. в фирме Western	ботающим модулятором. Благодаря	вавшей изменению полного анодного
205
тока ламп Vi и V2, модулирующий ВЧ-генератора таким образом, что	модулятора приводили к аналогичным
сигнал подавался в анодную цепь низкочастотные колебания на выходе	изменениям анодного тока генератора.
3. ТРИГГЕРНАЯ СХЕМА: 1919
Среди множества схем, выросших
из базового триггерного устройства
(а), изобретенного работавшими
в Англии У. Г. Экклсом и
Ф. У. Джорданом, были самовозбуж-
дающийся и ждущий мультивибрато-
ры, а также триггер Шмитта. Схема
с двумя устойчивыми состояниями,
т. е. обычный триггер (б) — предшест-
венница схем счета-деления частоты
и компьютера.
4. АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА ГРОМКОСТИ: 1926
Одной из первых схем, использо-
вавших свойства отрицательной
обратной связи, была схема автома-
тической регулировки усиления для
радиоприемников с амплитудной мо-
дуляцией, которая обеспечивала прак-
тически постоянную громкость в ши-
роком диапазоне изменений уровня
ВЧ-сигналов. Схема АРУ была скон-
струирована Гаролдом Уилером в
1926 г. в фирме Hazeltine Corp., где
он работает и по сей день.
206
5. АНТЕННА УДА — ЯГИ («ВОЛНОВОЙ КАНАЛ»): 1926
Яги и Уда, сотрудники универси-
тета Тохоку (Япония), разрабатывая.’
схемы электромагнитной связи, раз-
меры которых были большими пс«
сравнению с длиной волны, впервые*
использовали интерференцию для по-
вышения усиления и направленности?
проволочных антенн. Хотя их изобре-
тение было задумано в 1921 г., про-
мышленная реализация на западе на-
чалась лишь в конце 1920-х годов?
после публикации перевода их статьи?
в июньском номере журнала PIRE
за 1928 г.
6. УСИЛИТЕЛЬ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ: 1927
Выполняя одну из наиболее фун-
даментальных разработок в истории
техники связи, Г. С. Блэк нашел, что
отрицательная обратная связь, вве-
денная в усилитель, позволяет умень-
шить искажения в широкой полосе
частот и вместе с тем улучшить ста-
билизацию. Этот результат, получен-
ный в ходе работ в фирме Bell Te-
lephone Laboratories в 1927 г., отли-
чался от результата Уилера, исполь-
зовавшего отрицательную обратную
связь для управления.
7. СХЕМА ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ: 1932
Работавший во Франции X. де:
Бельсиз первым описал схему син-
хронного приема радиосигналов, ко-
торая была проще и элегантнее ис-
пользовавшейся тогда схемы супер-
гетеродинного приема. Эта схема
ФАПЧ, в которой сигнал обратной!
связи заставляет управляемый напря-
жением автогенератор подстраивать-
ся точно на частоту приходящего»
сигнала, широко применяется во мно -
гих устройствах обработки и передаi-
чи информации в наши дни.
207
3. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ: 1935
Дискриминатор Чарлза Трэвиса и
схема с реактивной лампой (показан-
ные здесь в упрощенной модификации
Сили) разработаны им в 1935 г.
в фирме RCA; они стали главным
элементом первой системы АПЧ и по-
служили базой для создания модуля-
тора с реактивной лампой и дискри-
минатора Фостера-Сили для ЧМ-
приемников.
СХЕМА БЛАНКИРОВАНИЯ ШУМОВ: 1936
Схема шумоподавления Джеймса
Дж. Лэма (1936 г.) сделала суперге-
теродинные AM-приемники практиче-
ски невосприимчивыми к помехам от
систем зажигания и к импульсным
помехам, резко снизив одновременно
уровень помех неповторяющегося ха-
рактера. В отличие от существовав-
ших тогда схем такого назначения,
работавших по принципу ограниче-
ния импульсов помех до уровня при-
нимаемых сигналов, схема Лэма за-
пирала приемный тракт при приходе
каждого помехового импульса, остав-
ляя его открытым для полезного
сигнала во все остальные моменты
времени.
10.	ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ: 1938
Изобретение Филбриком в 1938 г.
операционного усилителя, выполняв-
шего электронным путем интегриро-
вание и дифференцирование, было не
столь изобретением схемы, сколь раз-
работкой принципа. Используя нечет-
208
ное число обычных ламповых каска-
дов высокого усиления, создающих
требуемый фазовый сдвиг 180° меж-
ду входом и выходом, Филбрик (и
независимо от него Ловелл) показал,
что передаточную функцию схемы
можно задать двумя внешними ком-
понентами. Эта работа привела
к созданию активного фильтра.
11.	ГИРАТОР: 1948
Изобретение Б. Д. X. Теллегеном
(фирма Philips) гиратора в 1948 г.
сделало возможным разработку одно-
направленных СВЧ-ответвителей и
безындуктивных фильтров. Обладая
входным сопротивлением, пропорцио-
нальным полной проводимости на
выходе, этот почти не создающий по-
терь компонент позволял, создавая
емкостную нагрузку, синтезировать
электрические характеристики индук-
тивности. Это устройство ведет себя
как пассивное, хотя в большинстве
случаев содержит в себе активные
элементы.
209
12.	СХЕМА ДВУХШАГОВОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ: 1955
Разработанный Р. У. Гильбертом
(фирма Weston Instruments) в 1955 г.
двухшаговый интегратор значительно
упростил преобразование аналогового
сигнала в его цифровой эквивалент и
сделал точность любых измерений,
выполняемых сравнительно новым
цифровым вольтметром, зависящей
только от точности опорного напря-
жения. В настоящее время эта схема
или ее усовершенствованные вариан-
ты используются почти повсеместно
изготовителями цифровых щитовых
приборов и мультиметров.

fN! TiAUZ^
4k.


coua/tep
(pf ! UP
STOP СьоМГ
1Z I
CO^fG

CD/SPtAYJ
Отдавая должное этим 12 элект-
ронным схемам, оказавшим такое
влияние на промышленное развитие
электроники за прошедшие 50 лет,
нельзя не обратить внимание на то
обстоятельство, что большинство
этих важных разработок было сде-
лано до 1940 г. Действительно, вы-
глядит естественным, что, по мнению
большинства современных инжене-
ров, эпоха чистых схемотехников дав-
но прошла и в области разработки
схем мы подошли к пределу.
Нет сомнений, что инженеры
исчерпали возможности традицион-
ных разработок. На этом практи-
чески закончило свою деятельность
первое поколение инженеров. Однако
сейчас мир вступил в период истоще-
ния природных ресурсов, имеющих
жизненно важное значение для инду-
стриально развитого общества. И в
этих условиях от инженеров, т. е. тех,
которые обладают изобретатель-
ностью и умением, почти наверняка
настоятельно потребуют в последую-
щие 50 лет разработки схем, в кото-
рых ради сохранения энергии будут
использоваться новые законы или
мало использовавшиеся, но сейчас
оказавшиеся кстати научные принци-
пы. Возможно даже, что в перспек-
тиве будут созданы электронные
устройства для переноса небольших
количеств вещества в пространстве.
И те инженеры, изобретательность ко-
торых позволит им оказаться на уров-
не стоящих проблем, по всей вероят-
ности займут почетные места рядом
с пионерами электроники.
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ; 2000 Г
Вездесущая электроника
Почти повсюду — в большинстве домов, школ, учреждений, фабрик, центров здраво-
охранения, военных арсеналов и в космических аппаратах — появятся «разумные»
электронные системы. В течение двух следующих десятилетий ускорится переход к
цифровым устройствам, начавшийся в истекшем десятилетии, и так будет продол-
жаться до тех пор, пока к 2000 г. доступность недорогих вычислительных средств
в сочетании с развитыми сетями связи не приведет к тому, что электроника будет
вплетена в качестве неотъемлемой части в саму ткань общества. К лучшему или к
худшему, но этот союз вычислительной техники и техники связи расширит возможно-
сти управления окружением человека во множестве новых направлений.
Н ж
I 1аиболее важной из наметившихся
в электронной технике тенденций будет постепен-
ное слияние средств связи и обработки данных,
образующих сплав, который к 2000 г. глубоко
затронет многие стороны нашей повседневной
жизни.
В английском языке пока отсутствует обще-
принятое наименование этому явлению. Но
французы с их языковой чуткостью уже предло-
жили термин «телематика» (telematique), напо-
минающий о союзе между техникой связи и
автоматической обработкой данных. Возможно,
что в дальнейшем будут говорить о «телеобра-
ботке информации», понимая под этими слова-
ми связь и действие на расстоянии на основе
знания.
Какими словами ни обозначать этот процесс,
он окажет огромное воздействие на жилище
и рабочее место человека. Его главным стиму-
лом будет объединение недорогих вычисли-
тельных средств и всевозрастающей емкости
запоминающих устройств, обеспечиваемой по-
лупроводниковой техникой.
Электроника в виде «разумных» специализи-
рованных устройств проникнет всюду — в до-
машнюю развлекательную аппаратуру, электро-
бытовые товары, автомобили, аэропорты, обо-
рудование автомагистралей, учреждения, банки,
магазины, заводы, больницы, школы и, конечно,
в космическое пространство. Во всех этих на-
правлениях уже сделаны значительные шаги, но
истинный объем информации, которая будет
обрабатываться, запоминаться и передаваться
в будущем, не поддается воображению.
Мир, таким образом, вступает в эру, кото-
рую один промышленный обозреватель назвал
«эрой вычислительного изобилия». Но, чтобы
воспользоваться этим богатством, нужны даль-
нейшие шаги по пути технического прогресса.
Future Systems, рр. 447—520.
^^дно из очевидных требований со-
стоит в том, чтобы создать средства для быстро-
го извлечения нужной информации из огромных
количеств данных, которые будут храниться во
всепроникающих устройствах обработки — про-
цессорах. Поэтому возникнет нужда в системах,
которые будут приспосабливаться к потребите-
лю, а не просто реагировать на действия про-
граммиста.
Какие шаги предпринять в обществе, напол-
ненном машинами, обязанными «разговаривать»
с любым человеком? Во-первых, техника сверх-
больших интегральных схем (СБИС) приведет
к созданию новых приборов, сконструирован-
ных специально для того, чтобы воспользовать-
ся субмикронными расстояниями между элемен-*
тами и сократить размеры межсоединений для
поддержания высокой скорости работы уст-
ройств. Если раньше первой заботой было
уменьшение размеров активных элементов —
интеграция, то в будущем предстоит делать
упор на уменьшении размеров межсоедине-
ний — связей элементов.
Второй областью усиленного развития будет
техника сопряжения — ввода и вывода данных
при обмене с компьютером. Вспомним время,
когда гвоздем телевизионных программ была
передача «Путешествие среди звезд»: как увле-
кали зрителей беседы капитана Керка и его
команды, которые они без труда вели с вычис-
лительной машиной, отвечавшей соблазнитель-
ным женским голосом! В фильме Стенли Куб-
рика «2001 год. Космическая одиссея» компью-
тер ХЭЛ тоже болтал с командой, но сухо, по-
деловому, хотя при попытке захватить управле-
ние полетом он обнаружил явные признаки «че-
ловеческих» эмоций.
До сих пор все это было предметом научной
фантастики. В ближайшие десятилетия речевая
связь с процессорами на естественном языке
при помощи средств распознавания и синтеза
21 ft
речи может из фантазии превратиться в дейст-
вительность. Гораздо более развитым, чем те-
перь, станет и распознавание образов. По су-
ществу, вместо этого термина следовало бы
употреблять другой — «понимание образов», по-
скольку компьютер будет не только отождеств-
лять изображения (в том числе телевизионные),
но и действовать сообразно с ними. Эта его
способность подразумевает неисчислимые воз-
можности для заводов, учреждений и жилищ,
не говоря уж о разведывательных службах.
Чтобы наделить машину подобными способ-
ностями, потребуется намного повысить ее «ин-
теллект» — способность выдвигать гипотезы и
делать умозаключения. Такая «разумность» об-
разует фундамент распознавания речи, понима-
ния изображений и автоматического программи-
рования, а СБИС обеспечат требуемое для это-
го количество средств ввода и вывода данных.
системах завтрашнего дня их элек-
тронное содержимое — процессоры, запоминаю-
щие устройства и периферийные приборы — бу-
дет большей частью не видно потребителю, и он
будет воспринимать их как нечто само собой
разумеющееся. Важнейшее значение будут иметь
их функции, и лишь различные устройства вво-
да-вывода будут на виду. Пользуясь излюблен-
ной аналогией Роберта Нойса, председателя
правления фирмы Intel Corp. (Санта-Клара, шт.
Калифорния), можно сказать, что электроника
уподобится электродвигателям в современном
жилище — большей частью мы их не замечаем.
Один из увлекательнейших вопросов, обсуж-
даемых сегодня, касается будущего личного
компьютера и его близкого родственника — до-
машнего компьютера. Заглядывая вперед, Майкл
Дертоузос, директор Лаборатории теории и
техники вычислительных систем в Массачусет-
ском технологическом институте (Кеймбридж,
шт. Массачусетс), определяет личный компью-
тер, или компьютер индивидуального пользова-
ния как 64-разрядную машину, содержащую от
1 до 12 Мбайт памяти, разделенной между
основным (оперативным) и периферийными за-
поминающими устройствами. Этот прибор, как
говорит Дертоузос, почти всегда можно будет
соединять линиями связи с другими подобными
ему и таким образом создавать вычислительные
сети, и им (этим прибором) будут пользоваться
в жилище, деловой конторе или где-либо еще
в зависимости от того, как он запрограм-
мирован.
Доступность таких линий связи будет столь
же важна, как и доступность самих аппаратов
и программ для них. Уиллис Уэр, научный со-
трудник корпорации Rand (Санта-Клара, шт.
Калифорния), считает обеспеченность средства-
ми связи важнейшим стимулом развития рынка
малых компьютеров. Он предвидит появление
предпринимателей, специальностью которых бу-
дет объединение личных компьютеров в сети
для создания новых видов обслуживания, на-
пример систем электронной передачи сообщений
абонентам.
Рассматривая тенденции в области аппарат-
ного и программного обеспечения, Уэр отмечает,,
что уже делаются попытки организовать парал-
лельный вычислительный процесс — так разби-
вать рабочую нагрузку центрального процессо-
ра, чтобы он мог обрабатывать разные данные
одновременно, и ожидает, что такой подход
станет в конце концов доминирующим в архи-
тектуре вычислительных машин.
Дом на солнцепеке. Этот дом в японском стиле сооружен'
для демонстрации возможностей использования солнечной'
энергии в будущем: для производства электроэнергии в
нем применены панели солнечных элементов. Дом нахо-
дится в ведении фирмы Sharp Corp., а весь проект осу-
ществляется под руководством и на средства министерст-
ва внешней торговли и промышленности Японии.
По словам Уэра, математическое обеспече-
ние (инструкции и программы для процессоров:
данных) по необходимости будет возвращаться
туда, откуда оно вышло — в сами аппараты.
В обоснование этого он указывает экономиче-
ские причины.
Как поясняет этот сотрудник корпорации*
Rand, в начале эры вычислительных машин*
аппаратные средства были настолько дорогими,,
что главная роль программных средств заклю-
чалась в том, чтобы эти аппараты возможно-
дольше поддерживать в рабочем состоянии.
Но для сокращения времени простоя аппаратов;
программы должны были становиться все бо-
лее и более сложными, и дело дошло до того,.,
что расходы по написанию и выполнению этих,
программ стали сравнимы со стоимостью аппа-
ратуры, которая неуклонно снижалась благо-
даря большим интегральным схемам. Две кри-
вые, характеризующие стоимость этих элемен-
тов, давно уже пересеклись, отмечает Уэр, до-
бавляя, что введение (или возвращение) про-
граммного обеспечения в аппаратуру ко всему
212
прочему будет способствовать увеличению за-
щищенности вычислительных систем.
Что можно сказать об общих перспективах
роста данной отрасли? «Похоже, что люди,
связанные с вычислительной техникой, год из
года повторяют: «Рост не может длиться веч-
но». «Но, поскольку информация потребляется
на любом уровне общества, а вычислительная
техника неуклонно набирает мощь, взаимосвязь
этих процессов будет, по-видимому, гарантиро-
вать практически бесконечное развитие», — го-
ворит Уэр.
Соглашаясь с этой оценкой Уэра, Дертоузос
из МТИ указывает, что в течение первых 15—
20 лет истории вычислительной техники люди
пытались разрабатывать «умные» алгоритмы.
Идея заключалась в том, чтобы создать изящ-
ные приемы, позволяющие извлечь как можно
больше «из скудных в то время аппаратных ре-
сурсов».
Но теперь путь, которым следует идти, со-
стоит в том, чтобы предоставить в распоряже-
ние программы как можно больше сведений
и ограничиться некоторыми простыми, может
быть, избыточными правилами. «Мы движемся
в сферу знаний, — говорит Дертоузос. — И вмес-
то того, чтобы делать программы короче, а ал-
горитмы умнее, мы просто накачиваем их све-
дениями, которые могут быть использованы в
«разумном» оконечном устройстве».
в
возможность распознавания речи
(при ограниченном словаре и синтаксисе) опреде-
ленно близится к осуществлению. Однако потре-
буются более сложные методы для того, чтобы
выбирать произнесенные слова из огромного ско-
пища звуков и после того, как это сделано, опо-
знавать их на фоне огромного словаря возмож-
ных слов. Поэтому речевая связь с вычислитель-
ными машинами в настоящее время требует не-
приемлемо больших объемов памяти и вычисли-
тельных средств. И все же появление сверхболь-
ших интегральных схем увеличивает шансы в
пользу решения этой задачи.
Что касается математического обеспечения,
то большинство изготовителей и потребителей
компьютеров согласны с тем, что нужны более
продуктивные способы написания программ.
Джоэл Бирнбаум, директор по вопросам теории
и техники вычислительных систем в Исследова-
тельском центре им. Томаса Уотсона (Иорк-
таун-Хайтс, шт Нью-Йорк) корпорации Interna-
tional Business Machines Corp., говорит: «По-
требуются языки очень высокого уровня, так
что будущие машины смогут программировать
люди, не имеющие опыта программирования
в той форме, в какой мы его знаем».
Поскольку такое программное обеспечение
становится легче всучить «дружески располо-
женному» компьютеру, все большую роль в
электронной технике станут играть специали-
сты, не принадлежащие к сообществу конструк-
торов. Определенно повысится значимость вкла-
да математиков в электронику.
ФРАНЦУЗСКИЙ ФУТУРОЛОГ о БУДУЩЕМ
Среди футурологов-профессионалов у Робера Вейе,
сотрудника Национального центра исследований в обла-
сти связи (CNEf), работа легче, чем у большинства дру-
гих, кто пытается предсказывать будущее. Вейе зани-
мается составлением долгосрочных планов для CNET —
исследовательского и разрабатывающего подразделения
Генерального управления по вопросам связи, — находяще-
гося в ведении Государственного секретариата почт и свя-
зи — организации, в задачу которой входит эксплуатация
системы связи Франции.
Вейе — довольно надежный предсказатель, посколь-
ку его точка зрения поддерживается авторитетом почто-
вого ведомства, и, таким образом, его прогнозы являют-
ся в какой-то мере самооправдывающимися. «Электронная
техника уже готова произвести в обществе столь же глу-
бокие изменения, как и те, что принесло с собой изобре-
тение печатного станка,— говорит он.— Печатный станок
во много раз увеличил циркуляцию информации в обще-
стве; электроника делает возможной еще более интенсив-
ную циркуляцию и притом в реальном времени».
По его мнению, созданы все условия для своего ро-
да взрыва, который во Франции получил название «теле-
матика»— так обозначено сочетание техники связи и
средств обработки данных. Техника, необходимая, чтобы
извлечь пользу из этого взрыва, доступна тем, кто в ней
нуждается, указывает Вейе.
«Чтобы привыкнуть к какому-либо крупному новше-
ству, людям требуется одно-два десятилетия,— продолжа-
ет он,— но к концу нынешнего века «телематика» прочно
войдет в обиход. По мере развития электронных средств
коммуникации — передачи сообщений — потребление
бумаги будет резко сокращаться. Книги станут элементом
роскоши, будут покупаться лишь для того, чтобы люди мог-
ли похвастать своей культурностью, подобно тому как
сейчас для этой цели покупают издания в кожаном пере-
плете».
По мнению Киса Тира, директора по элек-
тронным системам исследовательских лаборато-
рий фирмы Philips (Эйндховен, Нидерланды),
все большую роль в проектировании систем
передачи данных и сетей связи будут играть
специалисты по теории информации. Именно
они предложат способы контроля линий приема
информации с целью обнаружения сходных па-
раметров сигналов и подавления эхо-сигналов
(отражений в неоднородностях тракта). «Наи-
большего успеха добьются те компании, которые
знают, как объединять различные дисципли-
ны— технические и социальные науки, матема-
тику,— и умеют использовать их при разработ-
ке систем», — предсказывает он.
По словам Тэра, одно из направлений тех-
ники, которое сегодня не играет существенной
роли, но в дальнейшем должно приобрести
большое значение в дистанционной обработке
информации, — микрооптика. Миниатюрные по-
лупроводниковые лазеры, тонкие стеклянные во-
локна высокой прозрачности, новые способы
манипулирования лазерными лучами и оптиче-
213
ВНЕДРЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (ТО ЦГПЫИ ОДНОГО ФРАНЦУЗСКОГО ОБЗОРА)
Что произойдет	1980	1985	1990	1995	2000	2010	2020	После 2020	Ни- когда	Вопрос не по спе- циаль- ности	Всего
Большинство банков объединены вычис- лительной сетью	22	69	23	6	3	—	—	—	—	1	124
Электронная почта стала главным сред- ством связи в промышленности и пред- пр ин имател ьстве	1	18	51	25	20	3	—	2	4	1	125
Прямой доступ отдельных граждан к ин- формационным сетям по телефонным ли- ниям	16	40	38	18	7	2	—	1	1	2	125
Диалоговые информационные системы на базе телевизора дл я домашнего хозяйства	7	33	34	22	17	8	2	—	1	3	127
Более половины изделий производится на заводах с автоматизированным изго- товлением деталей	1	15	39	29	19	9	2	4	1	—	119
Более половины изделий производится на заводах с автоматизированными сбо- рочными операциями |	—	1	18	23	37	10	4	13	10	—	116
Безбумажное делопроизводство: широкое использование компьютеров в учрежде- ниях и организациях	5	16	21	28	25	12	3	4	10	1	125
Автоматический перевод недвусмыслен- ных текстов	2	17	27	17	26	6	6	9	7	4	121
: Компьютеризованная диагностика в ка- ! бинетах врачей	9	32	39	24	11	3	—	2	3	1	124
’ Широкое использование сложных вычиси лительных средств в высшем образовани-	4	18	38	15	23	11	4	3	4	3	123
Широкое использование медицинских кон- с ультаций на дому	1	3	11	17	24	15	6	15	18	6	116
Примечание: так распределены ответы 131 изготовителя и потребителя ЭВМ. Источник: фонд Фредерика Бюлля.											
ские методы формирования видеосигналов при-
ведут к созданию новых методов передачи и
хранения информации. Он верит в то, что удаст-
ся разработать более «разумное» оборудование,
«которое будет управляться словесными коман-
дами, выдавать сообщения в случае каких-либо
неполадок в нем, осуществлять автодиагностику
и инструктировать оператора, как использовать
это оборудование».
Дальнейший толчок (в значительной степени
в силу благоприятных экономических факто-
ров) получат полупроводниковая техника и про-
должающие развиваться вычислительно-связные
комплексы — главные движущие силы электро-
ники в настоящее время и в обозримом буду-
щем. Для полупроводниковой техники в течение
по меньшей мере одного предстоящего десяти-
летия будут характерны повышение плотности
расположения и улучшение качества элементов.
Стоимость интегральных схем будет и в даль-
нейшем снижаться, тогда как их функциональ-
ная насыщенность — увеличиваться. Однако не-
которые специалисты уже теперь начинают ин-
тересоваться вопросом, насколько далеко может
быть продвинута техника интеграции, прежде
чем плотность элементов или вычислительные
возможности в пересчете на один полупроводни-
ковый кристалл приблизятся к практически не-
выгодному уровню. Иными словами, в следую-
щем десятилетии может возникнуть проблема,
как использовать эти удивительные возможно-
сти СБИС.
Сегодня, когда разработчики систем хотят
иметь в своем распоряжении все большие вы-
числительные возможности и емкость памяти,
кажется трудно даже представить себе, что
когда-нибудь создастся такое положение. В са-
мом деле, другая крайняя точка зрения состоит
в том, что к 2000 г. суммарные потребности в
обработке информации только начнут удовлет-
воряться.
С этой точки зрения современный уровень
дистанционной обработки данных следует счи-
тать лишь начальным. По мнению такого спе-
циалиста по планированию, как Патриция
Уайтинг-О’Киф, директор лаборатории теории
информации (Пало-Альто) компании SRI Inter-
national, организация обработки и передачи ин-
формации в настоящее время «выполняется не-
большими частями, а отнюдь не в широком
масштабе. Важная вещь — это своевременность
получения информации. Чем быстрее фирма
займется этим делом, тем большего успеха она
добьется».
02
214
«Сияющий дом наших снов». Агватуки (слово из языка ин-
дейцев племени кроу) — так назван этот эксперименталь-
ный дом, все управление электросистемой которого осу-
ществляют пять взаимосвязанных микрокомпьютеров. Вы-
числительная система выполняет пять функций; информа-
ция (передача сообщений), переключение электрических»
нагрузок, контроль окружающей среды, управление расхо-
дованием энергии и обеспечение безопасности
Другая проблема, которую только теперь
начинают осознавать, это защита компьютера,
или потеря, управления им. «Важность этих
проблем прямо пропорциональна количеству
данных, которые приходится хранить, — пояс-
няет Том Изон, помощник директора фирмы
SRI.— А по мере внедрения распределенной
обработки, и в частности распределенных баз
данных, проблемы потери управления начинают
множиться быстрее, чем растет объем храни-
мой информации».
Из этого, по мысли Изона, следует, что при
проектировании новых вычислительных систем
и программного обеспечения для них получит
распространение практика оговаривания в тех-
нических условиях требований, которым долж-
ны подчиняться эти объекты с точки зрения
предотвращения потери управления.
При проведении программ внедрения вы-
числительной техники и долгосрочном планиро-
вании компании, по его словам, приобретают
сведения по вопросам защиты. Тем временем
могут появиться правительственные постановле-
ния, требующие таких средств управления и за-
ставляющие компании использовать вычисли-
тельные машины, подверженные такой потере
управления.
При этом, как замечает Изон, давление в
сторону удовлетворения требований, относящих-
ся к потере управления, станет нарастать по ме-
ре того, как все большее количество денег и де-
нежных документов будет представляться в
электронной форме.
Но с трудностями обработки информации
люди столкнулись уже давно — фактически с
самого начала промышленной революции.
А к концу нынешнего столетия станет реаль-
ностью союз между вычислительными машина-
ми и средствами связи, поскольку в таком сою-
зе нуждается общество. Имея такой стимул,,
техника разрешит стоящие перед ней проблемы.
э
Электроника входит в современное
жилище в форме различных приспособлений, по-
могающих сберечь время, интересно заполнить
досуг, получить различные знания. В течение'
следующих десятилетий потребители получат
разнообразные изделия, предназначенные для.
домашнего обихода, от личных компьютеров до*
диалоговых «развлекательных центров». Кроме-
того, электроника станет молчаливым и незри-
мым помощником в электротоварах бытового*
назначения и системах охраны жилищ.
Хотя сейчас нигде не ведется столь же ши-
рокомасштабных работ по проектированию «жи-
лища будущего», какие в изобилии проводятся
в области создания «конторы будущего», есть
ряд тенденций, позволяющих судить о том, ка-
ковы будут в общем черты жилища около*
2000 г. Электроника обещает оказать огромное
воздействие на средства контроля внутренней
среды такого жилища и его связи с внешним
миром. К 2000 г. телевизор давно уже станет
терминалом двустороннего обмена, соединяе-
мым линиями связи с различными базами дан-
ных, а также приемником информационных и
развлекательных программ, выбираемых самим
потребителем.
В сущности, можно предвидеть распростра-
нение двух форм видеотехники в технике связи.
Передачи больших массивов информации будут
воспроизводиться в основном на экране телеви-
зора, а двусторонняя связь между людьми бу-
дет осуществляться по телефонным сетям,
соединяющим видеоаппараты типа «пикчерфон».
Электроника в жилищах будет, конечно,
иметь ту форму, которую ей продиктуют вме-
215
щающие ее строительные конструкции, а на
лроектировании электронных устройств вполне
может сказаться продолжающаяся нехватка
энергии.
Впечатляющим примером того, какое на-
правление принимает использование солнечной
энергии для жилища, можно считать жилой
Компьютерные игры. Телевизор постепенно станет инфор-
мационным терминалом, на экране которого будут вос-
производить не только телевизионные развлекательные
программы, но и всевозможную информацию. На этом
снимке — семья за пультом домашней развлекательной
системы APF М1000, которая уже теперь содержит неко-
торые элементы будущих домашних компьютеров.
дом, построенный фирмой Sharp Corp, на тер-
ритории ее центральной исследовательской ла-
боратории в Тенри (Япония) в качестве одной
из частей проекта, финансируемого министер-
ством внешней торговли и промышленности.
Энергия для этого здания поступает как от
солнечных элементов, преобразующих солнечный
свет непосредственно в электричество, так и от
коллектора солнечного тепла, который исполь-
зуется для нагрева воды. В доме также уста-
новлен воздушный кондиционер нового типа,
приводимый в действие тепловой энергией.
В нем применены теплообменники, утилизирую-
щие как свободную, так и скрытую теплоту
воздуха; еще один теплообменник служит для
передачи тепла от нагреваемой солнцем воды
к воздуху. Воздушный кондиционер применяет-
ся для охлаждения, обогрева и регулирования
влажности; часть воды, нагреваемой солнцем,
используется (и это вполне логично) для
ванны.
Фотоэлектрическая система фирмы Sharp,
состоящая из нескольких панелей, установлен-
ных под углом 36,8°, разделена на две части.
Первая, обеспечивающая около 90 % общей
энергопроизводительности, снабжает энергией
вентиляторы и насосы и используется в качест-
ве вспомогательного источника питания для
осветительной сети. Вторая, дающая остальные
10 % энергии, питает главный радиоприемник
в спальной, телевизор и все осветительные при-
боры в доме.
Оптимальные параметры выхода первой ча-
сти— 32,2 В и 31,6 А. Ее панели площадью
23 м2 и массой 360 кг заряжают свинцово-кис-
лотный аккумулятор номинальным напряже-
нием 24 В и емкостью 320 А-ч. Панели второй
части занимают площадь 2,1 м2 и имеют массу
90 кг; оптимальные параметры выхода —
16,6 В, 5,93 А. Они также заряжают свинцово-
кислотный аккумулятор, но его напряжение
составляет 12 В, а емкость 500 А-ч.
Электронный информационный центр в до-
ме управляет энергосистемой, обеспечивая та-
кие данные, как температура наружного возду-
ха, уровни солнечной радиации, вырабатывае-
мая мощность и температура резервуара кол-
лектора тепла. Она также показывает темпера-
туру помещения и уровень воды в ванне япон-
ского типа и ее температуру. Но, помимо этих
функций усложненного термостата, она отобра-
жает на экране почтовые сообщения, объявляет
о прибытии гостей, предупреждает о вторжении
нежелательных лиц и о таких чрезвычайных со-
бытиях, как пожар.
«А
**гватуки» — это слово на языке ин-
дейцев племени кроу означает «сияющий дом
наших снов». Это также название отведенной
под застройку территории площадью около
800 га близ Финикса, строительство на которой
частично завершено, и специального здания,
возведенного на этой площадке. Одна из особен-
ностей «Агватуки», рекламируемого в качестве
«жилища будущего», — вычислительная система,
разработанная полупроводниковым объединени-
ем фирмы Motorola на базе ее микропроцессо-
ра 6800.
Система состоит из пяти микрокомпьютеров,
называемых узлами, которые расположены в
различных частях дома. Они разделяют между
собою общую рабочую нагрузку, а в их конст-
рукции упор сделан на избыточность, чтобы
снизить нежелательные эффекты при выходе
216
ftgROWS S1GHIFY НАХ 1ЖНОЙ
дат torn йт us w
Информационный центр. Важным видом обслуживания
в будущем станет передача информации с баз данных на
домашние телевизоры. Показанные на этом снимке система
«Вьюдейта» и служба «Телетекст» сейчас испытываются в
США и уже приобрели широкое распространение в Запад-
ной Европе.
из строя части аппаратуры. В системе имеется
даже связной процессор, осуществляющий свя-
зи между узлами. Ввод и вывод информации
осуществляются посредством клавиатуры и те-
левизионного приемника, информация хранится
в накопителях на гибких дисках.
У вычислительной системы «Агватуки» пять
функций: информация (передача сообщений),
переключение электрических нагрузок, контроль
параметров окружающей среды, управление
расходом энергии и обеспечение безопасности
жилища. Информационная база подразделяется
на два типа массивов: в одном файле хранится
информация в виде записей, например банков-
ских уведомлений, другой служит в качестве
календаря, хранящего важные даты.
Переключение электрических нагрузок по-
зволяет системе управлять осветительными при-
борами, стенными розетками и другим электро-
оборудованием дома, но вопросы о том, какие
условия должны определять включение и вы-
ключение тех или иных нагрузок, решает хо-
зяин дома. Например, осветительные приборы
включаются и выключаются настенными вы-
ключателями, но если владелец хочет, то ком-
пьютер будет включать освещение автоматиче-
ски с наступлением сумерек или определенного
времени дня или в том случае, если детекторы
движущихся объектов обнаружат присутствие
кого-либо в комнате. Таким же образом мож-
но включать и выключать электрические и элек-
тронные аппараты, присоединенные к электро-
сети через стенные розетки.
Контроль параметров окружающей среды
несколько сложнее, чем в обычном доме, по-
скольку «Агватуки» разделен на три зоны —
внутренний двор, закрытые помещения и га-
раж,— в каждой из которых осуществляется
отдельное регулирование температуры. Вычис-
лительная система решает не только, когда на-
гревать или охлаждать каждую зону, но и ка-
кими средствами. Она запрограммирована так,,
чтобы можно было выбрать самый дешевый из
возможных способов. Так, если летним вечером
во внутреннем дворике стало слишком тепло,
то компьютер выбирает, что лучше — открыть
окна (предварительно определив наружную
температуру), включить систему испарительно-
ного охлаждения, предпочтительную в условиях
пустыни, или включить воздушный конди-
ционер.
Управление расходом энергии в «Агвату-
217
ки» — это главным образом информационный
процесс. Система следит за общим потребле-
нием энергии, контролируя расходы на отдель-
ных нагрузках. Владелец дома может прове-
рить уровень мощности на каждой нагрузке
и даже получать сообщения по телефону, под-
ключенному к принтеру за пределами дома.
Система безопасности реагирует на сигналы
от датчиков дыма и движущихся объектов,
расположенных почти в каждой комнате, пре-
дупреждая владельца о пожаре или вторжении
нежелательных субъектов. Она может также
взаимодействовать с системой управления осве-
щением, включая осветительные приборы и вы-
ключая их, когда в доме никого нет.
Кроме того, программа безопасности «Агва-
туки» управляет дверьми дома, в которых от-
сутствуют замочные скважины. Чтобы впустить
владельца в дом, используется небольшая кла-
виатура, как у калькулятора; набором соответ-
ствующего кода можно заставить компьютер
открыть дверь. Владелец дома может по жела-
нию изменять этот код и даже назначать оп-
ределенные коды на определенные дни недели.
Если система безопасности обнаруживает
опасные условия, ее реакция будет зависеть от
серьезности ситуации. Например, пожар приве-
дет к включению звуковой сигнализации в доме,
но компьютер может быть запрограммирован
и на посылку заранее записанного сообщения
в местную пожарную часть. Если же нарушение
незначительное, например кто-то набрал на
двери неправильный код, система просто печа-
тает сообщение об этом на принтере владельца.
Главным условием успеха этого проекта
и важнейшим фактором для любого дома бу-
дущего является легкость программирования
перечисленных систем. Владельцы домов не
должны будут становиться программистами,
чтобы получать удовольствие от жизни в этой
насыщенной кнопками среде. Существование
системы не обременит их — она будет «прозрач-
ной» для хозяев дома.
По существу, им понадобится только узнать,
как пользоваться клавиатурой и как выполнять
появляющиеся на телеэкране инструкции, пре-
доставляющие возможность выбора из не-
скольких альтернатив. Их собственные инструк-
ции преобразуются в форму таблиц и посыла-
ются на хранение. Перед каждым важным
сообщением, вводимым в систему, нужно поме-
щать пароль, предотвращающий несанкциони-
рованное изменение содержащихся в ней сведе-
ний. Программное обеспечение для данного
проекта написано на языке высокого уровня,
разработанном фирмой Motorola и напоминаю-
щем ПЛ/1.
в
целом наиболее увлекательной пер-
спективой с точки зрения большинства является
доступность компьютеров личного пользования.
Как подсказывает описание экспериментального
дома будущего, большинство применений домаш-
него компьютера будет «прозрачным» для потре-
бителя, которому не надо будет знать, что ком-
пьютер работает. Сами вычисления, по сути де-
ла, будут наименее важной функцией этих
устройств, занимая последнее место после хра-
нения и поиска данных и операций связи.
Программируемые развлечения. Эта игрушка «Большой тя-
гач», оборудованная микрокомпьютером фирмы Texas In-
struments, — одна из множества электронных игрушек, ко-
торые разовьют в детях умение программировать ком-
пьютеры. Данная игрушка, сконструированная Милтоном
Бредли, реагирует на 16 отдельных команд.
Возможно, стало быть, что более точное
предсказание состоит в том, что компьютер
будет в большей степени терминалом для связи
с миром внешней информации, нежели устрой-
ством обработки данных. Возникает целая но-
вая отрасль промышленности, предназначенная
для обслуживания рынка, который Майкл Дер-
тоузос из МТИ называет «рынком информа-
ции». Он описывает этот рынок как «деловую
среду, в которой люди будут покупать и прода-
вать информацию как материальную ценность.
Он будет становиться все более важным по ме-
ре того, как на нем станут выступать все боль-
шее число продавцов и покупателей, причем
значительная часть этого бизнеса будет пред-
ставлять собой базы данных, содержащие спе-
циальную информацию».
Промышленность, связанная с базами дан-
ных, породит, по мнению Дертоузоса, другие
ответвления. Во-первых, возникнет потребность
в предпринимателях, занимающихся «справоч-
ным бизнесом»: за умеренную плату они бу-
дут указывать тем, кто ищет информацию, к ка-
кой базе данных им нужно получить доступ,
т. е. будут выполнять функции указателя спра-
вочников.
Другая увлекательная возможность — «об-
ратная реклама», служба, обращаясь в кото-
218
рую, лица, нуждающиеся в определенном това-
ре или виде обслуживания, посылают запросы
в соответствующую базу данных, а поставщики
отыскивают этих заказчиков, консультируясь
с той же базой данных. Короче говоря, это бу-
дет электронный диалоговый рынок товаров
и услуг.
Еще одна особенность этого рынка данных
состоит в том, что он обеспечит занятость
людям, занимающимся подготовкой и органи-
Нажми кнопку. Еще одна популярная игрушка — карман-
ный футбол фирмы Mattel. В ней используется микро-
компьютер для управления действиями игроков. Карман-
ные игры будут становиться все более популярными по
мере создания новых игровых табло и процессоров боль-
шей сложности.
зацией информации, которую продает предпри-
ниматель. Рабочих мест такого рода сейчас не
существует.
Дертоузос, однако, предупреждает, что этот
информационный рынок потребует некоторых
гарантий безопасности в форме правительст-
венных постановлений, предусматривающих его
будущее развитие и поддерживаемых исчерпы-
вающими законами об информации. Последние
должны охватывать такие вопросы, как невме-
шательство в частную жизнь, достоверность ин-
формации, защита прав личности и наказания
за злоупотребления.
Возможно, наибольшей выгодой для обще-
ства от развития этого информационного рынка
станет индивидуализация продуктов и услуг,,
достижимая без потери экономических преиму-
ществ массового производства. Труд ремеслен-
ников, которые когда-то приспосабливали изде-
лия к запросам индивидуальных заказчиков»
Электронная посудомойка. Способность микропроцессо-
ров к проникновению в разные сферы подтверждает эта
посудомойка с электронным управлением, выпускаемая
фирмой Whirlpool Corp. В конечном счете микропроцессо-
ры станут почти столь же вездесущими, как и электро-
двигатели.
с тех пор давно сошел на нет или стал слиш-
ком дорог для большинства людей.
«Компьютер, однако, — это первый продукт
техники, способный индивидуализировать това-
ры и услуги, — отмечает Дертоузос. — Примеры
тому в изобилии, начиная от обуви и одежды
и кончая специализированной мебелью, индиви-
дуальным информационным и другим обслужи-
ванием».
Находящийся в жилище «разумный» терми-
нал, будучи сравнительно простым устройст-
вом, может быть при помощи кабеля, телефона,.,
спутника или других средств присоединен к об-
ширной сети компьютеров, разбросанных по*
всей стране. В результате человек сможет обра-
щаться в службу газетных вырезок, которая,
будет поставлять ему подборку интересующей
его информации в реальном времени. Соеди-
няясь с соответствующими базами данных, за-
казчик мог бы получать на дом персональную-
газету.
Когда понизятся стоимостные барьеры, до-
машние терминалы начнут распространяться с
удивительной быстротой. По словам Мартина-
Эрнста, виде-президента фирмы Arthur D. Little
Inc. (Кеймбридж, шт. Массачусетс), аналогий
219
такому развитию рынка можно найти и в прош-
лом. Он указывает на бумы 1920-х годов в об-
ласти сбыта автомобилей, 1930—1940-х годов
в области радиоприемников и 1950-х годов в об-
ласти телевизоров.
Сценарий будущего развития дистанционной
обработки данных в жилищах будет писаться
•с учетом четырех технико-экономических фак-
торов: появления личных компьютеров в домах,
доступности более разумных и более простых
в использовании программ, распространения
«скрытых» компьютеров и развития систем рас-
пределенной обработки.
Б ольшинство людей без колебаний
иризнают, что если бы у них появился домашний
компьютер, они просто не знали бы, что с ним
делать. Верно, по-видимому, и то, что они не
знали бы, что делать с любым современным ком-
пьютером. Но те, кто предвидит будущую роль
компьютеров, открывают для них многочислен-
ные применения. Изменятся, по их словам, и ап-
параты, и программы, и их цены, изменятся и
применения систем.
Ясно, что личный компьютер будут исполь-
зовать в первую очередь как инструмент раз-
влечений и хобби. Распространятся игры—
как расширенные традиционные, например шах-
маты и т. п., так и новые, ставшие возможны-
ми благодаря электронике.
Любимые занятия тоже распространятся в
область вычислительной техники. Вот что пи-
шет Джоэл Мозес, профессор теории и техники
вычислительных систем в МТИ, в книге «Век
компьютеров: взгляд в предстоящее двадцатиле-
тие», которую он редактировал вместе с Дертоу-
зосом.
«Одним из следствий развития средств мас-
совой информации за прошедшие сто лет была
(гомогенизация человеческого опыта, достигну-
тая тем, что каждый смотрел одни и те же те-
левизионные зрелища, читал одни и те же ко-
лонки новостей в газетах. Средства массовой
информации обнаруживают к тому же тенден-
цию превращать большинство индивидуумов в
ничто, придавая некоторым личностям сверхче-
ловеческие пропорции. Хобби, основанные на
использовании вычислительных машин, могут
противодействовать этой тенденции и изменить
-ее на обратную, позволяя разным индивидуумам
специализироваться в различных областях и по-
вышая их самооценку по мере достигаемых ими
успехов».
Одна из наиболее серьезных неудач телеви-
дения состоит в его сравнительно малом воз-
действии на образование. Некоторые даже уве-
рены, что оно отрицательно повлияло на обуче-
ние. Исправлению такого положения могут со-
действовать компьютеры, поскольку по самой
своей природе они являются диалоговыми уст-
ройствами, т. е. требуют активного участия че-
ловека.
В школах стал обычным метод машинного
преподавания, основанный на тренировке и
практическом освоении навыков, который при-
нес определенные успехи в обучении специаль-
ным профессиям. Станет ли вычислительная
машина таким же признанным средством препо-
давания отвлеченных понятий — покажет буду-
щее. Интересно будет посмотреть, ускорит ли
домашнее использование компьютеров их при-
нятие в качестве средства преподавания в шко-
лах, подобно тому как карманные калькуляторы
стимулировали развитие карманных обучающих
средств, выпускаемых, например, фирмами Te-
xas Instruments Inc. (Даллас) и National Semi-
conductor Corp. (Санта-Клара). Может быть,
последовательность будет обратной: применение
компьютеров в школах вызовет их проникнове-
ние в дома точно так же, как опыт школьного
преподавания способствовал покупке книг для
внешкольного употребления.
Все те, кто предвидит такое развитие собы-
тий, которое последует за взрывным распростра-
нением домашних компьютеров, подчеркивают,
что их внедрение будет сопровождаться подклю-
чением к сетям связи. Представляется, что до
определенного момента для передачи данных
достаточна будет телефонная сеть. Однако для
передачи длинных текстов или изображений
лучшим средством связи будут широкополосные
устройства, а не телефонные линии. Возможно
также, что будут использоваться и телефонные,
и широкополосные линии в зависимости от типа
передаваемой информации и экономических со-
ображений.
В конечном счете компьютер займет свое ме-
сто при любой форме связи. Осуществимой, на-
пример, становится автоматизированная достав-
ка почты при условии, что терминалы, установ-
ленные в жилищах, можно будет без больших
затрат присоединять к центральным процессо-
рам. Большая часть почты стандартна — счета,
рекламные объявления, журналы и немного лич-
ной корреспонденции, которая может быть до-
ставлена компьютером. Даже оплату счетов
можно осуществлять электронными средствами,
как это показывают некоторые существующие
банковские установки.
Другая выгода, даваемая такой глубоко вне-
дренной системой, будет состоять в возможно-
сти устанавливать непосредственный контакт по
сети с другими лицами, либо посылая им пер-
сональные сообщения, либо передавая общую
информацию, например уведомления о собра-
ниях.
Что же касается электронной журналистики,
то средства для организации нужных для этого
баз данных и разработки соответствующего обо-
рудования находятся почти под рукой. Электрон-
ная передача новостей на дом — это по существу
220
«РАЗУМНОГО» ПОМОЩНИКА — КАЖДОМУ
Какие вообще выгоды получит человек от мощных
компьютерно-связных систем будущего? Дж. Томас Марк-
ли, президент фирмы Raytheon Data Systems Со. (Норвуд,
шт. Массачусетс), полагает, что такие системы обеспечат
каждого устройством, которое он называет «разумным»
помощником.
Маркли определяет его как прибор, который будет
осуществлять обработку информации вне блещущих стек-
лом зданий вычислительных центров и за пределами тех
узких служб, которыми в настоящее время пользуется
лишь небольшая часть общества.
Помощник в этом смысле слова — это тот, кто отыс-
кивает и предоставляет нам информацию и рекомендует
определенные действия. «Разумный» помощник Маркли —
это терминалоподобное устройство, которое из дома или
с работы соединяется с базами данных и решает практи-
чески все требующиеся задачи обработки данных.
По его мнению, такой помощник будет характеризо-
ваться следующими восемью качествами:
□	Он будет представлять собой терминал с диспле-
ем, который любой потребитель сможет подключать к ин-
формационной сети. Это означает (для США), что устрой-
ство будет действовать на основе английского языка в
системе, в которой терминал любого изготовителя будет
реагировать на один и тот же протокол связи и управ-
ления.
□	Он будет обладать широкими функциональными
возможностями, осуществляя такие операции, как ввод
данных, ответы на запросы, разработка программ и элект-
ронная пересылка почты. Он, следовательно, будет хра-
нить большие объемы данных.
□	Он будет членом единого совместимого семейства,
которое можно будет расширять от одной до нескольких
десятков станций. Это означает совместимость как со
средствами связи, так и с системами распределенной об-
работки.
□	Он будет работать вместе с легко модернизируе-
мыми наборами периферийных устройств, содержащих
стандартизованные интерфейсы. Последнюю модель прин-
тера или ЭЛТ можно будет вставлять в него, не подвергая
потребителя неудобствам.
□	Он будет способен работать во многих сетевых
режимах и, в частности, выбирать трассу в сети и скорость
передачи данных. Потребитель будет в состоянии выбрать
путь пересылки сообщения и подобрать наиболее эконом-
ную ширину полосы и скорость передачи.
□	Он будет в изобилии снабжен программными сред-
ствами, т. е. будет иметь в распоряжении все операцион-
ные системы и прикладные программы, необходимые для
любого применения. Это означает, что нужно снизить
стоимость программирования, обучая программированию
многих людей, сидящих за пультами ввода, и повышая
производительность труда специалистов по программиро-
ванию.
