Цифровой век. ELECTRONICS Special Commemorative Issue 1980

The digital age, pp. 373—414.

____В 1970-х годах произошли два события, которые навсегда изменили мир: кончилась эра дешевой энергии и родился микрокомпьютер. Первое означало почти немедленное вступление в полосу неопределенности в экономике и явилось серьезным вызовом промышленному могуществу Запада. Второе было началом цифровой революции, признанной в конечном счете привести к увеличению возможностей человечества управлять миром, в котором оно обитает. Уже сейчас цифровая электроника расширяет диапазон средств связи между людьми, увеличивает интеллектуальные возможности человека и разнообразие игр, которые могут использоваться для развлечения.


____Если 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 инфляцией. 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 появились машины, реализованные на крошечном кристалле кремния размером меньше ногтя. Однако даже более важным, чем уменьшение габаритов, оказался тот факт, что вычислительная мощность интегральных схем начала становиться настолько дешевой, что разработчики самых разнообразных систем смогли всерьез рассматривать вопрос о введении «интеллектуальных» возможностей в свои изделия.
____Однокристальные микропроцессоры и микрокомпьютеры вместе со своими вспомогательными компонентами начали внедряться повсюду. СВЧ-печи, цветные телевизоры, средства тревожной сигнализации, игрушки, стереосистемы, электронные органы, кухонные машины, воздушные кондиционеры, термостаты, устройства управления промышленными печами, а также калькуляторы и домашние компьютеры — все эти изделия разрабатывались на базе новых интегрально-схемных элементов. Интегральные схемы начали применять в телефонной аппаратуре и в учрежденческих системах обработки текстовых и цифровых данных, не говоря уже о системах управления отоплением и охлаждением, которые помогают обеспечить более эффективную работу всего оборудования учреждения или предприятия.
____Новые микросхемы и их вспомогательные приборы начали применять в автомобилях, медицинской диагностической аппаратуре, искусственных органах и хирургическом оборудовании, на контрольных пунктах универсамов, бензозаправочных колонках и прогулочных судах.
____Однако внедрение этих приборов сопровождалось экономическими трудностями. Десятилетие началось в период спада, который закончился в 1971г. Затем в 1974—1975 годах был еще один, более серьезный спад, поскольку пропала дешевая энергия.
____Начиная с конца 1973г. организация стран — экспортеров нефти сокращала объемы поставок сырой нефти, одновременно взвинчивая цены. С 2,25 долл. за баррель сырой нефти, продаваемой Соединенным Штатам в 1970г., цены к концу десятилетия подскочили до 30 долл., а на так называемом рынке наличного товара нефть продавалась по 40 долл. и более за баррель.
____Рост экономики замедлился, поскольку развитые страны начали затрачивать непропорционально большие доли своего национального богатства на получение энергии. Сотни миллиардов долларов потекли немногим странам Ближнего Востока, контролирующим поставки нефти. Газета «Нью-Йорк Таймс» сравнила 1973г. с 1929г. и назвала его «одним из поворотных пунктов в экономике XX столетия».
____Растущая стоимость энергии отразилась на всех ценах. Пагубная инфляция, не останавливаясь, нарастала все больше и больше, достигнув к концу 1970-х годов в США уровня 13%. Доллар обесценивался по отношению к западногерманской марке и японской йене; цена на золото исключительно резко возросла, составив в начале 1980г. 800 долл. за унцию, причем экономические обозреватели предсказывают, что в течение года цена этого металла достигнет 1000 долл. за унцию.
____С каждым экономическим спадом страдали инженеры. «Некоторые инженеры — специалисты по электротехнике и радиоэлектронике слишком горды, чтобы становиться на учет как безработные,— писал официальный представитель Института ИИЭР в мартовском 1971г. номере журнала Electronics. — Они никогда не записываются в списки безработных. Некоторые 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 указывалось, что в районе Бостона имеется 5 тыс. безработных инженеров по электронике и еще до 3 тыс. инженеров ищут работу в Южно-Калифорнийском округе Ориндж в 1971г.
____Кроме экономических трудностей, у многих американцев горькие чувства вызывала война во Вьетнаме, которая казалась бесконечной. Наконец, за внезапной эскалацией боевых действий столь же внезапно последовал мирный договор, и в апреле 1975г. Соединенные Штаты вышли из войны. Позднее в этом десятилетии основной мишенью протестов стало ядерное оружие, причем волна протестов достигла максимума в марте 1979г., когда авария на ядерном реакторе в Три-Майл-Айленд (шт. Пенсильвания) вызвала всеобщий страх катастрофического расплавления радиоактивных тепловыделяющих 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 1972г.), и закончился более чем двадцатилетний период вражды между Китайской Народной Республикой и Соединенными Штатами. Затем, в 1974г., Никсон стал первым американским 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 Национального комитета демократической партии в Уотергейте (Вашингтон, округ Колумбия).
____Ранее, в 1973г., страна была шокирована вынужденной отставкой вице-президента Спиро Агню, находившегося под следствием по обвинению в финансовых махинациях и взяточничестве. Вместо Агню был назначен республиканец Джеральд Форд, который затем сменил Никсона на посту президента.
____По-видимому, столь же большой интерес вызвала поездка президента Египта Анвара Садата в 1977г. в Иерусалим с целью установления мира между его страной и Израилем. К концу десятилетия, после переговоров с участием Садата, израильского премьер-министра Менахема Бегина и президента Джимми Картера в Кемп-Дэвиде (шт. Мэриленд), соответствующие соглашения были подписаны.
____Десятилетие завершилось на тревожной ноте международных осложнений. На протяжении всех семидесятых годов США придерживались политики разрядки по отношению к своему старому противнику по «холодной войне» — Советскому Союзу и завязывали новые связи с материковым Китаем. Внезапно оказалось, что разрядка умерла.
____В декабре 1979г. возобновились стиль и риторика «холодной войны» в сочетании с прекращением культурного обмена и торговли стратегическими товарами с русскими.
____Несмотря на все это, дела в области электроники шли успешно и было создано много новых рынков сбыта. Изделия, которые фирмы с трудом сбывали в течение первого года, в следующем году захватывали воображение потребителя и вскоре начинали продаваться миллионами — так было с электронными видеоиграми и карманными игровыми автоматами, карманными калькуляторами, цифровыми наручными часами и кассетными видеомагнитофонами.
____Вместе с инфляцией росла также и заработная плата инженеров. Анализ, проведенный ИИЭР в 1979г., показал, что средняя заработная плата членов ИИЭР впервые несколько превысила 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 возможностей для инженеров по электронике.
____В течение 1970-х годов число инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, являющихся членами ИИЭР, быстро росло и в 1979г. достигло 200 тыс., из которых 160 тыс. — инженеры США. Более того, ИИЭР перестал быть просто распространителем технической информации. Под давлением со стороны своих американских членов он принял на себя определенные обязанности в попытках повлиять на законодательную деятельность конгресса, а также на формирование представления общественности об инженерах и их роли в обществе.
____Были также попытки заставить ИИЭР сделать даже больше — например, помочь ограничить число инженеров, выпускаемых высшими учебными заведениями. Цель заключалась в том, чтобы повысить ценность каждого инженера, повысить вероятность его эффективного использования на работе и затруднить увольнения в случае экономического спада.

____Компьютеры действительно прошли-долгий путь с тех дней, когда появилась машина «Эниак», занимающая целый машинный зал. Чем более зрелыми становились компьютеры, тем более уменьшались их размеры. И когда уже казалось, что предел малогабаритности достигнут, они стали еще более миниатюрными. 1970-е годы, для которых характерны колоссальные успехи в развитии интегральных схем явились началом эры микропроцессоров и микрокомпьютеров.
____Предпосылки для этих достижений были созданы в середине 1970-х годов. В то время была освоена и постоянно совершенствовалась технология интегральных схем со структурами металл—окисел—полупроводник (МОП). Эта технология применялась для изготовления сдвиговых регистров, мультиплексоров, оперативных (с произвольной выборкой) и постоянных запоминающих устройств умеренной сложности. В 1969г. объем продаж МОП-приборов, с учетом заказных микросхем, составил 30—35 млн. долл., а на 1970г. прогнозировался объем сбыта в сумме свыше 100 млн. долл.
____Быстро рос спрос на настольные калькуляторы, причем конкурирующие фирмы-изготовители активно шли по пути внедрения микросхем, чтобы уменьшить габариты и стоимость своих изделий. Свыше 50% МОП-приборов, поставленных американскими фирмами в 1970г., были применены в калькуляторах, большинство из которых изготавливалось в Японии.
____Изготовители калькуляторов настаивали на «создании специализированных больших интегральных схем по МОП-технологии, однако изготовители полупроводниковых приборов стремились к стандартизованным конструкциям. Рынок калькуляторов требовал оригинальных микросхем. Однако изготовители микросхем не хотели быть связаны с каким-то одним покупателем; они предложили архитектурное разделение калькулятора, пытаясь выделить схемы, которые могли бы оказаться привлекательными более чем для одного изготовителя калькуляторов.
____После такого архитектурного разделения появление целого компьютера на кристалле оказалось только вопросом времени. В августе 1969г. фирма Intel Corp., располагавшаяся тогда в Маунтен-Вью (шт. Калифорния), получила заказ от японской фирмы Busicom Corp. на проектирование калькуляторных микросхем. Марчиан Хофф, который сейчас считается создателем первого микропроцессора, был ответственным за прикладные исследования в фирме Intel. Он вспоминает сейчас, что требования фирмы Busicom были оригинальны в том, что речь шла о наборе микросхем, рассчитанном на построение семейства калькуляторов.
____«Они хотели использовать методы программирования ПЗУ для специализации функций»,— вспоминает Хофф, добавляя, что «вместо того, чтобы делать калькулятор с некоторыми возможностями программирования, я хотел сделать его как бы универсальным компьютером, программируемым для работы в качестве калькулятора».
____Фирма Busicom одобрила конструкцию фирмы Intel в октябре 1969г. Однако, говорит Хофф, «фирма Intel осознала, что существует большой рынок сбыта для компьютеров как компонентов». В июне 1971г. фирма Intel анонсировала микропроцессорное семейство 4004.
____Набор микросхем 4004 был разработан Федерико Фэггином, который является сейчас президентом фирмы Zilog Inc. В этот набор входили 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 микропроцессор. Все они изготавливались по p-канальной МОП-технологии с кремниевыми затворами. Кристалл сдвигового регистра имел площадь около 2,9 мм², а кристалл каждого из трех других приборов — приблизительно 10,6 мм2. Центральный 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 изготовителем процессора по технологии больших интегральных схем. Фирмы Firchild Camera and Instrument, American Microsystems, Texas Instruments, Electronic Arrays, отделение Autonetics корпорации North American Rockwell и фирма Mostek — все имели контракты на изготовление подобных калькуляторным микросхем и наборов микросхем.
____Через два месяца после того, как была одобрена 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 разработала фирма Computer Terminals?
____Процессор для фирмы Computer Terminals «был немногим сложнее, чем микросхема, разработку которой мы только что завершили для калькуляторной фирмы, — говорит Хофф. — Поэтому 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 кристалла, Полученная в результате микросхема оказалась несовместимой с машинной архитектурой фирмы Computer Terminals и так и не была использована в терминале, для которого первоначально предназначалась. Вместо этого фирма Intel выпустила упомянутый прибор как микропроцессор 8008 для обычного рынка, а фирма Texas Instruments разработала новый прибор по техническому заданию фирмы Computer Terminals.
____Прибор 8008 был первым 8-разрядным микропроцессором. Имея размер кристалла около 3,18*4,31 мм, он конструктивно оформлялся в 18-контактном корпусе и начал предлагаться пробными партиями в начале 1972г. по цене 200 долл. Прибор содержал арифметическое устройство, семь 8-разрядных регистров данных и стек памяти. В нем использовалось 45 инструкций.
____Прибор 8008 был более универсальным, чем предыдущие микросхемы, и сопрягался с такими стандартными приборами памяти, как ЗУПВ 1101, ПЗУ 1601 и 1701, и сдвиговыми регистрами серии 1400. 14-разрядный адрес этого процессора позволял ему осуществлять прямой доступ к памяти емкостью 16384 байт, причем различные виды памяти можно было размещать в любых местах его карты памяти, как в машине фон Неймана.
____Весной 1973г. 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 микропроцессор по стоимости. Согласно оценкам специалистов, к 1975г. промышленность должна была поставить десятки тысяч подобных наборов, что составило бы общий объем рынка 50 млн. долл. К 1979г. рынок микропроцессоров и однокристальных микрокомпьютеров достиг объема 331 млн. долл.
____В 1973г. в этой области работали фирмы Intel, Fairchild, National Semiconductor и Rockwell. К этому времени фирма National представила свой «Универсальный контроллер/процессор», 4-разрядный прибор, который можно было 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 процессор» фирмы Rockwell также был микропро-граммируемым. Этот микропроцессор использовал специальные ЗУПВ и ПЗУ, общий объем памяти которых можно было расширить до 24 тыс. слов. Он имел 5-мкс длительность цикла и мог выполнять 50 микроинструкций.
____Однако конкуренция обострялась. Фирма AMI подготавливала расширяемый набор приборов, который был ориентирован на работу со словами длиной 8, 16 и 32 бит. Он должен был иметь время цикла 600 нс и 120 инструкций.
____Фирма Signetics Corp. работала над 8-разрядным процессором «Пипчип», в котором для уменьшения объема необходимой памяти использовались методы кодирования. Фирма Western Digital Corp. разрабатывала 8-разрядный n-канальный прибор, который должен был выглядеть как 16-разрядный микропроцессор благодаря соответствующему микропрограммированию.
____В марте 1973г. журнал Electronics цитировал слова Вильяма Робертса, бывшего в та время вице-президентом по исследованиям и разработкам в фирме Western Digital, который говорил: «При хорошей логической организации n-канальные микрокомпьютеры могли бы соперничать с сегодняшними мини-компьютерами». Фактически мини-компьютеры начинали выглядеть скорее как микрокомпьютеры. В мае 1973г. фирма Computer Automation сообщила о создании интегрального компьютера Naked Mini/LSI. Он обладал всеми функциональными возможностями компьютерной платы Naked Mini, однако стоил вдвое дешевле, что было достигнуто благодаря применению больших интегральных схем. Новый компьютер был выполнен на базе 7-кристального р-канального МОП центрального процессора, который содержал четыре идентичных процессорных кристалла и три идентичных контроллерных кристалла.
____Фирма National Semiconductor также пыталась применить БИС для построения мини-компьютеров. Непосредственно перед представлением фирмой Computer Automation компьютера Naked Mini/LSI она анонсировала машину IMP-16C. Эта машина содержала 16-разрядный микропроцессор, ЗУПВ на 256 слов, ПЗУ на 512 слов и схемы ввода-вывода (ВВ), причем все эти приборы располагались на одной схемной плате размером около 216*279 мм.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.

