Юный техник 1984-07, страница 13

Скорость (быстродействие) ЭВМ — основа ее могущества. И вся недолгая история изобретательского поиска в области вычислительной техники — это, по сути дела, борьба за скорость. В течение двух десятилетий быстродействие ЭВМ удалось увеличить с нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в секунду!

Но в последние годы прогресс стал уже не столь стремителен. Огромные усилия затрачивают специалисты даже для достижения самых скромных успехов. Словно невидимая стена встала на пути прогресса ЭВМ.

Принципиальный барьер на пути совершенствования ЭВМ связан с фундаментальным физическим законом. Работа ЭВМ основана на передаче электрических сигналов между различными ее элементами и блоками. Скорость распространения любого сигнала, разумеется, не может превышать скорости света. (В пустоте она, напомним, чуть меньше 300 тысяч километров в секунду: это предел для всякого движения в окружающем нас материальном мире. В реальных электрических цепях скорость сигнала в 1,5—3 раза ниже. Нетрудно подсчитать, что за миллиардную долю секунды сигнал проходит всего 10—20 сантиметров.) А расстояние между отдельными блоками компьютера может достигать нескольких метров, да еще каждая команда требует многократного обмена сигналами. Понятно, когда электрический сигнал должен за секунду тысячи и тысячи раз пробежать по нескольку метров, скорость света уже становится ощутимым, мешающим ускорению работы

пределом. Так сама природа поставила на пути прогресса ЭВМ своеобразный барьер.

Что было делать в этой ситуации? Возможны два выхода: максимально сократить расстояния, проходимые электрическим сигналом в блоках памяти машины, и второй — попытаться каким-то образом увеличить скорость прохождения самих сигналов, то есть максимально приблизить скорость их к скорости света. Началась борьба за компактность, миниатюрность ЭВМ. Первые машины работали на лампах и занимали целые залы, потом лампы сменили на транзисторы, затем появились интегральные схемы, большие интегральные схемы, сверхбольшие интегральные схемы, состоящие из сотен тысяч элементов... Сегодня даже у мощнейшей ЭВМ габариты письменного стола! Для соединения блоков машины применяют особые кабели, в которых исключено взаимное влияние близлежащих проводников с током, способствующее торможению электрических сигналов. Повысить скорость электрических сигналов пробуют, используя известное явление сверхпроводимости, другие тонкие квантовые эффекты... Но барьер есть барьер: мчаться быстрее скорости света электроны не заставишь ни сверхсильным магнитом, ни космическим холодом, словом, никакими силами. А задачи, например, по планированию народного хозяйства, прогнозированию погоды или землетрясений требуют поднять быстродействие на качественно новый уровень, увеличить его в десять, в сто раз!

Такая ситуация обычна для

11