□	Он будет доступен под различными торговыми
марками, что означает широкую известность такого устрой-
ства, т. е. наличие различных изготовителей, выпускающих
взаимозаменяемые изделия.
□	Он станет элементом действительности только тог-
да, когда к этому будут готовы его потенциальные потре-
бители.
Когда это случится? «Разумный» помощник появится
не очень скоро,— отвечает Маркли.— Сложность совре-
менной жизни и высокий темп ее изменений требуют,
чтобы человек усилил свою способность принимать разум-
ные решения в различных жизненных обстоятельствах
и делать это быстрее и более эффективно. «Разумный»
помощник предоставит ему такую возможность».
Необходимость в таком помощнике формируют, по
мнению Маркли, следующие силы:
□	Потребность в увеличении продуктивности. «Разум-
ный» помощник будет выполнять в деловом учреждении
работу, аналогичную той, какую выполняют на фабрике
станки и технологическое оборудование.
□	Растущая взаимозависимость. Чтобы информация
действовала эффективно, ею должны пользоваться сразу
многие и пользоваться быстро.
□	Развитие техники. Возникнет задача помочь людям
понять, как и в каких обстоятельствах новая техника мо-
жет быть с пользой применена в их повседневной жизни.
□	Кривая «цена — производительность». Экономиче-
ские факторы, диктующие цены вычислительных машин,
способствуют развитию массовых рынков сбыта.
□	Новые направления компьютерной промышленно-
сти. Возможные прибыли от производства компьютеров
персонального пользования чрезвычайно велики.
логическое продолжение тенденций, существую-
щих в этой области, а именно внедрение ком-
пьютерных терминалов для типографского на-
бора и редактирования.
о
бычно размеры и производитель-
ность машин для решения задач диктуются мас-
штабами этих задач. Несколько сложнее обстоит
дело в случае домашних компьютеров. По мне-
нию Мозеса из МТИ, основным узким местом в
их аппаратуре будет, по-видимому, размер глав-
ной и вспомогательной памяти этих машин.
«Для большинства видов обслуживания, ве-
роятно, будет достаточен компьютер с главной
памятью емкостью около 10 млн. бит,— пишет
он.— Разумно считать, что продажная цена до-
машнего компьютера составляет около 500 долл.
Современная стоимость машины среднего бы-
стродействия с требуемой емкостью памяти со-
ставляет около 500 000 долл.»
Есть ли основания ожидать, что в течение
следующих двух десятилетий эта цена в стабиль-
ных долларах уменьшится в 1000 раз? Экстрапо-
лируя тенденцию, действовавшую на протяжении
последних двух десятков лет, можно полагать,
что ответ на этот вопрос будет утвердительным.
Затраты на одну вычислительную операцию в те-
чение этого периода снижались на 30 % в год;
если такой темп продержится еще 20 лет, то бу-
дет достигнуто 1000-кратное снижение цены.
К тому же другие специалисты не считают,
что домашнем компьютеру потребуется такая
большая емкость памяти, поскольку функции их
будут оставаться простыми, по крайней мере на
первое время. Даже электронная почта со все-
ми сложностями построения сети доставки не
потребует особенно мощных домашних терми-
налов.
Однако сильный аргумент в пользу внуши-
тельных размеров машины домашнего пользо-
вания, которые предвидит Мозес, может поя-
виться при рассмотрении программного обеспе-
чения. Если ставить задачу спроектировать та-
221
кой компьютер, который было бы легко приме-
нять, в том числе предусмотреть в нем ввод и
вывод данных на естественном языке, то его
производительность должна быть достаточной
для работы с этим программным обеспечением,
стоимость которого в большинстве установок
уже превосходит стоимость аппаратуры.
Автоматизация конторы. Начали вырисовываться контуры
электронной конторы будущего. Фирма Micronef, занимаю-
щаяся консультациями в области управления предприя-
тиями, создала безбумажную контору, в которой вся ин-
формация и корреспонденция обрабатываются электрон-
ными средствами. На каждом рабочем месте имеется не-
сколько дисплеев.
Но человек жив не единой обработкой ин-
формации—развлечения всегда будут одним
из главных применений электроники, установ-
ленной в жилище, как это и было с самого на-
чала появления радиовещания и телевидения.
А центром домашних развлечений для огромно-
го большинства потребителей в настоящее вре-
мя остается телевизор. В способах, какими лю-
ди используют свои телевизоры, намечаются
примечательные перемены.
В каком-то смысле люди приобретают над
телевизором контроль благодаря таким изобре-
тениям, как кассетный видеомагнитофон, видео-
диск и переключатель платных программ. Ка-
бельное телевидение с двусторонним обменом,
о котором когда-то думали, что оно вот-вот по-
явится, в следующие два десятилетия наконец
возникнет на самом деле. В результате широко-
вещательное телевидение, целиком зависящее
от реакции массовой аудитории и ориентирую-
щее свои программы на какого-то усредненного
зрителя, станет старомодным, как фильм «Я
люблю Люси», выпущенный на повторный
экран.
Т аков в важнейших чертах ход мыс-
ли Герхардта Ханнемана, руководителя про-
екта «Медиа 90» в Анненбергской школе
связи Университета Южной Калифорнии,
проводимого с целью предсказания изменений,
которые предстоят в телевидении в течение ос-
тавшейся части века.
Ханнеман является помощником декана фа-
культета по исследовательской работе и одно-
В конторе будущего фирмы Micronef широко использует-
ся оборудование для надиктовывания текстов. Информа-
цию можно вводить по телефону, а также с настольных
и переносных кассетных магнитофонов. Электронная си-
стема распределяет документы для перепечатки в соот-
ветствии с нагрузкой машинисток или важностью бумаг.
временно руководит этим проектом, который к
моменту написания данной статьи находится в
начальной стадии. В своей работе Ханнеман ис-
ходит из предпосылки, что будущее телевидения
определяется разработкой множества новых спо-
собов использования телевизионного экрана и
публика со все большей охотой готова платить
за новые виды видеообслуживания.
В результате, говорит он, «структура сущест-
вующей сети становится анахроничной». Тен-
денция, с его точки зрения, ясна. Во-первых,
около 20 % всех телезрителей в стране являют-
ся абонентами кабельного телевидения, и все
большее число из них начинает отдавать пред-
почтение платным телепрограммам, которые
распределяются владельцами станций телеви-
зионного приема на общую антенну.
Далее он указывает, что объемы продаж кас-
сетных видеомагнитофонов растут и что от них
почти не отстают видеодиски. «Все, и мы в том
числе, считают, что воздействие кассетного ви-
деомагнитофона будет весьма глубоким»,— го-
ворит он. Наконец, независимые телевизионные
станции, стремясь распространить свои програм-
мы на всю страну, начинают пользоваться спут-
никовыми системами, а высокие тарифы за пе-
редачу вещательных программ подрывают гос-
подство телевизионной сети Г
1 Главных телевизионных сетей в США три: это сети
корпораций «Эн-би-си», «Си-би-эс» и «Эй-би-си». Независи-
мыми называются станции, не принадлежащие ни одной из
этих сетей. — Прим, перев.
222
«Люди намереваются гораздо интенсивнее
использовать свои телевизионные экраны, но
они не стремятся использовать их для просмот-
ра передач по ТВ-сети»,— пророчит Ханнеман.
По его оценке, к 1990 г. сети потеряют до 20 %
своей аудитории особенно в больших городах.
Вследствие этого они сократят число программ,
предлагаемых в наиболее благоприятное время
дня, что вынудит владельцев местных телеви-
зионных станций покупать программы у других
поставщиков, и так до тех пор, пока эти мест-
ные станции не перестанут быть филиалами
какой-то одной из главных сетей.
Большая часть результатов, получаемых в
ходе проекта «Медиа 90», отражает изменяю-
щееся отношение к роли телевизора в доме, в
частности к вопросу о воспроизведении инфор-
мации, отличной от той, какую предлагают те-
левизионные станции. Ханнеман говорит: «Люди
чувствуют себя лучше, располагая тем, что мы
называем «связь через посредника», используя
технику для общения и взаимодействия с дру-
гими людьми. Когда в 1973 г. мы только при-
ступали к нашим исследованиям, люди усилен-
но возражали против этого.
Теперь они говорят, что охотно станут пла-
тить службам развлечений, общаться по телеви-
зору при выполнении своих общественных обя-
занностей или использовать телевизионный при-
емник для того, скажем, чтобы возобновить пра-
ва на вождение автомобиля. К тому же они
охотно делают покупки, не выходя из дому;
в начале 1970-х годов они хотели пощупать то-
вар, прежде чем купить его. А бизнесмены охот-
но используют телеконференции вместо рутин-
ных деловых поездок.
Тот факт, что люди заинтересовались не
только покупками, но и двусторонними телеви-
зионными встречами со своими сослуживцами,
соседями, друзьями и родственниками, позволя-
ет предположить резкое увеличение использо-
вания средств сопряжения между телевизором
и телефоном. А это знаменует собой начало де-
вальвации ценности личных встреч. Все это бу-
дет иметь огромное влияние на общество».
Моделями информационного обслуживания
на дому считаются системы «Телетекст» и
«Вьюдейта», разработанные в Великобритании,
хотя эти системы далеки еще от широкого вне-
дрения в мировом масштабе. Британцы уже в
течение нескольких лет ведут передачи по си-
стеме «Телетекст», вступила в строй организо-
ванная почтовым ведомством служба «Престел»
системы «Вьюдейта», которая позволяет зрителю
связываться с банком данных компьютера по
телефону и получать ответы на экране телеви-
зора, хотя число абонентов у этой службы сос-
тавляло до нынешнего времени всего несколько
тысяч.
Дальнейшему распространению этой службы
мешают ее высокие тарифы, однако эту пробле-
му в течение предстоящих двух десятилетий
позволит решить развивающаяся микроэлектро-
ника. По прогнозу Мартина Уолфендона, руко-
водителя маркетинга в фирме GEC Semiconduc-
tors Ltd., декодеры системы «Телетекст» станут
стандартными элементами всех британских те-
левизоров в течение пяти лет. Нынешняя цена
за модуль «Телетекст», составляющая 60 долл.,
упадет до 12 долл., а комбинированный набор
кристаллов для систем «Телетекст» и «Вьюдей-
та» будет стоить при отгрузке изготовителем
120 долл.
Есть и другие признаки того, что эти службы
вскоре приобретут популярность. В предвидении
широкого рынка около 120 информационных
агентств подали заявки на присоединение к
этим службам. Абоненты же вскоре получат
возможность делать по системе «Престел» зака-
зы на товары, называя только номер своих кре-
дитных карточек. Кроме того, сама идея по-
строения систем «Телетекст» и «Вьюдейта» рас-
пространяется в настоящее время из Англии на
всю Западную Европу и США.
В Исследовательском центре им. Кингвуда
Уоррена Британской радиовещательной корпо-
рации в настоящее время разрабатывается один
дополнительный модуль для системы «Теле-
текст». Этот новый блок содержит считыватель
кодов со световым пером, присоединенный к
микропроцессору, и его можно использовать
для составления зрелищной программы на не-
делю вперед, т. е. для включения и выбора со-
ответствующих каналов: зритель проводит све-
товым пером над линейчатым кодом, напеча-
танным вдоль каждого перечня передач в еже-
недельном выпуске программы телевидения.
р
* азвивая идею персонального про-
граммирования телевизора, Борис Таунсенд,
руководитель информационный службы Бюро
независимого радиовещания и телевидения,
штаб-квартира которого находится в Кроу-
ли-Корт, указывает, что во всех печатных
программах передач можно было бы помещать
кодированные обозначения для спортивных про-
грамм, передач новостей, драм, комедий и т. д.
и использовать их для включения «разумного»
видеомагнитофона, который записывал бы на
ленту только передачи, имеющие соответствую-
щий код.
«Такой магнитофон мог бы воспроизводить
для вас записанные программы во время зав-
трака. Наша студия могла бы работать и
ночью, выпуская в эфир записанные и снабжен-
ные кодами программы вперемешку с новостя-
ми, а ваш домашний видеомагнитофон состав-
лял бы из них программу, соответствующую ва-
шему индивидуальному вкусу».
В следующем десятилетии станет реальной
возможность прямого приема передач со спут-
223
ников на домашнюю антенну. Если все пойдет
хорошо, то вскоре ФРГ и Франция совместно
запустят два телевизионных спутника, мощность
которых будет достаточна для того, чтобы пере-
крыть всю территорию Западной Европы. В хо-
де подготовки к запуску этих спутников каждой
западноевропейской стране выделено пять теле-
визионных каналов в диапазоне 12 ГГц.
э
лектронные устройства управления
электробытовыми приборами уже завоевали
себе прочное место, чему немало способ-
ствовал успех программируемых СВЧ-печей,
побудивший довольно консервативных изготови-
телей электроприборов бытового назначения
мое широкое распространение по мере удешев-
ления электронных компонентов и роста стоимо-
сти энергии. Хотя солнечный свет будет играть
все возрастающую роль в выработке как элек-
трической, так и тепловой энергии, этот источ-
ник будет все же использоваться в первую оче-
редь как вспомогательный в дополнение к су-
ществующим ресурсам.
От электроники не будут ждать, чтобы она
вырабатывала столько же энергии, как и другие
источники, но на нее уже сейчас полагаются В;
деле сбережения используемой энергии. Уильям
Джордж, корпоративный вице-президент по раз-
работке изделий фирмы Honeywell Inc. (Минне-
аполис), предвидит возникновение микропроцес-
сорных систем, управляющих системами обогре-
ЧИТДЯ «ЭЛЕКТРОННУЮ КНИГУ»
Индивидуальный доступ к информации видится мно-
гочисленным современным прогнозистам с их разнооб-
разными точками зрения по-разному. Одним представля-
ется, что персональное устройство обработки информации
должно быть портативным.
Например, Лоренс Зелигман, вице-президент фирмы
Data General Corp. (Уэствуд, шт. Массачусетс), считает,
что информационный терминал должен быть размером
примерно с книгу карманного формата, представляя со-
бой нечто, что можно положить в карман или носить на
ремешке. Прибор не должен, конечно, иметь слишком
большую массовую память, но он мог бы связываться с
базами данных посредством мощных спутников связи.
«Будучи заменителем телефона и других устройств,
прибор, о котором мы говорим, должен работать на
очень коротких волнах, т. е. на весьма высоких радиоча-
стотах — может быть, в миллиметровом диапазоне»,—
говорит Зелигман.
Он, однако, предвидит и другие функции для этого
малогабаритного прибора. С ростом информационной ем-
кости видеодисков они могли бы служить в качестве
«бритвенных лезвий» для этой «бритвы», т. е. для инфор-
мационного терминала с экраном.
«Я могу предвидеть, что техника через двадцать лет
усовершенствуется настолько, что предмет размером, мо-
жет быть, с книгу можно будет вставлять в миниатюрное
видеодисковое устройство и считывать содержимое дис-
ка на экране дисплея»,— говорит Зелигман. Таким обра-
зом, этот прибор станет не только телефоном и компьюте-
ром, но и портативным средством воспроизведения ин-
формации с видеодисков.
Допустим теперь, что необходимые видеодиски и
средства воспроизведения существуют; но остается еще
одна проблема, которую предстоит решить, прежде чем
могут быть реализованы подобные системы, а именно
поиск информации. Решением, как считает Зелигман, по-
служат видеодиски, на которых записаны краткие рефера-
ты существующих работ, длинные выдержки и, наконец, це-
лые статьи. Абоненты будут при этом просматривать ре-
фераты во многом так же, как они это делают, отбирая
из массы печатного материала по техническим вопросам
те публикации, которые хотят прочесть полностью. Они не
будут читать целые диски, а будут отбирать нужную ин-
формацию при помощи дисков с аннотациями и рефера-
тами.
Зелигман набрасывает еще одну гипотетическую гла-
ву «электронной книги». Имея доступ к данным на видео-
диске, владелец книги может даже делать заметки во
время чтения. «Неиспользуемую часть полосы частот мож-
но употребить для вставления заметок в места, соответ-
ствующие материалу, читаемому в данный момент,— под-
сказывает он. — Тогда у читателя будут и текст, и коммен-
тарии к нему — некий эквивалент заметок на полях».
вводить их в свои изделия. А в связи с тем, что
микропроцессоры становятся все дешевле, нет
оснований опасаться, что спрос на управляю-
щую электронику понизится.
Плиты будут программироваться для выпол-
нения различных задач на базе таких парамет-
ров, как температура и время. Стиральными
машинами будут управлять, принимая во вни-
мание не время, а состояние стираемого белья.
И разве не мечтал домовладелец о программи-
руемой травокосилке, которую он мог «научить»
самостоятельно подстригать газон? Большое
преимущество здесь состоит в том, что функции
электробытовых приборов ограничены хорошо
определенными задачами, решать которые мож-
но посредством недорогого микропроцессора.
Энергетический кризис пробудил интерес к
электронным приборам управления обогревом и
охлаждением, которые могут к 2000 г. найти са-
ва, охлаждения и кондиционирования воздуха в
жилых домах во многом подобно тому, как они
это делают сейчас в конторских и торговых зда-
ниях. Контрольная лампочка на отопительной
печи к 1985 г. станет хлыстом, подстегивающим
домовладельца,— к этому ведет нынешняя по-
литика, говорит Уильям Макдоннел, вице-прези-
дент и главный администратор Центра управля-
ющих устройств для жилищ фирмы Honeywell.
В некоторых городах, например в Детройте,,
уже установлены различные измерительные си-
стемы, позволяющие снизить потребление энер-
гии в жилищах, но Макдоннел предчувствует*
что американцы отвергнут принятый в Европе
принцип, согласно которому для сбережения
энергии автоматически отключаются подогрева-
тели воды для жилых кварталов при помощи
приборов, установленных на центральной стан-
ции. Вместо этого будут введены различные та-
224
рифы для периодов наибольшего и наименьшего
спроса на энергию, что позволит снизить пико-
вые нагрузки и уменьшить стоимость топлива.
Впоследствии системы управления бытовыми
электроприборами и регулирования расхода
энергии, хотя и будут управляться специализи-
рованными микропроцессорами, будут подклю-
чены к домашнему информационному центру.
Роберт Стенстром, руководитель технического
планирования в Центре управляющих устройств
для жилищ фирмы Honeywell, предвидит, что в
будущем «микропроцессоры станут столь же
обычными, как и электродвигатели мощностью
в доли киловатта».
Сейчас вообще популярно сравнение микро-
процессоров с электродвигателями с точки зре-
ния их распространенности в жилых домах. Та-
кое сравнение предполагает, что в ближайшие
годы будет ощущаться их незримое повсемест-
ное присутствие.
с
оюз между компьютером и средст-
вами связи сократит расстояние от дома до
работы.
Джоэл Бирнбаум, директор по вопросам тео-
рии и техники вычислительных систем в Иссле-
довательском центре им. Томаса Уотсона, фир-
ма IBM Corp. (Йорктаун-Хайтс, шт. Нью-
Йорк), указывает, что тенденция развивается
Разговор с компьютером. Для будущего применения ком-
пьютеров важными разработками будут синтез речи, де-
монстрируемый в лабораториях Bell, и распознавание речи.
Обе они позволяют общаться с компьютером таким поль-
зователям, которые не имеют никакой подготовки в этой
области.
скорее не в направлении перемещения конторы
в жилище, а в направлении появления электрон-
ных устройств, которые служащий может носить
с собой повсюду.
Все же, по-видимому, если и есть склонность
переместить контору полностью в жилище слу-
жащего, то эта склонность невелика, хотя су-
ществующая техника позволяет сделать это.
В течение ближайших десятилетий возникнет
определенный интерес к сокращению числа де-
ловых поездок с целью экономии энергии.
В этом случае возрастет число заочных конфе-
ренций, проводимых при помощи аудиовизуаль-
ных средств. Для экономии топлива возможно
уменьшение числа поездок на работу и с рабо-
ты — это также достижимо при помощи теле-
визионных средств, заменяющих непосредствен-
ное общение.
На заводах наблюдается отставание произ-
водительности труда и качества изделий. Для
решения этих проблем всегда предлагалась ав-
томатизация, однако, насколько нам известно,
производство большинства изделий (в отличие
от технологических процессов) не очень хорошо
поддается автоматизации.
Правильным ответом с точки зрения техники
будет гибкая автоматизация, которую мы под-
робно обсудим на протяжении данного раздела.
Такая автоматизация будет экономически эф-
фективной даже в том случае, если число изде-
лий, подлежащих изготовлению, невелико,
а конструкцию или оснастку придется часто ме-
нять. А это подсказывает расширение примене-
ния «разумных» роботов, способных реагировать
на самые разнообразные условия.
Такие роботы должны будут обладать опре-
деленным интеллектом и органами зрения, кото-
рые можно подключать к компьютеру, например
камерами на приборах с зарядовой связью с
микропроцессорным управлением. Они будут
способны эффективно манипулировать материа-
лами — металлами, кожей, тканями, пластмас-
сами — даже при малых партиях изготавливае-
мой продукции.
Если статистика продуктивности производ-
ства предприятия становится угрожающей, это
всегда причиняет беспокойство «белым ворот-
ничкам»—руководящему персоналу. За послед-
ние тридцать лет промышленники ежегодно
вкладывали по 20 тыс. долл, в рачете на одного
рабочего («синий воротничок») и добились по-
вышения на 95 % индивидуальной производи-
тельности труда. В учреждениях капиталовло-
жения составляли примерно 2000 долл, на од-
ного служащего, а производительность труда за
тот же период возросла всего на 4 %.
Статистические данные из других источников
указывают на примерно такие же результаты.
Существуют, например, оценки, согласно кото-
рым за последнее десятилетие производитель-
ность труда американского заводского рабочего
225
возросла на 84 %, тогда как производительность
труда конторского служащего поднялась лишь
на 0,4 % • Одна из причин столь резкого разли-
чия состоит в том, что руководители учреждений
просто вкладывают меньше капиталов в расчете
на одного работника. Согласно данным фирмы
Datapoint Corp. (Сан-Антонио, шт. Техас), для
того чтобы создать одно рабочее место на про-
мышленном предприятии, нужно в среднем
24 тыс. долл., а для создания рабочего места в
конторе достаточно 3000 долл.
Т а же статистика, рассматриваемая
под другим углом, позволяет специалистам
фирмы Ing. С. Olivetti & С. (Ивреа, Ита-
лия) отметить, что штаты учреждений в
промышленно развитых западных странах воз-
росли на 45 %, хотя в целом рабочая сила уве-
личилась всего на 6%. Согласно одному иссле-
дованию, в настоящее время 51 % американ-
ской рабочей силы, по-видимому, попадает в
категорию «белых воротничков», тогда как в
1958 г. их количество составляло 42 %.
Ясно, что для подъема производительности
конторского труда потребуется электроника.
Эрл Джонс, административный директор отде-
ления перспективных разработок фирмы SRI
(Менло-Парк, шт. Калифорния), так описывает
сложившуюся ситуацию.
«Люди обычно думают, что ключом ко все-
му является производительность труда амери-
канского рабочего, что необходимо выпускать
больше продукции в расчете на человеко-час.
Поэтому все думают только об автоматизации.
Проблема же состоит в том, что лишь одна
треть нашего валового национального продукта
вырабатывается на производстве. Остальное —
это продукция сферы услуг... Крупнейшим вкла-
дом в повышение производительности труда в
этом секторе услуг будет автоматизация кон-
торского труда».
Многие технические задачи оборудования
конторы будущего будут теми же самыми, ко-
торые приходится решать при обеспечении до-
ступа к базам данных для жилых домов, за ис-
ключением того, что в конторе чаще приходится
иметь дело с документами и различными запи-
сями и там дистанционная обработка информа-
ции будет иметь даже большее значение.
О концепции конторы будущего спорят так
давно, что она уже потеряла половину своей
привлекательности. Однако возникшая недавно
тенденция к объединению тонкими методами
функций по обработке текстов и цифровых дан-
ных способна восстановить привлекательность
этой идеи.
Существуют две точки зрения на то, каким
путем эта тенденция будет развиваться в даль-
нейшем. Одна из них состоит в том, чтобы со-
средоточить внимание на самих технических
средствах и выдвинуть предположения о том,
как они будут использоваться. Другая заключа-
ется в том, чтобы определить силы, действую-
щие на рынке сбыта, которые заставят технику
Обувной магазин. Как представляет себе Майкл Дертоузос
в статье, вошедшей в книгу «Век компьютера: взгляд в
предстоящее двадцатилетие», автоматизированная обувная
фабрика будет изготавливать свои изделия в соответствии
8 Электроника № 9
с вкусами отдельных заказчиков. После обмера ноги, вы-
полняемого с участием ЭВМ, заказчик выберет модель, а
роботы сделают работу и поставят ее на прилавок.
226
разработать конкретные применения этих
средств.
Эдвард Джистаро, старший впце-лэсзидент
и главный администратор отделения обработки
данных фирмы Datapoint, выбирает второй под-
ход. «Первый сильный толчок в направлении
интеграции обычных функций — телефона, пи-
шущей машинки, почтового ящика и копиро-
вального устройства — приведет к резкому по-
вышению эффективности конторского оборудо-
вания. Мы же сперва автоматизировали все
очень сложные объекты, имеющиеся в нашем
обществе,— металлургические печи, производст-
венные процессы, системы телефонной коммута-
ции, космические корабли. Что же касается кон-
торского окружения, так хорошо знакомого
каждому из нас, то мы довольствовались част-
ными улучшениями».
Будущие системы конторской автоматики,
как полагает Джистаро, будут центрами рас-
пределенной обработки, действующими совмест-
но с общей базой данных. Он замечает глубо-
кую параллель между возникновением распре-
деленной обработки в ходе распространения
применения электронной обработки данных и
теми способами, какими в конце концов будет
устраиваться контора. Каждый элемент контор-
ской системы, даже отдел приема и отправки
почты, будет иметь средства для программиро-
вания выполняемых в нем процедур, но каждый
из них будет присоединен к центральной базе
данных.
Автоматизация конторского делопроизводст-
ва выдвигает еще одну проблему, которую пред-
стоит решить в следующем десятилетии: что де-
лать с бумагой, уже находящейся в папках с
делами? Чтобы перевести эти записи на элек-
тронное хранение, потребуется какой-то тип
оборудования для оптического распознавания
знаков, хотя, как отмечает один обозреватель,
при ближайшем рассмотрении может оказаться,
что 90 % этих бумаг многим компаниям следу-
ет просто выбросить.
И	Л К
г 1 так, цель состоит в том, чтобы объ-
единить обработку текста и цифровых дан-
ных с электронной почтой и средствами
передачи речи и цифровой информации, создав
то, что специалисты фирмы Datapoint называют
«электронной конторой». По мнению Джеральда
Каллена, вице-президента по маркетингу, необ-
ходим будет также какой-либо тип памяти, ад-
ресуемой по содержимому. Этот метод, по-види-
мому, удовлетворит давно назревшую потреб-
ность с точки зрения автоматизации конторы —
он позволит извлекать из электронной памяти
письмо или документ, не снабженный каким-ли-
бо ярлыком, говорящим о его содержании. Ины-
ми словами, документ можно будет вводить в
память без идентифицируемого символа и вы-
бирать из нее путем просмотра любого числа
ключевых слов.
Допустим, например, что некий администра-
тор посылает письмо г-ну Ито Ватанабе, каса-
ющееся производства игрушек «йо-йо» в г. Оку-
ра, Япония. Это письмо можно заслать в память
системы, не сопровождая его какими-либо спе-
циальными указаниями, а затем извлечь из па-
мяти путем контроля ключевых слов. Если вве-
сти в систему «Ито Ватанабе», то она может-
выдать на экран перечень всех документов и пи-
сем, содержащих это имя. Можно также полу-
чить перечень всех сообщений, имеющих каса-
тельство к «йо-йо» или к г. Окура. Если поль-
зователь вспоминает два ключевых слова, то
сфера поиска резко сужается.
Этот метод обращения с документацией ка-
жется довольно-таки окольным, однако именно
таким способом в настоящее время и организу-
ется хранение документов. Различие состоит в.
том, что поиски по ключевым словам осущест-
вляются сейчас вручную и могут не приводить
к получению нужного документа, если готовив-
ший его секретарь пользовалась другими ключе-
выми словами.
В каком-то смысле автоматизация контор-
ской работы сложнее, чем просто объединение
средств обработки текстов и цифровых данных
с устройствами связи. Ведь контора—это так-
же место, где принимают решения. Но точно так
же, как автоматизация производства улучшила
операции штамповки, сверления и сборки, авто-
матизация конторы повысит эффективность при-
нятия решений и связи.
К тому же, как и в производстве, автомати-
зация конторы не обязательно будет означать
потерю рабочих мест. Работа усложнится так,
что секретари будут выполнять задачи админи-
страторов, а клерки в отделах обработки почты
будут заниматься пересылкой данных на хране-
ние и их поиском в памяти.
В конторе будущего такое же значение бу-
дут иметь как люди и их потребности, так и
оборудование. Эльсерино Пиоль, руководитель
отдела сбыта и планирования в фирме Olivetti,
говорит: «Когда мы рассуждаем о конторе бу-
дущего, то говорим не столько о технике, сколь-
ко о людях. Неизвестной переменной здесь ста-
новится человеческий фактор, готовность людей
адаптироваться к новым формам поведения».
Он считает, что, для того чтобы автоматиза-
ция контор не встречала сопротивления со сто-
роны людей, в том числе руководителей, кото-
рые будут проводить соответствующие измене-
ния, она должна вводиться постепенно, шаг за
шагом.
Насколько значительные изменения можем
ожидать в будущем? Франко ди Бенедетти,
главный администратор фирмы Olivetti, говорит:
«Ответ затрагивает более глубокие вопросы,
чем техника и экономическая эффективность,
237
длиной 426 км между Парижем и Лионом
поезд будет покрывать за два часа, двигаясь
со средней скоростью 210 км/ч и развивая мак-
симальную скорость 260 км/ч.
Это быстрее, чем на линии «Нью-Хоккайдо»
в Японии, хотя японцы работают над повыше-
нием скорости своего знаменитого экспресса
«Синкансен», называемого также «поезд-пуля».
Хотя SNCF и достигло скорости более
320 км/ч при опытных поездках эксперимен-
тального поезда, представители управления счи-
тают, что на какое-то время запланированной
скорости экспресса будет достаточно. Ввиду
высокой стоимости строительства и подвижно-
го состава (примерно 1,6 млрд, долл.), по всей
вероятности, дальнейшего развития эта система
в обозримом будущем не получит.
Естественно, что ключевую роль в оборудо-
вании сверхскоростных поездов будет играть
электроника. Действиями машиниста будет вна-
чале управлять система с жесткой логикой, но
SNCF планирует к середине 1980-х годов уста-
новить на некоторых поездах микрокомпьютеры.
«Эти устройства чрезвычайно важны для линий,
на которых интервал следования поездов будет
составлять одну минуту», — поясняет Жан
Плантюре, один из руководящих сотрудников
отдела общих исследований.
При скорости 260 км/ч обычные блокировоч-
ные сигналы будут для машиниста расплывча-
тыми пятнами, особенно в условиях плохой ви-
димости. Поэтому сигналы введены в кабину;
когда поезд входит на отображаемый средства-
ми индикации блок-участок, один из индикато-
ров показывает, какую из пяти заранее задан-
ных скоростей (от 260 до 0 км/ч) следует вы-
брать для этого участка. Устройство с жесткой
логикой контролирует действия машиниста, вы-
дает ему предупреждающий сигнал, если ско-
рость превышена, и автоматически включает
торможение, если скорость вышла из-под конт-
роля.
Тем временем специалисты по транс-
порту в ФРГ приступили к экспериментам с со-
вершенно новым способом железнодорожной тя-
ги, называемым магнитной подвеской. Смонтиро-
ванные на подвижном составе магниты поднима-
ют вагон над рельсами, создавая зазор, при на-
личии которого линейный индукционный двига-
тель может разогнать вагон до скорости более
400 км/ч.
Для обеспечения устойчивости зазор должен
быть равномерным по всей длине вагона, а эту
задачу лучше всего решать средствами' электро-
ники.
Начало работ над поездом с магнитной под-
веской относится к 1969 г., когда боннское пра-
вительство издало постановление о проведении
широких исследований в области новых высоко-
скоростных систем железнодорожного транспор-
та. Сейчас эти работы сконцентрировались в
руках консорциума из семи фирм, получившего
название Magnetbahn Transrapid; во главе его
стоит авиакосмическая фирма Messerschmitt-
Bolkow-Blohm GmbH (МВБ).
Используя принцип магнитной подвески,
инженеры консорциума построили к настоящему
времени несколько экспериментальных вагонов;
один из них — безэкипажный двигатель-вагон
длиной 8,5 м, начиненный измерительным обо-
рудованием, развил скорость 401,3 км/ч на уча-
стке длиной 1,3 км. Это было в 1976 г., а ле-
том 1979 г. на Международной выставке транс-
портных средств в Гамбурге 36-тонный 26-м ва-
гон «Трансрапид 05» возил пассажиров со ско-
ростью 90 км/ч по 908-м участку дороги, под-
вешенному на пилонах между двумя железно-
дорожными станциями, туда и обратно.
В настоящее время консорциум проектирует
31-км испытательный полигон в редконаселен-
ной местности на северо-западе ФРГ, по кото-
рому к 1982 г. начнутся экспериментальные рей-
сы последующей модели. «Трансрапид 06»,
предназначенный для движения со скоростью
300—400 км/ч, вначале будет состоять из од-
ной секции, рассчитанной на 100 пассажиров,
а позднее предполагается испытать двухсекци-
онную модификацию.
Вначале такие поезда будут служить для
челночного сообщения с аэропортами и т. п.
К концу столетия поезда на магнитной подвес-
ке, возможно, будут ходить по линиям первой
очереди западноевропейской железнодорожной
сети. Так, уже сейчас эксперты изучают осу-
ществимость линии с магнитной подвеской меж-
ду Франкфуртом и Парижем. Достоинства по-
ездов этого типа с точки зрения экономии энер-
гии, скорости и простоты сооружения сети до-
рог очевидны.
Система электромагнитной подвески состоит
из поддерживающего и направляющего магнитов
на поезде и ферромагнитного рельсового пути.
Поддерживающие магниты расположены так, что
после включения они приподнимают подвижной
состав над рельсами. Направляющие магниты
взаимодействуют с другими рельсами, проложен-
ными сбоку от основных, обеспечивая поезду
устойчивость от боковых колебаний. Когда маг-
ниты выключены, поезд покоится на подрессо-
ренных салазках, которые будут также использо-
ваться в случае выхода магнитов из строя.
Тяга создается линейным индукционным дви-
гателем, одна часть которого смонтирована на
подвижном составе, а другая — вдоль пути. В от-
личие от вращающихся электродвигателей индук-
ционные обеспечивают поступательное перемеще-
ние. Они служат не только средством тяги, но и
используются в качестве бесконтактных динами-
ческих тормозов. Тяговое и тормозное усилия
контролируются преобразователями частоты.
228
ronet Ларри Стокетт, по существу, сделал всю
карьеру на ее рекламе. Одной из многочислен-
ных особенностей такой конторы является то,
что в ней представлены объединенные ресурсы
и оборудование всех 17 фирм, финансировавших
ее создание.
В зависимости от видов материалов, посту-
пающих в «безбумажную контору» или состав-
Поэтажный план. Фирма Evans & Sutherland спроектировала
этот химический завод при помощи компьютера. Для изуче-
ния возможности проектирования предприятий при помо-
щи компьютерной графики была разработана система
Multi-Picture. Ее программа была написана так, чтобы про-
демонстрировать использование цветных изображений при
проектировании.
ляемых в ней, все они переводятся либо на
электронное хранение, либо в форму микро-
фильмов. Все эти данные можно в дальнейшем
редактировать, индексировать, сортировать, вы-
бирать и представлять, если необходимо, на бу-
маге для связи с внешним миром. Корреспон-
денция, поступающая в контору, хранится, как
правило, в вычислительной системе, а докумен-
ты, каталоги и другие объемистые материалы
переводятся на микрофильмы и могут выво-
диться для просмотра при помощи автоматизи-
рованной системы поиска информации на ми-
крофишах.
Информация, составляемая в самой конторе,
зачастую берет свое начало из компьютеризо-
ванного «резервуара мыслей» системы 193 фир-
мы Dictaphone Corp. (Рай, шт. Нью-Йорк). Си-
стема воспринимает тексты, диктуемые по та-
статурному телефону или с настольного либо
переносного кассетного магнитофона. Затем си-
стема может распределять эти материалы для
копирования в соответствии с рабочими нагруз-
ками персонала и оборудования и приоритета-
ми самих материалов.
Для обработки текстов в конторе имеется
«Система 3000» фирмы NBI, сдвоенное устрой-
ство хранения на магнитных дисках, способное
исполнять математические программы и про-
граммы управления связью. Данные в устройст-
вах обработки текстов могут храниться на гиб-
ких дисках или передаваться в компьютер для
хранения или передачи на другие конторские
терминалы опять-таки в зависимости от харак-
тера материалов.
Факсимильное оборудование поставило от-
деление Qwip Systems фирмы Exxon Enterprises
Inc. (Нью-Йорк). А оборудование оптического
распознавания символов фирмы ECRM Inc. пре-
образует печатные тексты в коды для вычисли-
тельной машины.
Даже при наличии мини-компьютера, уста-
новленного в самой конторе, существует потреб-
ность в услугах системы разделения времени.
Мини- и микромашины установила фирма Ples-
sey Peripheral Systems Ltd., а возможность ра-
боты с разделением времени обеспечило отде-
ление конторских изделий фирмы National CSS
(Уилтон, шт. Коннектикут), которое также обо-
рудовало доступ к сети электронной почты. До-
полнительное программное обеспечение постав-
ляет фирма Microsystems Engineering Corp.
Все данные, как в форме бумажных доку-
ментов, так и генерируемые вычислительной ма-
шиной, могут быть представлены на микро-
фильме. Система AutoCOM фирмы DatagraphiX
Inc. (Сан-Диего, шт. Калифорния), работаю-
щая в сопряжении с микрокомпьютерной систе-
мой фирмы Plessey (Англия), непосредственно
преобразует компьютерные данные в микрофи-
ши. Поступающие материалы переводятся в об-
новляемые микрофиши посредством процессора
записей «Система 200» фирмы А. В. Dick Со..
(Элк-Гроув-Виллидж, шт. Иллинойс).
Отделение Bruning фирмы AM International
Inc. (Кливленд шт. Огайо) предоставило свой
быстродействующий дупликатор микрофишей
ОР 50, снабженный автоматическим блоком
сравнения текстов ОР 80 для копирования ори-
гиналов микрофишей. Автоматическая кассетная
система поиска и демонстрации типа 95 фирмы
Bruning оправдывает свое название: она пред-
назначена для автоматического поиска микро-
фишей и их отображения на экране. Кроме того,,
имеется принтер-увеличитель типа 1830 той же-
фирмы для распечатки микрофильмов на бу-
маге.
В конторе используется также система поис-
ка и хранения микрофишей фирмы Access Corp.,
управляемая вычислительной машиной. В этом
устройстве тысячи микрофишей, соответствую-
щие миллионам страниц текста, могут индекси-
роваться, засылаться в архив, выбираться и
вновь засылаться на хранение. Для их демон-
229
страции на экране имеются терминалы фирмы
Realist Inc. (Меномони-Фоллз, шт. Висконсин).
Одна из трудностей совместного использования
компьютеров и хранилища микрофильмов состо-
ит в том, что в такой системе на каждом рабо-
чем месте нужны два экрана; однако они удач-
но встроены в конторскую мебель, поставлен-
ную фирмой Hamilton Sorter Со. В конторе при-
менена также сеть бюро услуг, предоставляю-
щая микрофильмы с выхода вычислительной
машины, спроектированная фирмой Zytron Corp.
Стокетт из фирмы Micronet подчеркивает,
что даже «безбумажная» контора не может
функционировать без какого-то количества
бумаги, однако в ней значительно сокращен по-
ток бумажных документов между рабочими ме-
стами. Другое достоинство этой системы состоит
в том, что она автоматически следит за произ-
водительностью труда каждого служащего, чего
до настоящего времени не удавалось добиться
ни в одной современной конторе. Она даже кон-
тролирует телефоны как элементы системы за-
писи под диктовку. При этих условиях руково-
дитель может позвонить по телефону в любое
время и получить записанную и подготовленную
корреспонденцию, даже не заходя в контору.
Имеются также средства регистрации мате-
риалов, которые изымаются из хранилища ми-
крофильмов, и сроков их возврата. Эти процеду-
ры позволяют не только иметь сведения об ак-
тивности хранилищ, но и обеспечить безопас-
ность. В каждой рабочей станции в памяти ма-
шин находится лишь около 3 % всей информа-
ции, которой располагает хранилище, остальное
содержится на пленке.
А можно ли брать работу на дом? В конторе
имеются портативные устройства для просмот-
ра микрофильмов по цене около 200 долл., а в
плоский чемоданчик можно уложить огромное
количество микрофильмированной информации.
В конторе используются аппараты для просмот-
ра микрофильмов 16 типов, удовлетворяющие
разнообразным запросам операторов.
Стокетт считает, что прежние попытки повы-
сить производительность конторского труда кон-
центрировались не на тех задачах. Внимания
требовали не низкооплачиваемые машинистки и
клерки, а высокооплачиваемые служащие. «Ес-
ли продуктивность работника высокого ранга
повысится на 5%, то это может означать об-
щее увеличение производительности труда в
конторе на 30%. Так что автоматическая систе-
ма легко окупается»,— говорит он.
D
вернемся теперь на завод. Электро-
ника здесь будет внедряться для управ-
ления все большим числом технологических
процессов и станков. И содействовать это-
му процессу автоматизации производства будет
полупроводниковая техника. По словам Уилья-
ма Хиттингтона, вице-президента-исполнителя
фирмы RCA Corp. (Нью-Йорк) по исследовани-
ям и инженерному обеспечению, вся работа лю-
бой поточной линии может быть учтена коли-
чественно и доступ к результатам соответствую-
щих измерений будет открыт прямо на месте,
что позволит корректировать и регулировать
линию при помощи микропроцессоров и различ-
ных датчиков. По его мнению, расцветет робо-
техника, основанная на применении микропро-
цессоров в качестве контроллеров.
Через 20 лет, возможно, и не появятся робо-
ты с индексами R-2/D-2 или СЗРО, бродящие по
цеху, но будут достигнуты значительные усовер-
шенствования возможностей роботов в распо-
знавании форм предметов и выполнения ими
сложных последовательностей команд.
Вырисовываются перспективы и в области
автоматизации производства программного
обеспечения. Эрл Джонс, административный ди-
ректор отделения перспективных разработок
фирмы SRI, говорит: «Можно будет просто вво-
дить в вычислительную машину технические
требования и получать готовую программу». Он
указывает, что небольшие демонстрационные
программы составляются таким образом уже
сейчас.
Одна из важнейших особенностей автомати-
ческого программирования состоит в том, что
программа составляется так, чтобы она могла
самостоятельно получать доступ к дистанцион-
но хранящимся данным. Другая — в том, что
пользователь обращается к этой программе,
употребляя простой обычный, а не машинный
язык. «Такой «вводной» язык делает удивитель-
ные вещи,— замечает Джонс.— Можно наблю-
дать, как рабочий начинает тесно взаимодейст-
вовать с техникой».
Одна из трудностей, однако, заключается в
том, что программы, используемые для произ-
водства других программ, должны быть приспо-
соблены к конкретным потребностям. Невозмож-
но получить одну программу, которая удовлет-
воряла бы множество пользователей и была
пригодна для разных систем.
В следующие 10—15 лет станки приобретут
способность «осознавать» смысл благодаря ин-
тенсивному использованию многопроцессорных
систем. Для станка понимать то, что он «видит»
или «слышит»,— значит получить умную про-
грамму, а такие программы только сейчас начи-
нают разрабатываться.
Касательно «разумных» станков и роботов
Дертоузос из МТИ замечает, что встреча процес-
са автоматизации с информационным взрывом
будет сопровождаться возникновением совер-
шенно нового подхода. «По моему глубокому
убеждению, она [т. е. автоматизация в сочета-
нии с повышением информационных возможно-
стей] вызовет процессы, обратные тем враждеб-
ным личности дегуманизирующим процессам, к
230
которым привела промышленная революция»,—
утверждает он.
В своей последней книге «Век компьютеров:
взгляд в предстоящее двадцатилетие» Дерто-
узос так выражает эти свои взгляды: в одном из
воображаемых сценариев он описывает покупа-
теля будущего, пришедшего за новой парой
башмаков в центр, где автоматическое устрой-
ство тщательно обмеряет его (или ее) ногу и
одновременно использует полученную инфор-
мацию для кодирования «карточки заказа». По-
купатель может осмотреть образцы обуви, но
основную массу моделей, предлагаемых на вы-
бор, он увидит на цветном экране компьютера.
Далее он выберет подходящую модель и внесет
в нее изменения по собственному вкусу, а затем
получит карточку заказа и обработанную па-
раллельно платежную карточку.
Карточку заказа используют затем в произ-
водственном цехе для раскроя кожи с необхо-
димыми изменениями. После обработки другими
специализированными станками башмаки пой-
дут на сборку к роботу. Весь процесс, по оцен-
ке Дертоузоса, займет около 11 мин, а получен-
ное изделие будет приспособлено к запросам
покупателя, а не к массовому рынку.
«За малыми исключениями и поправками,
техника, необходимая для функционирования
такой гипотетической автоматизированной обув-
ной фабрики, уже существует или вскоре поя-
вится,— заявляет Дертоузос.— Выбор деталей
из автоматизированного склада демонстриро-
вался и осуществлялся практически. Раскрой
тканей под управлением вычислительной маши-
ны уже практикуется в промышленности, выпу-
скающей некоторые виды одежды. Преобразо-
вать снятую мерку в двумерный чертеж в прин-
ципе несложно. Чего еще практически не суще-
ствует — так это роботов, занимающихся сбор-
кой изделия из деталей».
с
Современные роботы в основном вы-
полняют лишь заранее заданные последова-
тельности операций или имитируют некото-
рую последовательность шагов после од-
нократного прогона этой последовательности.
Но их возможности серьезно ограничены из-за
отсутствия сенсорной обратной связи и специ-
фических сведений, относящихся к задаче, ко-
торую они должны выполнять. Чтобы сделать
роботы более универсальными, необходимо
снабдить их органами чувств (в особенности
зрением) и программами, которыми они могли
бы пользоваться для решения разнообразных
задач.
Наибольшую трудность может представить
задача наделить роботов «пониманием» того, о
чем сигнализируют им различные датчики. Ком-
пьютеры могут помочь им в интерпретации изо-
бражений, но универсальный робот должен так-
же знать, какие действия он должен выполнить,
т. е. уметь преобразовать интерпретированное
изображение в последовательность операций,
например, таких, как вставление болта в гнездо.
Касаясь автоматических систем управления,
Дертоузос замечает, что они, как и роботы,
должны ориентироваться на сигналы датчиков
при поддержании температуры или выравнива-
нии какой-либо плоскости при наличии механи-
ческих возмущений или изменений направлений
перемещения.
Он считает, что основное отличие систем
управления будущего будет состоять в способах
использования компьютеров для программиро-
вания и хранения информации. Кроме того,
управляющее оборудование должно быть спо-
собно связываться с другими компьютерами,
образуя таким образом сети контроллеров.
«Универсальный программируемый робот и
микрокомпьютерный контроллер будут двумя
важными компонентами при дальнейшем разви-
тии автоматизации,— пишет Дертоузос.— Треть-
им таким элементом будет распределенная си-
стема или сеть, составленная из большого чис-
ла взаимосвязанных роботов, программируемых
контроллеров и вычислительных систем».
К автоматизированному оборудованию ка-
кой-либо фабрики можно будет добавлять дру-
гие машины, имеющие дело только с информа-
цией и выполняющие такие операции, как обра-
ботка заказов, контроль складских запасов, бух-
галтерский учет, составление графиков ремонта
цехов и т. д. Автоматизированные сети могут
также управлять транспортными системами, в
которых нужно контролировать огромные коли-
чества данных, обрабатывать их, объединять и
преобразовывать в определенные действия.
К концу столетия возможности программируемых
роботов с точки зрения стоимости и выполняе-
мых функций станут сопоставимы с возможно-
стями неквалифицированных рабочих. А по ме-
ре того, как технико-экономические характери-
стики программируемых контроллеров будут
улучшаться, они станут вытеснять современные
электронные управляющие устройства.
«Однако,— предупреждает Дертоузос,— во-
преки тем перспективам, которые открывает
компьютер, наше воображение будет значитель-
но опережать действительность, как это было и
в прошлом. Не следует забывать, что в течение
трех десятилетий после разработки современной
вычислительной машины и вопреки появляв-
шимся время от времени надеждам и успеш-
ным демонстрациям в других областях мы все
еще используем эти машины главным образом
для сложения и вычитания чисел, а также для
хранения и поиска информации. И даже если
будут решены все технические проблемы, не
представляется вероятным, что рабочие, равно
как и служащие, легко воспримут быстрые из-
231
менения, которые приведут к массовой безра-
ботице».