____Микропроцессоры явно опровергли сложившееся было мнение о том, что они являются просто приборами, заменяющими программируемые калькуляторы. Вместо этого они начали играть роль универсальных процессоров — правда, они обладали меньшим быстродействием, чем мини-компьютеры.
____В середине 1973г. начали появляться средства проектирования, помогающие инженерам в их работе, причем некоторые из этих средств включали также программное обеспечение. Фирма Intel начала предлагать схемно и конструктивно законченные микрокомпьютеры, содержащие микропроцессоры 4004 и 8008; они получили название Intellec 4 и 8 соответственно. В пакеты программных средств для Intellec 4 входили ассемблеры и симуляторы (моделирующие программы). Пакеты программных средств для Intellec 8 содержали эти программы, а также текстовый редактор и кросскомпилятор.
____Начали также стабилизироваться такие понятия, как внутрисхемная эмуляция и универсальность. Фирма Applied Computing Technology предложила для микропроцессоров средство под названием ассемулятор; это были средства ассемблирования программ, эмулирующих набор кристаллов.
____P-канальные микропроцессоры считались в общем первым поколением ассемуляторов. N-канальная технология, по существу, ознаменовала собой появление второго поколения, причем фирма Intel заняла здесь ведущую позицию благодаря своему микропроцессору 8080 — 40-контактному n-канальному МОП-прибору, усовершенствованному варианту микропроцессора 8008; этот прибор стал одним из наиболее популярных БИС микропроцессоров в истории развития этого направления.
____Именно тогда фирма Intel пошла по своему пути обеспечения совместимости снизу вверх. В микропроцессоре 8080 область адресации была сделана в четыре раза больше, чем в 8008,— стек был вынесен за пределы кристалла, так что его размер стал ограничиваться только емкостью имеющейся оперативной памяти,— однако МП 8080 имел тот же самый набор базовых инструкций, что и МП 8008. Использование n-канальной технологии с кремниевыми затворами обеспечило для МП 8080 длительность цикла инструкции от 2 до 6 мкс, т.е. 10-кратное повышение 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 усовершенствованиями по сравнению с МП 8080.
____Проводились также исследования возможности применения технологии комплементарных МОП-схем для реализации микропроцессоров, а в начале 1974г. фирма RCA выпустила первый К/МОП-микропроцессор, прибор 1802. Также в 1974г. фирма Texas Instruments представила свой прибор TMS1000, 4-разрядный микроконтроллер, который превзошел все прочие процессоры — однокристальные или какие-либо другие —по количеству проданных приборов на миллионы штук.
____Фирма Motorola, которая в течение некоторого времени держалась в тени, появилась на сцене, проявив недюжинное техническое чутье. В марте 1974г. она представила свой микропроцессор 6800. Для этого прибора требовался всего один источник питания напряжением +5 В против трех номиналов, необходимых для МП 8080. Кроме того, прибор имел разветвленную шинную структуру, подобную той, которую фирма 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 — периферийный адаптер сопряжения и 6850 — асинхронный связной адаптер сопряжения.
____В июне 1974г. фирма Rockwell анонсировала свой параллельный процессор PPS-8. Предыдущий 4-разрядный параллельный процессор этой фирмы, PPS-4, пользовался успехом, и фирма удвоила длину его слова, чтобы сохранить конкурентоспособность с фирмами Intel и Motorola. Прибор PPS-8, изготавливаемый по p-канальной технологии, имел более 90 инструкций и мог прямо адресовать 16384 байт постоянной памяти плюс такой же объем оперативной памяти.
____Первый резидентный компилятор языка высокого уровня для микропроцессора был представлен фирмой Intel для языка под названием ПЛ/М. Это случилось в июне 1974г. Позднее в том же году фирма Signetics начала поставки пробных партий 8-разрядного параллельного микропроцессора 2650, а фирма National выпустила 16-разрядный прибор под названием РАСЕ (сокращение для английских слов, означающих «процессорный и управляющий элемент»). Этот прибор рекламировался как первый в мире однокристальный 16-разрядный микропроцессор. Он содержал четыре накапливающих регистра (сумматора), причем в нем широко использовалось управление по прерываниям. Разработчики говорили, что они выбрали для изготовления прибора РАСЕ p-канальную технологию, поскольку она обеспечила длительность командного цикла 10 мкс и позволила им разместить все функциональные узлы на одном кристалле. К осени 1975г. 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 многочисленных периферийных и вспомогательных схем, таких, как адаптеры сопряжения и связные контроллеры. Со временем разработчики микросхем приняли системный подход. Они изучали 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 кристаллов некоторые из периферийных функциональных узлов можно было бы разместить на том же самом кристалле, что и микропроцессор, тем самым упрощая сопряжение. В связи с этим появился однокристальный микрокомпьютер, который ознаменовал собой открытие целой широкой области новых контроллерных приложений,— от автоматизированных игрушек и программируемых игр до управления автомобильными двигателями.
____Первым однокристальным 8-разрядным микрокомпьютером был прибор 8048 фирмы Intel. Однако владельцами основного патента на однокристальный микрокомпьютер были Майкл Кочрен и Гари Бун, сотрудники фирмы Texas Instruments; этот патент был выдан им в 1971г. Прибор 8048 фирмы Intel содержал центральный процессор, оперативную память, постоянную память и средства ввода-вывода. В конце 1976г. в него было введено также ПЗУ со стиранием информации ультрафиолетовым излучением, что расширило диапазон его приложений.
____Тем временем фирма Motorola подготавливала производство контроллера 6802, фирма Rockwell выпускала пробные партии своего двухкристального контроллера PPS-8/2, а фирма Mostek проводила работы по однокристальному прибору F-8, который впоследствии превратился в микрокомпьютер 3870 и был передан для изготовления фирме Fairchild в качестве второго поставщика. Наступила эра микрокомпьютеров — не только однокристальных приборов, но также одиночных схемных плат. Большие интегральные схемы позволили как изготовителям полупроводниковых приборов, так и изготовителям мини-компьютеров выпускать на продажу функционально законченные, готовые к работе компьютеры в виде небольших печатно-схемных модулей.
____Однокристальные приборы начали совмещать в себе различные функциональные узлы. Показательным примером в этом смысле явилось анонсирование в начале 1978г. фирмой Motorola многочисленных дополнений к своему семейству 6800. Прибор 6801, который начал предлагаться пробными партиями в конце того же года, реально совмещал в себе семь интегральных схем. Кроме центрального процессора 6800, на той же подложке размещались функциональные узлы, эквивалентные следующим приборам: генератору синхросигналов 6875, 128-байт ЗУПВ 6810, 1024-байт ПЗУ 6830, контроллеру параллельного ввода-вывода 6821, контроллеру последовательного ввода-вывода 6850 и таймеру 6840.
____Микрокомпьютеры начали также оснащаться средствами для работы с аналоговыми сигналами. В дополнение ко всем своим внутренним цифровым схемам некоторые однокристальные приборы начали включать средства для управления индикаторами с большими токами, встроенные таймеры и счетчики событий, детекторы пересечения нулевого уровня и даже аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Прибор 8022 фирмы Intel, например, имел два аналоговых входа. Наиболее совершенные для того времени (1978г.) средства сопряжения были реализованы в приборе 2920 фирмы Intel. В структуре этого прибора с микропрограммным управлением имелись аналоговые входы и выходы, что позволяло решать сложные задачи фильтрации сигналов при их обработке в реальном времени.
____Затем появились так называемые комбинированные машины — процессоры с 8-разрядными внешними шинами, но с 16-разрядными внутренними операциями. Примерами таких приборов являлись микрокомпьютер 6809 фирмы Motorola, 9980 фирмы Texas Instruments и 8088 фирмы Intel.
____Изготовители однокристальных микрокомпьютеров со временем стали ориентировать их на два различных рынка сбыта: один — для 8-разрядных приборов умеренной стоимости и другой — для 4-разрядных приборов очень низкой стоимости. Изготовители микрокомпьютеров поняли, что их изделия могут не только наступать на пятки мини-компьютерам, но имеют также возможности превзойти по производительности более крупные машины. Началом этому явилось так называемое третье поколение 16-разрядных центральных процессоров.
____Хотя первый 16-разрядный микропроцессор выпустила не фирма Intel, она первой начала изготавливать высокопроизводительный 16-разрядный микропроцессор, прибор 8086. На кристалле площадью около 33 мм2 этого прибора, изготовляемого по 4,5-мкм Н-МОП-технологий, размещалось свыше 29 тыс. транзисторов.
____За прибором 8086 последовали быстродействующие 16-разрядные микропроцессоры фирм Zigol (Z8000), Motorola (68000) и National (16000). Эти изготовители микрокомпьютеров явно нацеливались еще на одну область применения своих изделий — системы. Они хотели, чтобы их машины использовались не только для выполнения программ, но также для написания программ в системах обработки научных и коммерческих 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 которых предназначались микрокомпьютеры. Вслед за этим появились такие приложения, как ВВ с более широкими функциональными возможностями, математические вычисления, шифрация данных и управление точечно-матричными принтерами. Появились универсальные контроллеры, которые могли принимать команды от главного процессора, подключая одно из нескольких периферийных устройств к системной шине.
____Особенно важным для внедрения микропроцессоров оказалось то, что изготовители полупроводниковых приборов гарантировали возможность получения своих изделий более чем от одного поставщика. Например, прибор 8080 имеет самый длинный перечень вторых поставщиков; в него входят такие фирмы, как Advanced Micro Devices, Texas Instruments, National Semiconductor, Signetics, Hitachi и Nippon Electric. Лицензию на право производства этого прибора получила также фирма Siemens.
____Что касается крупных компьютеров, то 1970-е годы были для них периодом консолидации. На смену революционным изменениям в фундаментальной организации или архитектуре, которые происходили в 1950—1960-х годах, пришли более эволюционные разработки 1970-х годов. Это вызывалось необходимостью. Архитектура компьютера определяет, каким образом он работает и каким образом его следует программировать; любые архитектурные изменения вынуждают пользователя компьютера переписывать программы для этого компьютера. Изготовители компьютеров весьма беспокоились о том, чтобы избежать морального устаревания тех программных средств, стоимость которых к середине 1970-х годов выражалась суммой в несколько миллиардов долларов.
____Однако некоторые изменения были неизбежными. Продолжающееся развитие интегрально-схемной технологии, нашедшее отражение в появлении микропроцессоров и микрокомпьютеров, привело к разительному обновлению базовых стандартных блоков логики и памяти крупных компьютеров. Возможность размещать все больше и больше функциональных логических схем на одном кристалле вынудила разработчиков аппаратных средств пересмотреть свой подход к проектированию. Некоторые пошли по пути разработки специализированных интегральных схем. Другие решили, что можно в какой-то степени пожертвовать гибкостью, чтобы выгадать благодаря уменьшенной стоимости стандартных для промышленности приборов, например 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, просто меняя рисунки металлизации, получаемой осаждением на конечных этапах изготовления кристалла.
____Структура этой отрасли промышленности начала меняться, когда компьютерные фирмы пошли на создание своих собственных предприятий по изготовлению полупроводниковых приборов — как сделала фирма IBM в 1960-х годах — и полупроводниковые фирмы в свою очередь вступили в область производства компьютеров.
____Еще одним серьезным шагом в области аппаратных средств был переход на полупроводниковую память. Благодаря снижению цен на полупроводниковые приборы появились миниатюрные, надежные и недорогие элементы памяти для построения все более крупных по емкости основных оперативных запоминающих устройств.
____Сочетание полупроводниковой памяти и новых логических приборов привело также к расширенному использованию микропрограммирования в конструкциях компьютеров. Вместо аппаратно реализованной логики для выполнения одной конкретной функции используется набор так называемых микроинструкций, которые могут динамически изменять конфигурацию связей между логическими элементами компьютера. Вначале эти инструкции размещали в постоянных запоминающих устройствах, а впоследствии начали хранить в оперативной памяти, чтобы их можно было легко менять.
____Наибольшую выгоду от всех этих новых достижений получили изготовители средств передачи данных. Благодаря микропроцессорам модемы стали достаточно «разумными», чтобы выполнять разнообразные функции по установлению режима передачи данных, контролю и исправлению ошибок, что повысило скорость и надежность передачи данных. А изготовители компьютеров способствовали развитию систем передачи данных путем выпуска связных процессоров-адаптеров и специальных программных средств для передачи данных. В результате идея дистанционной обработки данных, которая впервые нашла свое отражение в методах разделения времени в 1960-х годах, в течение 1970-х годов развилась и обеспечила возможность создания распределенных систем обработки данных.
____Изготовители периферийного оборудования, совместимого с машинами фирмы IBM, в начале этого десятилетия испытали серьезные трудности, однако затем снова начали процветать. Это поощрило новых изготовителей во главе с бывшим разработчиком фирмы IBM Джином Амдалом к тому, чтобы начать выпуск целых компьютеров, совместимых с машинами фирмы IBM.


