Дорога в будущее
жүктеу/скачать 1.29 Mb.
|
| Было бы удобно преобразовать всю информацию в цифровую форму, но возникает проблема обработки ее больших объемов. Слишком большое число бит может переполнить память компьютера или потребовать много времени на передачу между компьютерами. Вот почему так важна (и становится все важнее) способность компьютера сжимать цифровые данные и хранить или передавать их в таком виде, а затем вновь разворачивать сжатые данные в исходную форму.
Рассмотрим вкратце, как компьютер справляется с этим. Для этого надо вернуться к Клоду Шеннону, математику, который в тридцатых годах осознал, как выражать информацию в двоичной форме. Во время второй мировой войны он начал разрабатывать математическое описание информации и основал новую область науки, впоследствии названную теорией информации. Шеннон трактовал информацию как уменьшение неопределенности. Например, Вы не получаете никакой информации, если кто-то сообщает Вам, что сегодня воскресенье, а Вы это знаете. С другой стороны, если Вы не уверены, какой сегодня день недели, и кто-то говорит Вам - воскресенье, Вы получаете информацию, так как неопределенность уменьшается. Теория информации Шеннона привела в конечном счете к значительным прорывам в познании. Один из них - эффективное сжатие данных, принципи- ально важное как в вычислительной технике, так и в области связи. Ска- занное Шенноном, на первый взгляд, кажется очевидным: элементы данных, не передающие уникальную информацию, избыточны и могут быть отброшены. Так поступают репортеры, исключая несущественные слова, или те, кто платит за каждое слово, отправляя телеграмму или давая рекламу. Шеннон привел пример: в английском языке буква U лишняя в тех местах, где она стоит после буквы Q. Поэтому, зная, что U следует за каждой Q, в сообщении ее можно опустить. Принципы Шеннона применяли к сжатию и звуков, и фильмов. В тридцати кадрах, из которых состоит секунда видеозаписи, избыточной информации чрезвычайно много. Эту информацию при передаче можно сжать примерно с 27 миллионов бит до 1 миллиона, и она не потеряет ни смысла, ни красок. Однако сжатие не безгранично, а объемы передаваемой информации все возрастают и возрастают. В скором будущем биты будут передаваться и по медным проводам, и в эфире, и по информационной магистрали, в основу которой лягут волоконно-оптические кабели. Волоконно-оптический кабель представляет собой пучок стеклянных или пластмассовых проводов настолько однородных и прозрачных, что на другом конце стокилометрового кабеля Вы сможете разглядеть горящую свечу. Двоичные сигналы в виде модулированных световых волн смогут без затухания распространяться по этим кабелям на очень длинные расстояния. Естественно, по волоконно-оптическим кабелям сигналы идут не быстрее, чем по медным проводам: скорость движения не может превысить скорость света. Колоссальное преимущество волоконно-оптического кабеля над медным проводом - в полосе пропускания. Полоса пропускания - это количество бит, передаваемых по одной линии в секунду. Такой кабель подобен широкой автомагистрали. Восьмирядная магистраль, проложенная между штатами, пропускает больше автомобилей, чем узкая грунтовая дорога. Чем шире полоса пропускания кабеля (чем больше рядов у дороги), тем больше бит (машин) могут пройти по нему в секунду. Кабели с ограниченной полосой пропускания, используемые для передачи текста или речи, называются узкополосными; с более широкими возможностями, несущие изображения и фрагменты с ограниченной анимацией, - среднеполосными. А кабели с высокой пропускной способностью, позволяющие передавать множество видео- и аудиосигналов, принято называть широкополосными. Информационная магистраль, немыслимая без сжатия данных, потребует применения кабелей с очень высокой пропускной способностью. Тут-то и кроется одна из главных причин, почему информационная магистраль до сих пор не построена: современные коммуникационные сети не могут обеспечить нужной полосы пропускания. И не обеспечат, пока их не заменят волоконно-оптические линии. Волоконная оптика - пример технологии, выходящей далеко за рамки того, что могли предвидеть Беббидж или даже Эккерт и Моучли. То же относится и к темпам, с которыми улучшается быстродействие и емкость микросхем. В 1965 году Гордон Мур (Gordon Moore), впоследствии вместе с Бобом Нойсом основавший фирму Intel, предсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться. Его предсказание базировалось на соотношении "цена/качество" компьютерных чипов за предыдущие 3 года и предположении, что