Конечно, трудовые процессы и умения, необ-
ходимые, чтобы выполнять их, со времен нача-
ла промышленной революции быстро изменя-
лись. Подобные изменения предстоят и в ходе
информационной революции — будут возникать
новые профессии и исчезать старые.
«Благодаря внедрению универсальности, эко-
номии и индивидуализации изделий и услуг в
наш образ жизни автоматизация, основанная на
применении вычислительной техники, станет
движущей силой, обеспечивающей долгосроч-
ный прогресс на многие годы»,— заключает
Дертоузос.
Транспорт в 2000 г. будет не очень
отличаться от существующего сейчас. Глав-
ным средством передвижения, как и преж-
де, останется автомобиль. Важную роль
будут играть средства массового пассажирского
транспорта, причем наиболее активными в этой
области, как и теперь, будут европейские стра-
ны и Япония, а не Соединенные Штаты.
Что касается космического транспорта, то, ес-
ли не будет принята национальная программа,
аналогичная высадке человека на Луну, пило-
тируемые полеты, по-видимому, не будут играть
большой роли. Однако следует ожидать значи-
тельной активности в области спутников связи,
которые должны будут справляться с большой
информационной нагрузкой в процессе инфор-
мационной революции, рассматривавшейся в
предыдущих разделах статьи.
К 2000 г. влияние микропроцессоров будет
ощущаться и в технике транспорта, в частности
в конструкции автомобиля. На первый взгляд
автомобиль, который будет эксплуатироваться
через 20 лет, будет выглядеть удивительно по-
хожим на современные небольшие автомобили
1980 г. Под фиберглассовым капотом разместит-
ся двигатель внутреннего сгорания, работаю-
щий на жидком ископаемом топливе.
Инженеры фирмы Ford говорят, что, по их
предположениям, на дорогах будут двигаться
автомобили двух основных классов: малые од-
но- или двухместные модели для использования
на небольших расстояниях, весящие около одной
трети современного небольшого автомобиля, и
более крупные крейсерские модели для дли-
тельных поездок. В производстве останется ме-
сто и для небольших изготовителей, которым
придется заполнять бреши, оставленные основ-
ными автомобильными фирмами.
Уильям Бурке, вице-президент-исполнитель
фирмы Ford Motor Со. (Дирборн, шт. Мичи-
ган), поясняет, что американский парк автомо-
билей будет «европеизирован», причем боль-
шинство машин будет оборудовано четырехци-
линдровыми двигателями. По существу, перевод
1УННЕЛБ ОТ ПОБЕРЕЖЬЯ К ПОБЕРЕЖЬЮ
Это выглядит фантастикой, но один научный сотруд-
ник корпорации Rand (Санта-Моника, шт. Калифорния^
работает сейчас над проектом подземной транспортной
магистрали с магнитной подвеской, по которой пассажи-
ры будут перевозиться от побережья к побережью. Этот
ученый — Роберт Солтер, физик, старший научный со-
трудник фирмы, указывает, что сама идея разместить по-
езд в трубе и двигать его при помощи электромагнитной
энергии — вполне здравая, но ее осуществление потребу-
ет ошеломляющих затрат.
Другие тоже считают, что идея имеет свои достоин-
ства. Проект «Плэйнтрэн», как его называют в Националь-
ной академии наук США, находится под постоянным на-
блюдением этой организации, а фирма Rand уже в тече-
ние нескольких лет держит его наготове, дожидаясь толь-
ко ассигнований на исследования.
Когда Солтер говорит о большой скорости, он дейст-
вительно имеет □ виду огромные скорости. Считают, что
«Плейнтрэн» (придержите шляпу) будет способен двигать
ся с максимальной скоростью (22 000 км/ч), пересекая
страну без остановок за 21 мин. Туннель с двумя нитка-
ми для двустороннего движения, протянувшийся через
весь континент по трассе, намеченной Солтером, потре-
бует прокладки примерно 8700 км труб диаметром около
12 м. Эти цифры кажутся невообразимыми, но он указы-
вает, что только в 1960-х годах было проложено 12 800 км
туннелей на одном западном побережье, а в 1970-х го-
дах — вдвое больше.
Как будет двигаться такой поезд? Вагоны будут снаб-
жены сверхмагнитами с криогенным охлаждением для
магнитной подвески. Бегущие электромагнитные волны в
направляющих «Плэйнтрэна» будут взаимодействовать с
магнитным полем, образуемым самим поездом, таким об-
разом, что обеспечат и подвеску, и движение в любом из
двух направлений. На каждый вагон, движущийся с уско-
рением в одном туннеле, будет приходиться вагон в тун-
неле противоположного направления, движущийся с за-
медлением. Вагоны, движущиеся с замедлением, будут
возвращать электроэнергию в систему точно так же, как
прежде это делалось в троллейбусном транспорте.
«Волны» энергии, таким образом, будут двигать ва-
гон подобно тому, как океанские волны двигают доску
для серфинга. Следует отметить, что чрезвычайно высокие
скорости потребуют очень точного регулирования для
сохранения устойчивости вагона. В прошлом вычислитель-
ные машины, необходимые для выполнения этой задачи,
заняли бы весь полезный объем вагона, но современная
микроэлектроника делает всю эту идею более близкой к
осуществлению.
«Не является ли «Плэйнтрэн» пустой фантазией? — за-
дает риторический вопрос сам Солтер.— Если взглянуть
на проект под правильным углом зрения, то будет поучи-
тельно рассмотреть развитие систем транспорта за по-
следние сто лет и увидеть, как далеко мы ушли вперед.
Существующие системы пассажирского и грузового тран-
спорта развивались без учета их отношения к комплекс-
ным перспективным планам. Если мы не будем возбуж-
дать наше воображение, то и к 2080 г. останемся почти
на том же месте».
парка на модели с размерами и характеристи-
ками европейских автомобилей будет означать
существенное увеличение экспортного рынка
для американских изготовителей.
Карбюраторные двигатели внутреннего сго-
рания будут продолжать доминировать в кон-
струкции автомобилей, несмотря на миллионы
долларов, затраченные на разработку альтерна-
тивных вариантов — дизелей и усовершенство-
ванных аккумуляторов для электромобилей.
232
К 2000 г. менее 10 % парка автомобилей США
будут иметь иные двигатели, помимо обычного
карбюраторного, а этот парк, по оценкам, будет
насчитывать около 120 млн. автомобилей.
Представители фирмы Gould Inc. (Роллинг-
Медоуз, шт. Иллинойс), которая уже пять лет
занимается разработкой электромобилей, при-
знают, что на электрическую тягу будет переве-
дено менее 5 % парка автомобилей. «Но и это
число значительно»,— отмечает Роберт Карна-
хан, директор фирмы по исследованиям в обла-
сти электротехники и электроники, поскольку
потребуются крупные капиталовложения в ос-
настку для производства сотен тысяч автомоби-
лей в год, необходимых для того, чтобы запол-
нить хотя бы 1 % доступного рынка новых ав-
томобилей.
Независимо от того, какого типа двигатель
будет находиться под капотом автомобиля,
управляться он будет при помощи микроком-
пьютера, говорит Джин Кэррер, вице-президент
и главный администратор отделения электриче-
ских и электронных систем фирмы Ford. Даже
электродвигатель, который не подпадает под
действие установленных правительством стан-
дартов на состав отработавших газов и эконо-
мичность, нуждается в точном регулировании
для продления срока службы аккумуляторов.
Инженеры-автомобилестроители говорят, что
автомобиль завтрашнего дня будет в отношении
электронного оборудования таким же сложным,
как сегодняшний самолет, а это означает быст-
рый рост применения микрокомпьютеров. Боль-
шинство автомобилей, выпускаемых в Детройте,
сейчас не имеет микропроцессора, но уже
осенью 1980 г. положение изменится — фирма
General Motors установит микропроцессор на
каждом двигателе всех 6 млн. новых автомоби-
лей. К середине 1980-х годов автомобилестрои-
тельные компании будут встраивать в свои ав-
томобили достаточное число интегральных схем,
работающих совместно с этими миниатюрными
вычислительными машинами.
К тому времени модель среднего класса бу-
дет содержать по меньшей мере 50 ИС, а на
моделях высшего класса будет устанавливать-
ся более 100. Многие «Кадиллаки» и «Линколь-
ны» уже сейчас имеют до полдюжины микро-
процессоров, управляющих двигателями, кон-
тролирующих температуру, радиооборудование
и приборные панели. Автомобильные инженеры
предсказывают, что по мере того, как автомоби-
ли будут делаться меньше по размерам, глав-
ными объектами рекламы с целью поддержания
их сбыта взамен комфортности станут особенно-
сти электронного оборудования. Первым призна-
ком того, какую привлекательность даже для
среднего водителя имеет теперь высокое качест-
во звуковых систем автомобиля, является уси-
лившаяся популярность дорогих автомобильных
систем воспроизведения звука. Как считает Ро-
берт Освальд, инженер, занимающийся в фирме
Ford приборным оборудованием и деталями ин-
терьера,— человек, который делает ставку на
собственный прогноз, в будущем электронное
оборудование станет решающим качеством,
определяющим возможности сбыта.
Несмотря на то что число функций, выпол-
няемых электроникой, возрастет на 20 % или
На дороге. Главным транспортным средством в 2000 г. бу-
дет автомобиль. Однако в нем будет широко использо-
ваться электроника в устройствах управления и индика-
ции, как на этом специально построенном автомобиле мо-
дели «Астон-Мартин». Для выполнения различных функций
в автомобиле устанавливается несколько микропроцессо-
ров.
более, число деталей к середине 1980-х годов
стабилизируется, а к 2000-му году уменьшится.
Например, роскошная модель «Кадиллака»
1979 г. имеет 12 больших интегральных схем,
но Фрэнк Жомб, директор по вопросам перспек-
тивной техники в отделении Delco Electronics
фирмы General Motors (Кокомо, шт. Индиана),
предсказывает, что к 2000 г. их будет всего 10.
D
настоящее время проходят оценку
три конкурирующие схемы применения ми-
кропроцессоров на автомобилях будущего:
децентрализованная, со многими процессора-
ми, работающими в основном независимо; цент-
рализованная, с одним или двумя процес-
сорами; распределенная, с несколькими центра-
ми логической обработки, в каждый из которых
поступают сигналы от одних и тех же датчиков,
установленных на двигателе, передаче и в систе-
ме выхлопа.
Фирма GM, например, в качестве установ-
ленной технической политики для всей корпора-
ции избрала подход, согласно которому все ав-
томобили будут иметь единый вычислительно-
управляющий центр, содержащий секцию памя-
ти, предназначенную для хранения баз данных
о рабочих параметрах. В других фирмах, одна-
233
ко, существует тенденция к децентрализации,
основанная на тех преимуществах в конструи-
ровании, какие дает применение недорогих ми-
кропроцессоров. К тому же изготовители авто-
мобилей опасаются возражений со стороны во-
дителей, которым в случае выхода из строя цен-
трального компьютера придется заменять его
целиком, тогда как замена миниатюрного моду-
ля в распределенной системе обойдется дешев-
ле. «Мы не хотим навязывать людям новые си-
стемы, которые способны их разорить»,— заме-
чает Освальд.
Другое обстоятельство, побуждающее дви-
гаться в направлении децентрализации, заклю-
чается в проблеме конструирования единого
процессорного блока, который можно было бы
приспособить к чрезвычайно широкой номенкла-
туре двигателей, коробок передач и весов шас-
си, встречающихся в разных моделях одной ти-
пичной серии автомобилей. Кэррер, из фирмы
Ford, поясняет: «Мы усиленно изучали вопрос
о том, не следует ли объединить все функции в
одном устройстве, но выяснилось, что мы никог-
да не выпускаем один и тот же автомобиль в
двух экземплярах. Нам нужна гибкость модуль-
ного подхода, позволяющего реализовать раз-
личные функции в разных моделях».
Первые шаги в построении модульных си-
стем электронного управления уже сделаны.
Фирмы Ford и GM разработали системы управ-
ления опережением зажигания и составом вы-
хлопных газов для ряда более крупных моделей
автомобилей 1980 и 1981 г.; в этих системах
применены блоки программируемых ПЗУ, при-
соединенные к микрокомпьютерным контролле-
рам, работающим в режиме разделения. Однако
электронные системы управления автомобилями
предназначены для большего, нежели только
экономия топлива. Они будут предупреждать
водителя или механика по ремонту о надви-
гающихся поломках, сравнивая текущие экс-
плуатационные параметры с предшествующими
с целью обнаружения ухудшения характери-
стик.
В конструкции автомобилей прокладывают
себе дорогу и недорогие запоминающие устрой-
ства большой емкости. Фирма Ford уже ис-
пользует ЗУПВ емкостью 64К фирмы Motorola
в качестве элемента устанавливаемой на авто-
мобиле системы диагностики неисправностей, а
будущие поколения этого оборудования будут
иметь специальные порты ввода-вывода для
сопряжения с испытательным оборудованием
ремонтной мастерской с целью более подроб-
ного изучения характеристик двигателя. Таким
образом, одна и та же система будет сообщать
водителю о расходе топлива и позволит меха-
нику на автостанции проконтролировать от-
дельные свечи зажигания и цилиндры дви-
гателя.
Помимо датчиков параметров двигателей и
выхлопа, уже устанавливаемых в системах
электронного управления, появятся и другие,
контролирующие коробку передач и параметры
внутри салона. Датчики момента, датчики ат-
мосферных параметров и другие преобразова-
тели будут использоваться для контроля момен-
та зажигания, впрыска топлива и других пара-
метров и операций, полагает Патрик Ресипью-
то, помощник главного инженера по автомо-
бильной электронике в фирме Delco. «Это будет
скрупулезно честная автоматическая система
управления», — говорит он.
П ока одни конструкторы систем уп-
равления двигателями стремятся установить свя-
зи между рабочими функциями в двигателях, си-
стеме выхлопа и передаче, другие работают" над
тем, чтобы предоставить в распоряжение водите-
лей больше электронных индикаторов. Но, види-
мо, наиболее поразительным изменением в пасса-
жирском салоне автомобиля явится отсутствие
педали акселератора — по прогнозу инженеров
фирмы Ford; в автомобиле будущего скорость
движения будет задаваться речевыми команда-
ми. Получив команду установления скорости,
микропроцессорная система управления двигате-
лем начнет ускорение в соответствии с наиболее
экономичной по расходу топлива кривой разгона,
поясняет Джон Ульрих, инженер фирмы Ford,
отвечающий за электронное оборудование короб-
ки передач автомобиля.
Инженеры фирмы Ford выдвигают предпо-
ложение о том, что акселератор, управляемый
голосом, может в конечном счете потребоваться
для того, чтобы удовлетворить правительствен-
ным постановлениям, запрещающим вождение
автомобиля в нетрезвом виде. Если голос води-
теля будет звучать невнятно, то автомобиль
даже не заведется. Все же, вероятно, потребует-
ся резервная цепь с ключом зажигания, чтобы
кто-то другой мог завести автомобиль и управ-
лять им.
Отдельные приборы на рабочем месте води-
теля, по-видимому, в свое время будут замене-
ны электронными индикаторами, может быть,
на базе электронно-лучевой трубки. Помимо
предупреждения водителя о возможных неис-
правностях оборудования и необходимых опера-
циях по обслуживанию, такой индикатор, по
предположению инженеров, может быть ис-
пользован для отображения дорожной карты.
Освальд из фирмы Ford полагает, что такая
ЭЛТ будет стоить около 100 долл, и будет ра-
ботать вместе с памятью емкостью 256 кбайт,
предназначенной для навигационных целей;
кроме того, она может содержать средства для
прогнозирования или графического отображе-
ния параметров систем автомобиля, что позво-
лит воспроизводить указания по обслуживанию.
234
Управление потоками транспорта. В этом центре управления
движением городского транспорта, построенном для оп-
ределения потребностей в программном обеспечении ком-
пьютеризованной системы, спроектированной отделением
Sperry фирмы Sperry Corp., диспетчер следит за скопле-
нием транспорта на главной магистрали и основных пере-
крестках, направляя избыточные потоки в объезд.
Вместо проведения профилактических ремонт-
ных мероприятий по графику, как говорит он,
обслуживающие операции будет требовать сам
компьютер управления двигателем по мере воз-
никновения нужды в них.
В течение ряда лет разрабатывались систе-
мы предупреждения столкновений, основанные
на использовании РЛС, но инженеры относятся
к ним скептически. Будут ли водители доверять
этим системам — иными словами, будут ли та-
кие системы достаточно надежны, чтобы у во-
дителей была уверенность в безопасности дви-
жения? Если не будет издано соответствующее
правительственное постановление, то внедрение
подобных систем пойдет медленно. Как бы то
ни было, большинство дорожных происшествий
связано с автомобилями, движущимися в одном
направлении по одной полосе.
Н е следует забывать и о развлека-
тельных и комфортных функциях автомобильно-
го электронного оборудования. По качеству зву-
ковоспроизведения центр развлечений в автомо-
биле будущего будет близок к домашнему звуко-
вому оборудованию, появятся проигрыватели с
оптическими головками, считывающие цифровую
звукозапись.
Еще одним видом звукозаписи, вероятно,
станут полупроводниковые ЗУ, содержимое ко-
торых может воспроизводиться по звуковому
каналу. Лес Уилкинсон, главный инспектор
разработки аппаратуры связи в фирме Delco,
говорит по этому поводу: «Мы еще не ощутили
всего влияния недорогих запоминающих уст-
ройств».
Электроника будет также применяться для
235
замены органов управления, находящихся в не-
посредственном распоряжении водителя. Вместо
управляемого водителем термостата для регу-
лировки температуры и кондиционирования
воздуха Уилкинсон ожидает появления элект-
ронных устройств, которые возьмут на себя
эти функции. Повышенную солнечную освещен-
ность и температуру в пассажирском салоне
почувствуют датчики, по сигналам которых бу-
Быстро, быстро. Французское национальное управление
железных дорог ввело в эксплуатацию новую железную
дорогу, движение по которой допустимо со скоростью
около 260 км/ч. Для управления поездами, мчащимися с
такой скоростью, установлена сложная электронная систе-
ма, которая управляет также торможением.
дут производиться необходимые регулировки.
Другие датчики должны управлять антиобледе-
нителями и стеклоочистителями.
Системы управления дорожным движением,
несмотря на их невысокие характеристики и не-
достаточные ассигнования на их разработку,
продолжают привлекать внимание специали-
стов по планированию транспортных сетей го-
родов. Одной из таких систем является инте-
гральная система информации водителей транс-
порта, конструируемая отделением Sperry
(Грейт-Нек, шт. Нью-Йорк) фирмы Sperry
Rand Corp, для северного транспортного кори-
дора Лонг-Айленда (шт. Нью-Йорк). Эта сис-
тема охватывает район от границ города Нью-
Йорка до графства Саффолк, в котором интен-
сивность движения пассажирского транспорта
весьма велика.
В состав системы, регулирующей движение
на 56-км участке, входят центральный компью-
тер, электронные датчики, заделанные в до-
рожное полотно через каждые 800 м, табло со
сменной информацией для водителей и управ-
ляемые вычислительной машиной светофоры на
главных въездах на скоростные магистрали, а
также на пересечениях и главных развязках.
Предусмотрены также вызывные пункты, уста-
новленные с интервалами 800 м в помощь во-
дителям, и радиопередатчики, информирующие
их об обстановке на впереди лежащих участках.
Задача системы — обнаруживать скопления
транспорта достаточно быстро, чтобы предот-
На магнитной подвеске. Западногерманские исследовате-
ли экспериментируют с железной дорогой, поезда по ко-
торой будут двигаться на магнитной подвеске. Магниты,
установленные на поезде, поднимут его над рельсами, а
линейный индукционный электродвигатель обеспечит ско-
рость 400 км/ч.
вращать возникновение крупных пробок. Воз-
можно, настанет день, когда компьютер, обра-
батывающий информацию от различных датчи-
ков, начнет выдавать сигналы управления при-
борами, регулирующими движение транспорта.
В зависимости от типа ЭВМ, которая в конце
концов будет выбрана для системы, она смо-
жет служить также центральным средством уп-
равления вызывных телефонов, извещающих
полицию о скоплениях транспорта и дорожных
происшествиях, и направлять запросы в службу
буксировки.
Перспективы общественного транспорта во
многом зависят от того, какими будут в буду-
щем источники энергии. В общинах, где сеть об-
щественного транспорта развита слабо, все яснее
начинают понимать, что такая сеть необходи-
ма. Но во всех общинах возникает одна и та же
дилемма: как повысить доходы от системы
общественного транспорта, одновременно сни-
жая эксплуатационные расходы.
«Все это означает необходимость как можно
более быстрого перехода к автоматизации, так
как только при этом условии можно будет
удовлетворительно решить задачи, связанные
с высокой стоимостью рабочей силы, эффектив-
ностью системы и увеличением пассажиропото-
21
236
ка», — говорит Рэймонд де Коузен, вице-пре-
зидент по маркетингу фирмы Cubic Western
Data Corp. (Сан-Диего).
He следует из этого делать вывод о том, что
системы массового пассажирского транспорта
будут полностью компьютеризованными; напро-
тив, машинисты, кондукторы, проводники ваго-
нов и т. д. будут назначены на «главную» ра-
боту, если их профсоюзы согласятся с такими
назначениями. Уже существует техника, позво-
ляющая автоматически продавать билеты, ре-
гулировать вход и выход пассажиров, вести
автоматический бухгалтерский учет по сетям
распределенной обработки.
Фирма Cubic участвует в конструировании
аппаратуры автоматической продажи билетов
разного назначения. Когда больше станет
систем массового пассажирского транспорта,
которые применят эти методы в существующих
и строящихся установках, они, вероятно, рас-
пространятся и в аэропортах и системах внут-
ригородского автобусного транспорта. Автома-
тическая продажа билетов сможет найти при-
менение и в промышленности развлечений.
X отя пассажирский железнодорож-
ный транспорт в Америке переживает сегодня
период депрессии, грузовые перевозки по желез-
ным дорогам на дальние расстояния все еще вы-
годны. В поисках решения своих проблем желез-
ные дороги устремляют взоры к электронике.
«В железнодорожном оборудовании есть где
применить микропроцессоры», — заявляет Росс
Джилл, администратор по вопросам исследова-
ний и испытаний компании Southern Pacific
Transportation Со. (Сан-Франциско). Например,
«желательно передавать в кабину машиниста
больше информации, в том числе о силах, дей-
ствующих на поезд, чтобы машинист мог избе-
жать возникновения опасных ситуаций».
Одна из идей, находящаяся в стадии иссле-
дований и разработок, состоит в создании мик-
ропроцессорного устройства для поддержания
оптимальной скорости дизельного локомотива,
которое было бы аналогично применяемому в
автомобилях. Это будут дополнительные «чер-
ные ящики», которые предназначены для опти-
мизации положения дроссельной заслонки и по-
требления топлива и приспособлены к типу ло-
комотива и длине поезда.
Компании Southern Pacific нужны также
диагностические средства для контроля элек-
трической системы двигателя локомотива, раз-
мещаемые на локомотиве автоматические испы-
тательные устройства и модульные элементы
электрооборудования, которые легко было бы
проверять и заменять. Ведутся также исследо-
вания и разработки в области дистанционного
контроля системы сжатого воздуха, при помощи
которого можно считывать показания датчиков,
следящих за состоянием линий подачи воздуха
к тормозам, и определять, в каком вагоне прои-
зошло нарушение этих линий.
Джилл говорит также о больших успехах
в разработке дорожного инспекционного обору-
дования. В его компании применяется инфра-
красная аппаратура для контроля нагрева букс
вагонов, имеется также аналогичное оборудо-
вание для выявления колес, перегретых из-за
неправильного распределения нагрузки.
Будут также развиваться работы по испыта-
тельному оборудованию, размещаемому в спец-
вагонах. Для контроля параметров железнодо-
рожной колеи появятся вагоны усложненного
В космическом полете. Инженеры-испытатели фирмы IBM
проверяют приборную панель на модели кабины пилота
орбитальной ступени космического корабля многоразово-
го использования «Спейс Шатл» в космическом центре
им. Джонсона НАСА. В системе имеются два вида про-
грамм: служебные программы, управляющие всеми опера-
циями компьютера, и прикладные программы.
профиля, оснащенные техникой, основанной на
использовании лазерного опорного луча, пола-
гает Джилл. Дефекты рельсов в настоящее вре-
мя определяются при скоростях перемещения
детекторов до 32 км/ч; ставится задача довести
скорости до 96—102 км/ч с применением уль-
тразвуковой и другой техники.
Однако, чтобы получить верное представле-
ние о том, как будет выглядеть железнодорож-
ный транспорт будущего, нужно изучить проек-
ты зарубежных железных дорог. Если в тече-
ние ближайших лет не произойдет какой-либо
непредвиденной катастрофы, то французское
национальное управление железных дорог
(SNCF)1 начнет эксплуатацию самой скорост-
ной в мире магистрали, открытие которой на-
мечено на 1981 г. В этом году SNCF намерева-
ется сдать в эксплуатацию работающую с пол-
ной нагрузкой пассажирскую линию, обслужи-
ваемую сверхскоростным поездом. Участок пути
1 French National Railways.
237
длиной 426 км между Парижем и Лионом
поезд будет покрывать за два часа, двигаясь
со средней скоростью 210 км/ч и развивая мак-
симальную скорость 260 км/ч.
Это быстрее, чем на линии «Нью-Хоккайдо»
в Японии, хотя японцы работают над повыше-
нием скорости своего знаменитого экспресса
«Синкансен», называемого также «поезд-пуля».
Хотя SNCF и достигло скорости более
320 км/ч при опытных поездках эксперимен-
тального поезда, представители управления счи-
тают, что на какое-то время запланированной
скорости экспресса будет достаточно. Ввиду
высокой стоимости строительства и подвижно-
го состава (примерно 1,6 млрд, долл.), по всей
вероятности, дальнейшего развития эта система
в обозримом будущем не получит.
Естественно, что ключевую роль в оборудо-
вании сверхскоростных поездов будет играть
электроника. Действиями машиниста будет вна-
чале управлять система с жесткой логикой, но
SNCF планирует к середине 1980-х годов уста-
новить на некоторых поездах микрокомпьютеры.
«Эти устройства чрезвычайно важны для линий,
на которых интервал следования поездов будет
составлять одну минуту», — поясняет Жан
Плантюре, один из руководящих сотрудников
отдела общих исследований.
При скорости 260 км/ч обычные блокировоч-
ные сигналы будут для машиниста расплывча-
тыми пятнами, особенно в условиях плохой ви-
димости. Поэтому сигналы введены в кабину;
когда поезд входит на отображаемый средства-
ми индикации блок-участок, один из индикато-
ров показывает, какую из пяти заранее задан-
ных скоростей (от 260 до 0 км/ч) следует вы-
брать для этого участка. Устройство с жесткой
логикой контролирует действия машиниста, вы-
дает ему предупреждающий сигнал, если ско-
рость превышена, и автоматически включает
торможение, если скорость вышла из-под конт-
роля.
Тем временем специалисты по транс-
порту в ФРГ приступили к экспериментам с со-
вершенно новым способом железнодорожной тя-
ги, называемым магнитной подвеской. Смонтиро-
ванные на подвижном составе магниты поднима-
ют вагон над рельсами, создавая зазор, при на-
личии которого линейный индукционный двига-
тель может разогнать вагон до скорости более
400 км/ч.
Для обеспечения устойчивости зазор должен
быть равномерным по всей длине вагона, а эту
задачу лучше всего решать средствами’ электро-
ники.
Начало работ над поездом с магнитной под-
веской относится к 1969 г., когда боннское пра-
вительство издало постановление о проведении
широких исследований в области новых высоко-
скоростных систем железнодорожного транспор-
та. Сейчас эти работы сконцентрировались в
руках консорциума из семи фирм, получившего
название Magnetbahn Transrapid; во главе его
стоит авиакосмическая фирма Messerschmitt-
Bolkow-Blohm GmbH (МВБ).
Используя принцип магнитной подвески,
инженеры консорциума построили к настоящему
времени несколько экспериментальных вагонов;
один из них — безэкипажный двигатель-вагон
длиной 8,5 м, начиненный измерительным обо-
рудованием, развил скорость 401,3 км/ч на уча-
стке длиной 1,3 км. Это было в 1976 г., а ле-
том 1979 г. на Международной выставке транс-
портных средств в Гамбурге 36-тонный 26-м ва-
гон «Трансрапид 05» возил пассажиров со ско-
ростью 90 км/ч по 908-м участку дороги, под-
вешенному на пилонах между двумя железно-
дорожными станциями, туда и обратно.
В настоящее время консорциум проектирует
31-км испытательный полигон в редконаселен-
ной местности на северо-западе ФРГ, по кото-
рому к 1982 г. начнутся экспериментальные рей-
сы последующей модели. «Трансрапид 06»,
предназначенный для движения со скоростью
300—400 км/ч, вначале будет состоять из од-
ной секции, рассчитанной на 100 пассажиров,
а позднее предполагается испытать двухсекци-
онную модификацию.
Вначале такие поезда будут служить для
челночного сообщения с аэропортами и т. п.
К концу столетия поезда на магнитной подвес-
ке, возможно, будут ходить по линиям первой
очереди западноевропейской железнодорожной
сети. Так, уже сейчас эксперты изучают осу-
ществимость линии с магнитной подвеской меж-
ду Франкфуртом и Парижем. Достоинства по-
ездов этого типа с точки зрения экономии энер-
гии, скорости и простоты сооружения сети до-
рог очевидны.
Система электромагнитной подвески состоит
из поддерживающего и направляющего магнитов
на поезде и ферромагнитного рельсового пути.
Поддерживающие магниты расположены так, что
после включения они приподнимают подвижной
состав над рельсами. Направляющие магниты
взаимодействуют с другими рельсами, проложен-
ными сбоку от основных, обеспечивая поезду
устойчивость от боковых колебаний. Когда маг-
ниты выключены, поезд покоится на подрессо-
ренных салазках, которые будут также использо-
ваться в случае выхода магнитов из строя.
Тяга создается линейным индукционным дви-
гателем, одна часть которого смонтирована на
подвижном составе, а другая — вдоль пути. В от-
личие от вращающихся электродвигателей индук-
ционные обеспечивают поступательное перемеще-
ние. Они служат не только средством тяги, но и
используются в качестве бесконтактных динами-
ческих тормозов. Тяговое и тормозное усилия
контролируются преобразователями частоты.
238
Чтобы придать магнитам возможно более ма-
лые размеры, зазор между ними и рельсами при
движении должен быть как можно меньше — в
среднем 10 мм. Необходимость выдерживать та-
кой зазор предъявляет электронике невообрази-
мо высокие требования. Следить за величиной за-
зора должны вделанные в магниты датчики. Они
могут определять расстояние между рельсами и
магнитами с погрешностью ±0,1 мм путем изме-
рения колебаний магнитного поля, вызванных из-
менениями зазора. Для измерения влияния ветра
и других нагрузок на поезд, вызывающих измене-
ния зазора, служат емкостные датчики ускоре-
ния. Сигналы с выходов тех и других датчиков
подаются в систему управления, которая регу-
лирует напряжения на обмотках электромагнитов
до тех пор, пока величина магнитного поля не
обеспечит зазор 10 мм.
Тяговое и направляющее оборудование поезда
контролирует компьютер, проверяющий токи в
катушках и величину зазора и подающий необхо-
димые сигналы в систему тяги. Оперативное со-
стояние поезда контролируется компьютерами,
установленными в аппаратуре управления и
СЦБ, размещенной вдоль пути. Связь между по-
ездными и околопутными устройствами будет
осуществляться по волноводу со щелью, проло-
женному вдоль пути; антенна, смонтированная на
поезде, будет введена в щель волновода.
«Для данной системы не требуется ни новых
компонентов, ни практически никаких фундамен-
тальных исследований, поэтому ее построение —
это, по существу, инженерная задача», — гово-
рит Эвелин Готтцайн, руководитель отдела мо-
делирования и динамики систем управления фир-
мы МВБ. Исследования по магнитной подвеске
проводятся также в Японии, Франции и Совет-
ском Союзе; предлагалось проводить их и в США
(см. «Туннель от побережья к побережью»),
X отя поклонники научной фантастики
будут, безусловно, разочарованы, но многие спе-
циалисты и администраторы, занимающиеся
электроникой со времен космической программы
1960-х годов, не ожидают проведения до конца
века крупных проектов в области пилотируемых
полетов. Томас Маркли, президент фирмы
Raytheon Data Systems и ветеран программы
«Аполлон», делится такими наблюдениями: «Сей-
час просто не существует такого стечения об-
стоятельств, которое побуждало бы развивать
космические программы. Я просто не представ-
ляю, что будет делаться в космосе в 2000 г."'
Согласно прогнозу специалиста фирмы Arthur
D. Little Мартина Эрнста, главными задачами
космических проектов будут связь, исследование
земных ресурсов, воздействие на погоду и метео-
наблюдения и т. п. Экономическая сторона бу-
дущих космических программ еше далеко не яс-
на, добавляет он.
Некоторые промышленные обозреватели счи-
тают, что одной из идей, подлежащих изучению,
является энергетический спутник. Эрнст полага-
ет, что к 2000 г. на орбиту будет выведено не-
сколько солнечно-энергетических станций, в пер-
вую очередь для экспериментов и отработки
опытных образцов с целью получить технико-эко-
номическую информацию.
«Есть два случая, когда следует идти на
риск, — замечает Эрнст. — Один — когда вы
можете себе позволить такой риск, другой —
когда вы не можете без него обойтись. Некото-
рые космические проекты начинают переходить
именно в эту последнюю категорию».
Однако любой согласится, что у спутников
связи есть будущее. Руководители объединения
по космической технике и средствам связи фир-
мы Hughes Aircraft, например, полагают, что на-
чало полетов космического корабля многоразово-
го использования приведет к огромным измене-
ниям конструкции спутников.
Ввиду изменения средств запуска, которые
станут возможными в связи с этой программой,
будущие спутники будут больше по размерам и
тяжелее современных, говорит Альберт Уилон,
вице-президент и администратор упомянутого
объединения (Эль-Сегандо, шт. Калифорния).
«В каком-то смысле прежние ограничения были
аналогичны тем, какие Панамский канал налагал
на размеры проходящих по нему судов, — заме-
чает он. — Спутники нужно было вписывать в
отсеки ракетных ускорителей, имевшие ограни-
ченный диаметр и длину. Через несколько лет
эти ограничения будут значительно облегчены».
При больших размерах эти спутники будут
способны нести более крупные солнечные бата-
реи и, следовательно, вырабатывать больше энер-
гии для передачи. Кроме того, как себе представ-
ляет Уилон, будут построены гораздо более круп-
ные и сложные антенны. В результате значи-
тельно возрастет пропускная способность кана-
лов спутниковой связи.
Разумеется, предупреждает Гарольд Роузен,
вице-президент упомянутого объединения фирмы
Hughes, размеры спутников возрастут в два или
три раза, но не в сто раз, как предсказывали
некоторые. Он считает, что строить в космиче-
ском пространстве такие платформы размером с
целые города просто слишком дорого.
«Довод в пользу действительно гигантских
спутников состоит в том, что можно будет уплот-
нить определенную частоту не в 4 или 10, а в
100 раз, — указывает Роузен. — Я думаю, что
лишь время покажет, осуществимы ли эти надеж-
ды. С моей точки зрения, техника спутников свя-
зи развивалась быстрее, чем мы предполагали, и
во всяком случае быстрее, чем те организации,
которые имеют дело с этими спутниками».
Согласен с этим и Пол Вишер, другой вице-
президент фирмы Hughes и помощник руководи-
теля объединения: «Наш опыт подсказывает, что
239
техника спутниковой связи примерно на пять лет
опережает возможности организаций использо-
вать эту технику». В качестве примера он назы-
вает объединение спутников связи и систем ка-
бельного телевидения. Многие ожидали, что та-
кое объединение произойдет еще в 1965 г., когда
оно было практически осуществимо, но лишь
сейчас эта идея становится на твердые ноги.
Тем не менее новые принципы связи на даль-
ние расстояния, предусматривающие более ин-
тенсивное использование спутников, позволят
существенно изменить лицо экономики. Одно из
этих потенциальных изменений связано с так на-
зываемой экономией масштабов. Уилон поясняет:
«Ясно, что, как правило, экономически выгоднее
добавить обслуживающую единицу к существую-
щей сети, нежели создавать новый вид обслужи-
вания. И все же кажется, что, введя новый мо-
дуль, можно будет удешевить работу службы по
сравнению с тем случаем, когда она просто бу-
дет расширена по уже существующим принципам.
В эру спутников действие рычага специализации
с успехом выдерживает конкуренцию экономики
масштабов. Специализировать структуру той или
иной службы, обеспечиваемой спутниками связи,
нетрудно. Вполне естественно стремиться развер-
тывать их в пространстве как модули. Эти тех-
нические факты заставляют изменить наши эко-
номические теории.
Я думаю, что в течение следующего десятиле-
тия возникнет новый принцип построения систем
связи, который обеспечит направление работ на
предстоящее столетие — столетие, в котором бу-
дут доминировать спутники связи».
Ожидаемый взрыв спутниковой населенности
околоземного пространства в течение ближайших
двух десятилетий, безусловно, скажется тяжелым
бременем на спектре частот, однако Рой Гибсон,
глава Европейского космического агентства в Па-
риже, не считает, что это создаст непреодолимые
проблемы. По его словам, дополнительные кана-
лы будут изысканы путем повышения используе-
мых частот. Он добавляет, что его организация
уже планирует эксперименты по передаче на ча-
стотах от 20 до 40 ГГц, а к концу столетия будет
использовать и более высокие частоты.
следующие 20 лет электроника рас-
ширит свое проникновение в системы здравоох-
ранения и просвещения, хотя и на сохраняющем-
ся фоне ограничений и сопротивления. На про-
цессы лечения больных окажет влияние расши-
рившееся применение вычислительных машин,
но эти изменения вовсе не обязательно будут при-
ветствоваться традиционно консервативным ме-
дицинским истеблишментом. Система просвеще-
ния тоже будет все еще характеризоваться сла-
бым пониманием путей использования электрони-
ки и хроническим недостатком средств, может
быть, новыми протестами налогоплательщиков.
Поэтому всякий анализ влияния электроники
(особенно вычислительной техники) на здравоох-
ранение и просвещение не может в настоящее
время быть определенным. Если уже отмеченные
тенденции внедрения электроники в домашний
обиход и на рабочие места наберут силу, то уско-
Без вторжения в организм пациента. Важным инструментом
медицинской диагностики станут компьютеризованные ска-
нирующие аксиальные томографы, подобные этому устрой-
ству английской фирмы EMI. Эти сложные рентгеновские
аппараты предоставляют врачам изображения поперечных
разрезов органов тела пациента.
рится ее внедрение и в систему здравоохранения
и просвещения. Население, привыкшее к компью-
терам в своих жилищах, может потребовать их
присутствия и в других сферах жизни, побуждая
робкую медицинскую и академическую общест-
венность принять реальности 21-го столетия.
Одной из наиболее привлекательных перспек-
тив для медицины становится диагностика без
проникновения в организм, осуществляемая по-
средством компьютеризованного сканирования.
По мнению специалистов медицинского факуль-
тета Калифорнийского университета (Сан-Фран-
циско) , эти методы могут полностью изменить
организацию больниц и всю медицинскую прак-
тику.
Представители факультета говорят, что про-
цедуры сканирования, отражающие успехи в об-
240
ласти компьютеризованных ядерных, ультразву-
ковых, рентгенографических и флюорографиче-
ских аппаратов, уменьшат потребность в проце-
дурах по исследованию больных. Эти аппараты,
частично ввиду их сложности и дороговизны, ско-
рее всего будут многоцелевыми и будут использо-
ваться круглосуточно. Вследствие этого споры,
ведущиеся сейчас вокруг сканирующих компью-
Диагностика. Помимо сканирующих компьютеризованных
томографов, врачи все шире будут использовать ядерные
цифровые, а также флюорографические и ультразвуковые
сканеры. Цель этого — добиться постановки диагнозов без
вторжения в организм больного, в результате чего резко
понизится число выполняемых хирургических операций.
Компьютеры обеспечат детальный анализ изображений, по-
лучаемых в сканере, что позволит с высокой точностью
локализовать очаг заболевания.
терных аксиальных томографов, могут усилиться,
причем органы страхования здоровья и прави-
тельственные ведомства будут утверждать, что
эти аппараты используются чересчур широко.
Однако все большее число пациентов будет
исследоваться амбулаторно, что освободит боль-
ничные койки для тех, кто действительно нужда-
ется в хирургическом лечении. Бригады хирур-
гов, вооруженные выдаваемой компьютером диа-
гностической информацией, будут точно знать,
где и что оперировать, повышая тем самым эф-
фективность операционных.
Стоимость медицинского обслуживания в ре-
зультате понизится, а снижение числа госпита-
лизируемых больных даст возможность умень-
шить количество персонала, что в свою очередь
вызовет противодействие такого могущественного
учреждения, как Американская ассоциация боль-
ниц, а также обществ, объединяющих врачей и
медсестер.
«Диагностика сердечных заболеваний станет
проводиться полностью без проникновения в ор-
ганизм больного, — говорит Уильям Пармли, за-
ведующий кафедрой кардиологии в Калифорний-
ском университете. — Закончится эра катетера и
всех тех опасностей, которые связаны с его при-
менением».
С использованием компьютерной флюорогра-
фии, например, больницы окажутся в состоянии
выполнять без всякого риска ангиографические
исследования коронарной системы на амбулатор-
ных больных, полагает Александр Марголис, за-
ведующий кафедрой радиографии в том же уни-
верситете. Компьютеры к тому же расширят воз-
можности техники формирования изображений в
отношении динамических наблюдений и цветно-
го кодирования. Вот как упомянутые специали-
сты представляют себе будущие разработки:
□ Сканирующая компьютерная аксиальная
томография. По сообщению д-ра Пармли, эти
сложные рентгеновские аппараты, создатели ко-
торых в 1979 г. были удостоены Нобелевской
премии, обеспечивают изображения срезов тела
пациента и, возможно, уже близки к тому, что-
бы получать последовательные изображения
сердца при его сокращениях. Рентгеновские ис-
точники и датчики, по словам д-ра Марголиса,
имеют период вращения от 1,2 до 4,8 с, но раз-
рабатываемые конструкции сканеров будут иметь
периоды, составляющие 50 мс. Электронное ска-
нирование со стробированием позволит получать
ряд изображений в течение одного цикла сердеч-
ной деятельности.
Этот радиолог предвидит разработку специ-
ального анода, который будет управлять рентге-
новским лучом так же, как управляется элект-
ронный луч кинескопа. Другие усовершенствова-
ния, которые ему видятся, будут представлять
собой комбинацию источников монохроматиче-
ских лучей и новых изотопных источников, кото-
рая позволит улучшить анализ живых тканей.
□	Ядерные сканеры. Если сейчас они на 80 %
аналоговые, то «в течение 10 лет ядерные систе-
мы формирования изображений станут на 100 %
цифровыми», — утверждает д-р Роберт Хаттнер,
помощник профессора радиологии и ядерной ме»
дицины Калифорнийского университета. Другое
возникающее сейчас направление медицинской
техники, приветствуемое одними и высмеиваемое
другими, — это ядерный магнитный резонанс,
при использовании которого сигналы атомных
ядер, подвергнутые воздействию мощного магнит-
ного поля, используются для получения изобра-
жений химического состава тканей.
□	Флюорографические и ультразвуковые ска-
неры. Эти устройства формирования изображе-
ний тоже будут усовершенствованы в результате
расширившегося применения цифровых методов.
Д-р Хаттнер предвидит разработку кодированных
апертур для создания трехмерных источников
матричных процессоров для уменьшения времени
241
Для исследования мозга. Другим средством, расширяю-
щим возможности изучения и исследования анатомии че-
ловеческого тела, будет компьютеризованное получение
графических изображений, подобных данному цветному
изображению мозга, воспроизведенному системой фирмь»
Evans & Sutherland. Компьютер станет также необходимым
помощником в диагностике расстройств при амбулаторном
обслуживании больных.
обработки данных и систем восстановления изо-
бражений, которые позволят более точно соотно-
сить получаемую из изображения информацию с
тем или иным органом. «Ультразвуковая и ядер-
ная медицина произведут революцию в кардио-
логии», — заявляет д-р Пармли.
Наряду с этими успехами в диагностике бу-
дет прогрессировать и применение электроники
для лечения заболеваний. По словам конструк-
торов из фирмы Medtronic Inc. (Миннеаполис),
изготовителя стимуляторов сердечной деятельно-
сти, имплантируемые приборы — стимуляторы и
протезы органов — будут выполнять все больше
функций в организме большего числа больных и
станут не индивидуальными устройствами, а ча-
стями системы.
Существующие тенденции придавать этим при-
борам программируемость, позволяющую после
имплантирования изменять частоту импульсов, их
ширину и амплитуду, приведет, по его словам, к
созданию полностью автоматического стимулято-
ра. Будущие приборы станут присоединять не
только к желудочковому узлу, а к желудочку и
предсердию, причем импульсы они будут посы-
лать только тогда, когда это необходимо. Такой
автоматический стимулятор будет иметь важный
логический узел, определяющий по нескольким
входным сигналам, когда и какой импульс сле-
дует послать. Цель создания такого устройст-
ва — моделировать естественные характеристики
сердца, мозга и легких как органов ритмовожде-
ния. Датчики могут определять уровень кисло-
242
рода крови или содержание других химических
веществ, например адреналина, и вызывать соот-
ветствующую реакцию сердца.
Подобная автоматизация имеет важные след-
ствия. «Умный» стимулятор найдет широкое при-
менение не только для поддержания больных,
перенесших сердечный приступ, но и для профи-
лактики инфаркта миокарда и остановки сердца.
Конструкторы говорят теперь о «мягком», или
профилактическом, применении — вживлении
Электроника для обучения. Широкое применение этих счет-
ных приборов фирмы Texas Instruments и других электрон-
ных средств обучения будет оказывать растущее воздей-
ствие на школьное образование. Преподавание будет
строиться на основе как карманных приборов, которыми
можно пользоваться и в школе, и дома, так и крупных
компьютеров. Помимо помощи в. преподавании традицион-
ных предметов, компьютеры послужат также для расшире-
ния обучения программированию вычислительных машин.
стимуляторов до заболевания. Вместо того чтобы
ждать, когда больные испытают действительный
сердечный приступ, кардиологи могут, по мнению
конструкторов, использовать компьютерные ана-
лизы для отбора кандидатов с высокой степенью
вероятности приступа для электронного стимули-
рования сердечной деятельности.
Такой отбор может, например, выявить общее
ослабление сердечной мышцы пожилого челове-
ка, когда сердце еще реагирует на сигналы, тре-
бующие его сокращения, но уже не так эффек-
тивно, как прежде. Если в таком случае был бы
встроен сердечный стимулятор, то сердце перека-
чивало бы большее количество крови к мозгу,
предотвращая тем самым возможный инсульт и
даже затормаживая старение организма.
Помимо стимулирования сердца, стимулятор
будущего станет частью системы, которая может
также включать в себя имплантированный доза-
тор лекарства и «авральный» прибор, резко сти-
мулирующий сердечную мышцу при начале ост-
рого заболевания.
Весьма большую помощь в лечении больных
окажут также компьютерные истории болезней.
Записи таких историй можно хранить в расши-
ренных банках данных, охватывающих штат или
всю страну, и включать в эти данные записи о
лечебных процедурах и их результатах. Пользу-
ясь каким-либо кодом, местный врач мог бы со-
единяться с таким банком и, введя путем рече-
вой связи последние симптомы, получить реко-
мендации для лечения. Компьютер может также
прогнозировать вероятный исход при продолже-
нии лечения, назначенного врачом.
Людей всегда занимала возможность созда-
ния искусственных органов — свидетельством
этого служит, например, популярность телепе-
редачи «Человек за шесть миллионов долларов».
Однако будет нелегко дублировать сложные
функции органов тела человека даже при появ-
лении соответствующих микроэлектронных регу-
ляторов. Микрохирургия сделала почти обычны-
ми операции по пересадке некоторых органов и
приживлению поврежденных конечностей, но пол-
ностью искусственные органы еще предстоит соз-
дать. Первыми шагами на этом пути будут, по-
видимому, частичные замены — приборы, помо-
гающие органам функционировать правильно.
Возможно, что вскоре появится протез левого
желудочка с синхронизирующей схемой. «Любой
насос, который мы будем имплантировать, дол-
жен быть синхронизован с остальной, здоровой
частью человеческого сердца, — поясняет д-р
Юкухидо Нозе, заведующий отделением искус-
ственных органов Кливлендской клиники. —• На-
сосная система уже почти разработана; мы ожи-
даем только появления электронных устройств».
Отделение д-ра Нозе работает над импланти-
руемой искусственной поджелудочной железой,
но, по его мнению, искусственные эквиваленты
печени, почек и легких нельзя будет внедрять не-
посредственно в организм больного.