____Осталось всего пять изготовителей крупных компьютеров, которые продолжали конкурировать с фирмой IBM: Burroughs, Univac, NCR, Control Data и Honeywell. Они стремились идти в ногу с разрабатываемыми фирмой IBM изделиями и оставаться конкурентоспособными по технико-экономическим показателям, одновременно используя новые полупроводниковые приборы для модернизации своих машин с архитектурами третьего поколения.
____На наивысшем уровне диапазона вычислительной мощности находились крупные суперкомпьютеры, предназначенные для высокопроизводительных научных вычислений. Здесь наиболее успешно шли дела у фирмы Control Data.
____Фирма Texas Instruments вступила в эту область в 1971г., представив «Новый научный компьютер», перспективный процессор с поточной обработкой данных, главным назначением которого было применение в геологической разведке нефтяных месторождений. Однако, изготовив несколько суперкомпьютеров, фирма прекратила работы в этой области.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.


____Более успешно пошли дела у фирмы Cray Research. В 1971г. Сеймор Крей, творчески активный разработчик фирмы Control Data, покинул эту фирму, чтобы организовать собственную компанию с ориентацией на сверхбыстродействующие суперкомпьютеры для научных вычислений. Результатом, который появился спустя пять лет, был векторный процессор Cray-1, который мог выполнять 80 млн. операций с плавающей запятой в секунду. Это был самый быстродействующий компьютер в мире. Первоначальная конструкция аппаратных средств компьютера Cray была выбрана для обеспечения максимального быстродействия и физически представляла полукруг, чтобы свести к минимуму 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 новых разработок простирался от однокристальных приборов до компьютеров, перекрывающихся по своим возможностям с традиционными крупными машинами. Ведущую роль играла новая фирма, которая изобрела такой мини-компьютер, — Digital Equipment Corp. (DEC) (Мейнард, шт. Массачусетс).
____Показателем роста сектора мини-компьютеров был рост фирмы DEC. В конце финансового 1970г. эта фирма имела годовой доход более 135 млн. долл. Спустя семь лет ее годовой доход почти в восемь раз превысил эту цифру и составил 1,05 млрд. долл.
____Сектор мини-компьютеров привлек десятки конкурирующих фирм. Наибольшего успеха добились фирмы Data General, Texas Instruments, General Automation, Systems Engineering Laboratories, Interdata, Tandem Computers, Prime Computer, Modular Computer Systems, Harris Computer и Microdata.
____Плодородной почвой для новых компьютеров и областью, в которой сошлись многие ранее разобщенные изделия этой отрасли промышленности, стали, в частности, системы ддя малых учреждений. Изготовители «разумных» терминалов и систем подготовки и ввода данных, уже имевшие малые конторы и фирмы в качестве своих заказчиков и пользователей, поняли, что новый уровень миниатюризации полупроводниковых приборов дает им возможность сделать свои системы более мощными — в конечном счете истинными вычислительными системами в той же конструкции.
____Первой на этом пути была фирма Datapoint, которая в 1971г. представила свой кассетный накопитель на магнитной ленте модели 2200, построенный на базе микропроцессора фирмы Texas Instruments. Это стало основой для создания серии малых конторских компьютеров, которые могли располагаться на столе и связываться с полным набором периферийных устройств. Следующим оригинальным изделием фирмы Datapoint была «Вычислительная система с присоединяемыми ресурсами», анонсированная в декабре 1977г. Особенностью этой системы было сочетание специализированных программных средств и новой сети связи из коаксиального кабеля; система позволяла пользователям объединять различные модели процессоров фирмы, так что они могли коллективно использовать периферийные устройства, данные и разделять задачи обработки.
____Одним из специализированных видов конторских 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 1964г., когда она представила пишущую машинку с накопителем на магнитной ленте.
____В этом устройстве обеспечивалась возможность запоминания информации на магнитном носителе для последующего редактирования и автоматической перепечатки. Как ни странно, на этот новый рынок бросились не традиционные поставщики конторского оборудования, а множество новых компаний, в том числе CPT Corp., Daconis, Jacquard Systems, Lexitron, Linolex, NBI, Qyx, Redactron и Vydec. Затем к ним присоединились такие изготовители мини-компьютеров, как DEC, Datapoint и Wang, и такие поставщики «разумных» терминалов, как фирма Four-Phase.
____В течение 1970-х годов появилось много разнообразных экранных терминалов, которые в корне изменили процесс ввода-вывода данных и в общем упростили общение с компьютером. Эти терминалы поднялись на качественно новый уровень благодаря микропроцессорам. Теперь стало возможным осуществлять буферизацию как данных, принимаемых с терминала, так и данных, передаваемых компьютеру; благодаря этому регенерацию изображения на экране удалось реализовать средствами самого терминала. 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 управлением. К концу 1979г. в эксплуатации находилось уже около 2 млн. экранных терминалов, что сделало их самым распространенным устройством ввода-вывода.
____Росли также потребности документирования результатов работы компьютера. Для малых вычислительных систем одним из наиболее распространенных печатающих устройств 1970-х годов стал точечно-матричный последовательный принтер; первое устройство такого рода было представлено фирмой Centronics в 1970г.
____К концу десятилетия принтеры стали гораздо менее сложными конструктивно. Был разработан быстродействующий безударный страничный принтер, причем скорость печати таких машин, как 3800 фирмы IBM, «Страничной печатающей системы» фирмы Honeywell и 9700 фирмы Xerox, была доведена до 20000 строка/мин. Кроме того, совершенствовалась конструкция миниатюрных безударных принтеров, таких, как 6670 фирмы IBM, «Разумное копирующее устройство» фирмы Wang и аналогичные устройства японских изготовителей. Более эффективными стали также струйные печатающие устройства.
____Несмотря на то что компьютерная промышленность США была вынуждена прибегнуть к консолидации, она сохраняла свое доминирующее положение на мировом рынке. В результате многие страны продолжали придерживаться политики протекционизма для своих отечественных изготовителей компьютеров либо даже ужесточали меры защиты. А для того чтобы проникнуть на исключительно прибыльный рынок США, иностранные фирмы начали приобретать американские компании.
____На протяжении всего последнего десятилетия фирму IBM неоднократно обвиняли в нарушении антитрестовских законов. Много исков было подано различными конкурентами, однако все они отошли на второй план с началом федерального судебного дела. После шести лет предварительной подготовки в 1975г. начался судебный процесс по иску министерства юстиции против гигантской корпорации по обвинению в нарушении антитрестовского закона. Судебные разбирательства шли не быстро, и к апрелю 1978г, фирма IBM только начинала свою защиту. Специалисты промышленности ожидают, что этот 11-летний процесс продлится по меньшей мере еще несколько лет.

____Повышение степени интеграции оказало громадное влияние на методы изготовления микросхем и гибридных схем, а также на способы монтажа связей в общем. Как и в 1960-х годах, большие успехи были сделаны в области литографии для получения микросхем повышенной насыщенности. Кроме того, следует отметить следующее:
— Конструкции микросхем в корне изменились благодаря созданию пленочных и керамических носителей кристаллов.
— Появились большие полностью цифровые многослойные гибридные схемы.
— В промышленности по изготовлению печатных 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 гибридной технологии.
— Разъемы стали более миниатюрными.
— Появились новые автоматические методы монтажа, альтернативы популярного способа накрутки проводов, обеспечивающие более высокую плотность монтажа.
— Устройства преобразования данных постепенно прошли путь от модульной к гибридной, а затем к монолитной форме.
____В интегральных схемах начала 1970-х годов использовались линии шириной 20 мкм. К середине 1970-х годов геометрические размеры этих линий уменьшились до 10 мкм. В конце десятилетия 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 микросхемы изготавливались с экспонированием ультрафиолетовым светом через фотошаблоны, находящиеся либо в соприкосновении, либо в непосредственной близости с покрытыми резистом 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 Сотр. в 1973г. разработала оптическую проекционную установку Micraiign. Эта бесконтактная система обеспечила резкое увеличение процента выхода годных микросхем и повышение долговечности фотошаблонов. Система Micraiign была оптической проекционной установкой, способной экспонировать всю полупроводниковую пластину одновременно в масштабе 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 десятилетия.
____Электронно-лучевая литография стала главным фактором, обеспечившим изготовление фотошаблонов для оптического литографического оборудования. Без способности изготавливать фотошаблоны с линиями микронной ширины был бы невозможен ни один литографический метод изготовления БИС, основанный на использовании либо фотошаблонов, либо сеток.
____Одна из первых электронно-лучевых систем была разработана фирмой Bell Laboratories в 1974г. В этой системе под названием «Система электронно-лучевого экспонирования» фотошаблоны изготавливались при помощи электронного луча с растровым сканированием, направляемого на непрерывно движущийся стол. Совмещение пластины с лучом осуществлялось под управлением лазерного интерферометра. Лицензии фирмы Bell на создание коммерческих вариантов этой системы получили фирма ETEC Corp. (Хейверд, шт. Калифорния) и отделение Extrion фирмы Varian (Глостер, шт. Массачусетс). Машины этих фирм постепенно стали основными инструментами для изготовления фотошаблонов на предприятиях по производству микросхем в США и за рубежом.