Ганс-Эрих Дрейер, директор электромедицин-
ского сектора фирмы Siemens AG (ФРГ), пред-
сказывает, что к 2000 г. искусственные сердца,
железы внутренней секреции и почки станут
обычными для медицины. Он тоже полагает, что
искусственная почка будет располагаться вне ор-
ганизма больного, но она будет достаточно мала,
чтобы ее можно было носить. По мнению Дрейе-
ра, плохо функционирующие естественные орга-
ны будут поддерживаться вспомогательными ис-
кусственными, а не заменяться ими.
К числу проектов в этой области относятся
пластмассовый насос с батарейным питанием,
уже испытываемый на животных в качестве им-
плантируемого сердечного насоса, и искусствен-
ная поджелудочная железа, которая в случае
успеха разработки сможет дозировать инсулин,
вводя его непосредственно в кровоток больных
диабетом. Система дозирования с электронным
управлением будет непрерывно подавать инсулин
малыми порциями в соответствии с заранее за-
данной программой. Однако, предупреждает
245
представитель фирмы Siemens, искусственные
железы, охваченные замкнутым контуром авто-
матического регулирования и подающие инсулин
только в нужные моменты, в ближайшие двад-
цать лет созданы не будут.
п
1 1 родолжится дальнейшее закрепле-
ние позиций компьютеров в просвещении.
В недавно опубликованном отчете, составлен-
ном для Национального института просвеще-
ния, указывается, что, по данным обзора, 1800
муниципальных школ, 15 % всех школ страны,
применяют компьютеры для решения задач, не-
посредственно относящихся к процессу обучения.
В число этих задач входят проверка знаний, ре-
шение вопросов школьного самоуправления, об-
работка данных учебного процесса, собственно
обучение с помощью и под управлением вычис-
лительных машин. В исследовании указывается
также, что в 87 % тех школьных округов, где ма-
шины не применяются, запланировано в более
или менее отдаленном будущем применять их.
Очевидно, что и потребность в вычислитель-
ной технике, и желание ее применять существу-
ют. Однако некоторые обозреватели видят необ-
ходимость пересмотреть способы внедрения ком-
пьютера в классное помещение и пути его ис-
пользования в классе. Исследователи Томас То-
мас и Виктор Уоллинг из Центра по изучению
социальной политики компании SRI International
(Пало-Альто, шт. Калифорния) полагают, что
при решении этих вопросов перед местными,
штатными и федеральными властями возникнут
серьезные проблемы.
Эти исследователи опасаются, что по мере
отказа людей от услуг традиционных муници-
пальных школ и их обращения к компьютерам с
целью удовлетворения образовательных нужд их
детей в системе школьного образования общин
усилится напряженность и увеличится разрыв в
умениях и навыках между теми, кто сможет по-
зволить себе приобретение домашнего компьюте-
ра, и теми, кто его не будет иметь. «Каким обра-
зом правительство намерено помочь бедным и
плохо обеспеченным, когда образование для бо-
гатых будет становиться не школьным, а, как и
в прежнее время, домашним?» — спрашивают
эти исследователи.
С другой стороны, может оказаться неосуще-
ствимой вся идея сочетать компьютерные систе-
мы с неизменной в остальном школьной систе-
мой. До сих пор школьные компьютеры програм-
мировались в основном для обучения методом
практики и закрепления навыков для моделиро-
вания и изучения простых языков программиро-
вания — обычно Бейсика. Все эти три примене-
ния не стимулируют воображения, они непродук-
тивны, так как служат лишь для того, чтобы
сохранить неудовлетворительные традиционные
методы преподавания. Такие замечания выска-
зывает Сеймур Пейперт, профессор математики
в МТИ, бывший в этом институте в течение мно-
гих лет содиректором лаборатории искусственно-
го интеллекта и нынешний руководитель проек-
та, связанного с применением вычислительных
машин в образовании для детей.
Тонкими, а иногда и не вполне тонкими спо-
собами, по его словам, современное применение
компьютеров программирует ребенка вместо то-
го, чтобы давать ему возможность диалогового
общения с ним. Какими путями можно изменить
такой метод?
В своей статье, помещенной в сборнике «Век
компьютера: взгляд в предстоящее двадцатиле-
тие», Пейперт пишет, что компьютер можно вве-
сти в учебный процесс совершенно иным путем.
Один из возможных путей исследуется в лабора-
тории обучения детей МТИ. В лаборатории дети
осваивают компьютерный язык Лого, который
они затем используют для программирования
устройств, управляемых машиной, и для взаимо-
действия с ними.
Одно из этих устройств — «компьютерная че-
репашка», кибернетическое существо, которым
ребенок управляет при помощи вычислительной
машины. Ученик управляет сам, консультируясь
с учителем, который помогает ему решать какую-
либо задачу, например заставить черепашку на-
рисовать квадрат при помощи программы, со-
ставляемой учеником. Инструкция «нарисовать
квадрат» может быть затем введена в виде кода
в память машины, так что ученику не потребу-
ется всякий раз снова повторять длинную после-
довательность команд, которые были необходи-
мы первоначально для того, чтобы черепашка
изобразила на полу заданную фигуру.
«Маленькими детьми эта операция восприни-
мается как обучение компьютера новому слову,
и вопрос о том, как преподавать, становится не
просто метафорической заменой вопроса о том,
как программировать, но и темой занятий ребен-
ка в лаборатории», — пишет Пейперт. Ребенок
обучается рассматривать формальные математи-
ческие соотношения как символический язык, как
способ формулирования представлений, отличный
от всего, что он уже знает; ученик и учитель ра-
ботают вместе над решением задачи, поставлен-
ной младшим из них.
Л ишь в немногих странах знакомство
с вычислительной техникой распространено
так же широко, как во Франции. Пони-
мание и поддержку компьютеры находят и в вы-
соких правительственных кругах, и в школьной
системе.
Частью пятилетней программы, начатой в
конце 1978 г., стал честолюбивый план внедре-
ния микрокомпьютеров во все 7200 с лишним
французских средних школ и обучения учащих-
ся их использованию. Это крупный проект, но
244
правительство оказывает ему полную финансо-
вую поддержку.
Первая партия из 400 микрокомпьютеров уже
поступила в лицеи в начале 1979/80 учебного
года. Половину из них поставила фирма Lagabax
Informatique SA, парижский изготовитель мини-
компьютеров. Другая половина поступила от
фирмы Societe Occitane d’Electronique (Тулуза),
Беспилотный разведчик. Военные будут оснащать наземные
войска беспилотными самолетами для обнаружения целей
и рекогносцировки. Этот аппарат длиной 1,8 м входит в
состав разрабатываемой фирмой Locheed Missiles & Space
авиационной системы, предназначенной в качестве носите-
ля разведывательного оборудования.
которая начала свое существование с выпуска
телеигр. Машины обеих фирм имеют 32 кбайт
оперативной памяти, сдвоенные накопители на
гибких дисках, клавиатуры с полным набором
символов и экраны на ЭЛТ и стоят каждая
около 4000 долл.
Вторая партия стандартных микрокомпьюте-
ров поступит в течение 1980/81 учебного года, но
не обязательно от тех же поставщиков. Вполне
возможно, что после этого министерство просве-
щения закажет специальную систему.
«Опыт, по-видимому, покажет, что учителю
нужен доступ к памяти, занимаемой каждым
учеником, чтобы посмотреть, что успел сделать
тот или иной ученик, — поясняет Франсис Бакон,
консультант бригады под названием Mission а
1’Informatique (информационная миссия), создан-
ной в министерстве промышленности для коорди-
нации программы. — Каждая школа может по-
строить законченную систему с числом термина-
лов, присоединенных к центральному устройству,
от четырех до восьми».
Чтобы гарантировать, что все эти микроком-
пьютеры действительно будут работать, прави-
тельственная программа требует подготовки
10 000 инструкторов для обучения учащихся ра-
боте с этими машинами. Уже предлагается ма-
тематическое обеспечение в виде 400 программ,
подготовленных в ходе опытного проекта, охва-
тившего 58 лицеев, а по мере продвижения работ
по проекту число программ увеличится.
Хотя это массированное мероприятие охваты-
вает только среднюю школу, в правительствен-
ных планах расширения применения компьюте-
ров есть место и университетам. Они получили
указание о подготовке к тому, чтобы не менее
одной трети студентов, не считая тех, кто специа-
лизируется по вычислительной технике, были
обучены применению вычислительных машин в
своей специальности. Пробные шаги в этом на-
правлении сделаны в 1979 г., полностью про-
грамма развернется в 1981 г.
Венцом этой обширной программы будет си-
стема обучения для взрослых, которая побудит
инженеров и техников, главным образом из не-
больших фирм, применять микропроцессоры.
В ближайшие десятилетия вполне может ока-
заться, что обучение с помощью машин теории
и применению самих машин охватит более
50 млн. французов.
С
о времен второй мировой войны
электроника сделалась неотъемлемой частью на-
циональной обороны, и так будет продолжаться
впредь.
Однако в 1970-х годах поддержка министер-
ством обороны отраслей с высокоразвитой тех-
никой уменьшилась. Вот почему программа раз-
работки сверхскоростных больших интегральных
систем (ССИС) считается многими столь важ-
ной, знаменующей собой возврат министерства
обороны к поддержке отраслей высокоразвитой
техники. Применения ССИС могут оказаться ре-
шающим элементом в построении военной аппа-
ратуры.
«Девизом оборонных исследований в послед-
ние четыре-пять лет было «умножение силы»,—
говорит Ричард Делоэр, вице-президент — испол-
нитель фирмы TRW Inc., описывая период, ког-
да, по его словам, требовалось «больше грохота
на каждый доллар». Как же это достигается?
«Мы должны делать это при помощи оборудо-
вания», — отмечает он.
По словам Делоэра, ключом тактической обо-
роны остаются командование, управление, связь
и разведка. «Наше нынешнее оборудование не
справляется с задачей, поскольку мы не имеем
приборов, достаточно быстродействующих для
обработки информации — главной операции в
командовании, управлении и связи. Вот почему
потребовались ССИС», — указывает он.
Имея эти приборы, встроенные в оборудова-
ние, «можно начать думать о новой организации
руководства боевыми действиями», — продолжа-
ет Делоэр. Одним из приводимых им примеров
такой обработки сигналов служит захват целей.
«Над полем боя взлетает вертолет, который за-
секает изображения целей и передает их в ком-
пьютер, предсказывающий их дальнейшие поло-
245
жения и передающий данные для стрельбы. Не-
обходимая при этом обработка изображений бу-
дет возможна при помощи ССИС. Сейчас мы
не умеем делать этого», — говорит Делоэр.
Лазерная пушка. Хотя маловероятно, что пехота в недале-
ком будущем получит на вооружение лазерные ружья,
лазеры будут использоваться в другом вооружении. На этом
снимке инженер в фирме Hughes Aircraft Со. испытывает
лазерный дальномер, которым оборудовано зенитное ору-
дие армейской дивизии.
Будущее военных систем нельзя представить
себе без цифровой связи. Делоэр считает, что
она просто необходима. Началом ее внедрения
он считает новую сеть министерства обороны
1192-93, а следующим шагом будет обеспечение
совместимости с системой НАТО. Передача речи
и видеосигналов будет засекречена.
борудование для подводной развед-
ки станет столь же сложным, как само-
летная бортовая аппаратура наблюдения и
обнаружения, предсказывает Роберт Прай, вице-
президент по технике фирмы Gould Inc.
Усовершенствование теории обработки под-
водных сигналов сделает возможным создание
новых типов гидролокационного оборудования.
Недорогие оптические гидрофоны будут непо-
средственно преобразовывать звук в свет при
низких уровнях энергии для передачи на надвод-
ные или наземные центры, причем в изобилии бу-
дут применяться гидролокационные маяки и при-
боры обнаружения отражений от дна.
В авиации, полагает он, такое же распрост-
ранение, как сейчас системы управления по про-
водам, получат системы управления по светово-
дам. По существу, он предвидит появление ком-
бинаций проводных и волоконно-оптических ли-
ний управления в самолетах — местные приво-
ды будут иметь проводный монтаж, а связи для
передачи команд управления будут волоконно-
оптическими.
Будет продолжаться разработка дистанцион-
но управляемых летательных аппаратов для це-
лей наблюдения. Более того, Прай предвидит
появление дистанционно управляемых подвод-
ных лодок, в которых для движения по траекто-
рии, повторяющей рельеф дна, будут применены
такие же навигационные системы, как на крыла-
тых ракетах. Подобно последним, подводные лод-
ки с дистанционным управлением будут пред-
назначены для поиска и уничтожения целей.
Что касается радиолокационной техники, то,
подобно городу Канзас-Сити, она, по-видимому,
зашла так далеко, как только могла. Обозрева-
тели считают, что возможности РЛС системы
ПВО к концу столетия не будут существенно
шире, чем теперь. Например, последняя РЛС
дальнего обнаружения, построенная во Франции
фирмой Thomson-CSF, может засекать самолет
на расстоянии 450 км. По словам Мишеля Кар-
пантье, генерального директора по вопросам тех-
ники фирмы Thomson, дальность действия си-
стем, которые последуют за этой станцией моде-
ли TRS 2230, будет ненамного больше, но они
будут иметь улучшенное разрешение, повышен-
ную помехозащищенность и надежность.
В то же время Карпантье прогнозирует су-
щественное усовершенствование светолокато-
ров — аналогов радиолокатора, работающих в
диапазоне световых волн. «Светолокаторы в на-
стоящее время находятся в той же стадии разра-
ботки, в какой радиолокаторы были в 1934 г.,—
говорит он. — Они просто посылают импульсы
и детектируют отраженный сигнал». К концу ве-
ка предстоят большие сдвиги в этой области,
связанные с разработкой более мощных лазеров
и таких радиолокационных методов, как кодиро-
вание и сжатие импульсов, обработка эхо-сиг-
налов и электронное сканирование в применении
к светолокации. Карпантье не считает непреодо-
лимыми проблемы, связанные с получением суб-
микронных размеров фазосдвигающих элементов
в светолокаторах с электронным сканированием.
^^ставляя в стороне связь, обнаруже-
ние и управление, что можно сказать об ар-
тиллерии? По стандартам научной фантасти-
32
246
кп герои редко обходятся без применения
лазерного оружия, но исследователи, живу-
щие в реальном мире, выражают сомнения в воз-
можности разработать портативную лазерную
пушку, способную сбить самолет или уничтожить
бронетранспортер. «Если учесть то количество
энергии, которое необходимо для формирования
мощного луча, то эффективно ли такое ору-
жие? — спрашивает один подрядчик по систе-
мам вооружения. — Можете вы представить себе
пехотинца, который тащит на спине сварочный
агрегат?» Оружие на основе пучков частиц, так —
же излюбленный предмет научной фантастики,
вряд ли появится к концу столетия.
Более вероятно, что будут усовершенствованы
системы наведения существующих ракет. Напри-
мер, ракета «Маверик» вначале имела телевизи-
онное наведение, а сейчас оборудуется инфра-
красной системой переднего обзора. Иными сло-
вами, системы вооружения 1990-х годов и далее
будут выглядеть во многом подобно современ-
ным, но будут иметь большую точность, способ-
ность дискриминации целей и легкость обслужи-
вания.
Улучшенные технические данные обычных
видов вооружений, возможно, поставят на пове-
стку дня оборонительную стратегию, не связан-
ную с применением ядерного оружия. «К 2000 г.
мы будем иметь непроницаемую систему проти-
воракетной обороны», — предсказывает Джордж
Хейлмайер, вице-президент по корпорационным
исследованиям, разработкам и техническому
обеспечению фирмы Texas Instruments, ветеран
проектов в области баллистических ракет.
Ядерное оружие стало краеугольным камнем
стратегии в 1950-х годах потому, что воздушное
бомбометание имело невысокую прицельность.
Однако теперь весьма высока вероятность соз-
дания чрезвычайно точного оружия, способного
отыскивать индивидуальные цели с нулевой веро-
ятностью ошибки.
Что же касается «непроницаемой» системы
ПРО, то Хейлмайер отмечает, что современная
тактика построена на перехвате ракет при их
входе в атмосферу. Но более благоприятный мо-
мент для атаки наступает сразу же после их за-
пуска. Это обстоятельство подсказывает необхо-
димость в усовершенствованных системах наб-
людения и средствах нанесения удара, позволя-
ющих произвести сразу несколько запусков и об-
ладающих высокой точностью при большой даль-
ности, указывает Хейлмайер. Поэтому лазеры,
хотя они, возможно, и не будут оружием от-
дельных солдат, вполне могут быть приняты на
вооружение — установленные на космических
платформах, они будут стоять на страже гори-
зонта.
IZ
компьютеры, встраиваемые в системы
вооружения, обычно имеют специальные кон-
струкции. Даже в универсальные процессоры,
как правило, вносятся изменения, чтобы при-
способить их к условиям окружающей сре-
ды. Некоторые военные вычислительные ма-
шины настолько специальны, что их нельзя от-
делить от тех систем вооружения, с которыми,
они применяются. Ввиду таких характеристик
предназначенное для этих машин программное
обеспечение тоже индивидуализировано — оно
разрабатывается с нуля для каждой системы.
Эти разнообразные специальные устройства
выдвигают серьезные проблемы, «поскольку с
этими машинами связаны многие разочарования,
характерные для отношения военных к компью-
терам и программному обеспечению», — пишет
Дж. Ликлидер, бывший директор Управления
перспективного планирования исследований ми-
нистерства обороны, а ныне профессор теории и
техники вычислительных систем в М.ТИ, в своем
очерке, вошедшем в книгу «Век компьютеров:
взгляд в предстоящее двадцатилетие».
Решение этих проблем может появиться с на-
чалом проектирования машин, рассчитанных на
применение в различных системах вооружения.
Элементом этого процесса может стать укрепле-
ние технической дисциплины при разработке про-
граммного обеспечения, а также исследование
возможностей использования языков высокого
уровня и усовершенствованных методов разра-
ботки программного обеспечения для систем во-
оружения.
Однако при попытках стандартизовать язы-
ки и методы программирования министерство
обороны сталкивается с дилеммой. С одной сто-
роны, ему, возможно, будет желательно остано-
виться на единой системе проектирования, преж-
де чем появится много таких систем, с другой —
оно, быть может, решит отложить стандартиза-
цию до тех пор, пока не прояснятся различные
альтернативы.
Одно из решений, подсказанное Ликлидером,
состоит в том, чтобы организовать центр про-
граммного обеспечения, построенный на базе се-
ти связи, который позволил бы обозреть все раз-
бросанные на большом пространстве ресурсы
разработки и обеспечить протоколы сопряжения
для возможности их использования.
Другая трудность, указываемая Лик-
лидером, состоит в том, что военные системы в
отличие от систем гражданского назначения то-
го же типа нелегко испытать в рабочих условиях,
т. е. на поле боя. В процессе действительной
проверки под огнем результаты оказываются на-
столько запутанными, что не позволяют судить
об эффективности этих систем. Однако компью-
тер дает возможность провести такие испытания
путем моделирования, позволяя, так сказать,
оценить флот, не выводя его из гавани.
247
Перечислены лишь несколько задач, которые
1могут определить будущее вычислительной тех-
ники в системе национальной обороны. Еще
одна проблема касается управления разделени-
ем информации, и столь же жизненно важна
проблема обеспечения безопасности компьютера
п сети обработки. Оборонные системы, как и си-
стемы гражданского назначения, испытают на
себе влияние достижений в области распознава-
ния речи и автодиагностики.
На очереди также задача создать систему,
дающую командиру одновременно и быстрый
доступ к необработанным данным на уровне его
собственного штаба и нижестоящих штабов, и
возможность передать только свою собственную
интерпретацию этой массы информации выше-
стоящему начальству. Помимо проблем обеспе-
чения безопасности компьютера и сети передачи
в этой цепочке связей между командирами, воен-
ные будут требовать защищенности своих
средств связи от таких контрмер противника, как
постановка помех и образование разрывов в по-
токе сообщений. В качестве способа решения
этих проблем представляется перспективной па-
кетная коммутация.
В этом обзоре перспектив военной электрони-
ки, и в частности разработки вычислительных
систем, подразумевается, что имеются признаки,
позволяющие говорить о том, что военное ведом-
ство снова будет брать на себя инициативу фи-
нансирования усовершенствованной техники. Как
предполагает Ликлидер, участие военного ведом-
ства в этом деле сыграет важнейшую роль не
только в обеспечении национальной безопасно-
сти, но и в дальнейшем развитии средств дистан-
ционной обработки информации.
К статье
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СБИС
Ричарда Л. Петрица можно считать человеком, кото-
рый исключительно хорошо подкован для того, чтобы
заглянуть в 2000 г. В течение длительного времени он яв-
ляется предпринимателем, рискующим своим капиталом
ради создания новых производств в электронной промыш-
ленности. Он был главным основателем фирмы Mostek
(Кэрролтон, шт. Техас), которая сегодня является одним
из ведущих изготовителей полупроводниковых запоми-
нающих устройств. Совсем недавно он организовал фир-
му Inmos, еще одно предприятие по изготовлению полу-
проводниковых приборов, на этот раз при поддержке
британского правительства. Так что, когда Петриц говорит
<о бизнесе, занятом выпуском интегральных схем, к нему
прислушиваются все.
Он утверждает, что все то, что мы видели до настоя-
щего времени, является только прелюдией к блестящей
эпохе, которая еще должна наступить. «Сейчас только еще
происходит становление настоящей промышленности, и ею
является микрокомпьютерная промышленность»,— говорит
он. Мир, наконец, открыл «универсальный компонент» в
однокристальном микрокомпьютере.
Петриц считает, что полупроводниковый мир уже про-
шел через три века. Первым был век транзистора, схем-
ного компонента, в котором от инженера требовалось за-
давать напряжения, формы сигналов и прочие парамет-
ры. Вторым был век интегральной схемы, когда инженеры
работали с логическими модулями и техническими усло-
виями, содержащими единицы и нули, вместо напряжений
и других аналоговых величин. Сейчас перед нами вырисо-
вывается приход третьего века, века микрокомпьютера,
который Петриц характеризует как системный компонент,
требующий, чтобы конструкторы занимались главным об-
разом интерфейсом.
В следующие два десятилетия тем крупнейшим эле-
ментом, которым придется заниматься, станет система,
говорит он, и «трудно вообразить себе такую систему, ко-
торую нельзя будет в это время реализовать на кремнии
в виде микрокомпьютера». По его мнению, спрос достиг-
нет таких масштабов, что владеть фирмой, изготовляю-
щей СБИС, будет все равно, что владеть нефтяной сква-
жиной. Он полагает, что к 2000 г. во всем мире останется
всего десять поставщиков полупроводниковых приборов,
и в виду того, что такое дело нельзя будет вести без
крупного капитала, эти фирмы будут очень большими и
очень прибыльными: «Нельзя будет найти ни одной си-
стемной фирмы, которая сможет позволить себе удовлет-
«Будущее электронной промышленности»
ворять более 50 % своей потребности в СБИС не путем
приобретения этих приборов у 10 ведущих представите-
лей этой промышленности». Это будет объясняться тем,
что огромные объемы продаж этих поставщиков сделают
их СБИС значительно более дешевыми, чем изделия лю-
бых других изготовителей. Другим источником подобных
приборов будет их внутрифирменное производство для
собственных нужд. Однако и продукция этих внутрифир-
менных производств может войти в русло коммерческого
потока СБИС, а попутно выпускаемые ими специализиро-
ванные приборы найдут такое применение в основной
продукции системной фирмы.
Какие же счастливцы войдут в эту десятку поставщи-
ков? По мнению Петрица, ряд из них, а может быть и все,
нам уже известны. Некоторые из них, подобные фирмам
Texas Instrument и Motorola, скорее всего, не станут
чисто полупроводниковыми компаниями. Некоторые бу-
дут заниматься исключительно СБИС, и Петриц, естест-
венно, причисляет к ним свое новое детище, фирму
Inmos. Он также предсказывает, что можно ожидать с
полдюжины или около того попыток организации новых
фирм, однако эти попытки не пойдут по традиционному
пути привлечения рискового капитала. Они будут органи-
зованы при солидной поддержке того рода, которая бы-
ла оказана самой фирме Inmos или фирме Zilog (со сто-
роны фирмы Exxon).
Как это ни парадоксально, но он считает, что достать
деньги не будет проблемой: «Их полно вокруг — только
взгляните на арабов». Напротив, полагает он, важней-
шим ограничивающим фактором будут люди: трудно бу-
дет найти людей предпринимательского склада, которые
смогут полностью выкладываться годами, чтобы сколотить
новое предприятие, а затем укомплектовать его квалифи-
цированным техническим персоналом.
В любом случае, считает он, пять или шесть фирм из
этой большой десятки будут находиться в США, две или
три — на Дальнем Востоке (включая, возможно, и Южную
Корею) и еще две — три в Западной Европе. Он ожидает,
что США будут по-прежнему родиной 50 % всех нововве-
дений в области техники: «Соединенным Штатам рано еще
сыграть в ящик». Быть на переднем фронте технического
прогресса «соответствует духу американцев», и посколь-
ку США обладают людьми, деньгами и самым крупным
в мире рынком сбыта, есть все основания полагать, что
на долю этой страны придется половина всех будущих
технических достижений.
248
Технология
Предсказываемые на предстоящие два десятилетия огромные успехи в развитии всех
видов электронной техники будут определяться не менее значительным прогрессом
технологии интегральных схем. Впереди нас ждут огромное повышение быстродей-
ствия, плотности упаковки и возможностей интегральных схем, создание и широкое
распространение ЦМД ЗУ и других новых БИС и СБИС. Сейчас уже видны основные
ограничения технологии интегральных схем — как ограничения литографии, методов
обработки пластин и методов сборки ИС в корпус, так и ограничения, связанные с
самими используемыми для изготовления ИС материалами. Эти ограничения и опре-
делят пути развития техники интегральных схем к началу следующего столетия.
осле 15 лет блистательного прогрес-
са техники и технологии интегральных схем
деятели электронной промышленности оказа-
лись в положении хорошего игрока в гольф
или теннис: они только-только осознали, на-
сколько еще далек путь к вершинам мастерства.
Как бы ни были велики нынешние достижения
электронной техники и технологии, в настоящий
момент они представляют собой всего лишь ос-
нову для дальнейшего огромного роста быстро-
действия, плотности упаковки и сложности логи-
ческих и запоминающих схем.
Почему это так?
По мере роста плотности упаковки снижает-
ся стоимость выполнения каждой схемной функ-
ции, так как стоимость изготовления интеграль-
ной схемы в целом распределяется при этом
между все большим количеством размещенных
на схемном кристалле элементов. Это означает
либо возможность выполнения большей работы
при меньших затратах, либо повышение произво-
дительности и функциональных возможностей
схем без повышения их стоимости. История по-
следних лет развития техники свидетельствует,
помимо всего прочего, о ее высокой изменчиво-
сти, которая в области ИС проявляется никак
не меньше, чем, например, в области двигателей
внутреннего сгорания. Чем дешевле и удобнее
становится некоторое средство производства, тем
шире делается область его применения и выше
спрос на него. А вместе со спросом рождается
и стимул для дальнейшего совершенствования
этого средства, который применительно к инте-
гральным схемам выражается в стремлении к
миниатюризации их элементов.
Изготовленные по современной технологии ин-
тегральные схемы выполняются на элементах с
минимальными геометрическими размерами по-
рядка 2 мкм. По сравнению с элементами буду-
щих ИС эти элементы покажутся громоздкими и
грубыми. В будущих ИС предстоит повышение
уровня интеграции как минимум еще на поря-
док величины и переход на геометрические раз-
меры порядка нанометров — размеры, соизмери-
мые с размерами некоторых бактерий и молекул
ДНК.
Technology, рр. 531—563.
В октябре 1978 г. министерство обороны
США объявило о развертывании работ по про-
грамме разработки сверхскоростных интеграль-
ных схем. Одна из целей, намеченных в рамках
этой шестилетней программы, предусматривала
разработку технологии изготовления приборов
на кристаллах размером ЮХЮ мм с минималь-
ными геометрическими размерами элементов
всего 0,5 мкм (500 нм). Недавно от полупровод-
никовых компаний поступило заверение, что они
в состоянии создать такую технологию.
В предстоящем десятилетии будут изготовле-
ны мегабитные ЗУ с произвольной выборкой, ин-
формация из которых будет считываться за еди-
ницы наносекунд. Широкое применение в аппа-
ратуре обработки данных найдут ЦМД ЗУ ем-
костью несколько миллионов (а может быть, и
миллиардов) бит. Будут созданы полупроводни-
ковые кристаллы, обладающие возможностями
универсальной ЭВМ. И более того, область тех-
ники, называемая сегодня электроникой, тесно
сомкнется и переплетется с биологией, обогатив
ее и обогатившись сама, и вызовет новую техни-
ческую революцию, которая будет иметь дело с
органическими молекулами и живыми клетками.
В конце концов, ведь уже сегодня в ИС можно
получать структурные элементы, по размерам
меньшие некоторых бактерий.
Все это будет непросто. Упомянутый процесс
роста сложности схем, которая в промышленно-
сти называется уровнем интеграции, достиг к
настоящему моменту так называемого уровня
«больших интегральных схем». Это означает,
что сегодня полупроводниковые компании в со-
стоянии серийно выпускать интегральные
схемы, каждая из которых содержит около
100 тыс. элементов с минимальными геометриче-
скими размерами несколько больше 1 мкм.
Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), к
освоению производства которых электронная
промышленность приступает в настоящее время,
представляют собой кристаллы, содержащие
значительно больше 100 тыс. элементов с мини-
мальными геометрическими размерами около
1 мкм. Эти схемы обязательно будут созданы и
освоены в серийном производстве в предстоя-
щем двадцатилетии, но это потребует от про-
мышленности больших усилий.
249
Для массового производства коммер-
ческих ИС с применением излучений, длины
волн которых короче длин световых волн,
придется разработать очень дорогие установки.
Потребуется также создать целые новые се-
мейства резистов, чувствительных к электрон-
Несмотря на все трудности, с которыми связано уменьше-
нию геометрических размеров элементов интегральных
схем, эти размеры будут продолжать уменьшаться. Если
процесс уменьшения будет происходить согласно приведен-
ному графику, то через десять лет будут изготавливаться
коммерческие БИС с 1-мкм минимальными размерами.
ным, ионным и рентгеновским лучам, которые
станут основой новых литографических методов.
На этом пути возникнут и другие существен-
ные ограничения, которые также будут пооче-
редно обойдены или устранены. Применение изо-
лирующих подложек позволит уменьшить пара-
зитные емкости. Отвод тепла будет осущест-
вляться посредством жидкостного охлаждения.
Для выполнения внутрикристальных межсоеди-
нений в ИС будут разработаны структуры с
большим по сравнению с нынешним количест-
вом уровней. А после достижения предельно
возможного для кремния быстродействия ИС
центр тяжести исследований и разработок пере-
местится на арсенид галлия или другие полупро-
водниковые соединения типа АщВу и, возмож-
но, на приборы на переходах Джозефсона.
Однако может оказаться, что развитие тех-
ники СБИС будет сдерживать и тормозить фак-
тор, не имеющий никакого отношения к возмож-
ностям технологии в части изготовления сверх-
миниатюрных схемных структур. Этот фактор —
спрос. Если СБИС окажутся чересчур специали-
зированными или проблемы получения высокого
выхода годных чересчур сложными, то лишь
немногие заказчики согласятся ждать, когда эти
приборы спустятся достаточно низко по своей
«кривой прогресса». Данная проблема скорее
всего возникнет применительно к логическим
схемам, так как спрос на приборы памяти в ус-
ловиях растущего применения компьютеров в
индустриальном обществе будет, вне всякого
сомнения, неуклонно расти. Как считает Гордон
Мур, председатель правления фирмы Intel Corp.
(Санта-Клара, шт. Калифорния), за исключе-
нием приборов памяти, пока совершенно неясно,
как именно следует использовать преимущества
сверхбольших интегральных схем. Он подчерк-
нул, что в полупроводниковой промышленности
отсутствуют ограничения, связанные с произ-
водственной технологией — истинная проблема
заключается в том, как наилучшим образом ис-
пользовать обеспечиваемые этой технологией
результаты.
В этом и состоит суть вопроса. Техника ин-
тегральных схем будет развиваться под действи-
ем сил, не связанных с ограничениями лабора-
торной технологии ИС. Однако по крайней мере
в ближайшее время именно предельные возмож-
ности технологии, выявленные и установленные
в лабораториях — как для литографии, так и
для процессов и материалов, — будут, видимо,
определяющими факторами в развитии техники
интегральных схем и вместе с ней — архитекту-
ры компьютеров.
АА
' w  инимально возможный геометриче-
ский размер структуры элемента ИС опреде-
ляется литографией, т. е. методом экспониро-
вания резиста, используемого для создания
геометрической конфигурации ИС. Этот мини-
мальный размер в свою очередь определяет,
насколько плотно и компактно можно разместить
соответствующие приборы на подложке опреде-
ленного размера.
Уровень интеграции в целом зависит также
от размеров кристалла и выбранной технологии
ИС; например, для МОП-приборов плотность
упаковки можно получить больше, чем для бипо-
лярных. Задача заключается в том, чтобы изго-
тавливать полезные для потребителей кристаллы
СБИС большими партиями и с высоким выхо-
дом годных, т. е. чтобы сделать СБИС доступ-
ными и надежными.
250
Экспериментальные приборы с шириной ли-
ний менее 1 мкм в настоящее время уже изготав-
ливаются в фирме Bell Laboratories (Марри-
Хилл, шт. Нью-Джерси), в Исследовательском
центре им. Т. Уотсона компании International
Business Machines Corp. (Йорктаун-Хайтс, шт.
Нью-Йорк) и в исследовательских лабораториях
ряда ведущих полупроводниковых компаний.
Действительно, специалисты компании IBM уже
реализовали с помощью электронно-лучевой ли-
тографии линии шириной 8 нм в тонких слоях
графита.
По поводу динамики изменения минимальных
геометрических размеров в процессе будущего
развития технологии высказывались различные
предположения. Осенью 1977 г. в своем докладе
на конференции «Компкон 77», проводившейся
компьютерным обществом Института инженеров
по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР),
Джордж Марр предсказал, что минимальные
размеры элементов ИС будут со временем умень-
шаться так, как это показано на графике (с. 249).
Если его предположения верны, то к 1990 г. воз-
можно появление коммерческих СБИС с 1-мкм
линиями топологических рисунков.
Принимая во внимание то, что разрешающая
способность при формировании рисунков не мо-
жет быть меньше длины волны света, используе-
мого для экспонирования, можно сделать вывод
о том, что при переходе границы в 1 мкм эффек-
тивность оптической литографии начинает резко
снижаться. По словам Л. Лепселтера, руководи-
теля лаборатории разработки перспективных
БИС в фирме Bell Laboratories (Марри-Хилл,
шт. Ныо-Джерси), предел возможностей фотоли-
тографии составляет около 0,5 мкм. Но даже
для его получения требуется длительная экспо-
зиция с применением яркого частично когерент-
ного источника, излучающего в дальней ультра-
фиолетовой области (с длиной волны порядка
200 нм).
Но ведь было время, когда величина 0,5 мкм
считалась абсолютным пределом разрешающей
способности и предельно возможным минималь-
ным размером элементов БИС, однако это было
еще до того, как стало ясно, что применение
рентгеновских лучей, а также электронных и
ионных пучков позволяет получить лучшую раз-
решающую способность. И хотя эффективные
длины волн этих видов излучений меньше, чем
у света, методы литографии, основанные на их
применении, не лишены своих недостатков. Од-
ним из этих недостатков, причем далеко не са-
мым малым, является высокая стоимость генера-
торов этих излучений. Действительно, некоторые
промышленные обозреватели опасаются, что вы-
сокие цены на эти установки, составляющие
свыше миллиона долларов, могут означать пере-
ход электронной промышленности в фазу «пол-
ной зрелости». Другими словами, это может
означать, что на рынке будущих СБИС различ-
ного назначения будет доминировать некоторая
«большая четверка» полупроводниковых компа-
ний, которые только и окажутся в состоянии-
вести конкурентную борьбу.
Предельные возможности рентгенолучевой,,
электронно-лучевой и ионно-лучевой литографий
в части разрешающей способности не связаны
непосредственно с длинами волн этих излучений..
Действительно, с помощью электронных микро-
скопов уже удалось «увидеть» отдельные оди-
ночные атомы вещества. Дело здесь в том, что
при высоких частотах, соответствующих этим ви-
дам излучения, начинают сказываться их пара-
зитные взаимодействия с частицами резиста и
материалом кремниевой подложки. Поэтому для
успешного применения таких излучений в лито-
графии необходимо разработать совместимые с
ними резистивные материалы.
При рентгенолучевом и электронно-лучевом
экспонировании в материале резиста образуются
вторичные электроны, которые сами могут вы-
зывать дополнительное экспонирование резиста.
Однако в этих случаях необходимо уменьшать
только боковую (поперечную) составляющую
перемещения вторичных электронов, так как их
движение в обоих направлениях, перпендикуляр-
ных поверхности пластины, не ухудшает разре-
шающую способность метода.
На вопрос о точной величине поперечного-
пробега электронов вторичной эмиссии пока од-
нозначного ответа нет, однако большинство обо-
зревателей утверждают, что эта величина на-
много меньше 100 нм и наиболее вероятные ее
значения находятся в диапазоне от 0,1 до не-
скольких десятков нанометров. Исследователи
лаборатории им. Линкольна Массачусетского
технологического института (Лексингтон, шт.
Массачусетс) недавно сообщили, что, используя
полиимидный шаблон с вольфрамовой маской,
они получили линии шириной всего 20 нм Эти
линии показаны на фотографии (с. 251); на
этой же фотографии для сравнения показан фа-
гоцит Т4.
Разрешающая способность метода непосред-
ственного электронно-лучевого формирования ри-
сунка на пластине также определяется вторич-
ными электронами. В этом методе слой резиста
можно сделать более тонким, однако само при-
менение электронного луча вызывает новые труд-
ности: электроны отражаются от кремниевой
подложки и экспонируют резист с обратной сто-
роны. Для уменьшения пробега таких отражен-
ных электронов можно уменьшить ток луча, од-
нако за это придется расплачиваться увеличени-
ем времени экспонирования каждой точки и,
следовательно, общего времени формирования
рисунка на всей пластине.
В конечном счете практически доступная ве-
личина разрешающей способности для метода
Электроника, 1979, № 21, с. 79.
251
Исследователи лаборатории им. Линкольна Массачусетско-
го технологического института получили в полиметилмета-
крилатовом фоторезисте, нанесенном на подложку из дву-
окиси кремния, линии шириной 20 нм. При этом был ис-
пользован метод рентгенолучевой литографии с примене-
нием шаблона на полиимидной основе с вольфрамовой
маской. Для сравнения на фотографии рядом с этими ли-
ниями показан фагоцит Т4.
электронно-лучевой литографии составляет око-
ло 300 нм или немного меньше. Метод непо-
средственного электронно-лучевого формирова-
ния рисунков на пластине имеет еще одно очень
важное преимущество: он не требует никаких
масок или шаблонов. Основной же недостаток
этого метода, как только что отмечалось, — это
-большое время формирования рисунка. В на-
стоящее время на экспонирование 100-мм пла-
стины электронным лучом диаметром 0,1 мкм
уходит около 15 мин. Вероятно, в условиях мас-
сового производства такое большое время не-
приемлемо. Однако в процессе будущего исполь-
зования электронно-лучевых установок для из-
готовления шаблонов для ультрафиолетовой фо-
толитографии и рентгенолучевой литографии
произойдет их усовершенствование. Это усовер-
шенствование в сочетании с улучшением харак-
теристик резистов позволит сократить время об-
работки, так что в будущем электронно-лучевая
литография сможет найти широкое применение
в производстве СБИС.
Для получения рисунков с минимальными
размерами порядка микрометра и менее вместо
электронных лучей можно также использовать
ионные пучки. Это технологическое направление
представляется чрезвычайно привлекательным,
так как ионно-лучевое экспонирование можно
будет выполнять на той же самой установке, на
которой проводятся операции ионной импланта-
ции, ионного травления и изготовления шабло-
нов. Но хотя ионно-лучевая литография позволя-
ет в принципе получать разрешение порядка
0,1 мкм, соответствующая аппаратура стоит до-
рого, а для выполнения качественного экспони-
рования требуются более чувствительные
резисты, так как более тяжелые частицы, ис-
пользуемые в этом методе, имеют меньшие
пробеги. Кроме того, получение приемлемых
времен формирования рисунков может в данном
методе оказаться затруднительным из-за слож-
ности быстрой коммутации ионных пучков.
Продолжительность ионно-лучевого (и элект-
ронно-лучевого) экспонирования можно умень-
шить путем использования параллельных непод-
вижных пучков (вместо одного тонкого переме-
щающегося пучка) и экспонирования рисунка
через маску, как это делается в рентгенолучевой
или оптической литографии. Ясно, что изготовле-
ние необходимых для этого масок — дело чрез-
вычайно сложное, так как одни их участки
должны поглощать излучение с частотой, на-
много большей световой, тогда как другие участ-
ки это излучение должны беспрепятственно про-
пускать. И, как обычно, результирующая величи-
на разрешающей способности такого метода
зависит от величины зазора между шаблоном
(маской) и пластиной. Исследования методов
экспонирования параллельными пучками ведут-
ся в настоящее время различными компаниями,
и полученные ими результаты весьма обнаде-
живающи: электронно-лучевая и ионно-лучевая
литографии через маску определенно позволяют
получать линии шириной менее 0,5 мкм.
н
I I о даже когда имеется возможность
получать путем экспонирования сверхмалые гео-
метрические размеры, при проявлении рисунков
возникает ряд других технических трудностей.
В настоящее время в полупроводниковой про-
мышленности почти повсеместно используется
так называемая жидкостная обработка, т. е.
применение жидкостных проявителей для полу-
чения тех химических изменений в экспониро-
ванном резисте, которые требуются для его по-
следующего травления.
Технология жидкостного химического прояв-
ления резистов имеет, по словам Джорджа Хейл-
майера, вице-президента по комплексным иссле-
дованиям, разработкам и конструированию в
фирме Texas Instruments Inc. (Даллас), много
серьезных недостатков. Одним из ее отрицатель-
252
ных свойств является возможность абсорбции
резистом жидких химических реактивов, в ре-
зультате которой возможны подтравливание или
набухание резиста, или оба эти явления. Боль-
шей частью, по словам Хейлмайера, жидкостное
химическое травление представляет собой «эм-
пирический процесс, весьма трудно поддающий-
ся контролю и управлению».
При уменьшении размеров полупроводниковых приборов
электрические поля в них растут, так как заряды сосредо-
точиваются на все меньших участках. Поэтому при длине
канала немного меньше 1 мкм соответствующий ей за-
творный окисел толщиной 30 нм будет пробит уже при
напряжении 5 В. В связи с этим в СБИС придется исполь-
зовать более низкие внутренние напряжения.
Неконтролируемость метода жидкостного
травления заставила исследователей и работни-
ков промышленности сосредоточить свои усилия
на разработке методов сухого травления, в кото-
рых в качестве травителя используется плазма.
«Сухое травление позволяет получать очень кру-
тые края и более прецизионные рисунки в обра-
батываемом материале без какого-либо подтрав-
ливания», — говорит Хейлмайер. Саму же плаз-
му можно использовать не только для травления
резиста, но и для травления кремния и метал-
лов.
Но даже при условии успешного экспониро-
вания и проявления рисунков с минимальными
размерами порядка 1 мкм и менее нет никакой
гарантии, что изготавливаемые кристаллы мож-
но будет выпускать в условиях массового про-
изводства. Еще до того, как будут достигнуты
предельные возможности литографии, специали-
стам отрасли придется учесть и решить пробле-
мы, непосредственно относящиеся к приборам
как таковым. Они должны будут понять и смо-
делировать поведение структур с геометрически-
ми размерами менее 1 мкм, найти способы и
средства для выполнения межсоединений между
огромным количеством элементов, изготавливае-
мых на одной подложке, и сконструировать под-
ходящие корпуса, которые бы обеспечивали
быстрый отвод тепла, необходимый для нормаль-
ной работы быстродействующих схем.
К сожалению, по мере уменьшения геометри-
ческих размеров элементов электрические поля в
них растут, так как заряды при этом концентри-
руются на все более малых участках. При доста-
точно значительном уменьшении размеров МОП-
транзистора возможен пробой как его переходов-
в полупроводнике, так и затворного окисла. Для
того чтобы МОП-транзистор нормально работал,
необходимо, чтобы расстояние между его исто-
ком и стоком было больше, чем сумма толщин
обедненных областей, связанных с каждым ив
этих электродов прибора. И хотя уменьшить глу-
бину проникновения обедненных областей в ка-
нал можно путем повышения концентрации при-
меси в подложке транзистора, при этом повыше-
нии произойдет одновременное увеличение элект-
рического поля в затворном окисле.
По словам Уильяма Говарда, директора по
технологии и планированию в фирме Motorola
Inc. (Финикс), «пробой представляет собой ос-
новную проблему. С уменьшением геометриче-
ских размеров элементов возрастают действую-
щие в них электрические поля, так что в некото-
рых случаях при создании приборов на базе
Н-МОП-технологии (технологии высококачест-
венных МОП БИС с уменьшенными геометриче-
скими размерами элементов) мы уже собираем-
ся учесть необходимость решения проблемы,
связанной с напряжением питания». Говард не
утверждает, что ему известно окончательное ре-
шение этой проблемы, однако он высказывает
по этому поводу два предположения: «Мы мо-
жем попросить заказчиков перейти на более
низкие напряжения питания, например, от 2 до
3 В, или использовать встроенные регуляторы
напряжения в составе кристаллов БИС». В обо-
их случаях действующее на транзисторы напря-
жение будет уменьшено. Согласно показанному
(с. 252) графику, при максимальном напряже-
нии на затворе, равном 2 В, длина канала
МОП-транзистора может быть уменьшена до
0,3 мкм. Здесь следует отметить, что некоторые
современные МОП БИС, например ЗУПВ емко-
стью 64К, уже сейчас работают при внутренних
напряжениях менее 5 В.
Ограничение электрических полей в приборе
необходимо, помимо пробоя, и еще по одной при»
чине. Если электроны приобретают достаточно
высокую энергию, то они могут из кремния про-
никать в окисел и захватываться имеющимися в
нем ловушками. А так как эти так называемые
25$
горячие электроны несут на себе отрицательный
заряд, то пороговое напряжение включения (или
выключения) МОП-транзистора может в резуль-
тате этого изменяться. Более того, предполагает-
ся, что применение новых усовершенствованных
технологических методов, например, электронно-
лучевого экспонирования и сухого плазменного
травления, сделает решение этой проблемы еще
более сложным, так как генерируемые в этих
Может показаться, что с внутренними межсоединениями
в СБИС не связано каких-либо серьезных ограничений, од-
нако многие полупроводниковые компании ставят пробле-
му межсоединений на первое место в перечне проблем
создания СБИС. Занимаемая межсоединениями площадь
растет весьма быстро; очень скоро она может сравняться
с площадью, занимаемой самими логическими схемами.
установках излучения с повышенными энергия-
ми могут вызвать увеличение плотности элект-
ронных ловушек в затворном диэлектрике при-
боров.
Некоторым может показаться, что с внутрен-
ними межсоединениями в СБИС не может быть
связано каких-либо серьезных ограничений, од-
нако специалисты компании Motorola, например,
ставят проблему межсоединений на первое место
в перечне проблем создания СБИС. По мере
увеличения количества элементов на кристалле
проблема организации соединений между ними
становится все более острой. Эти межсоедине-
ния занимают все большую часть площади кри-
сталла, вследствие чего премущества дальней-
шего повышения уровня интеграции, особенно в
логических схемах, быстро уменьшаются. Роберт
Киис, сотрудник Исследовательского центра
им. Уотсона компании IBM, предсказывает, что
в логических схемах величина площади кристал-
ла, приходящаяся на внутренние соединения,
будет расти быстрее, чем площадь, занимаемая
собственно логикой, и что уже в 1980 г. эти две
величины станут в действительности почти оди-
наковыми.
Один из путей уменьшения занимаемой меж-
соединениями площади кристалла — это проста
введение дополнительных уровней межсоедине-
Испючник: компания Texas Instruments Inc.
Межсоединения на кристаллах СБИС занимают ту площадь,
которую можно было бы использовать для размещения'
логических схем. Однако эта проблема имеет решения.
Одно из них — это увеличение числа уровней межсоедине-
ний. Но даже при 12 уровнях в приборе с 25 тыс. венти-
лей на долю межсоединений будет приходиться половина
площади кристалла.
ний. Из приведенных на с. 253 графиков видно,,
как уменьшается занимаемая соединительными
проводниками относительная площадь кристалла
при переходе от используемых в настоящее вре-
мя трех уровней межсоединений к шести и
12 уровням. Графики свидетельствуют о том, что
даже при использовании 12 уровней межсоеди-
нений на их долю приходится свыше половины
площади кристалла, содержащего всего 25 тыс.
вентилей.
С уменьшением геометрических размеров,
элементов ИС возрастает также сопротивление
межсоединений, так как уменьшается площадь
поперечного сечения соединительных проводни-
ков. Следствием этого могут стать увеличение
рассеиваемой мощности, снижение быстродей-
ствия или оба эти явления вместе. Стремление
специалистов устранить эти нежелательные яв-
ления вызвало растущий интерес к применению
методов лазерного отжига и силицидов тугоплав-
ких металлов в качестве материалов межсоеди-
нений. При осаждении подобного материала
(например, силицида вольфрама) поверх поли-
кремниевой шины достигается резкое снижение
254
се электрического сопротивления. Кроме того,
такое осаждение оказывается полностью совме-
стимым с применением кремниевых затворов и с
технологией СБИС в целом.
В дополнение к многочисленным проблемам
и трудностям изготовления кристаллов СБИС
придется решать еще не менее сложную пробле-
му их сборки в корпуса. «Возможно, что оконча-
тельный предел роста сложности СБИС будет
связан с вводом и выводом внешних по отноше-
нию к схемам сигналов», — говорит Говард из
фирмы Motorola. Но даже в том случае, если при
помощи встроенных дешифраторов или мульти-
плексирования сигналов количество внешних
контактов кристалла удастся сохранить на при-
емлемом уровне, «наши ограниченные возможно-
сти в части отвода тепла от полупроводниковых
приборов приведут к появлению тепловых барье-
ров». Это заявление сделал Хейлмайер из фир-
мы TI, добавивший также, что «независимо от
наших возможностей в части создания прецизи-
онных геометрических конфигураций приборов
тепловые ограничения начнут сказываться за-
долго до физических, технологических или лито-
графических ограничений».
Переход от воздушного охлаждения к жид-
костному может на значительное время отодви-
нуть срок начала действия этих тепловых огра-
ничений в процессе развития техники и техноло-
гии СБИС. Но уже для следующего поколения
приборов жидкостное охлаждение сможет зна-
чительно повысить допустимую плотность выде-
ляемой мощности. Предел возможностей жид-
костного охлаждения по плотности мощности со-
ставляет около 20 Вт/см2, так как при этой мощ-
ности начинается кипение фреона. Другое реше-
ние данной проблемы заключается в переходе на
микромощные разновидности логических схем,
например на комплементарные МОП-схемы.
Многие компании в настоящее время ведут ин-
тенсивные исследования в этом направлении.
После разработки и освоения технологических
методов изготовления схем с очень жесткими
допусками на физические параметры каждой
полупроводниковой компании придется сразу
же решать вопрос о выборе элементной базы для
своих СБИС. Элементная база СБИС должна
удовлетворять по крайней мере двум важным
требованиям: схемы должны иметь очень высо-
кую плотность упаковки и очень высокое быстро-,
действие. Как видно из таблицы, в настоящее
время существует достаточно много разновидно-
стей логических схем. А ведь в эту таблицу не
включены еще логические и запоминающие при-
боры, изготавливаемые без использования крем-
ния, — приборы на арсениде галлия и других
полупроводниковых соединениях типа АщВу,
ЦМД-приборы на гранате и приборы на пере-
ходах Джозефсона на ниобиевых или свинцовых
сплавах.
Главными кандидатами на то, чтобы стать
элементной базой будущих СБИС, являются схе-
мы интегральной инжекционной логики (или ка-
кая-либо другая разновидность схем с переклю-
чением тока), n-канальные МОП-схемы, К/МОП-
схемы и логические схемы на арсениде галлия.
Еще одна проблема создания СБИС связана с корпусами
и отводом выделяющегося при работе схем тепла. Корпу-
са с воздушным охлаждением позволяют без специального
теплоотвода рассеивать примерно 1 Вт мощности. В слу-
чае же использования жидкостного охлаждения соответст-
вующий предел по рассеиваемой мощности возрастает при-
мерно до 20 Вт/см2.
Причем многие из них (если не все) будут при
этом изготавливаться на какой-либо из разно-
видностей изолирующих подложек.
Дальнейшие перспективы развития техники
биполярных ИС сейчас предсказывать трудно,
так как в общем миниатюризация биполярных
приборов вызывает значительные сложности. Из-
готовление биполярных транзисторов требует
большего количества технологических операций
по сравнению с МОП-транзисторами, причем
слишком большое количество этих операций свя-
зано с введением примесей (с помощью диффу-
зии или ионной имплантации). Кроме того,
биполярные схемы обычно рассеивают больше
мощности по сравнению с другими типами схем.
Именно из-за этого недостатка современный уро-
вень интеграции биполярных схем относительно
скромен по сравнению с другими.
С другой стороны, схемы интегральной ин-
жекционной логики, имеющие малую величину
произведения мощность X задержка, представля-
ют собой одну разновидность биполярных ИС,
которая может оказаться вполне совместимой с
технологией СБИС. В части сложности кристал-
лов возможности современной технологии и кор-
пусов ограничивают допустимое количество
И2Л-вентилей на кристалле на уровне около
3000 или меньше. Однако, как считает Томас
255
Лонго, вице-президент и главный управляющий
по техническим вопросам в компании Fairchild
Camera & Instrument Corp. (Маунтен-Вью, шт.
Калифорния), есть все основания ожидать, что
уровень сложности И2Л-схем будет каждые два
года удваиваться.
Хорошие перспективы МОП-схемы как эле-
ментной базы будущих СБИС связаны с многи-
ми причинами. Разработчики этих приборов до-
стигли высокой степени совершенства в решении
задач повышения их быстродействия и плотно-
сти упаковки даже без применения минимально
возможных геометрических размеров элементов.
МОП-приборы потребляют небольшую мощность
и обладают свойством самоизоляции; это позво-
ляет хранить заряд на емкостях их затворных
электродов, открывая возможности реализации
схем динамической логики и динамических ЗУ.
Существуют прогнозы относительно чрезвы-
чайно широкого применения комплементарных
МОП-схем в СБИС, но необязательно в памяти.
«К/МОП-схемы сыграют значительную роль в
технике СБИС, — считает Роберт Флетчер, ис-
полнительный директор по разработке инте-
гральных схем в фирме Bell Laboratories. — Би-
полярные и обычные МОП-схемы снова могут
оказаться в ситуации, при которой существует
сильная зависимость между мощностью и уров-
нем интеграции; однако есть некоторые области
применения, где главным ограничением будет
именно потребляемая мощность». Флетчер доба-
вил, что, хотя перспективы применения К/МОП-
схем благодаря их малому потреблению мощно-
сти достаточно значительны, эти схемы, вероят-
нее всего, не будут использоваться в ЗУ из-за
слишком большой площади кристалла, которая
при этом получается. С ним согласен Федерико
Фэггин, президент фирмы Zilog Inc. (Купертино,
шт. Калифорния). Он говорит, что при превыше-
нии определенного уровня сложности БИС при-
менение К/МОП-схем станет необходимым, одна-
ко к памяти это не относится.
Жозеф Борель, директор лаборатории при-
кладной микроэлектроники в Гренобле (Фран-
ция) рассуждает аналогично. «Малая потребляе-
мая мощность, вероятно, стимулирует разработ-
ку некоторых высококачественных К/МОП-схем
со значительно повышенной плотностью упаков-
ки», — говорит он. Борель является также сто-
ронником схем на сапфировых подложках, обла-
дающих высокой устойчивостью к паразитным
эффектам, которые, как он считает, устранить в
биполярных ИС или в МОП ИС на монолитных
кремниевых подложках не удается.
Сапфир действительно представляет собой
хороший материал для подложки при изготовле-
нии кремниевых ИС, так как кристаллические
решетки кремния и сапфира близки друг к дру-
гу. Однако по-прежнему серьезным ограничением
здесь остается высокая стоимость сапфира; в
конце концов, натуральный сапфир относится к
драгоценным камням. Стремясь снизить стои-
мость сапфировых подложек, отделение ИС ком-
пании RCA Corp. (Сомервилл, шт. Нью-Джер-
си) занималось разработкой метода получения
сапфировых лент вытягиванием из расплава. Но
пока им не удалось снизить цены приборов на
сапфировых подложках до уровня цен аналогич-
ных приборов на монолитных кремниевых под-
ложках. Билл Говард из фирмы Motorola согла-
сен с тем, что применение изолирующих подло-
жек может стать эффективным способом созда-
ния СБИС с пониженной потребляемой мощно-
стью, ослабленными паразитными эффектами и
высоким быстродействием. Однако он не назвал
сапфир подходящим материалом для таких под-
ложек; действительно, он в шутку называл
структуру КНС-схем «кремний-на-чем-то-еше».
дним из косвенных методов форми-
рования монокристаллических кремниевых пле-
нок на изолирующих подложках является ла-
зерный отжиг осажденного на изолирующую
подложку поликристаллического материала.
В настоящее время многие специалисты исследу-
ют этот подход и получают вполне обнадежи-
вающие результаты. Уже изготовлены приборы
с хорошими характеристиками, выполненные в
крупнозернистом кремнии, полученном методом
лазерного отжига выращенного поверх двуоки-
си кремния или нитрида кремния поликремние-
вого слоя. Однако еще важнее то обстоятельст-
во, что возможность выращивания поликремния
поверх окисных слоев и наоборот может от-
крыть путь к созданию действительно трехмер-
ных структур ИС в отличие от планарных струк-
тур, используемых в настоящее время практи-
чески повсеместно.
Можно с уверенностью сказать, что техноло-
гия n-канальных МОП БИС найдет применение
в производстве СБИС. Благодаря непрерывному
совершенствованию схемотехники, конструкции
и технологии изготовления уровень сложности
этих схем до сих пор возрастал в точности по
известному закону Мура. Этот закон гласит, что-
сложность (уровень интеграции) полупроводни-
ковых приборов ежегодно возрастает вдвое. За-
кон назван по имени председателя фирмы Intel
Corp. Гордона Мура, который, как считается^
первым предсказал эту зависимость.
Однако в скором времени этот закон должен
нарушиться. В связи с проблемами дальнейшего'
совершенствования как методов литографии, так
и методов обработки пластин уровень интегра-
ции всех видов МОП БИС, в том числе и п-ка-
нальных, будет, вероятно, в дальнейшем расти
несколько медленнее. Видимо, его удвоение бу-
дет теперь происходить примерно раз в два года.
Огромные количества продаваемых ежегодно
статических и динамических n-канальных МОП
ЗУ с произвольной выборкой представляют со-
256
ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БИС
Показатель	Современная технология, 1979— 1980 гг.								Будущая технология, 1985 — 1990 гг.	
	Биполярная технология				МОП-технология					
	ТТЛ	мш/ттл	эсл	И2Л	р-МОП	п- МОП	к/моп» (МП)	К/МОП (КНС)	Кремний на сапфи- ре	Арсенид галлия
Сложность техноло- гии (количество опе- раций)	18—22*	18—23*	19—23*	13—17	8—14	9—15	14—17	14—20	14—20	16
Сложность логики (число элементов в 2-входовом вентиле)	12	12	8	3—4	3	3	4	4	3—4	2
Плотность упаковки, вентиль/мм2	10—20	20—40	15—20	75—150	75—150	100—200	40—90	100—200	200—500	300—1000
Типовая задержка распространения, нс	6—30 (Ю)	2—Ю (5)	0,7—2 (2)	7—50 (20)	30—200 (ЮО)	4—25 (15)	10—35 (20)	4—20 (Ю)	0,2—0,4 (0,3)	0,05—0,1 (0,07)
Произведение быстро- действие X мощность, пДж	30—150	10—60	15—80	0,2—2,0	50—500	5—50	2—40	0,5—30	0,1—0,2	0,01—0,1
Вероятность дальней- шего усовершенство- вания	Малая	Малая	Малая	Умерен- ная	Малая	Высокая	Умерен- ная	Высокая	Высокая	Высокая
* Операции формирования окисной изоляции не учитываются.
1 К/МОП (МП)—К/МОП-схемы на монолитной подложке. Источник: центр микроэлектроники компании Lockheed.
бой убедительное свидетельство успешного раз-
вития данной технологии. Это развитие продол-
жится и в дальнейшем, обеспечив в 1980-х годах
Возможно ли создание трехмерных ИС? Несомненно, и
важным шагом на пути к этому, возможно, станет разра-
ботка метода лазерного отжига поликремния. Вверху по-
казан слой поликремния на пленке двуокиси кремния до
лазерного отжига (поверхность грубая, бугристая), вни-
зу— отожженный поликремний, имеющий значительно бо-
лее гладкую поверхность.
создание динамических ЗУ емкостью 256К и
1 Мбит.
С точки зрения сборки в корпуса для реше-
ния этой задачи потребуется уменьшение мощ-
ности, рассеиваемой запоминающими элемента-
ми, на порядок величины — примерно до
1 мкВт/бит. Большинство компаний, выпускаю-
щих БИС, считают, что это вполне реально.
Естественно, что для получения высокого выхо-
да годных площадь запоминающего элемента
должна быть существенно уменьшена.
ИмеетСя много различных подходов
к созданию сверхминиатюрных запоминающих
элементов динамических n-канальных МОП ЗУ.
Один из них — это МОП-технология с четырех-
кратным самосовмещением, разработанная
японской кооперативной лабораторией СБИС в
Кавасаки. Эта технология, представленная ее
разработчиками на Международной конферен-
ции по электронным приборам 1979 г., объеди-
няет процессы изготовления поликремниевых за-
творов, диффузионных областей истока и стока,
участков с глубокими диффузионными областя-
ми и межсоединений, обеспечивая получение
абсолютно минимального, по мнению японских
специалистов, динамического запоминающего
элемента размером 2X3 мкм. Поэтому на базе
данной технологии оказывается вполне реаль-
257
ним изготовление монолитного кристалла памя-
ти емкостью 1 Мбит при площади подложки не-
многим более 6 мм2.
Другой вариант микроминиатюрного динами-
ческого запоминающего элемента предложен
компанией Texas Instruments — это элемент с
конусообразной изоляцией. Этот элемент обес-
печивает хранение 1 и 0 без использования за-
поминающего конденсатора. Он изготавливает-
ся по технологии с одним уровнем поликремния
и ионной имплантации примесей п- и р-типа,
обеспечивающей распределение потенциала, на-
поминающее профиль дорожки в кегельбане. Та-
В современных ЗУ с произвольной выборкой в каждом за-
поминающем элементе используется всего один транзи-
стор, однако помимо этого транзистора в элементе есть
еще и конденсатор. Делались различные попытки исклю-
чить этот конденсатор; одним из вариантов является запо-
минающий элемент с конусообразной изоляцией. Показан-
ное на рисунке распределение потенциала обеспечивает
захват заряда в область под затвором.
кое распределение потенциала позволяет захва-
тывать в область канала пакет дырок, а наличие
или отсутствие в канале дырок соответствует
хранению 1 или 0 соответственно. Благодаря
этому элемент с конусообразной изоляцией мо-
жет быть сделан на 30 % меньшим однотранзи-
сторного запоминающего элемента с запомина-
ющим конденсатором.
Если бы конструкцию элемента с конусооб-
разной изоляцией можно было каким-то обра-
зом совместить с конструкцией и технологией
изготовления элемента с четырехкратным само-
совмещением, то площадь запоминающего эле-
мента составила бы всего лишь 1,8 мкм2. По
словам Арнольда Рейсмана, сотрудника иссле-
довательского центра им. Уотсона компании
IBM, эта цифра весьма близка к существенным
физическим ограничениям. Он сказал, что моде-
9 Электроника № 9
лпрование на ЭВМ показало, что при длинах
каналов около 0,8 мкм имеющихся в приборах
шумов и помех оказывается достаточно, чтобы
вызвать постоянно открытое состояние ключа на
полевом транзисторе.
Это предельное ограничение можно обойти
путем охлаждения кристалла, однако скорее
всего будет выбрано другое техническое реше-
ние: применение не динамических, а статических
элементов памяти. В статических элементах на
затворах транзисторов не хранится заряд, кото-
рый требуется постоянно регенерировать, так
что тепловые.шумы влияют на их работу значи-
тельно меньше. Поэтому еще до 2000 г. может
произойти резкий переход от динамических
ЗУПВ к статическим.
Очевидно, что ПЗУ, в которых не предусмот-
рена электрическая запись информации, допус-
кают возможность еще более значительной ми-
ниатюризации по сравнению с ЗУПВ. «Постоян-
ные ЗУ в действительности представляют собой
чрезвычайно интересные и важные приборы, ко-
торые пока что не привлекли к себе заслуживае-
мого ими внимания,— утверждает Дж. Сили, ви-
це-президент и управляющий корпоративными
исследованиями и разработками в фирме Ame-
rican Microsystems Inc. (Санта-Клара, шт. Ка-
лифорния). — В действительности размеры эле-
мента ПЗУ можно свести почти к размерам об-
ласти пересечения двух линий, так что вполне
реально получение минимальной площади запо-
минающего элемента всего 1,6 мкм2».
Однако Сили сопровождает свой прогноз раз-
личными замечаниями и предостережениями.
Например, по его словам, конструкция усилите-
лей считывания должна быть переработана так,
чтобы они считывали не напряжение, а ток, а для
получения высокого быстродействия следует при-
нять во внимание влияние сопротивления соеди-
нительных шин. «Здесь придется уже говорить
о применении экзотических видов технологии,
например лазерного отжига»,— предупрежда-
ет он.	:
Существуют и другие способы совершенство-
вания конструкции и технологии приборов памя-
ти— как ЗУПВ, так и ПЗУ. Такое техническое
решение, как конусообразная изоляция, позволя-
ет приблизить плотность упаковки и уровень
интеграции ЗУПВ к соответствующим показа-
телям ПЗУ. Однако будущие ЗУПВ станут по-
добными ПЗУ и по такому показателю, как ор-
ганизация. «При прежних переходах от поколе-
ния к поколению мы всегда знали, как будет
организован следующий прибор: 16КХ1 бит,
64КХ1 бит и т. д., — говорит Хейлмайер из фир-
мы TI. — Но теперь впервые создалась такая си-
туация, что организацию следующего прибора
уже нельзя определить просто линейной интер-
поляцией». Хейлмайер указывает на наличие
«новых» интересных вариантов организации ЗУ»,
предназначенных для рынка компонентов опера-
258
Для выхода за ограничения по быстродействию, обуслов-
ленные применением кремния, можно использовать такой
материал с повышенной подвижностью носителей, как
арсенид галлия. В этом случае возникает свой комплекс
проблем, одна из которых — отсутствие возможности выра-
щивать изолирующие слои методом окисления. Тем не ме-
нее на арсениде галлия уже удалось реализовать схемы,
подобные этому счетчику.
тивной микропроцессорной памяти. Вполне воз-
можно, что объем этого рынка в 1980-х годах
станет соизмеримым с объемом рынка компо-
нентов памяти для оперативных ЗУ больших ма-
шин. В связи с этим Хейлмайер предполагает
переход на приборы с байтовой и словарной
организацией.
Другая причина для отказа от организации
с одноразрядными словами — это недопустимое
возрастание времени испытаний таких кристал-
лов. «Каким образом вы собираетесь испытывать
кристалл емкостью 500КХ1 бит?», — спраши-
вает Хейлмайер. Он предсказывает, что в общем
случае конструкция и организация СБИС памя-
ти будут оптимизироваться применительно к си-
стеме, для которой они разрабатываются. «Су-
ществует ряд схем организации и управления
памятью, которые мы в настоящее время реали-
зуем с помощью программного обеспечения», —
говорит он, добавляя при этом, что даже при
наличии возможности изготовить ЗУПВ емко-
стью, скажем, 0,5 Мбит разработчик вполне
может предпочесть употребить часть имеющих-
ся у него технологических возможностей на ос-
нащение кристалла памяти такими встроенны-
ми блоками, как блоки самопроверки для защи-
ты от сбоев и управления памятью.
Одна из причин применения таких средств
самопроверки для обнаружения сбоев является
одновременно и причиной для отказа в будущем
от динамических приборов памяти в пользу ста-
тических. Эта причина — радиация (например,
излучение альфа-частиц, вызывающее сбои ЗУ).
Статические запоминающие элементы меньше
подвержены влиянию радиации, но многие спе-
циалисты считают, что ситуация в целом будет
ухудшаться и на скорое решение проблемы рас-
считывать не следует. Гордон Хоффман, управ-
ляющий по компонентам и системам памяти в
фирме Mostek Corp. (Кэрролтон, шт. Техас),
высказывает такое зловещее предостережение:
«Я боюсь, что по мере уменьшения геометриче-
ских размеров мы столкнемся с влиянием и дру-
гих видов радиации — возможно, что это будут
259
космические лучи. Если соответствующие ча-
стицы обладают высокой энергией и не тормо-
зятся органическими покрытиями, то у нас бу-
дут большие неприятности». Хоффман не един-
ственный, кто поднимает вопрос о космических
лучах, однако общее мнение всех других специа-
листов таково, что с этими лучами не будет свя-
зано никаких принципиально непреодолимых
трудностей. «Мы решим проблемы, связанные
как с альфа-частицами, так и с космическими
лучами и другими видами радиации», — гово-
рит Фэггин из фирмы Zilog. «Необходимо сосре-
доточить все усилия в области работ по техно-
логии кремниевых приборов, методам их сборки
в корпуса и конструированию ИС на решении
проблем, вызываемых воздействием альфа-ча-
стиц, — говорит Лесли Вадаш, вице-президент
фирмы Intel Corp. — Исправление ошибок на
системном уровне позволит резко ослабить
остроту этой проблемы, а ведь то же самое
можно заложить и в системы памяти на кри-
сталле».
Усовершенствованы будут и различные энер-
гонезависимые приборы памяти, особенно при-
боры с электрическим стиранием информации.
Наиболее перспективная работа в этой области
выполнена недавно фирмой Xicor Inc. (Санни-
вейл, шт. Калифорния). В созданном этой фир-
мой энергонезависимом ЗУПВ используется уси-
ленное туннелирование электронов на плава-
ющий поликремниевый затвор и с него. С по-
мощью этого туннелирования осуществляется
запись на затвор логических единиц и нулей,
сохраняющихся на затворе даже при отключе-
нии питания. Но в отличие от всех предшеству-
ющих приборов ЗУ фирмы Xicor работает во
всех режимах от одного источника питания на-
пряжением + 5 В и изготавливается практиче-
ски по стандартной технологии п-канальных
МОП БИС с поликремниевыми затворами.
В конструкции прибора не используются ни
специальные нитридные пленки, ни дорогие
корпуса с кварцевыми окошками, пропускаю-
щими стирающее излучение. Поэтому память
данного типа может быть изготовлена- на одной
подложке с микропроцессором, а лазерный от-
жиг позволит реализовать многослойный вари-
ант этого поликремниевого элемента памяти,
обеспечить его интеграцию по вертикали и тем
самым резко уменьшить занимаемую им пло-
щадь.
С
^^уществует много веских причин, по
которым кремний используется для изготовления
электронных компонентов. После кислорода он
является самым распространенным элементом в
земной коре. Еще более важно то, что на крем-
нии очень легко выращивать изолирующие слои.
Но стремление к дальнейшему улучшению рабо-
чих характеристик — быстродействия и плотно-
9*
сти упаковки — электронных приборов требует от
промышленности разрабатывать логические при-
боры и приборы памяти на других полупровод-
никовых материалах. Ведь кремний для полу-
проводниковой технологии — то же самое, что
чугун и сталь для современной металлургии, т. е.
чрезвычайно полезный основной материал, при-
годный для использования при относительно не-
сложных требованиях к изделиям.
Уже сейчас созданы приборы памяти, кото-
рые не только в лабораторных условиях, но и
в условиях промышленного производства пре-
взошли кремниевые приборы памяти по макси-
мальной информационной емкости как минимум
в четыре раза. Этими приборами являются ЗУ
на цилиндрических магнитных доменах. Уже
видны «на горизонте» и другие технологические
подходы, которые позволят столь же существен-
но повысить скорость вычислений, хотя пока в
разработке и изготовлении выпускаемых про-
мышленностью серийных приборов эти техноло-
гии не применяются.
В настоящее время на пути применения этих
технологий, в число которых входят технологии,
основанные на применении арсенида галлия и
использовании переходов Джозефсона на сверх-
проводящих материалах, стоят препятствия, свя-
занные с высокой стоимостью изготовления и
эксплуатации соответствующих приборов. На-
пример, арсенид галлия очень токсичен, и, кро-
ме того, на нем невозможно выращивать изоли-
рующие слои.
А для работы переходов Джозефсона их тре-
буется охлаждать почти до абсолютного нуля.
(Некоторые теоретики утверждают, что можно
сделать переходы Джозефсона, работающие при
нормальной комнатной температуре, однако это
их утверждение до сих пор не обосновано и не
доказано даже теоретически.)
Но все же область практического использо-
вания квантовых переходов в электронной техни-
ке уже существует — это область приборов па-
мяти на цилиндрических магнитных доменах
(ЦМД). Было время, когда хранение информа-
ции в виде миниатюрных магнитных доменов в
таких материалах, как гранат, представлялось
таким же сомнительным и- отдаленным делом,
каким сегодня представляется промышленное
производство и применение переходов Джозеф-
сона. Но сейчас вера в новую ЦМД-технологию
настолько окрепла, что ряд полупроводниковых
компаний уже выпускает кристаллы ЦМД-памя-
ти емкостью четверть мегабита и один мегабит,
а в ближайшее время должны быть созданы
кристаллы емкостью 4 Мбит и более. Действи-
тельно, ведущие исследователи — прикладники
в данной области преисполнены энтузиазма по
поводу перспектив ЦМД-технологии.
«Прогресс ЦМД ЗУ будет аналогичен про-
грессу динамических ЗУПВ в течение, вероят-
но, ближайших 10—15 лет. Это означает, что
260
их уровень интеграции (информационная ем-
кость кристаллов) будет увеличиваться в четыре
раза каждые три-четыре года», — предсказы-
вает Доналд Брайсон, работавший раньше в
фирме Intel Magnetics Inc. (Санта-Клара,
шт. Калифорния). А X. Туме, вице-президент
компании Texas Instruments, отмечает: «Я ду-
маю, что в процессе развития техники и техно-
логии ЦМД ЗУ появятся изобретения, которые
откроют возможности создания кристаллов не-
больших размеров со сверхвысокой плотностью
упаковки доменов. Наверняка будут сделаны
существенные изобретения или усовершенство-
вания в области структур приборов и их кон-
струкции и организации в целом, которые поз-
волят реализовать еще более перспективный и
жизнеспособный подход по сравнению с исполь-
ЦМД ЗУ с продвигающими структурами в виде соприка-
сающихся дисков найдут применение раньше, чем приборы
с токовой выборкой или доменные решетки. Подобные
структуры можно делать в пермаллоевой пленке, однако
лучший способ — формирование их методом ионной им-
плантации. В таких продвигающих структурах нет зазоров,
что позволяет получать более высокую плотность хране-
ния информации при заданной разрешающей способности
литографии.
зуемым в выпускаемых в настоящее время
структурах».
Существующие на сегодняшний день кри-
сталлы емкостью 0,25 и 1 Мбит представляют
собой приборы с управляющими соленоидами и
выборкой полем. В них вращающееся магнит-
ное поле создается с помощью двух перекрещи-
вающихся катушек индуктивности, питаемых
переменным током. В этих кристаллах (а также
в ряде будущих ЦМД-приборов) применяются
(и будут применяться) легко намагничиваемые
и размагничиваемые продвигающие структуры
в форме шевронов, выполненные из железо-ни-
келевого сплава пермаллоя. Эти структуры вос-
принимают макроскопическое магнитное поле,
генерируемое управляющими катушками, и.ста-
новятся под его действием микроскопическими
магнитами, полюса которых вращаются парал-
лельно вектору напряженности поля катушек.
Эти пермаллоевые структуры, расположенные
непосредственно над пленкой с доменами, притя-
гивают к себе микроскопические цилиндрические
области, намагниченность которых противопо-
ложна намагниченности пленки граната в целом,
и перемещают их по соответствующим траек-
ториям.
Хотя пермаллоевые продвигающие структуры
и катушки для выборки полем хорошо работают
в кристаллах памяти емкостью 1 Мбит и их,
возможно, удастся использовать и при создании
кристаллов емкостью 4 Мбит, требования к ра-
бочим характеристикам и методам литографии
указывают на то, что в последующих поколениях
ЦМД ЗУ потребуется применять другие, более
оптимальные технические и технологические ре-
шения. В число возможных вариантов этих ре-
шений входят, в частности, следующие:
□	Продвигающие структуры в виде соприка-
сающихся дисков. Эти продвигающие структуры,
изготавливаемые с применением ионной имплан-
тации, похожи на цепочку перекрывающих друг
друга краями монеток, и их можно формиро-
вать в пермаллоевой пленке. Для таких структур
(по сравнению с шевронными) требования к раз-
решающей способности литографии менее жест-
ки и количество литографических операций мень-
ше. Кроме того, при использовании этих струк-
тур домены в регистрах хранения можно дви-
гать в любом из двух противоположных направ-
лений, что в регистрах с шевронными структу-
рами невозможно.
□	Выборка током. Специалисты фирмы Bell
Laboratories сумели успешно заменить катушки
для выборки полем, обеспечивающие продвиже-
ние доменов через регистры, одним или несколь-
кими перфорированными слоями из проводящих
материалов, выполняемыми непосредственно в
структуре ЦМД-кристалла. Эти слои, как и пер-
маллоевый слой, располагаются над слоем маг-
нитного граната, в котором находятся домены.
Очевидное преимущество таких структур — про-
стота конструкции корпуса благодаря отсутст-
вию управляющих катушек. Однако данное ре-
шение может означать еще и возможность созда-
ния ЦМД ЗУ с одним напряжением питания
+ 5 В, для которых легче осуществить автома-
тизированные испытания и сборку в корпуса, а
также повышение быстродействия, так как ско-
рость продвижения доменов не будет ограниче-
на индуктивностью катушек.
□	Доменные решетки. В обоих предыдущих
случаях — как с продвигающими структурами
в виде пермаллоевых шевронов, так и с ионно-
имплантируемыми структурами — единицы и
нули информации представляются (и хранятся)
261
Для получения предельно возможного быстродействия
можно будет использовать схемы на переходах Джозеф-
сона, работающих при сверхнизких температурах. Эти при-
боры могут переключаться за времена менее 10 пс, одна-
ко технология их изготовления очень сложна и критична,
а для их работы требуются температуры, близкие к ОК.
Показанный на фотографии кристалл представляет со-
бой ЗУ.
наличием или отсутствием доменов. В так назы-
ваемых доменных решетках, изобретенных спе-
циалистами Уотсоновского исследовательского
центра компании IBM, информация хранится в
виде состояний стенки одиночного домена. Эти
состояния, количество которых бесконечно,
создаются вращением вектора намагниченности
вдоль цилиндрической стенки доменов. Следова-
тельно, при таком подходе один домен может
хранить как 1, так и 0 (обычно это два состоя-
ния стенки с минимальными энергиями), а оче-
видным его преимуществом является повышен-
ная плотность упаковки.
Уменьшение времени выборки в ЦМД ЗУ
будет достигнуто не только благодаря примене-
нию продвигающих структур в виде соприкаса-
ющихся дисков, выборки током и доменных ре-
шеток, но и благодаря совершенствованию архи-
тектуры этих приборов памяти. Повысить рабо-
чие характеристики можно будет, выбрав опти-
мальное количество регистров хранения и их
положение на кристалле. Есть вероятность и то-
го, что будут разработаны и применены более
совершенные гранаты или какие-нибудь принци-
пиально новые материалы. И наконец, само су-
ществование доменов в очень тонких слоях маг-
нитного материала означает возможность созда-
ния структур с несколькими такими слоями и
соответственно пропорционального увеличения
информационной емкости приборов памяти.
262
Один из крупных недостатков ЦМД-прибо-
ров с периодическими продвигающими структу-
рами шевронного типа — это наличие в них
узких зазоров, необходимых для перехода доме-
нов между структурами. ЦМД-приборы с про-
двигающими структурами в виде соприкасаю-
щихся дисков могут, с другой стороны, работать
без таких зазоров, и именно поэтому требования
к разрешающей способности литографии для та-
ких приборов менее жесткие. Вместе с тем об-
стоятельством, что при изготовлении последних
операции маскирования могут быть заменены
ионной имплантацией, указанные выше сообра-
жения привели к формированию общего мнения
о том, что следующее поколение ЦМД ЗУ будет
-разработано с продвигающими структурами в
виде соприкасающихся дисков, изготавливаемы-
ми с помощью ионной имплантации. В действи-
тельности благодаря упрощению технологическо-
го процесса и с целью более раннего знаком-
ства и освоения новой технологии вполне воз-
можно, что некоторые изготовители применят
соприкасающиеся диски уже при изготовлении
приборов емкостью 1 Мбит и даже, быть может,
256К.
«В современном поколении ЦМД ЗУ исполь-
зуются домены диаметром 3 мкм», — отмечает
Клифф Калем, управляющий прикладными ис-
следованиями в Уотсоновском исследовательском
центре компании IBM, добавляя, что «в следу-
ющем поколении приборов будет достигнут пре-
дел возможностей оптической литографии —
диаметр доменов будет уменьшен до 1,5—2 мкм.
После этого произойдет переход на структуры
с соприкасающимися дисками». X. Сковил, ди-
ректор лаборатории ИС в фирме Bell Laborato-
ries, говорит: «Следует ориентироваться на
структуры, формируемые с помощью ионной
имплантации, среди которых структуры в виде
соприкасающихся дисков являются всего одной
из возможных разновидностей». По его словам,
успешное применение в будущем изготавливае-
мых по методу ионной имплантации продвига-
ющих структур не вызывает сомнений». Однако
он предупреждает, что на кристалле вполне мо-
гут при этом остаться участки или области, для
которых по-прежнему потребуется несколько
масок. По этой причине точность совмещения
масок может оказаться ограничивающим раз-
мер кристалла фактором, хотя для изготовления
основной части кристалла будет достаточно все-
го одной маски.
Другие подходы — с выборкой током и с до-
менными решетками — находятся пока на бо-
лее ранних стадиях исследования. «Пока еще
слишком рано говорить о том, что следующее
поколение ЦМД ЗУ будет изготавливаться по
технологии приборов с выборкой проводящими
слоями»,— утверждает Эндрю Бобек, исследова-
тель из фирмы Bell Laboratories, приложивший
много усилий для разработки и совершенствова-
ния ЦМД ЗУ на структурах с выборкой током.
Тем не менее в своей статье в техническом
журнале фирмы Bell (Bell Technical Journal,
июль — август 1979 г.) он перечисляет все преи-
мущества этого подхода: «Существует ряд осо-
бенностей, которыми обладают только приборы
с токовой выборкой проводящими слоями. В слу-
чае необходимости получить высокое быстродей-
ствие, например, в системах обработки видео-
информации, структуры с выборкой током явля-
ются единственным доступным в настоящее вре-
мя разработчику средством. Ожидаемые малые
габариты корпусов будут важны в тех областях
применения, где существенны размеры аппара-
туры. Еще одно достоинство приборов с выбор-
кой проводящими слоями — это возможность их
функционирования от источников питания с на-
пряжениями порядка типовых логических уров-
ней. И наконец, для схем с выборкой током
потребуются менее точные аналоговые схемы
управления, так как в этом случае критичная
функция точной синхронизации вращающегося
поля исключена». Бобек также думает, что,
вполне возможно, «комбинация управления до-
менами с помощью перфорированных проводя-
щих слоев с доменными решетками сделает эти
структуры еще более привлекательными и пер-
спективными».
Туме из фирмы TI считает, что приборы с
выборкой током «действительно обладают потен-
циальными возможностями работы на частотах
сдвига доменов порядка мегагерц». Очевидная
причина этой возможности заключается в отсут-
ствии в их конструкции управляющих катушек.
Однако он говорит, что, хотя приборы с выбор-
кой током «привлекательны и имеют большие
потенциальные возможности», при их разработ-
ке возникают проблемы материалов. «Для таких
структур надо будет получать гранатовые плен-
ки с меньшей динамической коэрцитивной си-
лой». Это означает, что данный материал дол-
жен легче намагничиваться и размагничиваться,
так как напряженность полей, создаваемых про-
водящими слоями, меньше напряженности полей,
получаемых от управляющих катушек. «Придет-
ся изготовить гранатовую пленку, в которой до-
мены должны передвигаться относительно лег-
ко, — говорит Туме, — а эта легкость определя-
ется коэрцитивной силой материала».
Однако достоинства приборов с выборкой то-
ком, похоже, перевешивают их недостатки, по-
этому данный подход несомненно найдет при-
менение при создании будущих ЦМД-кристаллов.
Другая возможность использования выборки
током — это построение трехмерных приборов
памяти: используемое для перемещения доме-
нов поле локализуется в небольшой области
гранатовой пленки, в которой находятся домены,
поэтому можно будет использовать произволь-
ные сочетания нескольких слоев граната (или
другого высококоэрцитивного материала), ме-
263
Для ЦМД ЗУ с выборкой полем требуются две располо-
женные крест-накрест управляющие катушки. В приборах
с выборкой током такие катушки не нужны. Вместо кату-
шек в них используются слои проводящего материала с
миниатюрными отверстиями в них. Возникающие вокруг
этих отверстий поля и перемещают домены.
талла и диэлектрика, получая на их основе па-
мять огромной емкости.
Доменные решетки обеспечивают четырех-
кратное увеличение плотности хранения инфор-
мации по сравнению с обычными ЦМД-прибора-
мн с такими же диаметрами доменов и разреша-
ющей способностью литографии. Но так как
каждый домен хранит 1 или 0, то в каждом узле
такой решетки обязательно должно быть по
домену. Это одновременно и преимущество, и
сложная инженерная проблема. Преимущест-
во — в повышении плотности хранения инфор-
мации. Но дело в том, что расстояние между
отдельными доменами в решетке представляет
собой очень критичный параметр: при слишком
малом расстоянии домены могут разрушиться
и слиться воедино, а при слишком большом до-
мен может вытянуться и разделиться на два
отдельных домена с неопределенными состояния-
ми стенок.
в
вероятно, самым последним достиже-
нием технологии приборов с доменными ре-
шетками является функционирующий кристалл
памяти емкостью 14,5 кбит, разработанный в
исследовательской лаборатории компании IBM
в Сан-Хосе (шт. Калифорния). Применение
асимметричных пермаллоевых шевронных про-
двигающих структур и канала выборки, поз-
воляющего реверсировать направление движе-
ния доменов, дает возможность организовать
этот кристалл по схеме с регистрами хранения
и ввода-вывода. Однако для создания кристал-
лов большой емкости необходима возможность
иметь в приборе некоторое количество неработо-
способных (избыточных) регистров, обеспечива-
ющих повышение выхода годных кристаллов и
снижение их стоимости. В ЦМД-приборах других
типов подобные регистры можно замаскировать
и при работе не использовать, однако в домен-
ных решетках, в которых регистры расположены
слишком близко друг к другу, это сделать не-
легко. Одно из возможных решений данной про-
блемы — организовать банки регистров, разде-
ленные промежутками, в которых домены не
могут существовать. Но это требует дополни-
тельной площади кристалла и уменьшает тот
выигрыш в информационной емкости, который
достигается в результате перехода на приборы
на доменных решетках.
Если гранат превосходит кремний в части
возможности получения приборов памяти с вы-
сокой плотностью упаковки, то существует ряд
других материалов, переход на использование
которых обещает получение как минимум деся-
тикратного повышения быстродействия ИС. Сре-
ди полупроводниковых соединений типа АщВу
это прежде всего арсенид галлия, а кроме того,
существуют приборы на переходах Джозефсона.
Как уже отмечалось, в будущей полупроводни-
ковой технологии кремний будет играть такую
же роль, какую играют в современной металлур-
гии чугун и сталь — чрезвычайно полезные и
широко применяемые материалы, за исключе-
i64
Показанный на фотографии с большим увеличением при-
бор на доменной решетке представляет собой произведе-
ние искусства. Эта доменная решетка может хранить боль-
шие объемы информации, так как в каждом ее узле нахо-
дится по домену, а единицы и нули хранятся в виде иска-
жений формы доменной стенки, а не в виде наличия или
отсут: вия домена в данной позиции.
нием тех случаев, когда речь идет о чрезвычайно
сложных и жестких требованиях.
Да и сам переход с кремния на другие ма-
териалы тоже не будет слишком быстрым и
резким. Ричард Иден, главный специалист по
полупроводниковой электронике в Международ-
ном научном центре компании Rockwell (Тау-
зенд-Оукс, шт. Калифорния), называет этот пе-
реход не более радикальным, чем переход от
монолитного кремния к структурам на сапфиро-
вых подложках с целью снижения паразитных
емкостей.
Базовый схемный элемент, изготавливаемый
на GaAs, представляет собой металл-полупро-
водниковый полевой транзистор (МЕП-транзи-
стор). Этот прибор очень прост по конструкции:
он выполнен в тонком низкоомном слое мате-
риала, осажденном на высокоомной подложке,
и имеет затвор в виде диода Шоттки, располо-
женный между двумя металлическими контакта-
ми истока и стока. Работает этот прибор совер-
шенно аналогично полевому транзистору с уп-
равляющим переходом (ПТУП): напряжение на
затворе определяет ширину обедненной области
под ним, управляя таким образом током в цепи
исток-сток.
МЕП-транзисторы можно изготавливать и на
кремнии, однако невысокая подвижность носите-
лей в кремнии означает, что особого резона в
этом нет. И наоборот, если на кремнии можно
выращивать изолирующие слои (типа SiOs), то
для арсенида галлия такая мозможность в на-
стоящее время отсутствует, и этим объясняется
то, что изготовить МОП-транзисторы на арсе-
ниде галлия до сих пор не удается. Однако на
этом материале уже успешно реализованы по-
левые транзисторы с управляющим переходом
(ПТУП), полевые транзисторы с управляющим
гетеропереходом (ПТУГП), приборы с зарядо-
вой связью (ПЗС) и приборы с передачей элек-
тронов (ППЭ). Кроме того, на GaAs уже полу-
чены МЕП-транзисторы как с обогащением, так
и с обеднением.
Поэтому уже сложилось общее мнение о
том, что арсенид галлия найдет применение в
технике интегральных схем. Разногласия здесь
относятся лишь к вопросам о конкретных обла-
стях и объеме его применения. «Я очень удив-
люсь, если нам не удастся изготовить пригодные
для практики арсенид-галлиевые ИС, — говорит
Флетчер из фирмы Bell Labs. — Однако мало-
вероятно, что эти ИС в ближайшем будущем за-
менят или потеснят кремниевые приборы. Повы-
шение быстродействия в данном случае сопро-
вождается снижением уровня интеграции». «К на-
стоящему моменту мы уже получили арсенид-
265
галлиевые приборы с рабочими частотами при-
мерно до 20 ГГц,— говорит Мишель Карпентье
из французской компании Thomson CSF. — Но
это только начало. На создание воспроизводимой
и управляемой технологии кремниевых приборов
ушло около 25 лет, поэтому на освоение техноло-
гии арсенида галлия потребуется еще лет 15—20.
А следом за ним пойдет фосфид индия. У нас
сейчас вовсе нет действительно серьезной необ-
ходимости переходить на использование прибо-
ров со значительно более высокими рабочими
частотами».
Последнее замечание — по поводу отсутствия
необходимости переходить на более высокие ра-
бочие частоты — раскрывает причину, по кото-
рой технология и техника другого класса при-
боров (возможно, самых быстродействующих
электронных приборов) пока развиваются отно-
сительно умеренными темпами. Речь идет о пере-
ходах Джозефсона, которые изобрел английский
физик Брайен Джозефсон, впоследствии полу-
чивший за эту работу Нобелевскую премию.
Значительную часть исследований в области
этих приборов выполняет в настоящее время
Уотсоновский исследовательский центр компа-
нии IBM, и пока что для их работы по-прежне-
му требуются температуры, близкие к 0°К.
Калэм из фирмы IBM следующим образом
характеризует основные проблемы технологии
приборов на переходах Джозефсона:
□	Материалы. Переходы Джозефсона изго-
тавливаются из сплавов свинца (не из кремния).
Переход из чистого свинца разрушается после
всего одного цикла срабатывания. Поэтому раз-
работка подходящих свинцовых сплавов стала
важным вкладом на пути создания сегодняш-
них действующих приборов, способных выдер-
живать в лабораторных условиях сотни циклов
срабатывания.
□	Изготовление. Сам переход Джозефсона —
барьер между двумя сверхпроводниками —
должен иметь толщину порядка 5 нм с допу-
ском всего несколько процентов. Характеристики
данного прибора экспоненциально зависят от
толщины этого перехода.
□	Сборка в корпуса. Предельная скорость
переключения перехода Джозефсона составляет
около 1 пс. В настоящее время задержка сигна-
ла при распространении от одной схемы к дру-
гой, а также при его вводе-выводе из прибора
чересчур велика. Поэтому для обеспечения эф-
фективной работы приборов Джозефсона надо,
чтобы их размер был мал и в их состав входи-
ли целые подсистемы.
Последний разработанный в фирме IBM при-
бор на переходах Джозефсона выполнен на базе
логики с инжекцией тока. Схемы в этом приборе
срабатывают всего за 13 пс, однако фактическое
время переключения переходов составляет 7 пс,
а 6 пс уходят на распространение сигнала до
Ю Электроника № 9
соседней схемы. На базе этой технологии уже
реализованы вентили И и ИЛИ.
R
-^спомним, что Гордон Мур сознал-
ся, что он слабо представляет себе пути ис-
пользования преимуществ СБИС во всех об-
ластях, кроме памяти, и что главная труд-
ность сейчас состоит в том, чтобы найти наи-
лучшие способы использования достижений тех-
нологии производства ИС. В ближайшем буду-
щем наверняка произойдет «переливание через
край» достижений технологии ЗУ в технологию
процессорных приборов и наоборот, уже имев-
шее место в прошлом.
Можно достаточно уверенно предсказать и
ряд других достижений, например совершенство-
Для переключения этой экспериментальной сверхминиатюр-
ной мостовой схемы Джозефсона, разработанной компа-
нией IBM, переход не нужен. Ширина и толщина линий в
данной схеме составляет всего порядка 150—200 атомных
диаметров (от 30 до 40 нм). Для формирования этих линий
была использована электронно-лучевая литография.
вание способов сопряжения систем обработки
информации на основе микропроцессоров с ре-
альным внешним миром. Развитие технологии
интегральных схем в течение слишком долгого
времени опережало развитие технологии датчи-
ков и преобразователей данных, поэтому в обоих
указанных областях сейчас принимаются серь-
езные меры по устранению существующего от-
ставания.
Например, две традиционные проблемы тех-
ники преобразователей физических величин в
электрические (связанные с линейностью и ста-
бильностью) сейчас уже не создают серьезных
препятствий развитию этих приборов. Интерес-
но отметить, что это достигнуто благодаря созда-
нию микропроцессора. Путем статистической об-
работки нестабильных сигналов и их последу-
ющей линеаризации микропроцессор может су-
щественно улучшить характеристики преобразо-
266
вателя, поэтому будущие датчики будут, веро-
ятнее всего, содержать встроенные микропроцес-
сорные кристаллы, установленные в одном с ни-
ми корпусе. А благодаря тому, что микроком-
пьютеры уже сейчас стоят достаточно дешево,
есть все основания ожидать широкого распро-
странения в технике недорогих датчиков, реали-
зованных с использованием вычислительных
возможностей этих кристаллов.
Современные достижения технологии моно-
литных преобразователей данных позволяют
ожидать создания в скором времени полностью
автономных однокристальных аналого-цифровых
и цифроаналоговых преобразователей с точно-
стью 16 разрядов. Действительно, в настоящее
время уже выпускаются автономные одно-
кристальные 8- и 10-разрядные преобразователи
обоих типов, а в будущем преобразователи дан-
ных с высокими точностью и разрешающей спо-
собностью будут, вероятно, изготавливаться на
одном кристалле с микропроцессором.
R
возрастут также роль и значение
электронно-оптических приборов. Жидкокристал-
лические материалы будут усовершенствованы
до такой степени, при которой станет возмож-
ным создание недорогих жидкокристаллических
индикаторных панелей, отображающих несколь-
ко строк информации с несколькими десятками
алфавитно-цифровых символов в каждой. В об-
ласти информационных дисплеев высокого клас-
са произойдет, вероятно, замена знакомых всем
электронно-лучевых трубок более плоскими ин-
дикаторными газоразрядными панелями с боль-
шим экраном. Эти панели при вполне приемле-
мой стоимости позволяют отображать сотни ал-
фавитно-цифровых символов в цвете и с прак-
тически неограниченной разрешающей способно-
стью. А главным будущим претендентом на пра-
во стать дисплеем для вывода информации из
ЭВМ является электрохромный дисплей, обеспе-
чивающий отличную контрастность изображения
и его высокое качество с эстетической точки
зрения, способный работать при очень низких
(примерно от 1 до 2 В) напряжениях и рассеи-
вающий очень мало мощности. Одна из возмож-
ностей реализации таких индикаторов предус-
матривает адресацию электрохромного материа-
ла в дисплее световым лучом. Этот подход го-
дится как для устройств вывода графических
данных с большим экраном, так и для алфавит-
но-цифровых информационных дисплеев.