____В течение этого периода некоторые из наиболее совершенных электронно-лучевых машин были изготовлены собственными силами в таких фирмах, как Hughes, IBM и Texas Instruments. Фактически в конце 1970-х годов фирма IBM была одной из немногих компаний, которые использовали способ непосредственного экспонирования партий производственных полупроводниковых пластин, минуя промежуточный этап изготовления фотошаблонов; в фирме IBM для этого применялась система EL1 с растровым сканированием.
____Третий этап в литографии начался в 1977г., когда отделение фирмы GCA Corp. в Берлингтоне (шт. Массачусетс) анонсировало установку Mann 4800 для непосредственного пошагового экспонирования пластин; эта установка обеспечивала экспонирование линий шириной 1,5 мкм и позволяла обрабатывать 30—60 пластина/ч.
____В 1970-х годах интенсивные исследования проводились в области рентгенолучевой литографии, напоминающей контактную литографию и литографию с малым зазором между фотошаблоном и пластиной, но отличающуюся использованием рентгеновского, а не ультрафиолетового излучения. Основными достоинствами рентгенолучевой литографии были ее простота, высокая разрешающая способность и производительность. Начиная с 1975г. большие работы в этой области проводили фирмы Bell Laboratories, Hughes Research, General Instrument, лаборатория им. Линкольна Массачусетского технологического института и фирма Texas Instruments. Первая промышленная рентгенолучевая литографическая система появилась в 1978г. Она была разработана в Японии совместно фирмами Nippon Telephone and Telegraph Public Corp. и Nikon.
____В начале десятилетия в качестве корпусов микросхем использовались главным образом пластмассовые и керамические 14—16-контактные корпуса с двухрядным расположением выводов, а также небольшое число плоских корпусов для военных и космических приборов. К 1979г. положение изменилось, поскольку для БИС потребовались корпуса с гораздо большим числом выводов. К этому времени наибольшее распространение получили 40-, 64- и 68-контактные корпуса.
____В их число входили большие корпуса с двухрядным расположением выводов, более миниатюрные корпуса с четырехрядным расположением выводов (прямоугольные корпуса с четырьмя рядами выводов, с шагом около 1,27 мм) и еще более миниатюрные керамические, пластмассовые и пленочные носители кристаллов.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.

____Популярным корпусом для микросхем был керамический носитель кристалла. Впервые он появился в 1971г. в фирме 3M Co. (Сент-Пол, шт. Миннесота); по размерам он примерно втрое меньше аналогичного корпуса типа DIP. Это был квадратный многослойный керамический 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 печатных схемных плат и гибридных приборов.


____Новые, по преимуществу цифровые, БИС вскоре начали оказывать влияние на конструкции гибридных микросхем. Исключительно насыщенные рисунки соединительных связей, требуемые для корпусов БИС, можно обеспечить только при использовании многослойных керамических гибридных приборов. Были разработаны толстопленочные гибридные приборы, имеющие до 15 слоев проводников на подложке размером 51*51 мм. При этом плотности компоновки находились в диапазоне от 15 до 20 кристаллов на кв. дюйм. До настоящего времени такую плотность можно достичь только при помощи этого метода.
____Многослойным толстопленочным гибридным приборам оказывалось предпочтение перед тонкопленочными, изготавливать которые гораздо труднее. Тонкопленочная технология не полностью потеряла свое значение, но использовалась главным образом для изготовления прецизионных резисторов и резисторных цепей.
____В 1970-х годах технология печатных схемных плат также претерпела существенные изменения. К числу значительных достижений относятся создание схемных плат с тонкими линиями, массовое формование многослойных плат, применение толстопленочной технологии для упрощения производства печатных схемных плат и использование покрытой керамикой стали в качестве подложки.


____Что касается недорогих печатных схемных плат, здесь можно отметить два важных достижения. Все ведущие поставщики толстопленочных паст разработали недорогие полимеры, которые можно наносить путем шелкографии и вжигать на стандартные подложки плат. Пасты служат для образования проводников, резисторов и для создания изолирующих пересечений. Этот метод нашел применение в бытовой электронике особенно в Японии и в Европе.
____Другим важным достижением было применение дешевых, но прочных покрытых керамикой стальных подложек с модифицированными толстопленочными материалами для изготовления схем. В начале 1970-х годов фирма General Electric (GE) и GTE/Sylvania начали по методу шелкографии наносить толстопленочные проводники на небольшие покрытые керамикой стальные платы, используемые в матричных лампах-вспышках для недорогих фотокамер. К концу 1970-х годов все ведущие изготовители, такие, как фирма Erie Ceramic Arts Co. (Эри, шт. Пенсильвания), Alpha Metals Inc. (Джерси-Сити, шт. Нью-Джерси) и подразделение Lamp Department фирмы General Electric (Кливленд), выпускали покрытую керамикой сталь, причем керамика имела электронную проводимость (низкое 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 авиакосмических фирмах применялась стежковая сварка (Stitch Wiring), при которой изолированные никелевые провода холодной сваркой прикреплялись к расположенным в виде матрицы нержавеющим стальным контактам, запрессованным в стеклоэпоксидную плату. В дальнейшем для соединения быстродействующих логических микросхем с высокой плотностью компоновки потребовались более короткие монтажные связи. Одним из возможных решений было использование метода Multiwire, при котором провода прокладывались поверх платы и заливались лаком.
____Другим возможным решением было применение планарной стежковой сварки — метода, предложенного фирмой Accra Point Arrays Co. (Санта-Ана, шт. Калифорния) в 1973г.; вместо присоединения проводов к нержавеющим стальным штырькам в нем использовались изолированные никелевые провода, которые при помощи холодной сварки прикреплялись к нержавеющим стальным контактам на стеклоэпоксидной плате.
____Третий метод — Solder-Wrap — был предложен в 1976г. фирмой United Wiring and Manufacturing Co. (Гарленд, шт. Техас). В этом методе использовался управляемый компьютером инструмент, который протягивал тонкий изолированный провод к лепесткам для распайки или к выводам гнезд разъемов. Провода распаивались при помощи паяльника-зонда, который одновременно удалял изоляцию благодаря нагреву. После припайки провод автоматически откусывался со стороны инструмента.
____Четвертый метод монтажа, метод Quick-Connect, был разработан в 1975г. фирмой Bell Laboratories, а затем внедрен для изготовления схемных плат с Шоттки/ТТЛ-приборами во всей фирме Bell. В этой системе управляемая компьютером монтажная головка прокладывала и вставляла изолированные провода в контактные отверстия, нарушающие изоляцию, на печатной схемной плате с регулярным рисунком. В 1979г. фирма Robinson-Nugent Inc. (Нью-Олбани, шт. Индиана) получила лицензию на право производства таких плат и оборудования.

____Что касается компонентов, то в 1970-х годах фирмы-изготовители активно шли по пути миниатюризации. Резисторы и конденсаторы стали сравнимы по габаритам с кристаллами микросхем, так что их можно было размещать на гибридных подложках. Все виды компонентов — резисторы, конденсаторы, многозвенные цепочки, язычковые реле, переключатели и никель-кадмиевые аккумуляторы — начали выпускаться 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) разъемах с высоким контактным давлением.
____Оптоволоконные линии передачи данных были одним из больших достижений 1970-х годов. Однако развитие этой технологии сдерживалось, пока в 1975г. отделение радиоизделий фирмы Amphenol и отделение Cannon Electric фирмы ITT не начали выпускать на продажу оптоволоконные разъемы. Инженеры получили техническую возможность заканчивать оптический кабель разъемом для подключения его к оборудованию или даже к другим кабелям.
____Разъемы с нулевым усилием сочленения (ZIF), подобно многим другим разработкам, появились как результат необходимости соединять между собой БИС в схемах с высокой плотностью компоновки связей. В 1971г. стало очевидным, что очень трудно вставлять многоконтактные 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 1971г. К концу 1970-х годов этот метод был адаптирован для краевых разъемов схемных печатных плат, причем использовалось много вариантов фиксирующих приспособлений.
____Рост цены на золото был серьезной проблемой для изготовителей разъемов, поскольку этот драгоценный металл используется в качестве материала для покрытия контактов. Оригинальное решение предложила в 1968г. фирма Burndy Corp. (Норуолк, шт. Коннектикут). Это был соединитель с газонепроницаемой контактной парой с высоким контактным давлением. Сильная пружина, прижимающая заостренный наконечник, вызывала течение или выдавливание контактного материала. Контакт изготавливался из медного сплава и покрывался сплавом олова. Благодаря 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 начали выпускаться в виде монолитных микросхем. В 1970—1971 годах большинство цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей представляло собой большие корпусные модули, в которых дискретные приборы и интегральные схемы размещались на небольших печатных платах. Выпускались пробные партии толсто- и тонкопленочных гибридных преобразователей, а также один-единственный монолитный 8-разрядный цифроаналоговый преобразователь фирмы Precision Monolitchics Inc. (Санта-Клара, шт. Калифорния).
____К 1975г. в основном произошел переход от корпусных герметизированных модулей к гибридным преобразователям. В этом году начали выпускать гибридные преобразователи такие фирмы-изготовители модулей, как Datel, Burr-Brown и Analog Devices, а вместе с ними и фирма National Semiconductor. Впоследствии изготовление монолитных преобразователей организовали у себя многие фирмы, выпускавшие ранее модули. К концу десятилетия гибридные и монолитные приборы почти полностью вытеснили модульные преобразователи.
____Резко расширяющееся применение линейных и цифровых интегральных схем обусловило разработку 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 идти в ногу с переменами в области интегральных схем. Одно возможное решение предложила фирма Membrain Ltd. (Великобритания) (впоследствии она вошла в корпорацию Schlumberger Ltd). Первым изделием фирмы Membrain был функциональный тестер печатных схемных плат (1971г.), который можно было расширять для проверки плат, содержащих до 1000 контактов, в то время как базовое устройство было рассчитано на 20 контактов.