Приборы с зарядовой связью будут также
успешно применяться в качестве инфракрасных
формирователей видеосигналов и датчиков.
Матрицы ПЗС-элементов, способные выполнять
функции передающих телевизионных камер, уже
находят применение в промышленных системах
наблюдения и контроля. В дальнейшем будут
создаваться матричные ПЗС приема изображе-
ний с выполненными на одном кристалле инфра-
красными датчиками, предусилителями и схема-
ми мультиплексирования. Появятся также моно-
литные матричные ПЗС, сочетающие в одном
приборе функции формирования видеосигналов
и цифровой обработки сигналов.
Возможность вводить в ПЗС внешние сигна-
лы с очень высокой скоростью и выводить затем
с много меньшей скоростью позволит чрезвычай-
но эффективно применять матрицы ПЗС-элемен-
тов в качестве недорогих элементов преобразова-
ния сигналов датчиков. В типовых случаях бу-
дут широко применяться ПЗС-матрицы со скоро-
стями ввода данных, составляющими сотни кило-
герц, обеспечивающие отношение скоростей вво-
да-вывода в несколько порядков величины.
Тем временем быстрорасширяющийся рынок,
аппаратуры связи вызовет к жизни новый класс
интегральных оптических элементов. В состав
типовой оптической ИС будут входить источник
света, модулятор, светопроводящий элемент и
детектор, выполненные на одном тонкопленоч-
ном кристалле. Такая ИС обеспечит передачу
данных по волоконно-оптическому кабелю с на-
много большими быстродействием и эффективно-
стью по сравнению с сегодняшними возможно-
стями. Повышение надежности и увеличение сро-
ка службы источников света на арсениде гал-
лия-алюминия примерно до 40 тыс. часов сдела-
ют их главными кандидатами на применение в
длинных линиях оптической связи, работающих
в диапазоне длин волн от 0,8 до 0,9 мкм. Другие
разновидности интегральных оптических элемен-
тов найдут применение в обработке данных.
Можно ожидать, что эти элементы смогут с
исключительно высоким быстродействием выпол-
нять в системах реального времени такие функ-
ции, как преобразование сигналов, их корреля-
ционную обработку и т. д.
Однако воздействие СБИС на электронную
технику будет, без сомнения, как «центростреми-
тельным», так и «центробежным». «Основное
влияние СБИС окажут на компьютерную архи-
тектуру. Это влияние затронет изготовителей
всех классов машин — больших машин, мини- и
микрокомпьютеров, — говорит Вадаш из фирмы
Intel. — По мере возрастания уровня сложности
выполняемых микрокомпьютерами функций все
сильнее растет стоимость их программного обес-
печения. Следовательно будет появляться все
больше таких архитектурных решений, которые
обеспечивают реализацию функций программно-
го обеспечения аппаратными средствами. Это и
станет главным проявлением влияния СБИС на
компьютерную архитектуру».
Одно из изменений, которое относится к па-
мяти микропроцессоров и однокристальных мик-
рокомпьютеров, — резкое увеличение емкости
встроенной (выполненной в составе схемного
кристалла) памяти — приведет к стиранию раз-
личия между этими двумя типами приборов.
267
Каждый микропроцессор станет микрокомпью-
тером.
Получат более широкое распространение и
специализированные процессоры. Они будут раз-
рабатываться специально для управления база-
ми данных и т. д. Первые такие процессоры
можно увидеть уже сегодня — это специальные
приборы для выполнения арифметических опера-
ций с плавающей запятой и процессоры ввода и
вывода. Однако сбыт этих процессоров потребу-
ет большого умения и изобретательности, так
как их специализация на одну определенную за-
дачу означает, что они не будут удовлетворять
требованиям массовых рынков приборов общего
применения.
п
1 1 роцессорные элементы будут в даль-
нейшем становиться все более регулярными в
архитектурном отношении, и поэтому в них все
шире будут применяться микропрограммируемые
управляющие секции и программируемые логиче-
ские матрицы. Единственной возможностью рен-
табельного и экономичного изготовления процес-
сорных кристаллов станет применение в них ре-
гулярных логических схем. А когда эти приборы
приобретут полностью модульную структуру, за-
казчик сможет просто выбирать нужные ему
функции.
В составе микропроцессорных кристаллов бу-
дут предусмотрены значительно более развитые
и «умные» устройства ввода и вывода. Особен-
но это касается каналов последовательной связи,
для которых в составе кристалла будут предус-
мотрены устройства реализации нужных связных
протоколов и устройства высокоуровневого
управления каналами передачи данных. Такое
развитое управление быстродействующими кана-
лами последовательной связи позволит умень-
шить неизбежные трудности, связанные с монта-
жом процессорных элементов в корпуса.
И наконец, исключительно важную роль в
будущих процессорах будут играть встроенные
средства диагностики. В противном случае поль-
зователи сложных процессоров просто будут по-
ставлены перед практически неразрешимыми
проблемами их испытаний.
Несомненно также, что разрядность слова в
процессорах будет постепенно возрастать. Одна-
ко многие специалисты считают, что переход
уровня в 32 бит произойдет еще очень нескоро.
Хейлмайер из фирмы TI говорит, что, «согласно
грубой оценке, требуемая разрядность слова для
процессоров растет на 1 разряд за каждые два
года». Поэтому, по крайней мере в течение
1980-х годов, промышленность будет обходиться
32-бит приборами. Он сказал, что увеличение
разрядности слов оправдано тем, что для реше-
ния различных задач в каждом новом поколе-
нии машин требуется все больше и больше па-
10*
мяти. В частности, по его словам, в дальнейшем
должна получить развитие идея машинного «ра-
зума», для реализации которой потребуются
микропроцессоры с большой разрядностью слов.
По его определению, характеристикой «разум-
ной» машины является выполнение ею не коли-
чественных, а качественных вычислений, т. е. ее
способность делать выводы и заключения и отве-
чать на вопросы о том, как и почему получены
определенные результаты. «Я затрудняюсь ска-
зать что-либо о тех приборах, которые появятся
следом за 32-бит микропроцессорами, — добавил
он, — так как существует целый ряд других воз-
можностей, которые надо будет заложить в эти
приборы».
Одной из таких возможностей является ана-
логовый ввод и вывод. Наиболее эффективным
способом его реализации может оказаться соче-
тание различных видов схем в составе одного
кристалла, т. е. выполнение периферийных бло-
ков кристалла, сопрягающихся с внешним ми-
ром, на биполярных элементах, а внутренних ло-
гических блоков — на плотноупакованных МОП-
схемах. «Микрокомпьютеры станут более при-
способленными для обработки аналоговых сигна-
лов, которые используются в реальных услови-
ях»,— говорит Фэггин из фирмы Zilog.
И конечно, дальнейшее развитие революции
в области обработки данных, начавшейся с мо-
мента появления нынешнего поколения электрон-
ных приборов, будет определяться самим разви-
тием человеческого общества. Однозначный от-
вет на вопрос Гордона Мура о наиболее эффек-
тивных способах использования достижений со-
временной полупроводниковой технологии отсут-
ствует, конечно, именно потому, что этот ответ
зависит от многих разнообразных факторов. Сре-
ди них далеко не самым последним является
степень готовности потребителей и заказчиков
платить за те дополнительные преимущества и
возможности, которые будут появляться благо-
даря все возрастающей «компьютеризации»
больших областей нашей повседневной жизни и
деятельности.
Совершенно очевидно, что наша повседнев-
ная жизнь будет испытывать на себе массу свя-
занных с этим разнообразных влияний. Распро-
странение образа робота в сознании технических
специалистов гарантирует непрерывный поиск
ими машин, способных стать идеальными помощ-
никами людей. А «начинкой» этих машин будут
те логические приборы и ЗУ, создание которых
предвещают выполняемые сегодня эксперимен-
тальные исследования. Однако влияние этих ма-
шин на общество будет зависеть от пути, по ко-
торому пойдет развитие самого общества. Исто-
ки динамичного развития электронной промыш-
ленности, обеспечившего современный уровень
вычислительной техники, коренятся в конкурент-
ной природе самой индустриальной эры.
Инженеры будущего
Успехи в электронной технике существенно изменят характер работы инженеров.
Совершенно ясно, что доминирующая роль, которую в течение двух следующих де-
сятилетий будет играть цифровая полупроводниковая техника, сделает ее главным
полем деятельности инженеров. Возрастет и значение специалистов, которые избе-
рут своей профессией разработку программных средств. Также будут цениться спе-
циалисты по вычислительным машинам и технике связи. Параллельно с новыми фор-
мами обучения получат развитие новые средства проектирования, подобные особо
сложным программам автоматизированных систем проектирования и отличающиеся
легкостью доступа к информационным базам. По-прежнему будут цениться люди, на-
деленные любознательностью и творческими способностями, однако их деятельность
будет протекать в значительно изменившейся обстановке.
Мужчины и женщины, которые в 2000 г. по-
лучат свои инженерные дипломы по электронике,
сегодня еще только учатся ходить и говорить.
И по мере того как они будут взрослеть, будет
также развиваться и сфера деятельности спе-
циалистов той профессии, которую им предстоит
избрать. Так что когда они приступят к первой
своей работе, многие аспекты того, что им при-
дется делать, многие черты обстановки, в кото-
рой им придется работать, и многие особенности
их подхода к порученному делу будут значитель-
но отличаться от всего того, с чем в своей по-
вседневной работе сталкивается сегодня инже-
нер-электрик.
В ходе встреч с работающими инженерами,
руководителями инженерно-технических подраз-
делений и предприятий электронной промышлен-
ности, а также со специалистами по техническо-
му образованию выявилось самое широкое со-
гласие относительно того, какие перемены сле-
дует ожидать и что, скорее всего, останется не-
изменным. Конечно, как признают все, имеются
и непредсказуемые факторы: динамизм электро-
ники способен внести осложнения, которые не-
возможно прогнозировать; темп нововведений
будет неодинаковым для различных отраслей
промышленности, и даже для разных типов ра-
бот в пределах одной отрасли, и, кроме того,
сегодня нет никаких средств, позволяющих пред-
угадывать новую техническую революцию.
Нет никаких расхождений по следующему
пункту: до конца текущего столетия триада в со-
ставе полупроводниковых приборов, цифровой
логики и процесса интеграции схем будет доми-
нировать и именно с ней будут связаны ключе-
вые возможности расширенного использования
инженеров-электроников. Высокого уровня ак-
тивности можно ожидать в области проектиро-
вания систем и разработки программного обес-
печения, причем новые возможности откроются,
в частности, в энергетических приложениях.
Такое развитие не потребует инженера новой
формации, однако, безусловно, возникнет необ-
ходимость в специалистах особой квалификации:
среди прочего они должны будут обладать спо-
собностью к глубокому овладению своей узкой
Future engineers, рр. 565—593.
специальностью, которая должна сочетаться с
интеллектуальной пластичностью, позволяющей
быстро осваивать новые дисциплины, и остро
развитым чувством взаимосвязи между выпол-
няемой работой и окружающим миром.
Рабочее место инженера и средства, которые
он или она используют в своей профессиональ-
ной деятельности, также, скорее всего, подверг-
Автоматизированное рабочее место. К 2000 г. большинство
инженеров будут в своей повседневной работе пользо-
ваться компьютерами. В различных подразделениях фирмы
Bell Laboratories уже сегодня на каждых двух инженеров,
приходится по одному терминалу, оснащенному принтером
и электронно-лучевым дисплеем.
нутся радикальным изменениям. И вероятнее
всего, именно в этих областях различия в темпах
перемен будут особенно заметными. Уже в са-
мом ближайшем будущем станет очевидным, что
среди специалистов по электронике возрастет
процент женщин и представителей национальных
меньшинств. Развитию в таком направлении спо-
собствуют два фактора: более широкое распро-
странение убеждения в привлекательности элект-
ротехники как профессии и изменение позиции
предпринимателей, которые теперь считают, что
среди женщин и национальных меньшинств име-
ется огромное количество людей, привлечение
которых, возможно, позволит устранить хрони-
269
ческий недостаток в технически одаренных спе-
циалистах.
Благодаря таким изменениям система техни-
ческого образования через 20 лет, скорее всего,
будет выглядеть совсем иной. И все же весьма
вероятно, что преобладающим методом обуче-
ния останется доминирующий сегодня метод,
опирающийся на взаимодействие педагога и сту-
дента; и он сохранит свои позиции, несмотря на
широкое внедрение различных методов автома-
тизированного обучения, основанных на приме-
нении компьютеров.
П о мере того как масштабы интегра-
ции смещаются к однокристальным устройствам,
насчитывающим по миллиону и более полупро-
водниковых приборов, неизбежно должны насту-
пить перемены и в жизни конструкторов инте-
гральных схем и изделий на их основе. Уже се-
годня широко распространено мнение, что такие
сверхкристаллы приведут к резкому усложне-
нию задачи проектирования, которую скорее
всего удастся в этом случае решить путем внед-
рения автоматизированного проектирования на
базе компьютеров. «Чтобы справиться с возрас-
тающим уровнем сложности сверхбольших ИС,
каждая из которых в перспективе может содер-
жать 10 млн. логических вентилей, инженеру по-
требуется привлечь себе на помощь все имею-
щиеся ресурсы компьютера»,— отмечает Уильям
Гослинг, профессор электротехники Батского
университета (Англия).
И все же создание весьма изощренных и раз-
нообразных систем автоматизированного проек-
тирования вовсе не означает, что компьютер
взвалит весь процесс проектирования на свои
плечи. «Мы всегда будем нуждаться в людях,
которые будут заниматься архитектурой, —
говорит Л. Дж. Севин, председатель совета ди-
ректоров и главный администратор фирмы Mos-
tek (Карролтон, шт. Техас). —Мы даже будем
нуждаться в людях, которым при проектирова-
нии СБИС придется заниматься задачами очень
сходными с теми, которые решаются сегодня
при создании БИС. За человеком по-прежнему
сохранится важная роль в проектировании ИС».
Севин также полагает, что в результате внед-
рения автоматизированного проектирования со-
кратится число рабочих мест в области схемного
конструирования. Однако другие прогнозисты
оспаривают это мнение. Так, например, Пол Эли,
вице-президент и генеральный управляющий
компьютерного объединения фирмы Hewlett-
Packard (Пало-Альто, шт. Калифорния), ожи-
дает роста спроса на конструкторов больших
интегральных схем. По его мнению, потребуется
больше специалистов этого профиля, чем техно-
логов, «которые будут отрабатывать соответст-
вующие производственные процессы». Однако и
он полагает, что «схемы, насчитывающие мил-
лионы элементов, будут, по существу, разраба-
тывать небольшие группы людей».
«Я не думаю, что схемотехника как специаль-
ность исчезнет, — соглашается с ним Стефан
А. Жигенда, помощник заведующего кафедры
электротехники Техасского университета в Ости-
не. — Эта работа все усложняется, поэтому ра-
зумно предположить, что из теперешней инте-
гральной схемотехники разовьется несколько от-
дельных дисциплин. Однако основными строи-
тельными элементами по-прежнему будут схе-
мы, так что мы будем нуждаться в конструкто-
рах, их проектирующих». Жигенда, являющийся
также руководителем консультационной службы
по компьютерным системам, кроме того, полага-
ет, что значительную роль сыграет и стремитель-
но растущий спрос. Автоматизированное проек-
тирование не сократит, по его мнению, число ра-
бочих мест для схемотехников. «Единственный
вклад автоматизированного проектирования —
это предоставление конструкторам арсенала
средств для решения схемотехнических задач,
которые без этих средств мы не можем эконо-
мично решать», — добавляет он.
Нет сомнений, что техника БИС вывела полу-
проводниковые кристаллы из категории компо-
нентов, а техника СБИС и еще более крупных
интегральных схем переместит кристаллы в ка-
тегорию подсистем. Следовательно, если мы об-
ратимся к конструкторам конечных изделий, то
можно сказать, что их деятельность будет про-
исходить на уровне, совпадающем с системным.
Проектирование на этом уровне, где приходится
оперировать с укрупненными компонентами,
возможно, не потребует тех детальных знаний
в области схемотехники, без которых нельзя
здесь обойтись сегодня. «Инженеру-электронику
средней руки не нужно будет детально разби-
раться в работе центрального процессора, если
только ему не придется заниматся конструиро-
ванием ЦП, — говорит Джим Лалли, генераль-
ный управляющий сектора системных разрабо-
ток фирмы Intel (Санта-Клара, шт. Калифор-
ния).— Важно знать, как функциональные бло-
ки, входящие в состав системы, могут органи-
зовать информационный обмен между собой».
Как предсказывает Лалли, это потребует от
системотехников глубоких знаний в области про-
граммного обеспечения. Это замечание Лалли
нашло искреннюю поддержку со стороны Шанды
Балес, конструктора фирмы Millennium Systems
Inc. (Купертино, шт. Калифорния). «С приходом
микропроцессора каждый разработчик аппарат-
ных средств обязан разбираться в программном
обеспечении. Ему придется писать значительную
часть исходных программ, если не программы
производственного комплекта, — говорит она. —
Программисты же в свою очередь должны луч-
ше знать аппаратные средства, чтобы писать бо-
лее эффективные программы».
270
О
то время как сверх-БИС и инте-
гральные схемы еще более высоких уровней ин-
теграции знаменуют начало этапа, когда более
сложные кристаллы будут функционировать в
качестве подсистем, в равной мере вероятно, что
со временем цифровую логику начнут рассматри-
вать в качестве компонента высшего класса.
«Очень возможно, что к 1990 г. микропроцес-
сорный сектор электронной промышленности до-
стигнет такой зрелости, что вы сможете приоб-
ретать вычислительную мощность точно так же,
как сегодня вы покупаете конденсатор, применяя
эту мощность аналогично тому, как вы исполь-
зуете емкость конденсатора, — т. е. опираясь на
известную и однозначную систему основных пра-
вил»,— предсказывает Гордон Белл, вице-прези-
дент по технике фирмы Digital Equipment. В та-
ком случае проектирование конечных изделий не
будет требовать от конструктора детальных зна-
ний электроники. Более того, по его мнению, по
мере распространения электроники на те обла-
сти, которых она до сих пор еще не коснулась,
конструкторами этих приложений могут оказать-
ся специалисты, далекие от электроники. В таких
областях «инженеры-электроники станут рабо-
тать в области интерфейса, на стыке: они будут
заниматься проблемами ввода информации в
компьютер и вывода данных из него, хотя в
масштабах крупных систем эти компьютеры бу-
дут очень небольшими»,— говорит Белл.
Еще один аспект использования компьюте-
ра, или вычислительной подсистемы, в качестве
системного компонента связан с тем радикаль-
ным повышением эффективности, которое при-
носит его применение в проектировании, причем
непосредственно в самих конструкторских отде-
лах полупроводниковых фирм. Вызванные этим
перемены уже начинают ощущать в конструк-
торских бюро передовых фирм. «Хороший при-
мер из моего непосредственного опыта, опыта ге-
нерального управляющего группы системных
разработок, показывает, что за последние не-
сколько лет производительность инженера-раз-
работчика изделия повысилась в пятикратном
размере, — говорит Лалли из фирмы Intel.—
Прежде разработка процессора с плавающей
запятой, который необходим для существенного
повышения производительности компьютера, тре-
бовала выделения пяти инженеров-конструкто-
ров и дополнительно трех технологов, двух чер-
тежников и четырех техников, которые за 12—
15 мес. разрабатывали три-четыре печатные
платы, напичканные ТТЛ-схемами. Сегодня вы
можете купить один-единственный кристалл, ко-
торый выполнит 90 % работы этих нескольких
печатных плат». Такие успехи облегчают жизнь
инженера и позволяют найти частичное решение
проблемы нехватки талантливых конструкторов,
которая пока не подает никаких признаков к от-
ступлению.
V
7 же сегодня ученые, работающие в
электронной промышленности, отдают себе отчет
в том, что программирование систем будущего
станет задачей неимоверной сложности. Как от-
мечает сотрудник Техасского университета Жи-
генда, важнейшим фактором является стоимость.
Уже в течение значительного периода времени
затраты по созданию программного обеспечения
превосходят затраты по созданию соответствую-
щих аппаратных средств. (Немаловажное значе-
ние имеет, конечно, и быстрое сокращение за-
трат на аппаратные средства.) Кристаллы выс-
шей степени сложности, которые открывают пе-
ред конструкторами новые необъятные возмож-
ности, несомненно, потребуют весьма сложных
программ, способных обеспечить их всесторон-
нюю проверку и испытания.
Разработчики программного обеспечения вне
всякого сомнения смогут воспользоваться теми
преимуществами, которые дают новые средства,
позволяющие повысить производительность.
И тем не менее останется огромный объем дея-
тельности для инженера, выбравшего програм-
мирование своей основной работой. Стремитель-
ный рост применений является еще одним фак-
тором, который гарантирует расширение этого
поля деятельности.
Расширение диапазона применений означает,
что от программиста будет все в большей степе-
ни требоваться не только умение программиро-
вать, но и понимание того, как организованы
и работают аппаратные средства, говорит Род-
жер Р. Бейт, управляющий отделом разработки
усовершенствованных программных средств объ-
единения оборудования фирмы Texas Instru-
ments (Льюисвилл, шт. Техас). Он приводит в
качестве примера опыт работы фирмы TI над
крупными проектами программных средств во-
енного назначения. Часто такие программы
должны разрабатываться с учетом их взаимодей-
ствия с различными датчиками информации и
тому подобными приборами. Таким образом,
разработчик программных средств должен иметь
более детальное знакомство с соответствующи-
ми аппаратными средствами, чем в том случае,
когда ему приходится создавать простые при-
кладные программы для больших машин, осна-
щенных изощренными операционными систе-
мами.
Бейт предвидит проблему, которая уже не за
горами: «Стремительный рост компьютерных
применений потребует увеличения числа людей,
которые сумеют заставить эти прикладные си-
стемы работать». К сожалению, спрос на ква-
лифицированных программистов превысит соот-
ветствующее предложение, и эта нехватка про-
граммистов, как он предчувствует, приведет
к ограничению количества компьютерных приме-
нений в течение ближайших пяти лет или около
того.
271
Противоположного мнения придерживается
Севин (фирма Mostek), который считает, что в
эру СБИС спрос на труд программистов ослаб-
нет, как только наметится тенденция к созда-
нию стандартных пакетов программного обеспе-
чения для специализированных процессоров. Кро-
ме того, языки высокого уровня, используемые
в этих программных средствах, будут блочно-
ориентированными и очень простыми, так что,
по его словам, секретари и другие работники,
принадлежащие к нетехническому персоналу,
смогут писать свои собственные прикладные
программы. Однако от сократившегося отряда
программистов работа потребует «большей
изощренности, а требования технического поряд-
ка вырастут безгранично».
Но позиция Севина — это позиция меньшин-
ства (причем меньшинства, которое составляет
он один, хотя он и имеет репутацию человека,
успешно предсказывающего черты будущего).
Среди прогнозистов, принадлежащих к лагерю
большинства, уже развернулась дискуссия отно-
сительно того, как наилучшим образом решать
проблему нехватки программистов. Бейт, напри-
мер, предвидит появление техника-программиста,
который сможет разгрузить составителя при-
кладных программ от рутинных операций. В ти-
пичном случае, по его мнению, дипломированный
инженер-программист построит структурную схе-
му программы и даст все необходимые опреде-
ления, после чего он передаст проект технику,
который, по существу, и напишет программу.
«Такой техник-программист будет играть особен-
но важную роль в тестировании и эксплуатаци-
онном обсуждении программных средств», — от-
мечает он.
Р абота техника-программиста, напри-
мер, относится к тому классу работ, которые
почти естественно вырастают из сложившейся
организации дела в электронной промышленно-
сти. Однако в ближайшие двадцать лет появит-
ся и много других работ, которые будут при-
надлежать к совершенно новым категориям. Все
эти новые возможности находятся в сфере при-
ложений электронной техники. Такое использо-
вание электроники уже можно наблюдать в ме-
дицине, где электронная революция только на-
чинается, а также в быту и учреждениях кон-
торского типа, которые в максимальной степени
воспользуются преимуществами электроники в
тот период, когда постиндустриальное общество
начало свой переход в информационный век.
Кроме того, как считает Гордон Белл, во многих
применениях необходимую вычислительную мощ-
ность не нужно будет встраивать, а можно бу-
дет подключать извне, так что разработка та-
ких проектов не потребует участия специалистов
по электронике.
Есть одна обширная область применений, ко-
торая перекрывает почти все остальные и, по
всей вероятности, будет доминировать в ближай-
шие 20 лет. Это энергетика. Едва ли необходимо
объяснять, почему быстрое и надежное управле-
ние средствами цифровой логики будет играть
столь жизненно важную роль при преодолении
энергетического кризиса, который сжимает мир
в своих тисках. Например, взгляните на «воз-
рождение энергетического сектора электротехни-
ки», которое в конечном счете привлечет к себе
специалистов по современной электронике, гово-
рит декан инженерного факультета Массачусет-
ского технологического института Роберт С. Си-
менс. Он указывает всего на несколько техниче-
ских методов, которые сегодня являются пред-
метом интенсивных исследований. Среди них он
отмечает магнитогидродинамику, создание элект-
рогенераторов с криогенным охлаждением и по-
лучение термоядерной энергии. В этой области
перед специалистами по электронике открыты
многие возможности, так как сложность техни-
ческих проблем в решаемых, задачах энергетики
возможно удастся преодолеть только средствами
электроники. Возьмем, например, атомную энер-
гию, говорит Сименс. Авария, происшедшая на
атомной электростанции «Три-Майл-Айленд», со-
вершенно ясно показала необходимость исполь-
зования неизмеримо более «разумных» контроль-
но-измерительных приборов и значительно луч-
шей подготовки персонала к действиям в ава-
рийной обстановке, что неизбежно требует со-
здания и использования более совершенных ими-
таторов.
Кроме того, электроника для энергетики ока-
жется лишь верхушкой айсберга, как это обна-
ружилось в работах по контролю условий среды
обитания в области строительства и по контролю
загрязнения воздуха и расхода топлива в авто-
транспорте. Синергическая природа возможных
решений энергетического кризиса становится
ясной, если, например, взглянуть на обилие раз-
нообразных разработок в технике связи. «Значи-
тельное число наших поездок, которые связаны
с интенсивным потреблением энергии, можно
заменить существенно более эффективными сред-
ствами связи», — говорит Сименс.
Быть может, область связи окажется для спе-
циалистов по электронике столь же перспектив-
ной, как и энергетика. Как отмечает Жан-Лу
Делькруа, директор пользующейся высокой ре-
путацией Высшей электротехнической школы
(Жиф-сюр-Ивет, близ Парижа), значительная
работа будет проделана в области волоконной
оптики и лазеров. Ему вторит Сименс: «Я пола-
гаю, что к концу нашего века вы не сможете
определить непосредственно, где начинается и
кончается система связи и где начинается и кон-
чается система обработки данных».
Специалистов электронной промышленности
охватывает робость, когда речь заходит о про-
272
гнозировании тех узких специальностей, которым
предстоит исчезнуть. В общем и целом они
утверждают, что в течение двух следующих де-
сятилетий не произойдет решительного разрыва
с прошлым, причем сохранится ряд старых проб-
лем. «Аналоговые приборы останутся в своих
основных чертах без всяких изменений — мы, ве-
роятно, всегда будем нуждаться в аналоговом
интерфейсе», — отмечает Томас Слейд, техниче-
ский руководитель сектора микропроцессорных
применений микроэлектронного объединения
фирмы General Instrument Corp. (Хиксвилл,
шт. Нью-Йорк). Следовательно, он считает, что
всегда будет существовать нужда в инжене-
рах — специалистах по классической аналоговой
технике.
Не остаются статичными и требования со сто-
роны технологии, указывает Лизелотта Шульц,
руководитель группы анализа ошибок в секторе
контроля качества отделения полупроводников
фирмы Siemens AG (Мюнхен, ФРГ). «По мере
того как полупроводниковые приборы становят-
ся все сложней и сложней, будет сохраняться
постоянная нужда в скрупулезном тестировании,
опирающемся на аналитические методы, — гово-
рит она. — Когда приходится искать ответ на
такого рода вопросы, почему получилась полость
в слое окисла или почему ионы перемещаются
только при определенных условиях, компьютер
не способен оказать вам никакой помощи. Он не
может заменить человеческий ум с его возмож-
ностью анализировать проблему».
D
рамках отдельных фирм упор на
применения будет означать больший акцент на
умение сбывать свою продукцию на рынке. Как
отмечает Джим Лалли (фирма Intel), системо-
технические фирмы теперь будут сильнее реаги-
ровать на рыночную конъюнктуру, поскольку
изготовителям микрокомпьютеров придется ре-
шать большее количество прикладных задач,
чтобы достичь делового успеха.
С ним соглашается Рэй Стата, президент
фирмы Analog Devices (Норвуд, шт. Массачу-
сетс), Шанда Балес, фирма Millennium System,
и Пол Эли, фирма Hewlett-Packard. «Я думаю,
что здесь важным элементом окажется основан-
ное на стратегии сбыта понимание того, как со-
четать технические средства и их применения в
условиях рыночной конъюнктуры, — говорит Ста-
та.— Так что я думаю, выиграют те фирмы, ко-
торые понимают, как оптимальным образом ис-
пользовать их технику в применениях. Исполь-
зуемая стратегия должна быть более интенсив-
ной в техническом плане».
Таким образом, специалисты по электронике
должны будут лучше, чем в прошлом, понимать
взаимосвязь пользователя с машиной, или, как
говорит Стив Жигенда (Техасский университет),
должны будут лучше разбираться в вопросах ин-
женерной психологии. «До настоящего времени
нужды человека было нетрудно выявить, и ин-
женер стремился наилучшим образом удовлетво-
рить эти очевидные нужды, — говорит Уильям
Гослинг из Батского университета. — В будущем
все большую и большую часть своего времени
инженер будет уделять изучению человеческих
потребностей и желаний, работая, возможно, в
тесном сотрудничестве с психологами». Такой
взгляд, по мнению декана МТИ Сименса, ставит
все на свои законные места: «Я не считаю необ-
ходимым называть это ориентацией на сбыт, а
предлагаю называть ориентацией на человека».
Эти соображения развил Кис Тир, директор-
администратор отделения электронных систем
фирмы Philips Research Laboratories (Эйндховен,
Голландия). Он высказывает мнение, что успехи
в области маркетинга будут зависеть от квали-
фикации специалистов по бихевиористике. «Че-
ловеческая оценка промышленного изделия всег-
да является большим вопросом, и помощь в по-
лучении ответа на этот вопрос должна придти со
стороны ученого-бихевиориста», — сказал он.
Однако существует вероятность того, что спе-
циалисты по электронике будут склонны пойти
на более глубокое участие в этих исследованиях,
что отразится и на их собственной работе. Ведь
именно в этом направлении идет сейчас развитие
в мире. Несмотря на флуктуирующие политиче-
ские настроения и трудные времена для эконо-
мики, людьми овладевает новая вера и ее нель-
зя угасить: вера в то, что на первом месте долж-
на стоять забота о качестве жизни. «Инженер
должен будет уделять значительно больше вни-
мания тому, как его деятельность может повли-
ять на наше окружение, а также своим отноше-
ниям с обществом, — говорит Джон Ф. Уилхелм,
директор службы образования Института инже-
неров по электротехнике и радиоэлектронике
(Нью-Йорк). — Естественно, что все это должно
быть увязано с целями предпринимателя».
Быть может, начинает казаться, что
инженер-электроник будущего — это человек с
талантами эпохи Возрождения, дар и мастерст-
во которого позволит ему совершать великое
множество всевозможных дел. В действительно-
сти же квалификация инженеров в ближайшие
20 лет будет мало отличаться от квалификации
современных инженеров, хотя существует опре-
деленная вероятность того, что растущая слож-
ность задач вызовет потребность в инженерах
исключительно высокой квалификации.
Одна из возможностей развития в этой обла-
сти— это формирование инженера как специа-
листа по решению межотраслевых стыковых
проблем, чему будет способствовать наметив-
шаяся уже сегодня тенденция к использованию
все более сложных «электронных» решений для
постоянно усложняющихся проблем. Именно на
273
это указывает предсказываемое слияние в проек-
тируемых системах аппаратных и программных
средств: инженер-электроник «должен стать кон-
структором систем, архитектором, знающим, как
проектировать СБИС, и обладающим достаточ-
ной компетенцией в программном обеспече-
нии»,— говорит Пол Эли, фирма HP.
Некоторые наблюдатели, напротив, считают
специализацию нормой. Она является давно при-
знанной особенностью эволюции инженерных
дисциплин, — говорит Стата, фирма Analog De-
vices. «Один из наших подходов к решению
проблем технологической экспансии связан со
специализацией одного из частных аспектов, ко-
торая осуществляется таким образом, чтобы
обеспечивалась высокая продуктивность вашей
компании».
Стата первым признал, что специализацию не
нужно рассматривать в качестве смирительной
рубашки, особенно в тех случаях, когда это ка-
сается инженеров высокого творческого потен-
циала. К его мнению присоединяется Том Слейд,
фирма General Instrument, ожидающий, что не-
обходимость переключаться с решения одной
проблемы на другую будет способствовать рас-
ширению индивидуального кругозора каждого
инженера-электроника. «Я думаю, что не требу-
ется много времени для овладения отдельными
специализированными областями, — говорит
он. — Каждые несколько лет инженер сможет
переключаться на иную проблему, быть может,
переходя с одной из связанных между собой ра-
бот на другую. Когда же он вернется к своей
прежней специализации, ему потребуется очень
мало усилий, чтобы подтянуться до текущего
уровня».
Джон Уилхелм, Институт инженеров по
электротехнике и электронике, поднимает свя-
занный с этим же вопрос: «Распределение работ
между инженерами может быть весьма специ-
фичным, однако оно будет меняться и, вероятно,
в значительно более быстром темпе, чем сегодня,
поскольку развитие техники идет сейчас в на-
правлении, ведущем к сокращению усилий на
освоение новых специализированных областей».
С этим соглашается Стата, хотя он и усматри-
вает более серьезную проблему в углубляющей-
ся специализации, чем Слейд: «Я думаю, что в
будущем степень размножения специальностей
будет более высокой, чем сегодня».
IZ
^ак уже говорилось выше, тенденция
в сторону использования укрупненных компонен-
тов устраняет необходимость в детальных зна-
ниях схемотехники. По словам Гордона Белла
(фирма DEC), это уже ведет к тому, что он на-
зывает «восходящей интеграцией инженерного
мастерства». По его мнению, «инженеры, по-ви-
димому, отходят от схемотехники дискретных
компонентов и неуклонно поднимаются к выс-
шим уровням интеграции, причем это относится
не только к компонентам, посредством которых
они реализуют свои конструктивные решения, но
и к тем видам мастерства, посредством которых
они решают встающие перед ними конструктор-
ские проблемы».
Как говорит Шанда Балес (фирма Millenni-
um Systems) с точки зрения системотехника те-
перь нет необходимости знать что-либо большее,
чем элементарные основы физики. «Фирмы, вы-
пускающие интегральные схемы, взяли на себя
все заботы по решению аналоговых проблем,—
утверждает она. — Мы, системотехники, можем,
по-существу, полностью игнорировать, к приме-
ру, электрические характеристики ТТЛ-схем и
рассматривать сигналы просто как единицы и
нули. «Аналогично, она полагает, что для кон-
структора вычислительных машин в принципе
нет необходимости представлять технологию из-
готовления полупроводниковых БИС. «Однако
если вы проектируете систему с учетом того, что
в конечном счете будет осуществлен ее перевод
на кристаллы БИС, то было бы неплохо, чтобы
тот, кто ее создает, имел известные представле-
ния о некоторых проблемах, которые безусловно
возникнут в ходе такого перевода»,— добавила
она.
Если такой учет электрических характеристик
и особенностей технологии производственных
процессов начинает терять свое значение на си-
стемном уровне, все эти факторы будут, несом-
ненно, сохранять свою важную роль на уровне
кристаллов. Кроме того, конечно, конструкторы
интегральных схем должны будут обладать опы-
том и знаниями в области как аппаратных, так
и программных средств. На один из возможных
путей решения этой задачи указывает Жан-
Клод Сикс, руководитель конструкторской груп-
пы лабораторий прикладной техники фирмы
RTC— La Radiotechnique Compelec (Париж).
Он считает, что «инженеры новой формации
должны быть такими специалистами по реализа-
ции функций, которым будет присуща способ-
ность находить оптимальное техническое реше-
ние, комбинируя микропроцессоры, программные
средства и сложные компоненты других типов.
Инженеры неэлектронных фирм подобно изгото-
вителям бытовых приборов будут задавать те
функции, которые им необходимо реализовать,
в виде черных ящиков, тогда как изготовители
компонентов будут работать над отысканием
наилучшего пути создания соответствующих
средств».
В таких областях, как, например, создание
искусственного интеллекта, специалисты по
электронике обнаружат, что они работают рука
об руку с учеными из самых различных обла-
стей, например с биологами. «Исследовательская
группа будет носить междисциплинарный харак-
тер, в ней над одним общим проектом будут
работать ряд специалистов из различных обла-
274
стей, — предсказывает Изольда Дитрих, физик,
которая возглавляет группу исследователей в
исследовательском подразделении фирмы Sie-
mens в Мюнхене. Такой комбинированный со-
став исследовательской группы сегодня уже не
является неслыханным делом; для инженеров-
электроников привлекательность подобного раз-
вития состоит в том, что фундаментальные ис-
следования открывают перед ними возрастаю-
щее число новых возможностей.
^^дин из способов повлиять на взаи-
модействие между такими факторами, как рас-
ширяющийся спектр возможностей для профес-
сиональной карьеры в области электроники и
индивидуальная квалификация инженеров, свя-
зан с тем, чтобы всеми мерами содействовать
более правильному распределению работ между
отдельными инженерами в соответствии с их
индивидуальными способностями. Это, однако,
требует более интенсивного притока инженеров-
электроников в промышленность, а многие экс-
перты промышленности не перестают задавать
вопрос: не превратится ли сегодняшняя нехватка
кадров в хроническую? Важный фактор, по
крайней мере для США, носит демографический
характер: нулевой прирост населения означает,
что относительно меньшее число молодых людей
будут избирать карьеру инженера. Кроме того,
нехватка сегодня будет иметь важные долгосроч-
ные последствия.
«Когда я сейчас задумываюсь над сегодняш-
ними проблемами, порожденными нехваткой
технических руководителей и инженеров, мне
становится ясно, что тем из них, кто принадле-
жит к высшей категории для достижения инже-
нерной зрелости, понадобилось от 15 до 25 лет
на получение образования и приобретение соот-
ветствующего их положению опыта работы, —
говорит Рэй Стата (фирма Analog). — Это озна-
чает, что 15—20 лет назад необходимо было
представлять, каковы будут требования к обра-
зованию инженеров сегодня, что, совершенно
очевидно, тогда не было известно. И если взгля-
нуть вперед на 15 или 25 лет, то можно сказать,
что сегодня мы находимся в точно такой же
ситуации».
Одним из интересных развитий в этом плане
может стать изменение взглядов общества на
инженера. Престижность выполняемой работы
должна подняться до уровня самой профессии,
как это, например, имело место с физиками, за-
мечает Том Слейд (фирма General Instrument).
Стата возражает ему, утверждая, что в преде-
лах электронной промышленности большим об-
щественным весом должны обладать те, кого он
называет «инженерами-идеологами».
«Сегодня мы можем наблюдать, — говорит
он, — что блестящих молодых инженеров побуж-
дает стать завтрашними менеджерами в первую
очередь то, что эти должности представляются
наиболее привлекательными с точки зрения ус-
пешной карьеры». Это положение могут изме-
нить два фактора: «В будущем ученые-идеологи
и инженеры-идеологи будут столь малочисленны
и встречаться столь редко, что в результате вес
их значительно вырастет, а вклад в промышлен-
ность будет считаться более ценным, чем сегод-
ня... Кроме того, среди фирм получит большее
признание мнение, что фундаментом каждой вы-
сокоразвитой в технологическом отношении про-
мышленности являются, по существу, умело
найденные решения относительно выбора изде-
лий и технологических методов и что фирмы, ко-
торые постоянно добиваются больших успехов
и обеспечивают длительный прогресс, представ-
ляют собой преимущественно такие фирмы, где
достигнут исключительно высокий уровень тех-
нико-технологического мастерства».
Конечно, подобное развитие должно получить
значительную поддержку среди широких слоев
общества, что будет способствовать усилению
той тенденции, на которую обратил внимание
Том Слейд. И действительно, физик Изольда
Дитрих уже видит начавшиеся перемены в отно-
шении к фундаментальным исследованиям. «Лю-
ди начинают больше ценить фундаментальные
исследования и признавать важность этого рода
деятельности для общества в целом», — говорит
она.
Одной существенной 'особенностью этой эво-
люции взглядов является то, что инженер начи-
нает выступать перед обществом в роли послан-
ника техники, говорит Джон Уилхелм (ИИЭР).
С ним соглашается Боб Сименс (МТИ); он уже
сегодня тратит именно на это массу времени и
считает, что его речи находят самый теплый
отклик.
Необходимость в такой роли для инженера
порождена важностью техники для повседнев-
ной жизни. Все чаще и чаще решение политиче-
ских вопросов связано с техническими пробле-
мами, а когда возникают политические дискус-
сии, людям приходится решать технические во-
просы.
«К сожалению, они вынуждены выбирать
одну из многих технических альтернатив, обла-
дая, естественно, весьма скудными техническими
познаниями, и именно здесь инженер должен
выступить в роли просветителя, — говорит Си-
менс. — Я полагаю, что инженер, который идет
на контакт с обществом с целью помочь людям
разобраться в технических проблемах и не обу-
реваем стремлением внушить массам определен-
ные идеи, найдет отзывчивую аудиторию. Я ду-
маю, что он мог бы держаться очень искренне
и оказать обществу значительную помощь».
С ростом уважения к инженеру со стороны
общества желательность избрания профессии
инженера может повыситься. Джон Уилхелм ве-
рит в это, говоря: «Я думаю, что общий климат
275
меняется как раз в этом направлении». Быть
может, благодаря этому нехватка инженерных
талантов не приобретает столь радикальных
масштабов, какие рисуются нам сегодня.
Следует полагать, что в будущем инженер-
ная карьера станет более привлеки!ельной для
женщин и представителей национальных мень-
шинств, чем это было раньше. Некоторые при-
знаки того, что такая тенденция уже начала
действовать, видны и сегодня. Стив Жигенда
из университета шт. Техас сообщает, что из
общего числа абитуриентов женщины в настоя-
щее время составляют 10 % и на факультетах,
готовящих инженеров по электронике и электро-
технике, значительно расширился прием жен-
щин, что вполне соответствует требованиям
времени.
Трудно сказать, какое количество инжене-
ров по электронике и электротехнике из пред-
ставителей национальных меньшинств появит-
ся в ближайшие годы. Некоторые любопытные
цифры, указывающие на наличие определенной
тенденции, характерной для всех инженерных
факультетов, приводит Национальный фонд по-
мощи студентам технических специальностей
из числа национальных меньшинств (Нью-
Йорк). Из общего числа 46 091 студентов стар-
ших курсов инженерных факультетов, которые
должны были получить дипломы в 1978 г., нег-
ров было 2 %, латиноамериканцев 1,6% и ин-
дейцев 0,1 %. В то же время среди 95 805 пер-
вокурсников, принятых на инженерные факуль-
теты осенью того же года, негров было 5,7 %,
латиноамериканцев — 2,8 % (студенты универси-
тета Пуэрто-Рико при определении количества
латиноамериканцев ни в первом, ни во втором
случае не учитывались) и индейцев — 0,2%.
Очевидно, что развитию указанной тенден-
ции способствует не только интерес к инженер-
ной профессии со стороны молодежи, но и дав-
ление со стороны правительства и обществен-
ности. Руководители промышленных фирм на-
чинают понимать, что один из способов реше-
ния проблемы нехватки кадров состоит в при-
влечении к работе представителей более широ-
ких слоев населения страны. «Мне думается, что
промышленность должна будет вскоре снять
барьеры, которые препятствуют приему на ра-
боту женщин и представителей национальных
меньшинств», — говорит Рэй Стейта из фирмы
Analog Devices. А Роджер Бейт, начальник
отдела средств программного обеспечения фир-
мы TI, рассматривает национальные меньшин-
ства и женскую половину населения как ре-
зерв, который позволит ликвидировать нехватку
специалистов в области разработки программ
для ЭВМ. При этом он отмечает, что относи-
тельное количество женщин, работающих в дан-
ной области, начинает постепенно увеличивать-
ся, «очевидно, потому, что эта специальность
не требует столь обширного курса подготовки
по сложным инженерным дисциплинам». Гор-
дон Белл из фирмы DEC подчеркивает, что раз-
работка средств программного обеспечения мо-
жет служить примером такой деятельности, ко-
торой можно свободно заниматься дома, особен-
но после того, как в стране создана гибкая и
разветвленная телекоммуникационная служба.
Наличие такой службы может оказаться весь-
ма привлекательным и еще для одной малочис-
ленной группы населения, голос которой начи-
нает в последнее время звучать все громче и
громче. Речь идет о людях, имеющих различ-
ные физические недостатки.
Если считать, что все препятствия устране-
ны, то возникает вопрос, в чем состоит привле-
кательность профессии инженера для предста-
вителей новых групп населения, которые стре-
мятся к ней. Шанда Балес, которая до прихода
в фирму Millennium Systems работала в двух
недавно образованных компаниях, считает, что
среди всех областей профессиональной дея-
тельности «меньше всего предубежденности
именно в инженерной профессии. Как правило,
инженеров оценивают по их заслугам и техни-
ческим способностям».
Однако на этом Балес не может остановить-
ся и переходит, по существу, к защите культа
«суперженщины». «Если они [женщины-инже-
неры] захотят добиться вершин в своей профес-
сии, то у тех немногих [мужчин], которые отно-
сятся к нам с предубеждением и ждут только
удобного случая, чтобы забросать нас камнями,
не останется никаких шансов на успех». Эту
точку зрения разделяют три женщины, которые
уже в течение многих лет работают в фирме
Siemens. Изольда Дитрих и Лизелотта Шульц
были вынуждены преодолевать те же самые
препятствия в своей карьере, что и Ханни Кел-
ле, ведущий инженер отдела контроля на одном
из предприятий отделения полупроводниковых
приборов фирмы Siemens. Когда дело касается
продвижения по службе, утверждает Келле,
«женщины не имеют равных прав с мужчинами;
им приходится для этого прилагать гораздо
больше усилий».
Все три женщины, занимающие должности
ведущих инженеров, считают, что причина жен-
ского неравноправия в инженерной профессии
состоит в том, что у промышленных фирм нет
опыта использования женщин в этой области.
Так, среди инженеров ФРГ женщин менее 1 %.
В фирме Siemens на 20 000 инженеров и иссле-
дователей на предприятиях, которые находятся
как в ФРГ, так и в зарубежных странах, прихо-
дится немногим более 200 женщин. Другими
словами, женщина-инженер — это редкость.
Правда, по мнению Шульц, положение женщин
все же лучше, чем было раньше. Каких-нибудь
20—30 лет назад никто не мог бы и подумать,
что женщина может занимать руководящую
должность в какой бы то ни было отрасли про-
276
мышленности. Это положение продолжает со-
храняться во Франции, где инженеры-женщины,
как отмечает Клод Ирулар, руководитель груп-
пы в лаборатории прикладных исследований
фирмы La Radiotechnique Compelec (Париж),
лишены тех возможностей для продвижения по
службе, которые есть у их коллег — мужчин.
«Они получают меньшую зарплату за тот же
труд и не могут расти на работе так же легко,
как мужчины, потому что мужчины не хотят
работать под началом у женщин».
Фирма Siemens осуществляет профессиональ-
ную подготовку большого количества женщин-
техников. Так, в ее школе в Мюнхене, где обу-
чают техников и лаборантов, занятия в настоя-
щее время посещают около 250 молодых жен-
щин. Срок обучения в этой школе два года.
Лица, имеющие диплом об окончании младшего
колледжа, выпускаются из этой школы как «по-
мощники инженера», а лица, имеющие среднее
образование, — как «помощники техника».
Школа имеет два направления: средства связи
и вычислительная техника.
Р
мире очень немного стран, которые
имеют такой же высокий процент представите-
лей национальных меньшинств в своем населе-
нии, как Соединенные Штаты Америки. Поэто-
му для других стран эта проблема неактуальна,
и из них не поступают сведения о каком бы то
ни было движении за предоставление предста-
вителям национальных меньшинств возможно-
стей стать инженерами. Однако то, что де-
лается в этом плане в Америке, должно при-
нести богатый урожай примерно через восемь
лет. С таким утверждением выступает Томас
Л. Мартин, ректор Иллинойского технологиче-
ского института, который только что, после двух
с половиной лет работы, оставил пост председа-
теля комитета по проблемам инженерной дея-
тельности представителей национальных мень-
шинств при Национальном научном совете.