____В 1970г. фирма Macrodata, еще одна новая компания, представила свой новый тестер модели MD-200. Это был первый тестер МОП БИС, работающий с частотой 2 МГц, причем вся электроника, связанная с контрольными контактами, размещалась в испытательной головке; такая конструкция уменьшала уровень помех и в настоящее время используется наиболее широко. На протяжении всего десятилетия фирма Macrodata выпускала самые современные системы, включая первую испытательную систему M-1 для приборов памяти с частотой 25 МГц, предоставленную в 1979г.
____Ещё одной новой фирмой, начавшей свою деятельность в 1971г., была фирма Trendar (приобретенная компанией John Fluke Manufacturing Со. в 1973г.). Фирма Trendar выпускала модель 2000, в которой применялась новая схема кодирования — один из первых вариантов сигнатурного анализа под названием «подсчет переключений» — для сравнения эталонной, заведомо хорошей платы с испытываемой платой.
____В то время были созданы также фирмы Faultfinders Inc. и Testline (сейчас часть фирмы Fairchild), которые наряду с фирмой Zehntel Inc. первыми разрабатывали методологию внутрисхемного тестирования при проверке плат. Их тестеры обеспечивали проверку работоспособности компонентов, изолируя каждый прибор.
____Фирмы, традиционно выпускавшие контрольно-измерительное оборудование, также начали заниматься автоматизированным тестированием. Французская фирма Schlumberger Ltd., изготавливающая как нефтяное оборудование, так и электронную аппаратуру, представила испытательную систему; фирма Fluke также представила испытательную систему. Исключительно универсальную систему 4500 предложила фирма E-H Research Laboratories (Окленд, шт. Калифорния). Эта испытательная система, построенная на базе компьютера 1130 фирмы IBM, могла работать со скоростями до 1 ГГц для 40-контактного 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 ненужными. По более «земному» направлению пошла фирма Tektronix, предлагая систему S-3160, универсальный тестер для БИС, работающий на частотах до 20 МГц.
____Фирмы, уже выпускающие автоматизированное испытательное оборудование, расширяли серии своих изделий. В 1970г. отделение испытательного оборудования фирмы Fairchild Semiconductor представило свой тестер Sentry модели 400 для больших интегральных схем. Эта система была выполнена как модульная, она предусматривала возможность расширения по мере роста требований к тестированию. Фирмы Teradyne и GenRad также выпустили тестеры для интегральных схем.
____В конце 1960-х годов появились программируемые контрольно-измерительные приборы, однако проблема объединения подобных приборов в систему считалась кошмаром для разработчика. Чтобы решить эту проблему, фирма HP попыталась в декабре 1971г. ввести стандартизацию разъемов, кабелей, временных диаграмм, уровней напряжений и кодов для своих будущих приборов. Фирма предложила связной интерфейс с передачей данных параллельно по битам и последовательно по байтам, то есть шину, которая со временем начала применяться в международных масштабах. Эта шина известна под различными названиями — шина сопряжения фирмы HP (HPIB), универсальная шина сопряжения (GPIB), IEEE-488 и IEC625-1. Эта шина, которая впервые появилась в автоматическом частотном синтезаторе HP333OA/B фирмы HP, к концу десятилетия стала практически стандартной для контрольно-измерительных приборов.


____Конкуренция между фирмами Hewlett-Packard и Tektronix в секторе осциллографов привела к разработке в 1971г. фирмой HP первого функционального законченного логического анализатора данных — прибора 1601L. Этот прибор, обеспечивающий воспроизведение событий в виде последовательностей нулей и единиц по нескольким каналам, фактически явился результатом безуспешной попытки создать осциллограф для обработки цифровых данных. В том же самом году фирма Biomation выпустила первый логический анализатор для работы во временной области (анализатор логических временных диаграмм), прибор 810-D. Он воспроизводил такие события в виде прямоугольных импульсов, фронты которых соответствовали переключениям от уровня логической единицы в уровень логического нуля и обратно.


____Неудивительно, что подобные контрольно-измерительные приборы немедленно получили широкое распространение — цифровая логика уже начинала применяться повсеместно. Свидетельством тому были цифровые синтезаторы, например модель 5100, представленная в 1974г. фирмой 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, предназначенные для этих целей, были построены на базе заказных цифровых БИС.
____Однако наибольшее влияние на контрольно-измерительную технику оказало появление микропроцессора. В 1973г. фирма Intel представила одноплатные компьютеры для применения при разработке программ для своего однокристального компьютера, который уже в следующем году начал использоваться в контрольно-измерительных приборах.
____Первым осциллографом с применением микропроцессора была модель 1722 фирмы Hewlett-Packard, представленная в 1974г., причем в качестве микропроцессора использовалась собственная микросхема 352 этой фирмы. Микропроцессор, разработанный для калькулятора HP-35, вычислял частоту и временные интервалы, которые могли воспроизводиться на светодиодном индикаторе этого осциллографа.
____В том же году фирма Fairchild Systems Technology применила микропроцессор в своем интегрально-схемном тестере Qualifier 901, где он служил для решения одной из потенциально наиболее важных своих задач — он выполнял программы самотестирования при начальном запуске системы. В следующем году были выпущены первый выполненный на базе микропроцессора генератор синтезированных сигналов и счетчик-таймер, приборы 6011А фирмы Fluke и серия 9000 фирмы Dana Laboratory соответственно. Затем в 1977г. микропроцессоры начали примениться в анализаторах спектра, приборах, пользователи которых должны были получить наибольшую выгоду благодаря упрощению управления 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-памятью, где хранились предыдущие результаты, с тем чтобы их можно было сравнить с текущими данными. Был выпущен также прибор HP-8586А, который содержал три микропроцессора для управления настройкой, вычисления результатов и расчета коэффициентов коррекции.
____Разрабатывались также контрольно-измерительные приборы, помогающие проектировщикам создавать системы на базе микропроцессоров. Первой «универсальной» системой для различных микропроцессоров был появившийся в 1977г. «Микросистемный анализатор» фирмы Millennium Systems. В этой системе были реализованы два метода — разработанный фирмой HP сигнатурный анализ и разработанная фирмой Intel внутрисхемная эмуляция.
____Сигнатурный анализ, основой которого является прослеживание сигналов, предусматривает преобразование двоичных последовательностей в шестнадцатеричные коды, или сигнатуры, которые затем сравниваются с эталонными сигнатурами, указанными на принципиальной схеме. Внутрисхемная эмуляция позволяет имитировать работу микропроцессора при помощи аппаратных средств, которые подключаются к опытному образцу системы пользователя кабелями.
____Эта универсальная система проектирования по соглашению с фирмой Millennium была быстро переработана фирмой Tektronix и представлена в виде модели 8001. Другая универсальная система, система с распределенной архитектурой, была изготовлена в 1978г. фирмой Futuredata, которая затем вошла в состав корпорации GenRad. В 1979г. фирма Hewlett-Packard представила свою первую универсальную систему проектирования, систему 64000.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.

____Ещё до того, как в середине 1970-х годов компьютеры уменьшились до габаритов кристалла, их начали все шире применять в промышленной электронике. К управлению процессами в химической и нефтехимической промышленности, этому крупнейшему рынку промышленной электроники, присоединилось управление процессами производства, когда в 1971г. появились программируемые контроллеры.
____Наиболее сильной стороной программируемого контроллера была гибкость. Имея программируемый контроллер, предприятие избавлялось от необходимости собирать «с нуля» соответствующее устройство из дорогостоящих реле и аппаратно реализованных логических модулей каждый раз, когда менялись потребности производства. Вместо этого появилась возможность перепрограммировать контроллер, заменяя одно 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 требовало повышения безопасности для заводских рабочих. Следующим шагом было принятие закона о профессиональной безопасности и охране здоровья 1970г., что, кроме всего прочего, привело х появлению спроса на приборы для измерения акустических шумов, подобные звуковым дозиметрам. Федеральный закон по обеспечению безопасности и охране здоровья в угольных шахтах от 1969г. привел к созданию нового сектора рынка оборудования для обеспечения безопасности подземных работ: это телевизионные камеры, работающие при малой освещенности, датчики наличия газа и детекторы пылевых частиц. Федеральные стандарты по обеспечению безопасности и снижению токсичности отработавших газов автомобиля еще более повысили потребность в различных электронных средствах.
____В 1972г. журнал Electronics писал, что специалисты автомобильной промышленности предсказывают, что «к 1980г. автомобили будут содержать электронные средства на сумму 100 долл.» Эти прогнозы оправдались, если говорить о нескольких моделях машин высшего класса.
____Не быстро шло развитие в секторе промышленных роботов, или автоматических манипуляторов, где ведущую роль играла первая пошедшая по этому пути фирма Unimation Inc. (Данбери, шт. Коннектикут). В начале 1970-х годов увеличились объемы продаж миникомпьютеров промышленным заказчикам. Эти машины быстро начали принимать на себя все больше и больше функций по управлению «погрузочно-разгрузочными» работами — от сортировки литер в типографском деле до пересылки воздушных грузов; при этом они даже следили за своей собственной работой.
____С появлением микропроцессоров разработчики промышленного оборудования получили возможность покупать наборы приборов, например набор 4-разрядных приборов фирмы Intel, MCS-4, а затем создавать для себя схемные платы, системы и конструкции. Такая гибкость, а также высокая надежность, обеспеченная благодаря уменьшению числа компонентов, позволила недорогим микропроцессорам начать вытеснять мини-компьютеры и аппаратно реализованные контроллеры практически во всех приложениях вычислительной электроники.


____Микропроцессоры обеспечили также возможность распределенного управления, при котором выполненный на базе микропроцессора контроллер отвечает за работу местного контура управления, освобождая тем самым центральный компьютер для выполнения других обязанностей. Одной из первых подобных систем была представленная в 1975г. система управления процессами TDC 2000 (сокращение английских слов, обозначающих «полное распределенное управление») фирмы Honeywell.
____Конец 1970-х годов стал свидетелем создания двух новых рынков промышленной электроники: лазеров и систем управления энергией (систем регулирования энергопотребления). Маломощные (1—2 мВт) гелий-неоновые лазеры оказались достаточно надежными для измерений, сортировки и контроля компонентов, а более мощные (1—5 кВт) лазеры на двуокиси углерода оказались более быстродействующими, чем индукционные 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 1976г. для слежения за нефтяными пятнами в океане.
____Регулирование энергопотребления, область, первыми в которой начали работать авиакосмические фирмы, ищущие пути сокращения затрат на обогрев, вентиляцию и кондиционирования воздуха для своих огромных предприятий, стало процветающим рынком промышленной электроники, когда резко поднялись цены на нефть. Объединяя под эгидой одного центрального компьютера или нескольких распределенных микрокомпьютеров управление различными видами оборудования, предназначенного для выполнения функций, начиная от солнечного обогрева и кончая запасанием энергии впрок, системы регулирования энергопотребления зачастую окупались в течение года благодаря снижению затрат на топливо на 20%.

____В 1970-х годах радиолокация также пошла по цифровому пути. Здесь в широких масштабах начали применяться обработка информации и передача данных с высокими скоростями. В различные функциональные блоки радиолокационной системы внедрялись микропроцессоры и связанные с ними запоминающие устройства.
____Когда, например, дождь или помехи мешают надежному приему сигнала в самолете, автоматическая регулировка пороговых значений и других параметров радиолокатора может помочь избежать ложной индикации целей. Подобные системы были установлены в реактивном истребителе F-16 и в разведывательном самолете EA-6B фирмы Grumman.