Мартин считает, что именно через восемь лет
количество представителей национальных мень-
шинств и женщин на первых курсах инженер-
ных факультетов в процентах к общему числу
первокурсников достигнет уровня, который бу-
дет соответствовать их численности в процентах
от общей численности населения страны. Со-
гласно его расчетам, соответствующий уровень
их представительства в инженерных профессиях
будет достигнут лишь около 2010 г.
Мартин утверждает, что одним из наиболее
важных факторов в этом деле является необхо-
димость изменить отношение к представителям
национальных меньшинств со стороны работо-
дателей. Сознание того, что существует дискри-
минация, лишало представителей национальных
меньшинств и женщин стремления получать
техническое образование. «Какой смысл кор-
петь над учебниками в университете или в кол-
ледже, если ты знаешь, что тебе все равно не
дадут работу по специальности», — говорит
Мартин.
Определенную часть вины за это Мартин
возлагает на среднюю школу, которая, как он
считает, недостаточно хорошо готовит молодежь
к инженерной профессии. В первую очередь это
касается представителей национальных мень-
шинств и девушек. Эту точку зрения разделяет
Сименс из Массачусетского технологического
института, который также отмечает, что «сла-
бая профессиональная ориентация» молодежи
в большинстве средних школ является одним
из факторов, вызывающих нехватку инженер-
ных кадров в стране. Еще более резко по этому
поводу высказывается Гордон Белл из фирмы
Digital Equipment Corp., который в настоящее
время находится в длительном отпуске для
чтения лекций по компьютерам и электротехни-
ке в университете Карнеги — Меллона в Питс-
бурге и у которого есть дочь-школьница. Так,
вот, по поводу профессиональной ориентации
в школах Белл заявляет: «Я считаю, что своей
практикой школа может нанести вред учащим-
ся. Так, например, в средней школе господст-
вует стереотипное отношение к вопросу о спо-
собности женщин заниматься математикой, и
это отношение отрицательное... А теперь если
учесть, что инженерная профессия в принципе
основана на знании физики и математики, то
станет ясно, какое значение имеет школьная
подготовка для девушек и для перспектив их
работы по указанной профессии. Этому давно
пора положить конец... Большую роль здесь
могут сыграть родители. Определенную помощь
должна оказать и высшая школа».
Некоторые обозреватели считают, что к дан-
ной проблеме определенное отношение имеет
также отсутствие «образцов для подражания»,
поскольку среди инженеров-электриков женщи-
ны и представители национальных мень-
шинств — мужчины практически отсутствуют.
Возможно, что такие образцы для подражания
вскоре начнут появляться. Ведь никто же не
говорит о тех успехах, которых добиваются в
этой профессии мужчины из стран Востока, по-
скольку они давно уже стали неотъемлемой
частью «рабочего пейзажа». Если это действи-
тельно так, то можно ожидать, что к 2000 г. ко-
личество женщин и представителей националь-
ных меньшинств — мужчин среди инженеров бу-
дет несколько больше, чем теперь.
Что касается представителей национальных
меньшинств, то основной проблемой здесь яв-
ляется невысокий уровень их подготовки. Мар-
тин выступает с призывом к общественности
оказать помощь в реализации специальных про-
грамм, имеющих целью решение данной проб-
лемы. «Такие программы, — подчеркивает он,—
не относятся к числу мероприятий, которые до-
277
статочно начать, а потом они развиваются са-
мостоятельно». По мнению Джона Уилхелма,
с этой проблемой связаны и проверки степени
усвояемости учебного материала, которые про-
водятся на уровне колледжей. Далее он под-
черкивает, что правление ИИЭР в своей работе
по вопросам, касающимся национальных мень-
шинств, уделяет особое внимание указанной
проблеме. Оно занимается также выявлением
факторов, определяющих вероятность поступле-
ния абитуриентов на учебу в колледжи.
ц
<ерез 20 лет в научных учреждениях
и лабораториях появятся не только новые ли-
ца — существенные изменения должны произой-
ти и в оборудовании. Очевидно, что и этот про-
цесс будет проходить не совсем равномерно.
Тем не менее к 2000 г. многие инженеры по
электротехнике и электронике будут работать
в условиях полной автоматизации с широким
использованием компьютеров. Причем основную
часть своего рабочего времени они, по-видимо-
му, будут проводить на предприятиях и в цент-
ральных лабораториях, хотя, возможно, некото-
рую часть времени они смогут работать и дома.
Не нужно обладать особым даром предви-
дения, чтобы утверждать, что представители
профессии, которая дала жизнь компьютеру,
мини-компьютеру и микрокомпьютеру, сумеют
воспользоваться плодами своих трудов в этой
области. И дело не только в том, что инженеры
по электронике лучше, чем инженеры других
специальностей, знают электронные вычисли-
тельные машины. Главное в том, что примене-
ние ЭВМ обещает привести к росту производи-
тельности труда. По общему мнению представи-
телей электронной промышенности, автоматизи-
рованное проектирование и использование дру-
гих инструментов инженерного труда, основан-
ных на компьютерах, позволяют решить сразу
две связанные между собой проблемы, а именно
проблему нехватки инженеров и проблему не-
прерывного роста сложности создаваемых изде-
лий. Электронная вычислительная машина при-
дет на помощь специалистам, создающим как
аппаратуру, так и средства программного обес-
печения.
«Автоматизация позволяет улучшить соотно-
шение между нудной и творческой работой и
между однообразным трудом и деятельностью,
требующей активного мыслительного процес-
са,— утверждает Рэй Стейта, президент фирмы
Analog Devices. — Без этого некоторые проекты
просто нельзя было бы осуществить в течение
жизни одного поколения инженеров: они слиш-
ком сложны». Применение ЭВМ. не должно ог-
раничиваться моделированием вариантов конст-
рукции создаваемого изделия, расчетами по
улучшению его рабочих характеристик или вы-
бором расположения отдельных узлов и ком-
понентов. В будущем, отмечает Стейта, «инже-
нерам придется столкнуться с такими вопроса-
ми, как, например, оптимальный выбор ком-
промисса между потребностями рынка и уров-
нем цен с учетом вероятных изменений в поже-
ланиях клиентов, причем эти изменения могут
вызываться самыми разными обстоятельствами.
И все эти факторы могут моделироваться раз-
личными способами и учитываться в процессе
разработки новых изделий на более высоком
аналитическом уровне, чем это делается в на-
стоящее время».
Другими словами, электронная вычислитель-
ная техника будет сопровождать инженера-
электроника на каждом шагу его профессио-
нальной деятельности. Пол Эли из фирмы HP
считает, что рабочее место инженера будет
представлять собой настоящий центр, очень на-
поминающий то, что сейчас называют предвоз-
вестниками учреждений будущего. «На своем
рабочем месте, — отмечает Эли, — инженер бу-
дет располагать терминалом для связи с ЭВМ
и экспериментальной станцией с комплектом
измерительных приборов, основанных на ком-
пьютерах. В непосредственной близости будут
располагаться специализированные лаборато-
рии, в каждой из которых будет находиться
группа специалистов. Кроме того, здесь должен
быть производственный участок, куда бы инже-
неры могли обращаться со своими идеями и
чертежами и откуда они могли бы получать
заказные СБИС».
Поскольку для успешного решения техниче-
ских задач в будущем потребуются знания из
разных областей, «инженер будущего представ-
ляется мне, — говорит Эли, — человеком, кото-
рый часто читает. В течение рабочего дня он
будет тратить примерно половину времени у
своего терминала для связи с ЭВМ. Кроме
того, мне представляется, что писать и чертить
он будет гораздо меньше, чем это делают сегод-
няшние инженеры. Значительное количество
информации, за которой в настоящее время
инженеры обращаются к своим картотекам и
справочникам, инженер будущего сможет полу-
чить от ЭВМ». В гораздо меньшей степени, чем
сейчас, инженер будущего будет пользоваться
стендом и прибегать к помощи техников. Эли
считает, что «инженеры смогут создавать но-
вые изделия или их модели в виде средств
программного обеспечения и проверять и испы-
тывать их также при помощи средств про-
граммного обеспечения со своих терминалов. Все
это приведет к резкому сокращению объема и
номенклатуры технической документации».
д
'Аналогичные перспективы открыва-
ются в будущем и перед областью средств про-
граммного обеспечения. Джим Лалли из фир-
мы Intel считает, что сейчас самое время при-
278
ступить к их реализации. «Инженерам, рабо-
тающим в области создания средств про-
граммного обеспечения, требуется такой же
плацдарм для продвижения вперед, какой ин-
женеры, занимающиеся разработкой новых уст-
ройств и систем, получили в виде СБИС». Од-
нако для создания такого плацдарма потребу-
ется дополнительное развитие вычислительной
техники. В частности, Лалли считает, что наи-
более эффективным средством повышения про-
изводительности труда станет более широкое
использование языков программирования высо-
кого уровня со стороны инженеров по про-
граммному обеспечению.
В несколько более отдаленном будущем мо-
гут появиться системы для автоматической раз-
работки средств программного обеспечения.
«Многие специалисты работают в этом направ-
лении уже в течение нескольких лет, — отмечает
Стив Жигенда из университета штата Техас, —
хотя особых успехов мы пока не наблюдаем.
Однако по мере того, как будут расти стоимость
средств программного обеспечения и потреб-
ность в них, внимание и интерес к работам в
данной области будут усиливаться.
Если системы для автоматической разработ-
ки средств программного обеспечения и не по-
явятся в течение следующих 20 лет, то значи-
тельные успехи в этой области все же наверня-
ка будут достигнуты. Причем эти успехи будут
касаться как тех инструментов, которыми поль-
зуются инженеры при составлении программ,
так и самих концепций, которые лежат в осно-
ве программирования вообще. К числу инстру-
ментов Лалли относит, в частности, автоматизи-
рованные системы для измерения рабочих ха-
рактеристик, а к числу концепций — структур-
ное программирование, которое обеспечивает
снижение количества ошибок кодирования, и
модульный принцип конструирования програм-
мы, при котором отдельные функциональные
блоки связываются между собой при помощи
устройств «связывания и определения положе-
ния» ’, облегчающих отладку программы и оты-
скание ошибок.
Роджер .Р. Бейт и Дуглас С. Джонсон из
отдела перспективных средств программного
обеспечения фирмы TI предполагают, что со
временем может появиться специальный язык
проектирования, в котором объединятся многие
характеристики языков программирования высо-
кого уровня. (В то же время они отмечают, что
создать новый язык программирования в общем
нетрудно, гораздо труднее обеспечить его все-
общее применение вследствие высоких расходов
на его разработку и обучение специалистов.)
Перспективным направлением является так-
же развитие программ редактирования текстов
для ввода средств программного обеспечения и
1 Linkers and locators.
контроля их использования. Эти инструменты
будут чувствительны к применяемым языкам
программирования и обеспечат проверку пунк-
туации и синтаксиса, освободив, таким образом,,
программиста от выполнения этих работ. С их
помощью можно будет также отслеживать из-
менения, вносимые в тексты программ. Кроме
того, они облегчат решение общей задачи по*
контролю функционирования группы машин,,
образующих систему обработки данных.
Следует, вероятно, также ожидать дальней-
шего развития средств проверки и испытаний.
Очевидно, что развитие пойдет по пути усложне-
ния этих средств. В настоящее время проверка
сложных систем программного обеспечения со-
пряжена с определенными трудностями. Одна
из таких трудностей связана с выбором данных,,
которые следует ввести с тем, чтобы обеспечить,
положение, когда проверяются все ветви, через,
которые возможно прохождение информации.
По мере усложнения программ в будущем про-
граммистам потребуется максимальное количе-
ство автоматических средств для решения этой,
задачи. Джонсон считает, что вскоре появится
и начнет широко применяться еще одно средст-
во проверки. Таким средством, по его мнению,,
станет программа, обеспечивающая получение-
«мгновенного снимка» той программы, которая
отрабатывается в данный момент времени, и
преобразование запомненного изображения в.
символы, использованные программистом перво-
начально.
По мнению Балес из фирмы Millennium Sy-
stems, усложнение аппаратной части современ-
ных ЭВМ все больше и больше затрудняет ее
отладку. Поскольку количество устройств, раз-
мещенных на одном кристалле, непрерывно уве-
личивается, а число штырей на выходных,
разъемах ограничено, «разработчик нуждается*
в более сложных средствах отыскания и устра-
нения неисправностей, причем, эти средства
должны быть многофункциональными и способ-
ными автоматически выполнять преобразование
данных в более простую форму с тем, чтобы
оператору, будь то мужчина или женщина, не-
нужно было бы долго разбираться, что значит
тот или иной сигнал, когда их бесчисленное
множество».
И
F 1 зменения в жизни инженеров по-
электронике наверняка коснутся и сферы их.
образования. Очевидно, что со временем про-
изойдут определенные изменения и в учебных,
программах, и в технических средствах обуче-
ния, и в сроках обучения, которые, возможно,
увеличатся. Однако некоторые особенности
функционирования учебных заведений наверня-
ка сохранятся в неприкосновенности. Одна из
таких особенностей, которая, по мнению специа-
листов по прогнозам развития промышленно-
279
сти, будет по-прежнему характерна для учебных
заведений в будущем, состоит в том, что на
последнем курсе студенты должны получать
максимальное количество знаний по основам
инженерного дела.
Многие из этих специалистов по прогнозам
считают, что реализация указанного требова-
ния будет связана с определенными трудностя-
ми, одна из которых обусловлена тем, что пере-
чень дисциплин, составляющих основы инже-
нерного дела, непрерывно увеличивается. По
мере усложнения процессов, связанных с проек-
тированием, испытанием и производством изде-
лий, а также с разработкой средств программ-
ного обеспечения, перед университетами неми-
нуемо встанет задача по подготовке «инженеров
по электронике широкого профиля, которые
должны будут очень много знать по всем пере-
численным вопросам», считает Стив Жигенда
из университета штата Техас. Очевидно, что это
потребует коренного пересмотра содержания
учебных курсов. По-видимому, для этого при-
дется отказаться от старого и переключиться
на новое. «В электронике, — отмечает Жиген-
да, — мы перешли от реле к лампам, а от
ламп — к полупроводниковым приборам. Соот-
ветствующие изменения были внесены и в учеб-
ные программы. Так что сейчас мы уже не даем
студентам большого количества материалов по
лампам».
Конечно, студенты инженерных факультетов
могут уделять некоторую часть своего времени
занятиям в какой-то определенной области зна-
ний. Однако при этом, как предупреждает Пол
Эли, они должны проявлять определенную осто-
рожность. Дело в том, что содержание боль-
шинства специальных учебных курсов может
устареть к тому времени, когда студенты будут
кончать обучение. «Я не вижу никаких призна-
ков того, что темпы, с которыми происходят
изменения в области науки и техники, могут за-
медлиться, — говорит Эли. — Очень может быть,
что они будут только повышаться». Том Слейд
из фирмы GI целиком и полностью согласен
с Эли. При этом он отмечает: «Для того чтобы
подготовить проектировщика приборов на МОП-
структурах, нам требуется шесть месяцев на-
пряженных занятий со специалистами, которые
учатся полный рабочий день. Не представляю
себе, как можно сделать то же самое в рамках
учебного курса при одном занятии в неделю».
Одно из интересных направлений, в котором
может идти развитие учебных программ в уни-
верситетах, состоит в том, что в эти программы
будут включаться занятия «с целью подготовить
инженера к деятельности в условиях современ-
ного общества», — отмечает Боб Сименс из
Массачусетского технологического института.
«Возможно, что в учебных программах занятий
для студентов последних курсов нам следует
увеличить количество часов на изучение таких
предметов, как административное управление,
экономика, окружающая среда, политика, гео-
политика и т. п.» Аналогичные взгляды выска-
зывают Слейд из фирмы GI и Уилхелм из прав-
ления ИИЭР. Они также считают, что будущим
инженерам необходимо давать знания в обла-
сти «связей с общественностью» и управления.
Из бесед с преподавателями высших учеб-
ных заведений следует, что при составлении но-
вых оптимальных программ для студентов вы-
пускных курсов следует исходить из требова-
ний, которые сейчас предъявляются к учебным
курсам для аспирантов. Они всячески подчер-
кивают необходимость обеспечения того, что
можно было бы назвать «преемственностью»
учебных программ. «Многие дисциплины, кото-
рые мы преподавали аспирантам совсем недав-
но, в сороковых или пятидесятых годах, в на-
стоящее время входят в учебные программы
студентов последних курсов, и это никого не
удивляет», — отмечает Сименс. Наиболее на-
глядным примером в этом отношении может
служить такой предмет, как программирование
ЭВМ. Как подчерка ют Жигенда, более поло-
вины первокурсников на факультетах электро-
техники и электроники университета штата
Техас получили определенные знания и опыт
в области программирования еще в средней
школе. Таким образом, получается, что процесс
увеличения объема знаний, которые студенты
должны получить в университете, сопровожда-
ется процессом роста их подготовки в средней
школе.
Вопрос, по которому высказываются самые
разные мнения, касается продолжительности
обучения студентов на факультетах электротех-
ники и электроники. Следует ли считать, что
в 2000 г. срок обучения достигнет пяти лет?
Возрастет ли уровень требований к молодым
специалистам настолько, что для поступления
на работу им нужно будет иметь степень маги-
стра? Увеличится ли количество инженеров,
имеющих степень доктора философии? На все
эти вопросы в изобилии даются как положи-
тельные, так и отрицательные ответы. В то же
время многие специалисты единодушны в од-
ном— образование дорожает. Шанда Балес го-
ворит по этому поводу: «Срок образования не
может продолжать расти; оно и так стоит слиш-
ком дорого». Однако, несмотря на высокую
стоимость, стремление продолжить образование
сохранится по-видимому, и через 20 лет на том
же уровне, на котором оно находится в настоя-
щее время. Примечательно, что два самых мо-
лодых инженера по электронике, у которых со-
ставители настоящего материала взяли интер-
вью, являются аспирантами: Балес готовится
к защите диссертации на звание магистра в
Станфордском университете, где она специали-
зируется в области вычислительной техники, а
Слейд, имеющий диплом об окончании физиче-
280
ского факультета, работает над докторской дис-
сертацией по исследованию операций.
Если исходить из того, что в будущем про-
изойдут значительные изменения в «инструмен-
тах», которыми будут работать инженеры по
электротехнике и электронике, то следует пред-
положить, что соответствующие изменения бу-
дут иметь место и в технических средствах обу-
чения студентов. Преподаватели высших учеб-
ных заведений считают, что широкое распрост-
ранение получат терминалы индивидуального
пользования для работы с ЭВМ и портативные
базы данных. Применение этих средств должно
в известной мере привести к изменению самой
природы обучения. Гордон Белл из фирмы DEC,
который сейчас преподает в университете Кар-
неги— Меллона, говорит по этому поводу: «Мне
представляется, что в будущем процесс обуче-
ния будет строиться на использовании таких
технических средств, как сочетание компьютера
с устройством обеспечения доступа к базам
данных при определенном взаимодействии со
студентом. Очевидно, что объем знаний, кото-
рыми должен располагать студент факультета
электротехники или электроники, будет намно-
го шире, чем в настоящее время. Но, с другой
стороны, на приобретение этих знаний ему при-
дется тратить гораздо меньше времени, чем
это делается сейчас. Зато намного увеличится,
по-видимому, время на овладение методами, по-
зволяющими эффективно пользоваться источни-
ками и хранилищами соответствующей инфор-
мации... Мне кажется, что революционный пере-
ворот в этой области уже начался и что он со-
стоит в овладении алгоритмами, позволяющими
не запоминать информацию, а извлекать ее из
соответствующих баз данных».
О
возможно, что со временем ком-
пьютеры станут такой же неотъемлемой частью
учебного процесса, как карандаш. Однако мно-
гие специалисты выступают за сохранение тра-
диционных методов обучения. Белл выступает
против этих настроений. Он считает, что сто-
ронники сохранения старого преследуют сугубо
личные интересы. «Руководители учебных заве-
дений гонят студентов в аудитории потому, что
у них есть эти аудитории, а студенты вынужде-
ны посещать лекции потому, что для этих лек-
ций выделены соответствующие часы в распи-
сании согласно учебной программе, которую
нужно выполнять». Сименс подчеркивает важ-
ность сохранения для преподавателя возможно-
сти общаться со студентами в аудитории. «Не
может быть сомнений в том, что если препода-
ватель отделен физически от своих учеников,
то в учебном процессе теряется нечто очень
важное. Если, например, преподаватель запи-
сывается на видеомагнитофон, то учебный про-
цесс теряет свою гибкость». В то же время,
также как и многие другие работники высшей
школы, Сименс считает, что применение элект-
ронных средств предоставления информации
всех видов и машинных методов обучения будет
непрерывно расширяться.
Говоря о революционном перевороте в обла-
сти обучения, Белл в то же время подчеркивает,
что он полностью разделяет точку зрения Си-
менса о неприемлемости идеи создания так на-
зываемого «компьютеризованного университет-
ского городка». Такой университетский городок
предусматривает наличие чрезвычайно разветв-
ленной сети связи, объединяющей в единую
систему огромное количество баз данных и
обеспечивающей возможность легкого доступа
к ним для каждого студента и каждого препо-
давателя при помощи личных компьютеров или
терминалов с логическими устройствами. Белл
указывает на огромные размеры такой системы
и ее сложность, а также на необходимость
обеспечения определенной регламентации при
ее использовании. Он считает, что обеспечение
такой регламентации сопряжено со значитель-
ными трудностями, поскольку это предполагает
«наличие слишком высокой степени согласия
между индивидуумами, населяющими универси-
тетский городок, каждый из которых — это уче-
ный, дорожащий своей интеллектуальной сво-
бодой». Со своей стороны, Сименс подчеркива-
ет, что создание таких компьютеризованных
университетских городков может оказаться «не-
удовлетворительной альтернативой», которая не
заменит имеющийся опыт. «Любые консервы
хуже натурального продукта», — подчеркива-
ет он.
Другая проблема, которая возникает в связи
с идеями относительно компьютеризованного
университетского городка и планами перехода
к использованию новых и сложных технических
средств обучения, касается хронической болезни
учебных заведений — отсутствия необходимых
средств. Для выполнения программ учебных
курсов требуется не только дорогое лаборатор-
ное оборудование. Для университетов и кол-
леджей, отмечает Сименс, требуется сейчас «го-
раздо больше машинного времени, чем раньше,
а получить это время становится все труднее
и труднее».
По мнению Сименса, который является дека-
ном Массачусетского технологического инсти-
тута, это приводит к тому, что «учебные лабо-
ратории во многих случаях значительно от-
стают от современных достижений науки и тех-
ники». Слейд подчеркивает огромную важность
приобретения опыта работы с ЭВМ для сту-
дентов, особенно в области разработки про-
грамм и системного анализа. Однако он счита-
ет, что никаких других проблем в отношении
лабораторного оборудования не существует.
Дело в том, указывает он, что учебная лабора-
тория в университете или в колледже дает сту-
281
Технические средства обучения, основанные на использова-
нии электронных устройств, находят все более широкое
применение в фирмах с большим количеством предприя-
тий, размещенных на значительном удалении друг от дру-
га. Примером такого устройства является электронная
классная доска «Джемини-100» фирмы AT&T. На обратной
стороне этой доски находятся пластины, чувствительные к
давлению, которые преобразуют знаки, сделанные мелом,
в электрические сигналы. Эти сигналы по телефонным ли-
ниям передаются на видеомониторы на любые расстояния.
денту возможность лишь взглянуть на реаль-
ный мир. «Лабораторные занятия, — говорит
Слейд, — это пустая трата времени. Настоящие
знания появляются у инженера тогда, когда он
приходит на работу в промышленность, где он
тратит в лаборатории по восемь часов в день».
Некоторые обозреватели предполагают, что
часть растущих расходов на образование возь-
мут на себя промышленные фирмы. Так, Шанда
Балес и Стив Жигенда считают, что для начала
промышленные фирмы могли бы предоставить
лабораториям учебных заведений современное
оборудование. Следует, однако, иметь в виду,
что стоимость такого оборудования растет в
геометрической прогрессии и что в связи с этим
многие фирмы часто сами не могут позволить
себе приобретать его. Возможен и другой ва-
риант решения этой проблемы: Сименс предла-
гает, чтобы студент сам шел к современному
оборудованию. Организация преддипломной
практики позволит студентам получить доступ
к самому современному оборудованию и прибо-
рам. Более того, преддипломная практика «дает
студенту возможность самому увидеть настоя-
щий мир и узнать, как он живет и работает,
будучи еще на последних курсах. В результате
он сможет правильно выбрать для себя наибо-
лее подходящий факультатив и лучше подгото-.
виться к переходу на настоящую работу».
Слейд считает, что метод преддипломной прак-
тики можно распространить и на аспирантов,
причем результаты работы аспиранта на про-
мышленном предприятии могут быть засчитаны
ему вместо диссертации. Он утверждает, что
«строгая специализация диссертационных ра-
бот никому не нужна».
По вопросу о том, пойдут ли промышленные
фирмы дальше по пути оказания помощи учеб-
ным заведениям и будут ли они не только пе-
редавать им оборудование, но и предоставлять
в их распоряжение реальные финансовые сред-
ства, мнения расходятся. Рэй Стейта считает,
что между промышленностью, которая заинтере-
сована в получении квалифицированных кад-
ров, и учебными заведениями, которым необхо-
дима помощь, должно быть налажено более
тесное взаимодействие. Один из путей решения
этой задачи состоит в привлечении к соответ-
ствующим мероприятиям бывших выпускников.
Однако более эффективным является получе-
ние от промышленных фирм заказов на прове-
дение исследований и предоставление консуль-
таций. До сих пор, как отмечает Стейта, учеб-
ные заведения получали такие заказы главным
образом от правительственных организаций и
поэтому «последние оказали огромное влияние
282
на направление, в котором шло развитие выс-
ших учебных заведений». Однако Стив Жигенда
считает, что одна из причин, по которым про-
мышленные фирмы неохотно идут на финанси-
рование исследований по своим заказам в уни-
верситетах, состоит в том, что они опасаются,
как бы результаты этих исследований не стали
.достоянием гласности.
По другую сторону Атлантики, в Великобри-
тании, идет процесс углубления связей между
промышленностью и учебными заведениями.
Уильям Гослинг из Батского университета счи-
тает, что этот процесс может привести к корен-
ному пересмотру структуры технического обра-
зования и профессионального использования
инженеров в стране (в настоящее время Гос-
линг является президентом Британского инсти-
тута инженеров по электронике и радиотехни-
ке). В основе этого процесса, по мнению Гос-
.линга, лежит традиционное увлечение англичан
чистой наукой в ущерб прикладным техниче-
ским дисциплинам. Он считает, что в стране
должна быть создана высокооплачиваемая тех-
ническая элита.
Гослинг и многие представители промыш-
ленных фирм в Великобритании выражают на-
дежду на то, что в стране будет принята си-
стема подготовки технических специалистов
трех уровней: инженеров, технологов и техни-
ков, которых будут выпускать соответственно
университеты, предназначенные играть роль
центров высшего технического образования, тех-
нологические колледжи и техникумы (политех-
нические школы). При этом Гослинг настаива-
ет, чтобы в этой системе была предусмотрена
определенная гибкость, позволяющая лицам,
получившим образование на одном уровне, за-
нимать должности, требующие образования
более высокого уровня, с тем чтобы избежать
жесткой зависимости между дипломом и долж-
ностью, которая так характерна для классовой
структуры Великобритании.
В качестве примера помощи, которую про-
мышленность может оказывать учебным заве-
дениям, Гослинг приводит сотрудничество,
имеющее место между его университетом и
•фирмой General Electric Со. Ltd. Так, для по-
лучения степени магистра по инженерной специ-
альности необходимо пройти курс подготовки
в течение четырех с половиной лет, в котором
учебные занятия в аудитории сочетаются с про-
изводственной практикой на предприятиях фир-
мы GEC в рамках тщательно продуманной
программы. Фирма GEC пошла на это в связи
с тем, что она была совершенно не удовлетво-
рена средним уровнем подготовки выпускников
высших учебных заведений, которые приходили
в нее на работу.
В США неудовлетворение вызывает не обра-
зование, которое люди получают после оконча-
ния средней школы, а качество подготовки уча-
щихся в средней и даже начальной школе. Так,
Сименс сообщает, что выпускники высших учеб-
ных заведений, поступающие в аспирантуру
Массачусетского технологического института,
подвергаются проверке на способность читать,
писать и говорить по-английски. Он отмечает,
что «трудно себе представить, насколько велик
процент лиц, которые не могут пройти эту про-
верку. По нашим данным, от 20 до 30 % выпу-
скников университетов, занимающихся в аспи-
рантуре, нуждаются в корректировочных кур-
сах английского языка». А Том Слейд с огорче-
нием констатирует, что курс основ высшей ма-
тематики, который он в свое время прошел в
средней школе, снят с программы.
Существует горькая шутка о том, что
XXI век никогда не наступит, поскольку в нем
В перспективных телефонных аппаратах, создаваемых фир-
мой Bell Labs, предусматривается запоминающее устрой-
ство, в котором хранятся номера, наиболее часто набирае-
мые абонентом. Емкость этого устройства позволяет запи-
сать в нем до двух десятков таких номеров. Набор такого
номера производится голосом, так что руки абонента пол-
ностью свободны. Успех этой разработки был обеспечен
удачным сочетанием аналоговой и цифровой техники.
никто не заинтересован. Однако оптимисты из
промышленных кругов в это не верят. Они счи-
тают, что в обществе вскоре должен возродить-
ся интерес к такой сложной профессии, как ин-
женерное дело, а это в свою очередь вызовет у
учащихся потребность в более интенсивной под-
готовке к соответствующим занятиям в универ-
ситетах и колледжах. Хорошим ориентиром в
данном случае может служить рост применения
калькуляторов для научных расчетов и бытовых
компьютеров. Если учащиеся средних школ
начнут ими пользоваться и будут стремиться
получить соответствующие навыки в обращении
с этой техникой в достаточно широких преде-
лах, тогда можно будет считать, что в амери-
канской системе научного и технического обра-
зования наступил период расцвета.
28Э
Если исходить из того, что проблема недо-
статочной подготовленности абитуриентов бу-
дет все же решена, то перед высшей школой
встанет еще одна, не менее сложная задача,
правда, совсем другого характера. Стив Жиген-
да отмечает, что в связи с огромным ростом
потребностей промышленности в квалифициро-
ванных кадрах высшим учебным заведениям
становится все труднее и труднее привлекать
на преподавательскую работу достаточно подго-
товленных специалистов. Основная причина —
разница в уровне зарплаты. Все это приводит
к тому, что количество талантливых выпускни-
ков факультетов электротехники и электроники,
решающих стать преподавателями, непрерывно
сокращается. Снижается также и число инже-
неров, имеющих опыт работы в промышленно-
сти, которые становятся преподавателями в уни-
верситетах.
дно из возможных решений этой
проблемы, считает Жигенда, состоит в том,
чтобы работники учебных заведений, выпускаю-
щих инженеров, получили профессиональный
статус по аналогии с профессиональным стату-
сом юристов и врачей. (Некоторые специали-
сты по прогнозам считают, что инженерное де-
ло как область деятельности уже приобретает
черты профессионализма.) При наличии такого
отдельного статуса уровень зарплаты препода-
вателей высших учебных заведений может на-
много превзойти уровень зарплаты специали-
стов других категорий. Без этого, утверждает
Жигенда, качество подготовки выпускников
университетов и колледжей будет непрерывно
снижаться, и промышленным фирмам придется
взять на себя значительную часть труда по
обучению специалистов.
Последствия указанного положения, правда
в несколько неожиданной форме, уже начина-
ют отмечаться в среде преподавателей инженер-
ных факультетов. Так, Джон Уилхелм из прав-
ления ИИЭР считает, что в этой среде непре-
рывно увеличивается число специалистов из за-
рубежных стран. Поскольку у них нет опыта
работы ни в американских учебных заведениях,
ни в американских фирмах, их представления
об особенностях промышленности США могут
оказаться ошибочными.
Для многих инженеров по электротехнике и
электронике обучение продолжается одновре-
менно с продвижением по службе. Специали-
сты считают, что и на пороге нового столетия
эта особенность инженерной профессии полно-
стью сохранится. Развитие практики продолже-
ния образования напоминает рост применения
микропроцессоров: по мере расширения обла-
стей применения цифровой техники инженеры
будут снова и снова садиться за учебники, хо-
дить на всевозможные курсы и поступать на*
заочные факультеты.
Рэй Стейта из фирмы Analog Devices под-
черкивает, что продолжение образования инже-
нерных кадров на средства промышленных
фирм может оказаться ключом к решению проб-
лемы нехватки рабочей силы. Возможно, что
сейчас выгоднее принять на работу молодого
специалиста, только что закончившего колледж,
и уволить опытного, но неподготовленного с
точки зрения новейшей техники инженера. Од-
нако через некоторое время, утверждает Стей-
та, у фирм более не будет такой возможности.
«Проблема профессионального старения кадров,,
обусловленная высокими темпами развития нау-
ки и техники и неиспользованными возможно-
стями, существует все время, а сейчас она, воз-
можно, начинает принимать особенно острый
характер. Мне кажется, что реальный выход,
из этого положения... это продолжение своего
образования». Эту точку зрения отвергает Том
Слейд. На основании своего опыта в качестве
лица, ответственного за отбор кандидатов на
замещение вакантных должностей в фирме GI,
Слейд утверждает: «Инженеры по электротех-
нике и электронике делятся на хороших и пло-
хих в отношении 50:50... Возраст здесь прак-
тически никакой роли не играет. Я считаю, что
отсталый инженер был отсталым еще в день по-
лучения диплома».
Все зависит от того, подчеркивает Стейта,
насколько велико стремление к профессиональ-
ному росту у каждого отдельно взятого инже-
нера. По мнению как Пола Эли из фирмы HP,
так и Шанды Балес из фирмы Millennium Sy-
stems, на их предприятиях это стремление ха-
рактерно для основной массы инженеров. При
этом они не считают, что время, которое инже-
неры тратят на продолжение своего образова-
ния, значительно увеличится в ближайшем бу-
дущем. И это объясняется очень просто: этому
времени некуда расти, поскольку на занятия
инженеры и так уже тратят все то время, ко-
торое они могут для этого выделить. Балес
считает, что занятия, организуемые фирмами на
предприятиях, будут по-прежнему весьма по-
пулярны среди инженеров. Одновременно боль-
шое внимание будет уделяться занятиям на
всевозможных заочных курсах. Она считает, что
продолжение образования с целью получения
еще одного диплома или следующей ученой сте-
пени вскоре потеряет свою привлекательность,,
так как «через пять лет после окончания уни-
верситета или колледжа вопрос о том, какую
степень имеет специалист — магистра или бака-
лавра,— теряет смысл».
Джон Уилхелм также считает, что интерес
членов ИИЭР к занятиям на заочных курсах
непрерывно растет. Но точно так же растет их
интерес к занятиям на любых курсах, которые
дают знания в области новейших достижений.:
284
науки и техники. Большие возможности откры-
вает перед специалистами повышение квалифи-
кации методом производственной практики в се-
редине карьеры. При этом как преподаватели,
Непривычное сочетание. Одна из тенденций в области ис-
пользования технических средств в обучении состоит в
широком применении компьютеров. Так, Политехнический
институт Ренселлера создал крупный вычислительный центр,
для размещения которого было удачно использовано зда-
ние бывшей церкви (в последнее время в этом здании
находилась библиотека).
так и практикующие инженеры могли бы на
некоторое время «поменяться ролями».
Возможно, что в этой области произойдет
и нечто совсем неожиданное. Так, Гордон Белл
из фирмы DEC отмечает: «Придет время, ког-
да появятся программы, т. е. средства про-
граммного обеспечения, которые будут настоль-
ко сложны и универсальны, что необходимость
в продолжении образования во многом потеряет
свою остроту». Черная работа, т. е. создание
аппаратной части, уже выполнена. Теперь нуж-
но лишь преобразовать ее в средства програм-
много обеспечения. «Один из способов решения
большого числа всех этих сложных проблем на-
подобие продолжения образования или проблем,
которые уже были решены инженерами, состоит
в том, чтобы разместить их в отдельные корпу-
са и рассматривать как «черные ящики».
То, что предлагает Белл, имеет чрезвычайно
важное и, возможно, даже угрожающее значе-
ние для будущих поколений инженеров по элек-
тротехнике и электронике. «Мне представляет-
ся, что инженер — это, по существу, человек,
обладающий безграничным интеллектуальным
любопытством, профессиональное мастерство
которого состоит в умении создавать «конструк-
ции» сложных задач и решать их этим спосо-
бом,— говорил Белл. — Поэтому я считаю, что
этого умения и этого интеллектуального любо-
пытства инженеру будет вполне достаточно на
ближайшие 20 лет. Он сможет либо подучиться
самостоятельно, если у него возникнет в этом
необходимость, либо овладеет способом решать
стоящие перед ним проблемы на базе того
самого алгоритмического подхода с использова-
нием «черных ящиков», о котором я только что
говорил».
Однако здесь невольно возникает вопрос:
какую пользу принесут человеку его профессио-
нальное мастерство и интеллектуальное любо-
пытство, если он слабо разбирается в вопросах
программного обеспечения? Не замедлятся ли
темпы научно-технического прогресса, если про-
изойдет снижение уровня коллективного разу-
ма? Возможно, что Белл рисует лишь какую-то
общую картину. Будем надеяться, что еще стоя-
щие перед нами научно-технические и социаль-
ные проблемы явятся тем вызовом, который бу-
дет принят действительно квалифицированными
и действительно творчески настроенными ин-
женерами. И будем надеяться, что нам повезет
и таких инженеров будет достаточно, для того
чтобы обеспечить дальнейший прогресс челове-
чества.
285
Будущее электронной
промышленности
К началу следующего века в электронной промышленности произойдут перемены,
причем и в ее существе, и в ее облике. Наиболее заметным сдвигом будет ускоре-
ние процесса интернационализации промышленности. Возможно также, что произой-
дет концентрация электронного производства в руках нескольких крупных много-
национальных компаний с широкой номенклатурой выпускаемых изделий. Однако ос-
танется место и для ряда небольших специализированных фирм. Можно почти с
полной уверенностью утверждать, что все фирмы, независимо от масштабов их про-
изводства, будут ориентироваться на сбыт своих изделий во всем мире. Произойдет
ослабление монополии США на технический прогресс: источником нововведений ста-
нут многие страны, и электронная техника больше уже не будет собственностью ка-
кой-либо одной или нескольких стран.
Через 20 лет, в начале XXI-го столе-
тия, электронная промышленность будет выгля-
деть совсем по-иному, чем сейчас. В свете всего
того важного, что произошло за 50 последних
лет, такой прогноз сделать совсем нетрудно.
Но тогда возникает более сложный вопрос:
сколь сильно будет отличаться электронная про-
мышленность того времени от своего современ-
ного состояния? Будет ли ее структура близкой
к тому, что мы видим сегодня, когда вполне оп-
ределенные фирмы выпускают вполне определен-
ные изделия, или же произойдет эволюция, в
результате чего появятся всего несколько круп-
ных суперкомпаний широкого профиля и с иск-
лючительно широкой номенклатурой, которые бу-
дут доминировать на всех рынках — от потреби-
тельских товаров до связного оборудования, от
промышленной аппаратуры до изделий военного
назначения? Можно возразить, что такая тенден-
ция уже имеет место — изготовители полупро-
водниковых приборов начинают проникать в про-
изводство компьютеров, изготовители компьюте-
ров — в промышленность средств связи и т. д.
Здесь заключена еще одна загадка, которую
предстоит разгадать: если произойдет такая кон-
центрация, то откуда будут исходить новатор-
ские предложения? Традиционно в качестве пио-
неров, способствовавших прогрессу в электрон-
ной промышленности, выступали небольшие
предприятия с весьма ограниченными средства-
ми, создававшиеся предпринимателем, у которо-
го рождалась идея и который намеревался пре-
вратить ее в изделие или технологию с высоким
коммерческим потенциалом. Если такие малые
предприятия исчезнут с промышленного горизон-
та, останется ли необходимый простор для такой
пионерской деятельности в суперкомпании с ее
тщательно продуманной структурой и ревностно
охраняемой табелью о рангах? Не в природе ли
таких концернов заниматься изготовлением и
Industries, рр. 599—633.
19
продажей широкого ассортимента изделий вме-
сто того, чтобы пестовать нововведения?
Электроника сегодня ощущает и другое силь-
ное течение: интернационализацию. Границы ми-
ра техники сужаются. В настоящее время при-
мерно 50 % нововведений, обеспечивающих
технический прогресс, исходят из США, но это
гораздо меньше по сравнению с тем временем,
когда по количеству выдвигаемых новых техни-
ческих идей весь остальной мир отставал от
Америки на годы. Япония и Западная Европа
больше уже не являются подражателями; что
собой будут представлять они на рубеже нового
века?
Если учесть мощь этих сил, стремящихся
вызвать перемены, то может показаться, что
эволюция неизбежна. Однако существуют опре-
деленные ограничения, которыми нельзя прене-
брегать: это пределы того, что способны совер-
шить люди, на что готовы пойти отдельные от-
расли промышленности и что может сделать тех-
нология. Вопрос заключается в том, насколько
непреодолимым является каждое из этих ограни-
чений или, говоря иными словами, насколько
каждое из них способно затормозить прогресс.
Не возникает вопроса, что области, которые
мы подвергаем рассмотрению, будут охватывать
компьютеры, технику связи и полупроводниковые
приборы. Однако, если мы хотим дать прогноз
той обстановки, которая сложится там в буду-
щем, в пределах каждой из этих областей по-
требуется учесть многочисленные факторы. Про-
гресс, конечно, будет достигнут, но какого рода
и сколь значительный?
Такова позиция, которую мы занимаем в на-
чале девятого десятилетия XX века. Обстоятель-
ства меняются: сколь же велики будут перемены,
которые произойдут в следующие 20 лет?
П рогностику в лучшем случае можно
считать рискованным занятием. Однако лучше
других могут предсказывать черты будущего те
286
люди, которые своим вкладом во многом опреде-
лили черты настоящего. Журнал Electronics об-
ратился к некоторым из этих лидеров электрон-
ной промышленности с тем, чтобы они высказали
свои взгляды относительно того 20-летнего пути,
который предстоит пройти электронике до рубе-
жа века. Редакторы журнала интервьюировали
их во всех уголках мира — на их рабочих местах,
во время их поездок из города в город и даже
на дому.
Однако центральным моментом всех этих уси-
лий явилось необычное собрание, состоявшееся в
Нью-Йорке 13 сентября 1979 г. В течение про-
должавшегося целый день обсуждения с редак-
торами журнала они высказали свои взгляды
относительно того, на что будет похожа элект-
ронная промышленность в первые годы ХХ1-го
столетия. Участниками этого обсуждения были
следующие тяжеловесы промышленности:
□	Карл Д. Карман, в то время вице-прези-
дент по технике фирмы Data General (Уэстборо,
шт. Массачусетс), где в его ведении находилась
техническая сторона разработки и производства
компьютеров, периферийного оборудования и
родственных изделий, поставляемых на рынок
сбыта мини-компьютеров. В настоящее время он
является вице-президентом по технике фирмы
NBI (Боулдер, шт. Колорадо), которая изготов-
ляет процессоры текстов. В свое время он был
помощником президента фирмы Storage Techno-
logy (Боулдер) и техническим директором фир-
мы Inforex (Берлингтон, шт. Массачусетс). Он
имеет степени бакалавра и магистра по электро-
технике, которые были получены им в Кентукк-
ском университете.
□	Ральф Ю. Гомори несет ответственность
за работу лабораторий Исследовательского от-
деления фирмы International Business Machines,
которые находятся в Йорктаун-Хайтс, шт. Нью-
Йорк, Сан-Хосе, шт. Калифорния, и Цюрихе,
Швейцария. Будучи математиком, он работает в
фирме IBM с 1959 г. и был назначен директором
по исследованиям в 1970 г. Он опубликовал бо-
лее 40 работ по чистой и прикладной математике
и в 1964 г. был удостоен премии Ланчестера,
присуждаемой Американским обществом специа-
листов по исследованию операций. Также в
1964, г. ему было присвоено звание члена совета
IBM. В 1977—1978 гг. он состоял членом совета
Национальной академии наук США. Он получил
степень бакалавра гуманитарных наук в коллед-
же Уильямса и степень доктора наук в Прин-
стоне.
□	Джордж X. Хейлмайер, вице-президент по
исследованиям, конструкторским разработкам и
технике фирмы Texas Instruments (Даллас). Он
является обладателем 15 патентов по молекуляр-
ным и жидким кристаллам. Будучи с 1971 по
1975 г. помощником директора по научным ис-
следованиям и технике министерства обороны,
Хейлмайер явился инициатором новых программ
в области СВЧ-приборов, волоконной оптики^,
инфракрасных систем и комплементарных МОП-
приборов на сапфировой подложке, характери-
стики которых подвергаются радиационной ста-
билизации. Затем с 1975 по 1977 г. он работал
директором управления перспективных исследо-
ваний министерства обороны. До его пребывания
на этих административных высотах он с 1958 по
1970 г. являлся сотрудником фирмы RCA Labo-
ratories (Пристон, шт. Нью-Джерси). Он имеет
степень бакалавра по электротехнике, которую*
получил в Пенсильванском университете, а так-
же магистерскую и докторскую степени, получен-
ные им в Принстоне.
□	Гордон Ю. Мур, председатель совета ди-
ректоров и главный администратор фирмы Intel
(Санта-Клара, шт. Калифорния). До того как
он совместно с Робертом Нойсом приступил к
основанию фирмы Intel, он был членом техниче-
ского совета фирмы Schockley Semiconductor La-
boratory и директором по научным исследовани-
ям и разработкам фирмы Fairchild Semiconduc-
tor. Он имеет степень бакалавра наук, получен-
ную им в Калифорнийском университете (Берк-
ли), и степень доктора наук, присвоенную ему’
Калифорнийским технологическим институтом..
В свое время он стал первым лауреатом премия
за выдающиеся достижения в электронике, при-
суждаемой журналом Electronics.
□	Саймон Рамо, вице-председатель совета'
директоров фирмы TRW (Кливленд, шт. Огайо)
и председатель административного комитета этой;
компании. В течение 1976—1977 годов он служил
в качестве председателя комиссии по науке и
технике при президенте США; тогда же был
председателем консультативного совета при ми-
нистерстве торговли, а в 1973—1975 годах — чле-
ном консультативной комиссии Белого дома по*
научным и международным аспектам исследова-
ний и разработок в области энергетики. Он яв-
ляется автором книг «Исцеление от хаоса»
(1969), «Мирное использование космического
пространства» (1961) и «Техника управления
реактивными снарядами» (1959). Рамо имеет
степень бакалавра наук, полученную им в Уни-
верситете штата Юта, и доктора наук, получен-
ную в Калифорнийском технологическом инсти-
туте. Он был президентом фирмы Space Techno-
logy Laboratories и главным научным руководи-
телем национальных программ США па
созданию межконтинентальных управляемых
реактивных снарядов, а также основателем
фирмы Ramo-Woolridge. В 1979 г. был награж-
ден Национальной медалью за заслуги в разви-
тии науки.
□	Пол Ричмен, президент фирмы Standard
Microsystems (Хопподж, шт. Нью-Йорк). Ему
принадлежат основные патенты в области техно-
логии копланарных и Clasp-МОП-приборов,
кроме того, он является автором книг «Полевые
транзисторы МОП-типа и интегральные схемы на
0,8
287
их основе» (1974) и «Характеристики и работа
полевых приборов МОП-типа» (1967). В свое
время он был вице-президентом по научным ис-
следованиям и опытно-конструкторским разра-
боткам фирмы Solid State Data Scincces, а также
старшим инженером-разработчиком в централь-
ных исследовательских лабораториях фирмы
General Telephone and Electronics. Он имеет
степень бакалавра по электротехнике, которую
получил в Массачусетском технологическом ин-
ституте, и степень магистра, полученную в Ко-
лумбийском университете. Ричмен является вне-
штатным профессором университета штата
Нью-Йорк (Стони-Брук). В 1978 г. он был удо-
стоен премии журнала Electronics за выдающие-
ся достижения в электронике.
□ Гордон Б. Томпсон, управляющий сектором
исследовательских работ в области связи фирмы
Bell Northern Research (Оттава) и обладатель
13 канадских и 11 американских патентов. За
нремя своей профессиональной карьеры, которая
связана с его работой в фирмах Bell Northern
Research и Northern Electric, он работал в каче-
стве инженера и главного специалиста по аудио-
и видеоизделиям и конструированию систем. Он
также занимался исследованиями в области тех-
ники обработки информации и социоэкономиче-
ских систем.