____В этом десятилетии продолжались эксперименты 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 системы с их электронно, а не механически управляемыми антеннами еще требовали некоторых технологических новинок, в том числе недорогих программных средств компьютеров для управления выбором диаграммы направленности антенны 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 недорогие микропроцессоры и устройства памяти сделали радары с синтезированной апертурой более перспективными для приложений с относительно 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 увеличенное изображение. В подобных системах использовалась память емкостью свыше 100 Мбит для картографических исследований с помощью спутников, для обнаружения мест аварий и контроля положения при наводнении, в числе прочих приложений. Они использовались, например, в радиолокационном картографическом оборудовании межпланетного космического корабля «Пионер — Венера», изготовленного по заказу Национального агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства НАСА фирмой Hughes Aircraft Co.
____В 1976г. фирма GTE Sylvania разработала специальный адаптер сверхвысокочастотной радиолокационной принимающей системы, выполненный на базе микропроцессора 8080A фирмы Intel. Предназначенный для разведывательных целей, он работал в области спектра от 0,5 до 40 ГГц и охватывал почти любую частоту, на которой могли вестись передачи.
____Что касается бытовой электронной аппаратуры, то в 1970-х годах начало внедряться кабельное телевидение, бывшее новинкой и перспективным направлением в 1960-х годах. Здесь произошел переход от ограниченного обслуживания телевизионных абонентов к системе двустороннего обмена данными, причем пользователь становился частью диалоговой сети.
____Фирма Mitre Corp. была одной из первых, кто предложил использовать в качестве способа обучения домашнее обучение при помощи компьютера. В 1971г. фирма представила информационную телевизионную систему, работающую под управлением компьютера в диалоговом режиме с разделением времени.
____К концу того же года в эксплуатации в США находилось более 15 систем машинного обучения: в Южной Калифорнии, в Рестоне (шт. Виргиния), в Оверленд-Парке (шт. Канзас) и в Вашингтоне (федеральный округ Колумбия). 59 млн. человек в стране получили доступ к подобной системе. В этих экспериментальных системах были либо реализованы, либо предусматривались одна или какое-либо сочетание трех основных видов служб и услуг: бытовые (выполнение банковских операций на дому, покупки на дому отправка электронной почты, опрос общественного мнения), деловые (поиск данных, копирование документов, проверка кредитных карточек) и правительственные (средства обнаружения пожара и грабежа, поиск отпечатков пальцев).
____В 1973г. Федеральная комиссия связи приняла решение о том, что все системы кабельного» телевидения должны быть сделаны двунаправленными, и в том же году фирма Mitre разработала систему Mitrix, одну из первых систем кабельного телевидения с разделением времени. Сеть имела свыше 131 тыс. абонентов и могла обслуживать 8 тыс. абонентов в любой конкретный момент. Благодаря таким достижениям рынок оборудования для кабельного телевидения к 1976г. достиг уровня около 500 млн. долл.
____Двумя новыми — и быстро развивающимися — секторами бытовой электроники были секторы калькуляторов и часов. В обоих случаях первоначальные цены были высокими, но затем они быстро снижались. При этом образовались обширные рынки сбыта.
____Цены на калькуляторы в 1970г. составляли около 395 долл.; год спустя они упали до 200 долл., несколько ниже 100 долл.— в 1972г., до 39 долл. — в августе 1973г. и до 5,99 долл. — в июле 1976г. Эти цифры относятся к моделям, обладающим самыми низкими показателями по шкале технических возможностей. На протяжении всех 1970-х годов выпускались более дорогостоящие калькуляторы с большим числом функций, однако самые простые приборы имели в общем самые низкие цены.
____Еще об одной причине снижения цен на калькуляторы говорилось в журнале Electronics в марте 1972г.: «Удешевление электронных калькуляторов обусловливается повышением интеграции МОП БИС и снижением цены подобных приборов. Цена клавиатур и индикаторов также уменьшается».
____В производстве калькуляторов были свои основные вехи. В январе 1972г. фирма Hewlett-Packard представила прибор HP-35, уподобив его «быстрой и исключительно точной электронной логарифмической линейке с полупроводниковой памятью, аналогичной памяти компьютера». Этот калькулятор, цена которого составляла 395 долл., весил около 270г и помещался в кармане рубашки. Он позволял выполнять все тригонометрические и логарифмические операции, извлекал квадратный корень, производил сложение, вычитание, умножение, деление и некоторые другие математические действия по нажатию одной кнопки. Президент фирмы Вильям Хьюлетт предсказал, что малые габариты, удобство в работе и большие функциональные возможности прибора HP-35 изменят существующие представления о применении калькуляторов. Он оказался прав. Конкурентоспособные электронные «логарифмические линейки» начали выпускаться в широких масштабах.


____В июле 1972г. фирма Texas Instruments приняла на себя роль компании по производству бытовых изделий, представив свой карманный калькулятор ценой 149,99 долл. в целях проверки рыночного спроса. К марту 1973г. фирма TI продавала четыре вида калькуляторов, организовала сеть розничной торговли и начала программу разработки изделий, отличных от калькуляторов.
____В августе 1972г. фирма National Semiconductor подготовила выпуск 6-значного калькулятора на четыре арифметических действия ценой 39 долл. В том же году фирма Bowmar/ALI (Актон, шт. Массачусетс), которая свои первые калькуляторы начала продавать в октябре 1971г., стала, как сообщалось, крупнейшим в мире изготовителем этих приборов. Одну из своих моделей она продавала под маркой Sears Roebuck.
____В феврале 1975г. фирма Bowmar оказалась в состоянии банкротства, став жертвой начавшихся в 1973г. потрясений в области промышленности. Прибыли были слишком низкими, так что некоторым фирмам выжить не удалось. Первыми жертвами оказались сборочные фирмы, которые покупали компоненты у агрессивных изготовителей полупроводниковых приборов.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.

____Согласно оценке одной ведущей американской фирмы-изготовителя калькуляторов, в 1975г. в США было продано около 20 млн. таких приборов. При этом в самой стране было произведено всего около 4—5 млн. калькуляторов. Около 6 млн. приборов было импортировано из Японии, которая начинала занимать доминирующее положение на этом рынке, а остальные — почти 10 млн. — поступили из других стран.


____Первые электронные цифровые наручные часы были представлены осенью 1971г.; это были часы под названием «Пульсар», их розничная цена с браслетом и золотым корпусом массой 3,6г 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-изготовитель, 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 оригинальных патентов, были первыми и заработали на этом кучу денег за несколько лет».
____В начале 1972г. фирма Motorola начала предлагать первый набор интегральных схем для электронных часов изготовителям часов. К/МОП-схема, прецизионный кварцевый кристалл и миниатюрный микроваттный двигатель стоили 15 долл., однако фирма ожидала, что цена каждого из этих компонентов упадет до 1 долл. «Часы со временем будут стоить примерно 17 долл.», — говорил один официальный представитель фирмы.
____Инженеры работали над созданием жидкокристаллических индикаторов для часов, стремясь снизить цены и повысить надежность. К 1970г. появились материалы для низкотемпературных кристаллов, что сделало практичным изготовление жидкокристаллических индикаторов. В мае 1974г. журнал Electronics спрашивал: «Является ли 1974г. годом цифровых часов?» Поставщики КМОП-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 отмечали, что эти изготовители не представляют себе всех требований стилевого оформления, а также то, что у них нет предприятий по сбыту ювелирных изделий.

____Осенью 1974г. отделение Novus Consumer 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 Microsystems выпустила модернизированный модуль для цифровых часов, который был меньше по габаритам и потреблял приблизительно вдвое меньшую мощность, чем предыдущие модули. К февралю 1975г. около 40 фирм предлагали электронные наручные часы с цифровыми индикаторами.
____Джон Берджи, президент фирмы Time Computer, дал интервью журналу Electronics в декабре 1975г., 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— 80 чисто сбытовых фирм. Я полагаю, что к декабрю будущего года эти цифры уменьшатся вдвое. В качестве долгосрочного прогноза я могу сказать, что к 1980г. примерно 20—30% всех наручных часов, продаваемых в мире, будут 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 корпусе, имеющие пять функций и светодиодный индикатор. Эти часы, представленные на выставке бытовой электроники в январе 1976г., заставили фирму National Semiconductor снизить цены на свои изделия еще во время работы выставки. Полгода спустя изготовители часов предсказывали, что цифровые наручные часы по цене 9,95 долл. должны появиться в продаже к рождеству.


____По мере снижения цен на жидкокристаллические индикаторы изготовители часов все меньше и меньше применяли светодиодные индикаторы. В августе 1976г. фирма TI представила часы с жидкокристаллическими стрелками. Инженерам пришлось соединить 120 отдельных элементов, чтобы образовать движущиеся стрелки; эти часы имели розничную цену от 275 до 325 долл. в зависимости от вида корпуса.
____Электронные игры вступили в новую фазу, когда в конце 1972г. фирма Magnavox выпустила игру под названием «Одиссей». Эта «диалоговая» игра предназначалась для использования совместно с домашним телевизором; она состояла из главного управляющего блока, двух ручных регуляторов, линии передачи высокочастотных сигналов, блока антенного переключателя и матовых майларовых накладок на экран телевизора. Розничная цена игры «Одиссей» составляла 100 долл.
____Через полтора года началась продажа первой цветной телевизионной игры «Уимблдон», включаемой при опускании монеты. Фирма Nutting Associates Inc. (Маунтен-Вью, шт. Калифорния) применила транзисторно-транзисторный логический процессор и телевизор для моделирования теннисного матча со всеми его атрибутами, включая звуки игры, поле зеленой травы, белые ограничительные линии, белый мяч, теннисные ракетки четырех различных цветов и счет, воспроизводящийся на ярком желтом фоне.
____К июню 1974г. была образована фирма Atari Inc.; приблизительно 20 компаний тогда занимались изготовлением электронных видеоигр, включаемых при опускании монеты (телевизионных игральных автоматов). Когда рост объема сбыта в этом секторе замедлился, естественным шагом стал переход в область бытовых изделий. В конце 1975г. 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 цене 75 долл., а фирма Magnavox в новом варианте игры «Одиссей-200» стоимостью 79 долл. обеспечила на экране разметку полей для тенниса, хоккея и смэша (нечто среднее между гандболом и игрой типа пелоты). Нарльз Спарк, президент фирмы National, ойидал, что к 1980г. рынок сбыта электронных игр будет поглощать около 10 млн. игр в год, а средняя розничная цена игры составит 29,95 долл.
____Однако электронные игры не остались привязанными к домашнему телевизору. Фирма Mostek Corp. в марте 1976г. представила электронный карманный прибор для игры в шахматы. 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. применила микропроцессор в своей первой настольной электронной игре «Кодовое наименование: Сектор»; цель игры заключалась в том, чтобы выследить и потопить подводную лодку; розничная цена — 35—40 долл. Фирма Mattel Inc. представила три карманные игры — регби, автогонки и ракетная атака, — все по розничным ценам менее 30 долл.
____Домашний телевизор оказался полезным не только для электронных игр; его удалось также использовать как часть домашней вычислительной системы. Журнал Electronics в ноябре 1975г. отмечал, что любители создают целый новый сектор промышленности. «Микрокомпьютеры в виде конструктивно законченных изделий и в виде наборов продаются по цене до 1000 долл.; фирмы-изготовители в прошлом году продали 8 тыс. таких изделий, — говорилось в журнале. — Кроме того, изготовители предлагают подключаемые при помощи разъемов периферийные устройства».
____В августе 1977г. фирма Radio Shack выпустила на рынок личных компьютеров систему, которая имела цену 599,95 долл. и начала пользоваться исключительно большим спросом. Эта микрокомпьютерная система TRS-80, построенная на базе высокопроизводительного микропроцессора 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 электронные фирмы заигрывали с изготовителями электробытовых приборов. В начале 1973г., например, фирма Frigidaire представила электронную кухонную плиту, которая содержала три МОП БИС.
____Постепенно и в другие электробытовые приборы начали вводиться электронные средства управления. В 1974г. фирма Whirlpool применила управляющий МОП-прибор в устройстве для сушки одежды Sears Lady Kenmore; это был первый случай использования микросхемы для управления выполнением логических функций и для регулирования временных интервалов. В 1976г. 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 1978г. фирма Hamilton Beach применила микропроцессоры в кухонной машине и в миксере; электроника не только управляла скоростью работы этих машин, но также помогала повару в преобразовании метрических мер в английские.
____В начале 1970-х годов стало очевидным, что существуют большие потенциальные возможности для применения электроники в автомобиле. Законодательные требования по безопасности и защите окружающей среды от загрязнения побудили инженеров работать над созданием электронных систем впрыска топлива и зажигания, датчиков для надувных защитных подушек, электронных систем противоблокировочного торможения и цифровых индикаторов. Однако изготовители автомобилей не были удовлетворены полупроводниковыми приборами. На международной конференции по твердотельным схемам в феврале 1974г. они жаловались, что им необходимы более экономичные и надежные приборы.
____Федеральные постановления, требовавшие очистки отработавших газов и экономии топлива, заставили, однако, инженеров автомобильной промышленности пойти по пути применения электроники. В число новых конструкций вошли системы управления синхронизацией зажигания; системы рециркуляции отработавших газов; системы дозирования топлива, или карбюраторы с электронным управлением; электронные системы впрыска топлива.
____К концу 1970-х годов автомобильные фирмы постепенно начали заменять электромеханические приборы, такие, как управляющее реле для фар и стеклоочистителей, электронными устройствами, причем электронные системы зажигания и регуляторы напряжения уже выполнялись как изделия второго и третьего поколения с использованием БИС главным образом с целью обеспечения более высокой степени интеграции.
____К 1978г. стало ясно, что бортовые микропроцессоры являются единственным возможным техническим решением, способным обеспечить управление автомобильным двигателем настолько точно, чтобы сделать его и более «чистым», и более эффективным. Фирма Ford для автомобилей 1979г. представила систему EEC-II; базируясь на входных сигналах от семи датчиков, эта система управляла синхронизацией зажигания, скоростью рециркуляции отработавших газов и содержанием воздуха и бензина в топливной смеси. Система управления двигателем C-4 фирмы General Motors, представленная первоначально на некоторых калифорнийских моделях и планируемая для применения в масштабах страны к 1981г., поддерживала состав топливной смеси исключительно близким к оптимальному, обеспечивая тем самым максимальную эффективность работы каталитического дожигателя.
____В начале десятилетия изготовители цветных телевизоров работали над созданием укороченных кинескопов, идя по пути увеличения угла отклонения с 90° до 110°; благодаря этому длина 45-см трубки уменьшалась примерно на 10 см. Инженеры работали также над твердотельными конструкциями приборов отображения, хотя фирмы-изготовители не проявляли особого энтузиазма в этом отношении ввиду более высокой стоимости таких приборов.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.

____Расширение числа функций бытовых телевизоров сделало важным фактором повышение надежности этих устройств. Журнал Electronics в июне 1971г. сообщал, что многие изготовители телевизоров собираются переходить на полностью полупроводниковые схемы в своих новых моделях, «поскольку они считают, что увеличенная себестоимость компенсируется экономией затрат на гарантийное обслуживание».
____К началу 1973г. изготовители телевизоров проводили активные работы по повышению надежности. После появления полупроводниковых компонентов и особенно после начала применения линейных интегральных схем ни одна телевизионная фирма не могла отказаться от пересмотра своих технических процедур или своей организации. Кроме того, 1973г. стал годом кинескопа.
____Фирма Sony Corp. обошла на шаг другие фирмы, выпускающие 110-градусную трубку, представив в 1972г. трубку с углом 114°. А в 1973г. фирма Tokyo Shibaura Electric Co. (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-градусную трубку для телевизора с размером по диагонали 51 см. В апреле 1974г. фирма GE-Sylvania представила новый «линейный» цветной телескоп, который можно было устанавливать в шасси существующих конструкций практически без всяких схемных изменений. Это был 110-градусный кинескоп с большим хвостовиком, с компланарным прожектором, полосатым экраном и щелевой теневой маской.
____К 1974г. большинство изготовителей телевизоров признали неизбежность перехода на полностью электронную настройку. Фирма Magnavox первой вышла на рынок в июне того года, представив устройство высшего класса, где большинство функций дистанционного управления, настройки и индикации было реализовано на одном МОП-приборе с кристаллом размером 5,1*5,1 мм. Система фирмы Magnavox отличалась 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 1975г., журнал Electronics сообщал, что у американских фирм-изготовителей телевизионных приемников имеются три веские причины встраивать электронные переключатели телевизионных программ не только в дорогостоящие консоли, но также в настольные модели с экраном размером 49 см:
— Цена вполне оправдывала такое решение.
— Некоторые из схемных проблем, связанных с применением варакторных органов настройки, были решены с появлением новых цифровых микросхем.
— Для привлечения покупателей новые возможности были более необходимы, чем когда-либо ранее.
____Общее количество цветных телевизоров, проданных розничным торговцам, упало с 9 263 000 в 1973г. до 7 830 000 в 1974г. и продолжало снижаться в 1975г. — на конец года эта цифра составила 6 486 000. Кроме того, согласно большинству оценок, менее 10% изготовленных в США цветных телевизоров в 1975г. имели электронные СТК, в то время как в Европе ими оснащались почти 100% изготавливаемых и продаваемых цветных телевизоров.
____К февралю 1976г. в Англии была достаточно близка к осуществлению «электронная газета», которая получила наименование «телетекст». Эта система начала проходить опытную эксплуатацию в широких масштабах, позволяя телезрителям вызывать «страницы» печатной информации, например новости, спортивные сообщения и карты погоды, на свои специально оборудованные телевизионные приемники.
____Осенью того же года в конструкциях цветных телевизоров были применены некоторые эффективные технические решения в выборе станций, цветной настройке и в кинескопах. Существенные изменения претерпели переключатели телевизионных программ, причем ведущую роль здесь играли западногерманские фирмы. Большие интегральные схемы были применены в системах цифрового выбора, зачастую в дистанционных устройствах управления. Изготовители использовали цифровые способы синтеза напряжений и частот, а также различные цифровые технические средства памяти.


____В сентябре 1977г. фирма Blaupunkt-Werke GmbH представила цветной телевизор, который: автоматически включался согласно инструкциям, введенным с клавиатуры на год вперед. Стандартный трехкристальный микропроцессор F8 фирмы Fairchild обеспечивал автоматическую настройку цифрового СТК телевизора на любой из 19 каналов. Микропроцессор, хранивший даты 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 Intermetall GmbH (Фрейбург) и Max Hagendorfer корпорации Grundig AG (Ферт) —предложили способ вывода на телевизионный экран, наряду со стандартным цветным изображением, беззвучного вставного изображения. К январю 1976г. фирмы Grundig и Sharp Corp. (Япония) начали продавать телевизоры с возможностью воспроизведения черно-белой вставки.
____Промышленность знала, что если бы ей удалось решить проблемы бытового видеомагнитофона, то был бы создан громадный новый потенциальный рынок. Однако в октябре 1971г. работы по ряду вариантов бытовых видеомагнитофонов были приостановлены, поскольку отсутствие стандартов, технологические проблемы и предложенные Федеральной комиссией связи ограничения уровня радиочастотного излучения, которое видеомагнитофоны могли бы создавать на частотах радиовещания, не позволяли нормально развивать эту отрасль. Были разработаны восемь различных систем, причем все они оказались несовместимыми между собой. С момента зарождения этого сектора промышленности две системы оказались вне конкуренции — Instavideo фирмы Ampex и электронная видеозапись (EVR) фирмы CBS.
____Тем временем над видеомагнитофонами продолжали работать японские фирмы. В конце 1974г. выпускались четыре подобные домашние системы: упрощенный вариант «Бетамакс» фирмы Sony по цене около 800 долл. с одночасовой лентой ценой 13 долл.; домашний видеомагнитофон фирмы Victor Co. по цене около 890 долл. с двухчасовой кассетой ценой 20 долл.; модель VX-2000 фирмы Matsushita Electrical Industrial Co. по цене 730 долл. со 100-мин кассетой 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 1974г. японское правительство пыталось вынудить изготовителей бытовых видеомагнитофонов принять единый промышленный стандарт. Это давление, однако, было недостаточно сильным, и в 1977г. изготовители начали ориентироваться кто на одну, а кто на другую систему.
____В сентябре 1972г. фирма Philips Gloelampenfabrieken продемонстрировала долгоиграющий видеодиск. Этот видеодиск представлял собой существенное усовершенствование по сравнению с черно-белым видеодиском AEG-Telefunken Decca, который был продемонстрирован в 1970г. Поскольку диски «Телдек» имели канавки записи и механическую систему слежения, их недостатками являлись короткое время воспроизведения (диск диаметром 203 мм проигрывался всего за 5 мин) и высокий износ канавок записи. На дисках фирмы Philips хранилась информация для воспроизведения цветного изображения в течение 30—45 мин и вместо канавок использовались субмикронные углубления, сформованные в спиральной дорожке; информация считывалась при помощи лазерного светового луча.
____Два месяца спустя фирма Telefunken продемонстрировала 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 1973г. Фактически продажа началась в апреле 1975г. Фирма Magnavox Consumer Electronics Co. представила первую видеодисковую систему в США — Magnavision; это было в ноябре 1978г. Была применена конструкция фирмы Philips, причем проигрыватель стоил 195 долл., а диски— от 5,95 до 15,95 долл. Фирма RCA и японские фирмы также анонсировали подобные системы. Фирма Sony анонсировала в начале 1972г. 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. Массачусетс) поместила проекционную оптику внутрь каждой из трех цветных электронных трубок, представив систему цветного телевидения с большим экраном, без обычных теневых масок, цветовых точек и решеток. Экран Video Beam (видеолуч) фирмы Advent имел размеры 68*61 дюйм (около 172*152 см), а его цена составляла 2495 долл. Первые устройства поступили в продажу в конце 1973.
____К сентябрю 1976г. более двух десятков фирм пытались продавать проекционные телевизионные установки в США. Цены этих установок лежали в пределах от 800 до 5000 долл., а объем годовой продажи оценивался цифрами от 50 тыс. до 70 тыс. единиц.
____Изготовители звукового оборудования всю первую половину десятилетия потратили на борьбу за создание четырехканальных звуковых систем, а всю вторую половину оправлялись от поражения в этой борьбе. Журнал Electronics в марте 1971г. сообщал: «Четырехканальные системы должны способствовать процветанию фирм — изготовителей компонентов и микросхем, однако трудности согласования четырех отдельных каналов и матричный метод ставят внедрение 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 квадрофонических систем первой удастся привлечь аудиофилов и захочет ли масса слушателей двухканальных стереоаппаратов набрасываться на дополнительные громкоговорители и усилители». Эти вопросы так и не были решены. В июне 1971г. на Выставке бытовой электроники свыше двух десятков изготовителей звуковой аппаратуры предлагали четырехканальное оборудование, 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 области звукового оборудования были различные технические достижения. Фирма H. H. Scott Inc. (Мейнард. шт. Массачусетс) представила в июне 1971г. цифровой ЧМ-тюнер, в котором, применялась схема ФАПЧ для точной настройки на несущую. Система «Долби Б» помогла сделать кассетный магнитофон истинно высококачественным аппаратом, а фирма Philips и японская группа разработали другие системы уменьшения уровня шумов.
____Японские компании разработали сверхвысококачественные цифровые стерео проигрыватели с импульсно-кодовой модуляцией звуковых сигналов. Фирма Mitsubishi Electric в сентябре 1977г. продемонстрировала первую экспериментальную систему с лазером для воспроизведения звука, а вскоре за ней последовали фирмы Sony и Hitachi Ltd.
____В ноябре журнал Electronics сообщал, что только вопросом времени является перевод всей стереофонической записи на цифровые методы: «Один инженер-акустик оценивает, что потребуется три или четыре года, чтобы достичь качества сегодняшних дорогостоящих бытовых систем воспроизведения звука, и еще пять или шесть лет пройдет, прежде чем цены снизятся до уровня, приемлемого для среднего потребителя».
____Что касается радиопромышленности, то десятилетие 1970-х годов принесло новую моду, которая способствовала омоложению этой отрасли; речь идет о радиосвязи в диапазоне частного пользования (ДЧП). Бум ДЧП-радио-связи начался в 1973г., в то время, когда страна впервые испытала нехватку топлива; водители грузовиков дальнего следования при помощи маленьких приемопередатчиков узнавали, друг у друга, где можно быстро заправиться топливом. После этого ДЧП-радиосвязью заинтересовались также водители частных машин они устанавливали у себя приемопередатчики и при помощи профессионального жаргона, заимствованного у водителей грузовых автомобилей, начали наводнять эфир случайными разговорами.