Разрабатывая сценарий развития электронной
промышленности в течение 20 следующих лет,
участники этого форума сумели прийти к опре-
деленному согласию. Поскольку никто еще не
научился предсказывать технические революции,
то, к чему пришли участники этого форума, —
убеждение в том, что предстоящие перемены
‘будут носить эволюционный характер, представ-
ляя собой продолжение действия сил, приведен-
ных в движение колоссальным технологическим
.потенциалом полупроводниковой схемотехники и
в особенности компьютеров и микропроцессоров.
Возможно, лучше других это сформулировал
Гордон Мур, фирма Intel, сказавший, что струк-
тура электронной промышленности не претерпит
таких изменений, которые могли бы сделать ее
неузнаваемой:
«Я предвижу возникновение водораздела
между фирмами, главным делом которых явля-
ется создание аппаратных средств, и фирмами,
главным делом которых является применение
технических средств для решения практических
.задач. Такой водораздел не во всех случаях бу-
дет резко выраженным: большинство фирм, ко-
нечно, будет активно работать во всех секторах
промышленности. Однако основные усилия каж-
дой из фирм будут приложены либо с одной, ли-
бо с другой стороны этого водораздела».
Однако Мур не считает, что каждым видом
техники будет заниматься очень небольшое ко-
личество фирм: «Я уверен, что нам придется
наблюдать, как важнейшие общие направления
техники получат значительно более широкое рас-
пространение по всей промышленности. Напри-
мер, любая сколь-нибудь значительная системо-
техническая фирма будет располагать весьма
солидным по своему масштабу подразделением
полупроводниковой электроники, и наоборот.
Однако сама электронная промышленность будет
отличаться исключительным многообразием. В
ней будет некоторое число крупных фирм и в то
же время — очень большое количество относи-
тельно небольших компаний, которые будут спе-
циализироваться в довольно узких областях».
Мур считает, что такая структура получит
распространение даже в области компонентов.
Так, например, в производстве полупроводнико-
вых приборов «будет ряд изготовителей, специа-
лизирующихся на выпуске относительно больших
количеств стандартных изделий; но будет и мно-
жество фирм, изготовляющих полупроводнико-
вые приборы только для собственных нужд.
В результате всего этого появится множество
различных фирм с полупроводниковым производ-
ством. Радикальные сдвиги в этом направлении
уже произошли за последние шесть лет».
м
' 'ожно ли, однако, ожидать в течение
ближайших двух десятилетий каких-либо круп-
ных технологических перемен? Ответ, по мнению
Гордона Томпсона, фирма Bell Northern Rese-
arch, возможно, лежит в сфере экономики: «Чем
выше темп инфляции, тем быстрее будут внед-
ряться новые технические и технологические ме-
тоды». Правда, Саймон Рамо, фирма TRW, об-
ращает внимание на то обстоятельство, что
создание новой технологии — это еще не разра-
ботка нового изделия. Тем не менее Ральф Го-
мори, фирма IBM, думает, что «так или иначе
электроника проложит себе путь через все пре-
грады к множеству новых достижений».
Конечно, предсказываемое широкое распро-
странение электронной техники в течение бли-
жайших 20 лет уже происходит. Такое распро-
странение и диверсификация не ограничиваются
рамками отдельных отраслей промышленности:
эти процессы идут в ускоренном темпе, и преде-
лами их могут служить разве что границы самой
планеты. В последние пять лет новости о техни-
ческих достижениях, поступающие, скажем, из
ФРГ и Японии, стали привлекать к себе такое
внимание, какого ранее удостаивались лишь раз-
работки, выполненные в США. Это говорит о
том, что произошли крупные перемены.
Гомори предупреждает, что, в то время как
специалисты других стран мира привыкли к
практике использования технических идей из-за
рубежа, американцам это чуждо, однако и им
было бы неплохо приобрести такую привычку.
Он, например, говорит: «Темп роста числа новых
открытий в Западной Европе сегодня не уступа-
ет аналогичному показателю для США, хотя
совсем недавно он отставал от американского.
288
У нас, может быть, и есть идеи, однако в других
странах их иногда умеют быстрее реализовать».
Этот технический паритет сопровождается
постоянно возрастающими капиталовложениями
иностранных фирм в американские компакии, а
также приобретением электронных фирм круп-
ными американскими фирмами. «Мне не кажет-
ся, что события в целом развиваются только
таким путем, — говорит Мур, — однако имеется,
например, относительно немного полупроводни-
ковых фирм, у которых в наши дни хотя бы часть
их акционерного капитала не находилась бы в
руках либо крупной американской, либо крупной
зарубежной фирмы системотехнического профи-
ля. Я не считаю эту тенденцию саму по себе ни
полезной, ни вредной. Я, конечно, хотел бы ви-
деть вокруг себя как можно больше независимых
полупроводниковых фирм, но на такую перспек-
тиву практически нельзя надеяться. В эти дни
становится все трудней и трудней организовать
новую полупроводниковую компанию, поскольку
все сопряженные с этим затраты за последние
10 лет неизмеримо выросли». Следствием этих
обстоятельств является то, что крупные фирмы
системотехнического профиля, стремясь иметь
собственные мощности для производства полу-
проводников, будут, скорее всего, продолжать
приобретать существующие полупроводниковые
предприятия, а не рисковать своим капиталом,
пытаясь организовать такое производство заново.
Рамо рассматривает движение в сторону ин-
тернационализации электроники как битву за
техническое превосходство, — битву, которая все
еще будет продолжаться и в 2000 г. «Двадцать
лет не принесут завершения соперничества меж-
ду той частью экономики Запада, в которой де-
нежные средства и прочие ресурсы свободно
перемещаются между отдельными странами, с
одной стороны, и рядом национальных групп, где
процветают изоляционизм и протекционизм, — с
другой. США могут надеяться, что на их долю в
следующие 20 лет придется самое большее 50 %
технических и технологических достижений, а не
90—95 %, к которым они успели привыкнуть»,—
говорит он. Любые новые фирмы, которые будут
создаваться в будущем, будут с самого начала
своей деятельности ориентироваться на общеми-
ровой рынок сбыта. «В 2000 г. мышление амери-
канских фирм должно приобрести большую ин-
тернациональную направленность, однако мысль,
будто США начинают терять свои творческие
способности, — это сущая чепуха», — утверждает
Рамо.
Гомори полагает, что один из важнейших во-
просов, на который нам придется найти ответ в
будущем, это вопрос: «Что мы собираемся пред-
принять против японцев? Я считаю, что мы доби-
ваемся очень хороших результатов сравнительно
с управляемыми экономическими системами, од-
нако проблема заключается в том, что нам
необходимо предпринять против другой рыноч-
ной экономики, например японской?»
При формулировке ответа, как он полагает,
нужно принять во внимание различие между
японским и американским подходом к технике.
«Те, кто смотрят на происходящее на японской
сцене издалека, склонны рассматривать япон-
ские успехи как плод тесного сотрудничества
между японским правительством и различными
отраслями промышленности. Однако у меня
складывается впечатление, что они обладают
инженерно-техническими специалистами очень
высокого класса и, кроме того, являются исклю-
чительно целеустремленным народом, который
испытывает огромную гордость от того, что его
специалисты умеют конструировать высококаче-
ственные изделия. Просто за каждый свой дол-
лар они могут приобрести массу инженерно-тех-
нического труда исключительно высокого класса.
Мы соревнуемся именно с этими людьми, а не
только с японским правительством».
Представитель фирмы Texas Instruments
Джордж Хейлмайер утверждает, что техника
всегда была международной собственностью.
С точки зрения экономики и сбыта интернацио-
нализация в той широко распространенной фор-
ме, с которой мы все знакомы, возможно, и ста-
новится довольно свежим явлением. «С техниче-
ской точки зрения мы могли бы сегодня думать,
что наблюдаем распространение знаний и опыта
в области электроники по всему миру и что это
означает интернационализацию техники. Но то,
что мы видим, — это всего лишь часть давнего
процесса, который постоянно шел с самого за-
рождения техники, всегда носившей интернаци-
ональный характер». Однако итог этого процес-
са известен: к приходу XXI века мир для элект-
ронных фирм значительно сократится в своих
размерах.
Один из элементов этой картины, который, по
мнению Пола Ричмена, фирма Standard Micro-
systems, заслуживает большего, чем простого
упоминания, связан с ролью правительства.
«Фундаментальное значение для определения
облика электронной промышленности 2000 г.
будет иметь соотношение между входящими в
ее состав крупными и небольшими фирмами, —
говорит он. — Кроме того, один фактор, который
способствовал огромному прогрессу, достигнуто-
му в промышленности за несколько последних
лет, носит в высшей степени американский ха-
рактер и связан с тем, что американская система
представляет собой экономику, опирающуюся на
рыночные отношения, которая побуждает пред-
принимателей, стремящихся получить прибыль,
выпускать новые изделия, внедрять новые про-
цессы и вести новые разработки. Так что одним
из ключевых факторов будет то влияние на раз-
витие электронной промышленности в ближай-
шие 20 лет, которое окажет правительство, по-
скольку от этого влияния будет зависеть пропор-
ция между крупными и малыми фирмами, состав-
ляющими эту отрасль промышленности».
289
Жизненно важно, чтобы правительство не на-
\ рушило своим вмешательством тот цикл нововве-
у дений, который начинается в небольшой инициа-
. тивной фирме, способной вырасти до статуса
i крупной корпорации благодаря высокому потен-
• циалу ее нововведений и силе ее творческих спо-
собностей. «Если вы взглянете на ход микропро-
цессорной революции, то вы увидите, что ее
пионерами были фирмы AMD, Mostek, Intel, ко-
торые 10 лет назад представляли собой неболь-
шие компании. Именно они внесли наибольший
вклад. Одна из основных проблем, с которой
пришлось столкнуться в последнее время, состо-
ит в том, что упомянутый цикл был нарушен: в
течение последних пяти лет практически отсут-
ствовал рисковый капитал. Если мы не будем
уделять надлежащего внимания правительствен-
ному вмешательству, то, возможно, нам придет-
ся увидеть, что к 2000 г. в электронной промыш-
ленности будут доминировать всего несколько
крупных корпораций и международных картелей.
Если это произойдет, то американская промыш-
ленность, безусловно, окажется в очень трудном
положении».
По мнению Карла Кармана, «творческий за-
пал нашей промышленности за последние не-
сколько лет явно сник». Следовательно, «если
мы располагаем всего лишь 50 % специалистов
мира, которые развивают технику, то, вероятно,
мы располагаем также всего только 50 % людей,
которые эксплуатируют эту технику. То, что спо-
собствовало изменению этих показателей, обус-
ловлено ускорившимся темпом распространения
технической информации среди членов мирового
научного сообщества. Если иностранные фирмы
могут осуществлять внедрение своих новых тех-
нических средств быстрее, чем мы — своих, то мы
начнем от них отставать. Но в конечном счете
дело не в костяшках на счетах, дело не в том,
где выше процент высказанных оригинальных
идей. Все сводится к экономической отдаче от
внедрения новой техники».
Распространение электронной техники по все-
му миру Мур считает неизбежным. В связи с
этим он вспоминает, как выступавший в Кали-
форнийском технологическом институте предста-
витель японского правительства, перечисляя
трудности Японии, упомянул среди них и пере-
базирование многих японских текстильных пред-
приятий в Южную Корею. Он даже с грустью
предсказал, что наступит день, когда японцы
начнут водить «Тойоты», изготовленные в Юж-
ной Корее. «Это естественная эволюция, — го-
ворит Мур. — Развивающаяся страна перенима-
ет технику и технологию развитых стран и
начинает с достаточно высокого уровня. Элект-
ронная промышленность получит распростране-
ние и в менее развитых странах, по мере того
как эти страны, где стоимость труда более низ-
ка, будут способствовать ее закреплению и раз-
витию. В конечном счете предприятия электрон-
ной промышленности будут открывать в тех
странах, где выпускаемые ими изделия можно
будет производить с наименьшими затратами».
Томпсон указывает, что такое распростране-
ние промышленности, или передача технологии,
является лучшей формой оказания помощи раз-
вивающимся странам. «Куда проще экспортиро-
вать, скажем, текстильную промышленность, чем
давать деньги. Легче построить там промышлен-
ные предприятия».
Рамо подчеркивает, что то сотрудничество
между правительством и частными предприни-
мателями, которое существует в Японии и ФРГ,
может служить укором для Соединенных Шта-
тов. «Быть может, в течение следующих 20 лет
нам удастся избавиться от ряда ограничений,
накладываемых нашим правительством на эко-
номический рост. У нас малые фирмы не могут
получить необходимые им наличные деньги,
тогда как более крупные лишаются наличных
денег. Наши заморские конкуренты никогда не
сталкиваются с этими проблемами. Я уверен,
что к 2000 г. мы будем свидетелями тенденции
установления таких отношений между правитель-
ством и промышленностью, которые будут вы-
годно отличаться от тех, что складываются в
результате существующей тенденции».
В любом случае «в 2000 г. участники собра-
ния, подобного нынешнему, половину• времени
будут говорить так, как будто не существует от-
дельных американских и отдельных японских
фирм, тогда как другую половину — так, как
будто они все же есть,— говорит Рамо. — Ти-
пичной может оказаться такая фирма, у которой
будут крупные вложения в различных странах и
которая извлекает соответствующие выгоды из
этих вложений. Я думаю, что такое положение
характерно для целого ряда многонациональных
корпораций уже сегодня. Это отчасти верно и
для той корпорации, которая мне хорошо извест-
на. Так что когда вы спрашиваете: что нам нуж-
но предпринять против японцев?, вы одновремен-
но должны спросить себя: «что вы имеете ввиду,
говоря о японцах? Что вы имеет ввиду, говоря о
нас?»
П о мнению Рамо, часто, когда обсуж-
дается темп внедрения нововведений, игнориру-
ется роль военных. Их влияние на электронную
промышленность, возможно, сократилось по
сравнению с бурными днями 1950-х и 1960-х го-
дов, когда решения военного ведомства прокла-
дывали курс для всей электроники. Однако он
считает, что в настоящее время существует тен-
денция к возрождению этой направляющей силы.
«В 2000 г. мы обнаружим, что военная техни-
ка во всем мире станет оказывать очень сильное
влияние на то, что будет происходить в элект-
ронной технике. А распространение ядерной тех-
ники, которое вызовет угрозу всеобщему миру
290
со стороны малых стран и даже отдельных груп-
пировок внутри стран, и неустойчивое положение
в области энергетики, усугубляющее конфликт
между теми, кто обладает энергоресурсами, и
теми, кто их не имеет, — все эти проблемы не
удастся решить в короткое время. Они порожда-
ют нестабильность, которая делает необходимым
обладание военной мощью». Рамо добавляет, что,
в частности, ФРГ и Япония будут предпринимать
больше усилий в военной области, чем они это
делали в недавнем прошлом.
Бросая взгляд на годы своего пребывания в
министерстве обороны, Хейлмайер соглашается
с тем, что в 1970-е годы военные и космические
круги утратили свою инициативу. Однако «нет
никакого свидетельства тому, что они собирают-
ся вернуть себе эту инициативу в ближайшее
время. В министерстве обороны существует уст-
рашающий культурный барьер, образующий
мощное препятствие для внедрения в военные
системы технических средств того типа, в кото-
рых США занимают лидирующее положение в
мире: сложнейших методов обработки команд,
сигналов управления и информации.
«По этой причине я не думаю, например, что
министерство обороны сможет занять в ближай-
шее время лидирующее положение в информа-
ционной технике. Я думаю, что они будут по-
прежнему выпячивать кривую наращивания мощи
вооружений. По существу, это вовсе не техниче-
ская проблема: это проблема культурного
порядка, а, как правило, в больших бюрокра-
тических системах проблемы культурного ха-
рактера находят решения лишь после событий
с травматическим исходом — именно это вызыва-
ет у меня наибольшие опасения», — говорит он.
Развивая дальше соображения относительно
культурного фактора, Гомори применяет эту
концепцию ко всему миру. Хотя он и соглашает-
ся с тем, что собрание мозгового треста про-
мышленности, созванное в 2000 г., может иметь
интернациональный состав, он также предвидит
возникновение «очень мощных промышленных
отраслей национальной ориентации». Причиной
этого, по его словам, будут культурные узы и
национализм.
т
I акое развитие событий может счи-
таться тормозом на пути прогресса, но с какими
другими преградами может встретиться эволю-
ция электронной промышленности в следующие
двадцать лет? Участники дискуссии пришли к
согласию относительно того, что такими прегра-
дами могут оказаться нехватка надлежащим об-
разом образованных и подготовленных людей,
трудности полного использования всех преиму-
ществ, которые дает нововведение, и плохие отно-
шения между правительством и деловым миром.
Для Хейлмайера на первом месте среди этих
ограничений стоит проблема отыскания нужных
людей: «Возьмем область сверх-БИС. Откуда
появятся все те конструкторы, которые будут
нам необходимы? И откуда мы наберем специа-
листов по программному обеспечению, чтобы ра-
ботать с компьютерами в «эру изобилия вычис-
лительной мощности», которая становится воз-
можной брагодаря появлению СБИС?» По его
мнению, неизбежен кризис из-за нехватки подго-
товленных специалистов, без которых нельзя
реализовать все возможности СБИС, если не бу-
дет изыскан какой-либо новый подход к этой
проблеме, сделано радикальное нововведение.
Томпсон возвращается к проблеме культуры..
«Если не произойдет существенного пересмотра
технической базы, то проблемы, порожденные
сложностью аппаратных средств, в свою очередь
создадут такие проблемы культурного и орга-
низационно-управленческого порядка, которые в
конечном счете вызовут удушение значительной
части активной деятельности. Я искренне на-
деюсь, что нам удастся найти путь, чтобы со-
хранить наше малое детище живым и энергич-
ным, поскольку это единственный путь, который
позволит сделать завтрашний день нашей про-
мышленности днем успехов», — говорит он.
Томпсон продолжает: «Проблема министер-
ства обороны, о которой говорил Хейлмайер,
свойственна любой крупной организации, и я
обеспокоен тем, что подобные организации берут
на себя все больше разнообразных функций.
Культурная ориентация крупной многонацио-
нальной компании меня просто пугает. Культура
фирмы IBM, культура корпорации ITT, культура
министерства обороны начинают играть весьма
существенную роль. Они приобретают ту же си-
лу, что и культура, которая делает человека
американцем или японцем, и эта сила мощно
проявляется тогда, когда вы пытаетесь добить-
ся перемен в организации».
В противоположность этому Гомори относит
себя в вопросах управления процессом внедре-
ния нововведений к категории оптимистов: «Труд-
ности в обеспечении технического прогресса на-
двигаются со стороны программных средств, но
я думаю, что для их преодоления будет найден
соответствующий процесс обучения. Люди приду-
мают способ это сделать, и я полагаю, что им
уже сейчас удается идти по правильному пути».
Мур видит возникшую проблему в том, чтобы
согласовать имеющиеся в распоряжении ресурсы
с конструкциями тех СБИС, которые обязательно
будут проектироваться. «Суммарное число функ-
циональных элементов электронных устройств,
производимых электронной промышленностью,
каждый год примерно удваивается. Продолжите
эту тенденцию на 20 лет — и ограничения, с ко-
торыми мы сталкиваемся сейчас, будут казаться
смешными. Так что реальной проблемой явля-
ются вопросы проектирования», — говорит он.
Он также предвидит, что аппаратные средства
станут больше походить на программные: затра-
291
•ты на их проектирование будут высоки, а стои-
мость воспроизведения низка. «Стоимость проек-
тирования возрастает линейно по мере увеличе-
ния сложности конструкции изделия, — говорит
он, — однако стоимость воспроизведения изделия
остается, по существу, постоянной. Так что доми-
нирующей составляющей оказываются затраты
на программные средства, тогда как затраты на
аппаратные средства имеют незначительные раз-
меры. Проблема производительности труда при
создании программных средств является как раз
именно той проблемой, которой мы собираемся
заняться, когда приступим к определению и кон-
струированию тех функциональных средств, ко-
торые мы намерены изготовлять».
Ричмен видит в ряде проблем, с которыми
пришлось встретиться в своей многолетней прак-
тике изготовителям полупроводниковых прибо-
ров, урок на будущее. Многие из этих проблем
выявились в период, который характеризовался
«огромными избыточными производственными
мощностями, возникшими в результате ослабле-
ния потребительского спроса и сверхамбициозно-
го расширения предприятий. Но, приближаясь к
2000 г., промышленность, быть может, встретится
с еще одной проблемой: если она не сконцентри-
рует свои ресурсы на развитии методов автома-
тизированного проектирования, позволяющих ид-
ти в ногу с разработкой технологических процес-
сов», то могут возникнуть проблемы с производ-
ством.
«Наиболее серьезное ограничение для про-
мышленного прогресса, особенно в Америке, за-
ключено в отношениях между правительством и
частным промышленным сектором, — говорит
Рамо. — Но я полон оптимизма., поскольку ха-
рактер данного ограничения очень скоро, в тече-
ние нескольких следующих лет, будет понят все-
ми и на него будут влиять как технические
нововведения, так и экономические и междуна-
родные силы. Однако, хотя я с оптимизмом
отношусь ко всем формам нововведений, я с
меньшим оптимизмом смотрю на реальность пол-
ного устранения этого ограничения, поскольку
здесь, в Америке, мы в этой области двигались
в ложном направлении. В ответ на действие эко-
номических, политических и общественных сил
мы создавали путаницу и породили неверную
тенденцию в отношениях между правительством
и частным сектором. Мы способствовали созда-
нию гибрида из правительственного контроля
и рыночной экономики, в котором искажены все
пропорции».
Карман убежден, что если и существует фак-
тор, способный затормозить прогресс в следую-
щие 20 лет, то этим фактором являются людские
ресурсы. Но он также обеспокоен другой формой
правительственного регулирования экономики:
той, которая осуществляется через суды. «Если
будет принят закон, предусматривающий возме-
щение убытка, причиненного компьютером, то
сразу же возникнут весьма серьезные затрудне-
ния с использованием целого арсенала методов,
которые мы применяли, чтобы утилизовать вы-
числительную мощность компьютеров. Это ока-
жется особенно опасным в том случае, если, ска-
жем, вы применяете компьютер, построенный на
сверх-БИС, и вам пришлось в силу необходимо-
сти быстро превратить в аппаратную форму
огромное количество программных средств и,
следовательно, в силу этого вы обязаны брать
на себя обязательство по возмещению убытков»,
поскольку суд решил, что в нанесенном ущербе
виноват компьютер. Такая тенденция, по его
мнению, существенно ограничит возможности
компьютерных фирм расширять форму пред-
ставления вычислительных мощностей: «Может
случиться так, что мы не сможем переходить на
СБИС, позволяющие превращать в аппаратные
средства значительное количество программных
средств. Если будет считаться, что это мы дела-
ем ошибку и должны возмещать вызванный ею
ущерб, то мы, видимо, не сможем позволить себе
использовать данный метод, причем это будет
вызвано вовсе не техническими причинами».
Д аже отказавшись от ответа на не-
разрешимый вопрос, рождается ли новая техника
спросом или сама она создает спрос, все же це-
лесообразно исследовать ту роль, которую будут
играть различные по своей специфике решения
технических задач электронными средствами.
Первым в их списке стоит компьютер, и главный
вопрос относительно него звучит так: какого
уровня производительности достигнет эта везде-
сущая машина?
«Мы не будем выражать производительность
через число команд, исполняемых за секунду, —
отозвался Гомори, — мы просто будем мыслить
другими категориями. Я также уверен, что зна-
чительно большего объема достигнет параллель-
ная обработка, поскольку будет гораздо труднее
добиться чистого увеличения скорости: легче
улучшать такой показатель, как соотношение це-
ны и производительности, чем повышать ско-
рость, и я думаю, что это обстоятельство заста-
вит нас встать на долгий путь, который приведет
нас к машине с распределенными функциями».
Карман верит, что по чисто экономическим
причинам будет найден путь, который позволит
повысить вычислительную мощность компьютера,
не вынуждая конструкторов к пересмотру при-
вычной схемотехнической реализации. «Возьмем,
например, такой случай. Скажем, я работаю с
МОП- или ТТЛ-схемами и хочу удвоить произ-
водительность моей аппаратуры. Допустим, я
решаю перейти на транзисторные логические
элементы с эмиттерными связями. В таком слу-
чае мне из-за смены элементной базы придется
заменить все мое испытательное оборудование,
как установленное на предприятиях, так и ис*
292
пользуемое на местах эксплуатации моей аппа-
ратуры. Из этого следует, что я уж постараюсь
использовать все доступные мне методы — па-
раллелизм, мультиобработку и все такое про-
чее, — чтобы только предотвратить отход от при-
меняемой элементной базы. Так что и через
двадцать лет мы все еще будем использовать
МОП-приборы n-типа или какие-то логические
элементы, созданные в процессе эволюционного
совершенствования этой элементной базы», —
предсказывает он.
Гомори добавляет, что можно ожидать при-
менения как больших, так и малых машин и что
«их будут объединять в системе». Но что будет
использоваться и как будут выполняться те или
иные функции, это в основном останется скрыто
от пользователя. Соглашаясь с тем, что люди
будут пользоваться компьютерами, не представ-
ляя точно, к чему в действительности они полу-
чают доступ, Хейлмайер считает, что огромную
роль в будущем будет играть интерфейс между
пользователем и машиной. «Если компьютеры
должны приобрести свойство проникать повсюду,
то жизненно важным становится интерфейс», —
говорит он.
Также должна быть обеспечена большая
простота обращения с компьютерами, если они,
как предсказывают многие, должны превратить-
ся в универсальный инструмент. Хейлмайер счи-
тает, что, «во-первых, люди должны получить
возможность взаимодействовать с машиной на
своих условиях, а не наоборот. На нас начина-
ет обрушиваться целый потоп данных, и люди
захотят извлекать информацию из этих данных,
но они вовсе не согласятся ради этого запоми-
нать соответствующие протоколы, структуры
различных баз данных и все такое прочее в этом
роде. Зрелость машинных возможностей не бу-
дет выражаться таким тривиальным показате-
лем, как число вычислительных операций, кото-
рые необходимо выполнить, чтобы получить
нужные сведения, — она будет связана со спо-
собностью машины надлежащим образом орга-
низовать данные, чтобы выполнить эти триви-
альные вычисления».
Гомори придерживается взгляда, что ничто
не мешает появлению средств «с сильно возрос-
шими возможностями», которые позволят ком-
пьютеру формировать изображение, показываю-
щее пользователю то же, что он или она будет
видеть, если станет просматривать страницы
нужной бухгалтерской книги. Он также не видит
причин, мешающих рабочему столу служащего
в свое время превратиться в гигантский дисплей
с «кипами» определенных бумаг в одном его
углу и «пачками» прочих документов, разложен-
ных по столу-экрану.
Мур спрашивает, не окажется ли к 2000 г.
возможным использовать разговорный англий-
ский язык для общения с базами данных или с
автоматизированной пишущей машинкой. Рич-
мен убежден, что так оно и будет. Однако он
считает, что прогресс в большей мере коснется
бытового сектора, чем индустриального. «Вы
встретитесь в быту с компьютерами, обладающи-
ми способностью как распознавать, так и син-
тезировать речь. Вам, возможно, даже удастся
увидеть, как развитие компьютеров достигнет
такого уровня, когда появятся компьютеры бы-
тового назначения, которые можно будет класть
в карман или носить как ручные часы. В этом
случае вы сможете хранить в памяти компьюте-
ра, который всегда при вас, свою чековую книж-
ку или даже историю болезни», — говорит он.
По мнению Хейлмайера, значительно шире
начнут пользоваться речевым вводом данных. Он,
однако, делает оговорку, «что до решения общей
проблемы распознавания речи — любого голоса,
а не только специфического, известного маши-
не, — еще весьма далеко».
С ним соглашается Гомори: «Научиться рас-
познавать любую речь, речь любого говорящего и
любого словарного состава, да еще при опреде-
ленном фоновом шуме, — дело чрезвычайно
трудное. Однако я не думаю, что это уж очень
важно сегодня, так как, прежде чем вы подойде-
те к этой проблеме, вам придется пройти через
множество ступеней распознавания специфиче-
ской «ограниченной» речи. Относительно неслож-
но добиться правильного распознавания, скажем,
95 % или, быть может, 98 % предъявляемых слов,
но пройти путь от безошибочного распознавания
98 % слов до 100%-ного распознавания, а имен-
но этого нужно добиться, если вы хотите дикто-
вать письмо автоматической пишущей машин-
ке, — это уже поистине исключительно сложная
задача».
Будут ли компьютеры в состоянии вести со-
держательные разговоры с остальным миром или
нет, но Карман верит в то, что на их основе бу-
дет создана новая отрасль коммунального обслу-
живания, которую он окрестил коммунальным
информационным банком. Здесь информация бу-
дет храниться в огромном общенациональном
банке данных, откуда она будет распределяться
с помощью спутников и антенн, устанавливаемых
на крышах.
Но как будут построены все эти компьютеры,
видимые и невидимые, установленные на пред-
приятиях и на дому? Предоставит ли внедрение
СБИС возможность при построении компьюте-
ров использовать широкое разнообразие вариан-
тов системной архитектуры? Нет, отвечает Хейл-
майер. Безусловно, считает он, будет использо-
ваться не один вариант архитектуры, «однако
исключается и такая крайняя возможность, что у
каждого будет свой индивидуальный архитек-
тор».
Однако ключевым элементом, по мнению Кар-
мана, будут не аппаратные средства и не архи-
тектура, а программные средства. «Было бы це-
лесообразно располагать различными машинами,
293
работающими на одном и том же программном
обеспечении», — говорит он. Хейлмайер считает,
что развитие программных средств будет продол-
жаться по уже известным направлениям, «но я
предвижу, — говорит он, — все более широкое
использование беспроцедурных языков». Его оп-
ределение таких языков гласит, что, пользуясь
ими, достаточно будет сказать машине, что нуж-
но сделать, не указывая, как это делать. На со-
временных языках говорят ей и то и другое.
Такая перемена может изменить отношения
между конструктором и программистом. «В бу-
дущем, — говорит он, — в задачу программиста
будет входить создание формального аппарата
или структуры, пользуясь которыми, системотех-
ник сможет осуществлять непосредственное взаи-
модействие с компьютером» без использования
ВКЛАД ВОЛОКОННОЙ оптики
В мире, превращающемся в информационное обще-
ство, распространение речи и данных станет играть еще
более важную роль, чем это наблюдается сегодня. Таково
мнение ученого, который широко известен как один из
отцов волоконно-оптических систем связи. Его имя —
Чарльз К. Као, он работает в фирме International Telephone
and Telegraph.
Чтобы переваривать все эти данные, говорит он, «уже
созданы средства для их обработки, однако нужна будет
более эффективная передающая среда. Такой средой яв-
ляется волоконная оптика». Этот 46-летний ученый, полу-
чивший образование в Великобритании, связан с фирмой
ITT уже в течение 20 лет. В настоящее время Као работа-
ет на предприятии этой фирмы в Роаноке, шт. Виргиния.
Он стал заниматься волоконной оптикой в 1964 г. и опуб-
ликовал свою первую работу по этому предмету двумя
годами позже, в 1966 г.
Для того чтобы манипулировать информацией, а так-
же запоминать ее и обрабатывать, потребуется большее
количество более сложных электронных схем, однако ис-
пользование волоконной оптики — «она будет внедрена
повсюду» — не окажет, по мнению Као, непосредственно-
го воздействия на схемотехнику. «Однако к 2000 г. око-
нечное устройство будет более сложным, чем сегодня, а
центральный автоматический коммутатор будет радикаль-
но иным»,— добавляет он.
Он также предсказывает появление «автономной се-
ти для коммутации пакетов данных», поскольку передачу
данных можно производить гораздо быстрее, чем переда-
чу речевой информации: данные целесообразно переда-
вать сегментами длительностью 1 мс, тогда как речевую
информацию — 3-минутными сегментами. Волоконная опти-
ка будет становиться все дешевле и дешевле, хотя она и
не сможет полностью вытеснить медь. «Помимо всего
прочего, медь ведь способна проводить ток», — пошутил
Као.
программиста в качестве посредника. «Системо-
техник будет задавать правила игры, тогда как
программист предоставит в его распоряжение
структуру, пользуясь которой, он сможет вести
саму эту игру. Возможно, это один из подходов,
который позволит нам преодолеть узкое место,
вырисовывающееся на пути развития программ-
ных средств», — замечает он.
По его мнению, это может произойти только
в том случае, если произойдет еще одна культур-
ная революция, и мы будем наблюдать радикаль-
ный отход от практики первых 30 лет истории
вычислительной машины, в течение которых про-
граммистов постоянно увещевали писать про-
граммы с таким расчетом, чтобы аппаратная па-
мять использовалась в минимальном объеме. По-
скольку узкое место в развитии программных
средств ощущается все острее и острее, наступит-
момент, когда начнут говорить и так: «Эта пред-
процессорная периферийная обработка информа-
ции обходится мне слишком дорого. Если вы,
ребята, хотите увеличить объем используемой ап-
паратной памяти на 30%, то карты вам в ру-
ки», — указывает Карман.
Рамо считает, что огромные капиталовложе-
ния в уже установленные технические средства
будут препятствовать решительному переходу на
новое, лучшее оборудование. «Наше собственное
правительство, являющееся крупнейшим потре-
бителем компьютеров, применяет в такой степе-
ни устаревшие машины, что если бы оно только
пошло на замену их современными, то это дало
бы столь большую экономию, что в короткий
срок окупились бы все затраты на такую заме-
ну», — говорит он. Однако добавляет, что аме-
риканская политическая система предпочитает
руководствоваться сиюминутными выгодами, не
проявляя подобной дальнозоркости.
Что же касается того, как будут принимать-
ся компьютеры широкими слоями общества, то
здесь ни один из высших администраторов элек-
тронных фирм не видит никаких проблем даже
в вопросе нарушения компьютером тех прав
граждан, которые гарантируют неразглашение
касающейся их информации. По мнению Карма-
на, компромисс, который будет здесь достигнут,
изменит баланс в пользу компьютера. Ссылаясь
на созданную фирмой TRW систему проверки
кредитных карточек, Рамо говорит: «Мы обнару-
жили, что если кто-нибудь хочет, чтобы обеспе-
чивалось более строгое хранение касающейся его
информации, то нам легче это сделать путем до-
полнительного применения технических средств,
а не ограничения их применения. У ряда клиен-
тов возникают опасения, но путь устранения этих
опасений заключается в том, чтобы правильно
использовать технические средства, а не смотреть
на них как на препятствие».
Итог подвел Гомори, который сказал: «Одно
мы можем с определенностью утверждать, а
именно что к 2000 г. весьма значительная часть
населения привыкнет к тем удобствам, которые
приносят компьютеры».
з
Значительная часть структуры элект-
ронной промышленности будущего будет опреде-
ляться тем, в какую форму выльется информаци-
онный взрыв — явление, вызванное к жизни са-
мой электронной техникой. Ключевым фактором
здесь являются средства связи, поскольку обус-
ловленная ими доля затрат стала крупнейшей в
общих затратах на вычислительные операции.
294
По словам Томпсона, важное значение имеет
то, будет ли сеть связи подключать отдельных
пользователей к компьютерам или же пользова-
телей друг к другу. Принадлежа к небольшой
группе, которая пытается серьезно изучать буду-
щее, он использует свои профессиональные зна-
ния инженера-связиста в своих исследованиях
прирожденного футуролога. В результате этого
ему представляются вероятными две возможно-
сти развития информационного взрыва.
Первый свой сценарий он называет «каждый
человек — остров». «В этом варианте, по суще-
ству, принижается идея сетей. Здесь можно ожи-
дать возрастающего использования полосы ча-
стот. И на дому будет установлено множество
автономных запоминающих устройств с данными
для обработки, так что в этом случае потребует-
ся не 10 каналов, а 500. Этот сценарий будет
развертываться в том случае, если мы будет пре-
следовать краткосрочные экономические выгоды.
Свою вторую альтернативу Томпсон называет
«каждый человек — узел сети». «Этот сценарий
исходит из того, что развитие событий позволит
справиться с ограничениями, которые, по-видимо-
му, вынуждают нас применять новую компью-
терно-связную технику такими способами, кото-
рые будут как бы продолжением путей ее ис-
пользования в промышленности». После того как
эта задача будет завершена, «я ожидаю, — гово-
рит он, — развития сети, которая будет обладать
весьма интересными и «высокоинтеллектуальны-
ми» характеристиками в смысле интерфейса с
пользователями. Эта сеть начнет демонстриро-
вать свойства такого рода, которые будут созда-
вать впечатление, будто оно понимает содержа-
ние сообщений, поступающих в нее на обра-
ботку».
Примером такой сети, по его словам, являет-
ся современная автоматизированная посредст-
вом компьютера система обучения. При исполь-
зовании такой системы путь, который избирает
учащийся, работая с учебным материалом, по-
лучает некоторое математическое определение,
что позволяет компьютеру откликаться надле-
жащим образом на реакции учащегося. Кроме
того, если учащиеся при взаимодействии с этой
системой выбирают одинаковые пути, то она
устанавливает между ними связь посредством
специальных линий. Таким образом, отдельные
учащиеся автоматически связываются между
собой на основе того вида деятельности, кото-
рый они избирают.
Такая система, по словам Томпсона, быть
может, окажется единственным путем для на-
шего движения в сторону информационного
общества, которое будет обладать двоякой осо-
бенностью: «Во-первых, непосредственно в рам-
ках сети информация будет подвергаться содер-
жательной оценке, интегрированию и синтезу».
Другими словами, не возникнет необходимости
в каких-либо суррогатах: так, например, ком-
пьютерная модель интегральной схемы позво-
лит конструктору получить ответ, будет ли ра-
ботоспособна его схема. Ему не нужно будет
изготавливать реальную ИС. Со второй особен-
ностью мы уже знакомы сегодня: информация
в сети рассматривается как экономический то-
вар, который принадлежит частному лицу и с
которым можно обращаться как с любым дру-
гим товаром.
Проблема, по мнению Томпсона, состоит в
том, что если мы не усмотрим какой-либо вы-
годы в признании долгосрочной значимости та-
кой альтернативы, преследование краткосроч-
ных выгод «заставит нас с излишней поспеш-
ностью стать на путь реализации сценария
«каждый человек — остров». Так что я не могу
разделять полного оптимизма относительно то-
го, что события будут развиваться в соответ-
ствии со сценарием «каждый человек — узел
сети». Построение сети с такого рода «интел-
лектуальными» возможностями весьма сущест-
венно, если мы хотим создать обстановку со-
существования и сотрудничества между пред-
принимателями и совладать с информационным
взрывом, который породит это сотрудничество».
По его мнению, чтобы сказать, какой путь
избирают общество и техника, необходимо сле-
дить за тем, не получает ли приоритета широко-
полосный подход. На это будет указывать уве-
личение числа телевизионных каналов и тому
подобные события. В этом случае также «мож-
но будет наблюдать усиленное распространение
паранойи», говорит он, «чему будет способство-
вать необходимость использования более жест-
ких приемов, чтобы завоевать себе право иг-
рать значимую роль в таком обществе. Так что,
если обнаружится, что шифраторное устройство
для телефонных аппаратов превращается в то-
вар ширпотреба, то это будет означать, что лю-
ди избрали путь в соответствии с первым сце-
нарием». По словам Томпсона, он уже наблю-
дает появление системы ценностей, указываю-
щей на то, что люди движутся в этом направ-
лении.
Напротив, Хейлмайер верит, что предстоит
реализовать и тот и другой сценарий. «Если
вы хотите получить широкополосный канал для
связи каждого с каждым,— говорит он, — то
один из путей достижения этой цели — исполь-
зование средств волноводного типа.. В этом
случае целесообразно использовать волоконную
оптику. Если же вы хотите избрать «неволно-
водный» путь, то следует обратиться к дости-
жениям в области очень крупных адаптивных
антенн, которые используются в космосе. Мы
близки к тому дню, а может быть, он уже на-
ступил, когда сможем разместить в космиче-
ском пространстве адаптивную антенну с очень
высоким коэффициентом усиления. И вы може-
те задуматься о том времени, когда каждый
295?
на своей крыше будет иметь маленькую антен-
ну для поддержания контакта со спутниками
связи». И добавляет, что техникой для дости-
жения этого мы будем, безусловно, обладать к
2000 г.
Однако Томпсон хочет большего, чем просто
возможности видеть и слышать кого-то или что-
то на своем дисплее: «Чего бы я действительно
хотел, так это отыскать того, кого я не знаю,
но чьи идеи найдут у меня определенный от-
клик. Сеть должна обладать «интеллектуальны-
ми» возможностями, которые позволят ей обра-
щаться к своим абонентам, например, с таким
призывом: «Вы, ребята, занимаетесь сходными
вопросами, так что вам было бы полезно со-
браться». Следовательно, мой телефонный но-
мер не должен быть лишь одним моим адресом,
он должен характеризовать и профиль моих ин-
тересов, и особенности моего использования
информации в поведенческом плане, и прочее
в том же роде».
Рамо, обращаясь к тому, что он называет
более прозаическими аспектами связи 2000 го-
да, замечает, что основное электронное средст-
во для информационного обмена уже существу-
ет. Это телефонная сеть, хотя должно еще прой-
ти определенное время, прежде чем она сможет
полностью удовлетворять все запросы компью-
терного века. «Компании AT&T, французам и
немцам потребуется не менее 20 лет, чтобы
внедрить в практику только те технические
средства, которые уже доступны сегодня, — го-
ворит он. — Так что к 2000 г. мы начнем широ-
кое использование цифровой техники, закончив
развертывание необходимой для этого инфра-
структуры. И на протяжении большей части
периода, отделяющего нас от рубежа века, нам,
если мы захотим вступить в контакт, придется,
как и сегодня, просто снимать телефонную
трубку».
Хейлмайер предвидит развитие, опирающее-
ся на три столпа — волоконную оптику, боль-
шие адаптивные антенны и — новый элемент —
невоенную связь с непрерывным спектром, ко-
торая будет применяться вместо частотного и
временного уплотнения каналов. В будущем, по
его мнению, применение такого метода при над-
лежащем кодировании позволит каждому ис-
пользовать всю полосу частот, а не часть ее,
выделенную в соответствии с временным или
частотным принципом, и это приведет к тому,
что «одной и той же полосой будет пользовать-
ся множество различных абонентов». Так, на-
пример, каждая школа будет иметь свой канал
УВЧ с радиусом действия, скажем, 5 км во-
круг школы, и если у каждого школьника будет
телевизионный приемник размером с книгу, то
по этому школьному каналу ему можно будет
передавать домашние задания. По его словам,
реализация подобных средств связи станет воз-
можной при использовании устройств на по-
верхностных акустических волнах в сочетании
с интегральными схемами.
Однако, по мнению Ричмена, удушающее
влияние на такого рода прогресс оказывает
Федеральная комиссия связи. «Роль ФКС долж-
на измениться, — говорит он. — Компьютеры,
полупроводниковые приборы и т. п. достигли
гигантских успехов потому, что развитие в этих
областях не подвергалось регулированию. Од-
нако ФКС с ее теперешней структурой пред-
ставляет собой наибольшее препятствие для
подобного прогресса».
Если можно выделить одно изобретение,
которое оказало наиболее плодотворное воз-
действие на электронику за последние 50 лет,
то им, безусловно, является полупроводниковый
прибор. Успехи в конструировании, изготовле-
нии и применении этих приборов с момента их
первого появления, по-видимому, не имеют гра-
ниц. Однако возникает вопрос: как долго мо-
жет это еще продолжаться? Уже растет число
сторонников взгляда, что в течение оставшейся
части нашего века, вероятно, будет достигнут
предел в использовании физических возможно-
стей полупроводников, накладываемый, напри-
мер, сочетанием высокоинтенсивных электриче-
ских полей с субмикронными структурами. Од-
нако история техники изобилует примерами,,
когда, казалось, были достигнуты непреодоли-
мые барьеры на пути дальнейшего прогресса,
которые, однако, удавалось затем устранить в
результате нового подхода к конструированию
или выбора нового материала.
Хейлмайер указывает на различные препят-
ствия в технологии МОП-приборов, с которыми
приходится сталкиваться уже в настоящее вре-
мя. Они есть и в трассировке при разработке
оригинала шаблона, и при конструировании, и
при реализации межсоединений. Если эти труд-
ности будут преодолены, то, по его словам, не-
которые специалисты ожидают возникновения
новых проблем, обусловленных разрывами в ма-
териале окисла кремния, которые начнут сказы-
ваться, когда длины каналов сократятся до ве-
личин порядка 0,2 мкм. Однако Мур придер-
живается мнения, что кремний по-прежнему
останется наиболее распространенным полупро-
водниковым материалом, хотя, быть может, его
«посадят на подложку из других материалов».
Правильнее было бы сказать, по мнению
Хейлмайера, что полупроводники все еще обла-
дают большим неиспользованным потенциалом.
Так, например, он ожидает появления к
2000 году высокотемпературных сверхпроводни-
ков, которые «по своей доступности не будут
уступать жидкому гелию или жидкому азоту».
Кроме того, технология интегральных схем не
отошла достаточно далеко от поверхности: «мы
в принципе так и не покинули двухмерного
мира», так что кто-то может еще додуматься,
как начать эксплуатировать третье измерение.
И, наконец, он спрашивает, что произойдет,
«если мы научимся пассивировать поверхности
интерметаллических полупроводников»?
Н ельзя забывать об автоматизации
проектирования. Хейлмайер верит, что «будет
найден новый принцип, который своими корня-
ми будет теснее связан с возможностями ма-
шинного интеллекта и машинного анализа гра-
фических образов, чем те принципы, на кото-
рых строятся современные • системы». Он так-
же ожидает, что появится больше полупровод-
никовых кристаллов из нескольких материалов
(например, на таких кристаллах будут прибо-
ры как из кремния, так и арсенида галлия);
значительно возрастет наше понимание природы
дефектов в полупроводниках; в процессе изго-
товления полупроводников все более широкое
применение будут находить энергетические пуч-
ки; ученые создадут действительно энергонеза-
висимую память с произвольной выборкой; и на-
конец, полупроводниковая техника найдет при-
менение в области утилизации солнечной энер-
гии. И, добавляет он, «я не успокоюсь, пока
у нас не будет полупроводникового телевизион-
ного приемника размером с книгу».
Концентрируя свое внимание на самой по-
лупроводниковой промышленности, Мур пред-
видит, что мы явимся свидетелями огромного
количества усовершенствований эволюционного
порядка. Но, поскольку промышленность полу-
проводников становится все более капиталоем-
кой, такое движение будет все сильнее замед-
ляться по сравнению с прошлыми периодами.
Он также усматривает «ряд проблем, которые
порождены тем, что в деловую жизнь этой от-
расли входит инерция». По мере того как полу-
проводниковая промышленность становится все
более крупной составной частью экономики в
целом, «мы истощаем источники капиталовло-
жений, мы не сможем заменять свои модели
чаще, чем это, например, делает автомобильная
промышленность, и должны будем считаться с
другими аналогичными факторами».
Признавая, что впереди еще много дости-
жений, Ричмен также говорит, что в истории
полупроводников на смену революционной эпо-
хи идет эволюционная. Все же он добавляет:
«Мы станем свидетелями большого количества
достижений, которые, несмотря на свою эволю-
ционную видимость, будут, по существу, иметь
революционный характер». Он с энтузиазмом
присоединяется к Хейлмайеру, высказавшему
мысль об использовании третьего измерения
при создании полупроводниковых приборов.
«Мы уже встречаемся с попытками встать на
этот путь, когда видим МОП-приборы с V-об-
разными канавками; приборы с двух- и трех-
слойным поликремнием; в области статических
ЗУПВ мы наблюдаем использование высокоре-
зистивного поликремния, который наносится по-
верх активных транзисторов с целью повыше-
ния плотности элементов при сохранении раз-
мера кристалла ЗУПВ».
Взгляните также на многослойные кремние-
вые структуры, содержащие активные компо-
ненты, советует он. В области запоминающих
устройств с произвольной выборкой, или ЗУПВ,
будет в возрастающем объеме наблюдаться по-
степенное совершенствование технологических
процессов. Так, например, силицид молибдена
и силицид титана «обладают всеми преимущест-
вами поликремния, однако имеют меньшее
удельное поверхностное сопротивление», гово-
рит он. Все большее число сторонников находят
и приборы из арсенида галлия.
Несмотря на все сказанное, Карман пола-
гает, что «количество функциональных компо-
нентов, которые мы сможем размещать на од-
ном кристалле, будет расти скорее способно-
сти системотехников к их использованию». Со
своей стороны, Гомори обращает внимание на
то, что, хотя «компоненты наших аппаратных
средств могут становиться все мельче и мель-
че», их по-прежнему нужно оценивать с систем-
ных позиций. Он указывает, что здесь вырисо-
вываются ограничения на скорость следования
битов, которые связаны с корпусами интеграль-
ных схем, трудностями подведения к ним мощ-
ности и отводом от них тепла. Говоря об этих
корпусах, Мур считает, что их не удастся сме-
нить, поскольку это было бы связано с фунда-
ментальными переменами. «Это 5-В мир, — на-
стаивает он, — и чтобы перейти к 1,5-В потре-
буется перевернуть весь этот мир целиком».