____Диапазон частного пользования класса D был выделен в 1957г. для деловых и служебных разговоров. Потребовалось 16 лет, чтобы был достигнут уровень первого миллиона пользователей, и это несмотря на тот факт, что не требовалось сдавать никаких экзаменов на право пользования передатчиком и приемником. К сентябрю 1975г. было уже 2 млн. пользователей ДЧП-радиосвязи, а к марту 1976г.— 6 млн. К концу 1976г. общее число пользователей оценивалось на уровне 11 млн., причем потенциальные пользователи активно требовали выделения им собственных волн в перегруженном 27-МГц диапазоне.
____Однако это увлечение было недолговечным, и рынок начал уменьшаться в 1977г., когда Федеральная комиссия связи увеличила число предоставленных каналов с 23 до 40, а на складах готовой продукции скопились громадные запасы приемопередатчиков. К этому времени потребители начали все более четко осознавать, что ДЧП имеет ограничение по дальности действия и что приемлемого качества связи достичь практически невозможно.

Продолжение в следующем посте...

Продолжение.

____В другой области связи в 1970-х годах сочетание небольших и недорогих компьютеров, терминалов с расширенными функциональными возможностями и усовершенствованных средств передачи данных привело к развитию направления распределенной обработки данных. Распределенная обработка данных, подобно системам с разделением времени 1960-х годов, упростила доступ пользователей к компьютерам, только она явилась еще одним шагом вперед, поскольку позволила фактически разместить небольшой компьютер на рабочем месте пользователя.
____Вначале заказчики, например фирмы с вычислительными центрами по обслуживанию абонентов, разрабатывали собственные схемы организации сетей. Чтобы помочь им, поставщики компьютеров начали приводить в описаниях указания о том, какие аппаратные и программные конфигурации можно строить и какие средства передачи данных следует использовать. В марте 1974г. фирма Control Data представила свои сетевые средства Cyber 170, а в апреле 1974г. фирма Digital Equipment Corp. представила свою сеть DECnet. Когда в сентябре 1974г. фирма IBM представила свою системную сетевую архитектуру SNA, это явилось толчком для развития распределенной обработки данных. Вскоре за фирмой IBM последовали и другие изготовители крупных компьютеров: в ноябре 1976г. фирма Univac анонсировала распределенную связную архитектуру; в январе 1977г. фирма Honeywell выпустила распределенные системные средства; в августе 1977г. была представлена распределенная сетевая архитектура DNA фирмы NCR, а в октябре 1978г. — сетевая архитектура фирмы Burroughs.
____В связи со значительными успехами в развитии спутниковой связи в 1970-х годах новая фирма Satellite Business Systems (SBS) предложила создать полностью цифровую систему для служебной связи. В декабре 1975г. фирма SBS, поддержанная фирмами IBM, Comsat и Aetna Insurance Co., представила проект своей спутниковой системы, предназначенной для работы в диапазоне частот от 12 до 14 ГГц. Этот проект предусматривал передачу звуковых, видео- или цифровых данных по запросу любому абоненту, включенному в эту систему, причем обычная общая несущая при этом не использовалась.
____Конкурирующий вариант вскоре предложила фирма AT&T, которая объявила, что она создаст собственную перспективную службу связи. Согласно этому проекту, все личные, служебные звуковые, видео- и цифровые устройства и машины предполагалось при помощи телефонной сети связать в одну гигантскую систему, охватывающую весь земной шар.
____Эти два проекта увязли в юридическом оформлении в Федеральной комиссии связи, которая не могла решить, что, кому и для кого следует разрешить делать. Еще более усложнило ситуацию то, что в 1978г. в игру вступила также фирма Xerox. Она предложила систему XTEN, которая обеспечила бы связь служебного оборудования при помощи сочетания наземных линий, СВЧ-линий и выделенных каналов спутников. Эта система связи на частоте 10 ГГц также увязла в юридических согласованиях. К концу десятилетия не было достигнуто никакого решения ни по одной из новых систем служебной спутниковой связи.
____Однако спутниковая связь успешно развивалась 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 изменилась. Фирма RCA Global Communications вскоре запустила собственный спутник связи. Корпорация 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 спутники «Интелсат IV». Они работали с двумя отдельными лучами, направленными на восточный и западный регионы Атлантического океана, и обеспечивали трансатлантическую связь благодаря использованию одних и тех же 500-МГц диапазонов на частотах 4,6 ГГц. К 1975г., учитывая растущий спрос на этот вид связи, на орбиту были выведены шесть спутников «Интелсат IV». В 1975г. число трансатлантических телефонных переговоров выросло в 10 раз по сравнению с 1974г. В 1975г. в систему спутниковой связи были включены также суда, находящиеся в море; это произошло, когда был запущен первый спутник «Марисат» (сокращение английских слов, означающих «морской спутник»).
____Фирма RCA к концу 1976г. создала системы спутниковой связи Satcom 1 и Satcom 2 для обслуживания кабельного телевидения, а фирмы AT&T и GTE с разрешения Федеральной комиссии связи организовали спутниковую систему для ведения телефонных переговоров на далекие расстояния в США.
____Два из этих последних спутников, оба под именем «Комстар», были запущены в 1976г., а третий — в 1978г. Каждый работал в диапазоне от 4 до 6 ГГц и каждый был рассчитан на одновременное проведение 30 тыс. переговоров.


____В конце десятилетия появились дополнительные применения для спутниковой техники. В Канаде, например, была организована передача одной еженедельной газеты из Европы в Монреаль через спутник. А в США фирма Bell System разработала интегральную схему, которая обеспечила подавление отраженных сигналов, ухудшающих разборчивость речи, при ведении телефонных переговоров с помощью спутника. Раньше это делалось при помощи дорогостоящих систем подавления или блокировки эхо-сигналов.
____В области наземной связи 1970-е годы ознаменовались первыми практическими шагами в направлении внедрения стекловолоконных оптических систем. Были разработаны волокна с малыми потерями, и стали легкодоступными более мощные источники и детекторы световых сигналов.
____С тысяч децибел на километр ослабление сигнала на стекловолокне со ступенчато и плавно меняющимися показателями преломления в 1960-х годах упало к 1970г. до примерно 20 дБ/км при длине волны 632,8 нм. Этого удалось достичь Роберту Мауреру (фирма Corning Glass Works, Корнинг, шт. Нью-Йорк). В то же самое время Центральная исследовательская лаборатория фирмы Nippon Electric Co. (Кавасаки, Япония) разработала оптическое стекловолокно с плавно меняющимся показателем преломления, имеющее ослабление около 20 дБ/км. А. К. Као, сотрудник Лаборатории стандартных средств телесвязи фирмы International Telephone and Telegraph (Харлоу, Англия), разработал систему приема-передачи цифровых данных со скоростью 100 Мбит/с, используя многомодовое стекловолокно с низкими потерями.
____В начале десятилетия проводились испытания реальных стекловолоконных систем связи; цель этих испытаний заключалась в том, чтобы установить, какие рабочие компромиссы можно было бы принять на практике. В числе наиболее заинтересованных пользователей были военные службы. Волоконные системы связи заинтересовали военных не только потому, что они обеспечивают требуемую им большую ширину полосы, но и потому, что они совершенно невосприимчивы к электромагнитным помехам.
____Типичным свидетельством интереса военных к этим системам была работа, проведенная в Исследовательском центре военно-морской электроники (позднее он стал частью организации под названием Военные океанские системы) в Сан-Диего. В начале 1974г. инженеры этого центра установили телефонную систему волоконной связи на корабле. В том же году ВВС США провели полетные испытания систем передачи данных с динамическим уплотнением, где использовались волоконно-оптические кабели.
____Ведущую роль в развитии гражданского сектора 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 1973г. 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 1979г. фирма Corning освоила изготовление волоконной оптики с потерями 0,7 дБ/км при длине волны 1,3 мкм.

____В середине десятилетия волоконно-оптические системы вышли из лаборатории в реальные рабочие условия. Типичным был эксперимент фирмы Bell Laboratories, проведенный в январе 1976г.; он продемонстрировал возможность массового изготовления волоконно-оптических кабелей. Инженеры фирмы Bell показали, что можно без индивидуальной подгонки изготовить кабели из 144 одиночных волокон, соединенных между собой. Эти кабели, имеющие диаметр всего 12,7 мм, позволяли вести одновременно почти 50 тыс. телефонных переговоров.
____К этому времени в области волоконно-оптической связи начали работать некоторые менее крупные и более специализированные фирмы.
____Широкая полоса пропускания волоконно-оптической линии позволила организации Teleprompter Manhattan Cable Television создать систему для передачи многоканальных телевизионных сигналов из студии в распределительный пункт кабельного телевидения, находящийся на расстоянии 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 1977г. Этот результат пока никто не планирует превзойти. Были удачными также аналогичные эксперименты фирмы Philips Gloeilampen-fabrieken в Нидерландах и фирмы Centro Studie Laboratory Telecommunicazioni SpA (Турин) в Италии. Все эти системы работали при скорости 140 Мбит/с.
____К 1979г. фирме NTT удалось получить волоконно-оптическую линию с потерями, сниженными 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-оптических систем обычно использовался диод на основе арсенида галлия. Подобный прибор может преобразовывать постоянный ток в световые пучки с исключительно высокой монохромностью. И эти световые пучки можно легко модулировать, меняя управляющий ток диода. В 1972г. исследователи фирмы IBM создали на основе арсенида галлия лазер, который мог генерировать луч света диаметром всего 2 мкм. Такой малый диаметр был достаточен для того, чтобы всю мощность лазера направить в тончайшие из существующих одномодовых волокон. Эти волокна в свою очередь имели минимальное ослабление, что означало, что в линии передачи можно было бы обойтись меньшим числом усилителей. Исследователи фирмы IBM приспособили свой лазер для передачи цифровых данных со скоростями свыше 100 Мбит/с.
____В середине 1977г. фирма Bell Laboratories сообщала, что ей удалось существенно увеличить срок службы лазерного диода. Раньше эта было серьезной проблемой, однако теперь началось изготовление лазеров с прогнозируемым сроком службы 1 млн. часов.
____Фирма RCA в июне 1979г. анонсировала планарный лазерный диод, который можно изготавливать в серийном производстве по технологии 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 исполнение и изготавливать примерно так же, как изготавливаются микросхемы. В течение 1970-х годов проводилось много исследовательских работ, направленных на создание таких интегральных приборов путем нанесения диэлектрических слоев на стеклянные подложки.
____Однако, по-видимому, наиболее интересным оптическим прибором был экспериментальный резонатор Фабри-Перо фирмы Bell, появившийся в конце десятилетия; он выполнял так много функций, что его можно считать почти универсальным оптическим элементом. Этот прибор на основе ниобата лития можно использовать в качестве логического элемента в запоминающих устройствах, поскольку он работает как бистабильный переключатель, если им управлять 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 триода, выполняя функции электронной лампы.

____Завершая 1970-е годы, электронная промышленность отмечает 50-летие своего развития. Это развитие, начавшееся с широкого внедрения радиоаппаратуры на электронных лампах в 1930-х годах, отмечено такими вехами, как радиолокация, телевидение, аналоговая и цифровая вычислительная техника, спутниковая связь и полупроводниковая технология, причем на протяжении всех этих лет активно выдвигались новые идеи и создавалось оборудование для таких базовых секторов, как контрольно-измерительная техника, оптоэлектроника, промышленная электроника, военная электроника, бытовая электроника и авиационная электроника.
____Не было никаких признаков того, что электронная 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 компьютеров практически сойдет на нет вся бумажная работа в конторах, на предприятиях и в организациях.
— Общество будет обходиться без наличных денег, поскольку все основные предприятия розничной торговли будут при помощи своих терминалов связываться с банковскими вычислительными системами.
— Видеотелефон, позволяющий видеть лицо собеседника, возродится в более практичном виде.
— Электронная пересылка грузов — при помощи электромагнитных и некоторых других способов — привлечет серьезное внимание, поскольку ископаемые виды топлива станут неприемлемо дорогостоящими.
____Существует еще очень много тем для мечтаний, однако их лучше всего оставить фантастам и будущим поколениям инженеров-практиков. Электронный джин вышел из бутылки, и будущий прогресс гарантирован.