в ближайшее время эта тенденция сохранится. Правда, Мур не очень-то верил, что такая скорость эволюции чипов продлится долго. Но прошло 10 лет, предсказание сбылось, и тогда он заявил, что теперь емкость будет удваиваться каждые 2 года. Его слова оправдываются и по сей день: число транзисторов в микропроцессорах удваивается в среднем каждые 18 месяцев. Среди инженеров эту зависимость принято называть законом Мура. Опыт повседневной жизни бессилен перед скрытым смыслом периодически удваивающихся чисел - экспоненциальной прогрессией. Мы попытаемся вникнуть в этот смысл, вспомнив древнюю легенду. Правитель Индии Ширхам (Shirham) так обрадовался, когда один из его министров изобрел шахматы, что разрешил ему выбрать любую награду. "Владыка, - сказал министр, - дай мне столько зерен пшеницы, сколько уместится на шахматной доске: одно зернышко - на первую клетку, на вторую клетку - 2 зернышка, на третью - 4 и пусть так удваивают число зернышек на каждой клетке вплоть до шестьдесят четвертой". Правитель немало удивился такой скромности, но велел принести мешок пшеницы. И вот зернышки стали отсчитывать на шахматной доске. На первую клетку в первом ряду положили одно маленькое зернышко. На вторую - 2 зернышка, на третью - 4 и далее: 8, 16, 32, 64, 128. Когда первый ряд был заполнен, кладовщик насчитал в нем всего 255 зернышек. Правитель, наверное, еще ничего не подозревал. Разве что зернышек на первом ряду оказалось многовато, но волноваться вроде бы не о чем. Допустим, на одно зернышко уходила одна секунда, значит, подсчет пока занял не более четырех минут. А если на один ряд потребовалось четыре минуты, попробуйте догадаться, сколько времени нужно на подсчет зернышек пшеницы на всех клетках. Четыре часа ? Четыре дня ? Четыре года ? К тому времени, когда покончили со вторым рядом, кладовщик трудился уже 18 часов, отсчитав 65535 зернышек. На третий из восьми рядов, чтобы отсчитать 16,8 миллионов зернышек (24 клетки), понадобилось 194 дня. А ведь оставалось еще 40 пустых клеток. Думаю, Вы понимаете: правитель отказался от своего обещания ! На последней клетке должна была вырасти гора из 18446744073709551615 зернышек пшеницы, и на их отсчитывание ушло бы 584 миллиарда лет. Сравните: возраст Земли оценивают где-то в 4,5 миллиарда лет. Согласно большинству версий этой легенды, правитель Ширхам в конце концов понял, как ловко его провели, и велел казнить этого министра-умника. Так что экспоненциальная прогрессия, даже когда ее поймешь, кажется чистым фокусом. Число транзисторов в микропроцессорах Intel удваивалось примерно каждые 18 месяцев - в соответствии с законом Мура. Закон Мура, по всей видимости, будет действовать еще лет двадцать. И тогда вычисления, занимающие сегодня сутки, будут проводиться в 10000 раз быстрее, т.е. не потребуют более десяти секунд. Лаборатории уже работают с так называемыми "баллистическими" транзисторами, время переключения которых порядка фемтосекунды. Это 1/1000000000000000 секунды, т.е. такие транзисторы в 10 миллионов раз быстрее современных. Однако необходимо так уменьшить размер чипа и протекающий в нем ток, чтобы движущиеся электроны ни с чем не сталкивались - и друг с другом тоже. В этом вся сложность. Следующий этап - создание "одноэлектронного транзистора", в котором единственный бит информации представлен одиночным электроном. Это абсолютный предел для низкоэнергетической вычислительной техники, по крайней мере, в соответствии с нашим нынешним пониманием физических законов. Чтобы воспользоваться преимуществами невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры должны стать очень маленькими, даже микроскопическими. Наука уже объяснила, как строить супербыстрые компьютеры. Пока недостает одного - технологического рывка, но за этим, как показывает история, дело не станет. Когда мы перейдем на такие скорости работы, хранение всех этих бит информации уже не будет проблемой. Весной 1983 года корпорация IBM выпустила PC/XT, первый персональный компьютер с внутренним жестким диском. Этот диск (встроенный накопитель) вмещал 10 мегабайт (Мб) информации, что составляет около 10 миллионов символов, или 80 миллионов бит. Клиентам, которые хотели дополнить свои "персоналки" 10-мегабайтовым диском, это обходилось весьма недешево. IBM предлагала комплект из жесткого диска с отдельным источником питания за 3000 долларов, т.е. один мегабайт стоил 300 долларов. Сегодня, благодаря "экспоненциальному" прогрессу, показанному законом Мура, персональные компьютеры оснащаются жесткими дисками емкостью 1,2 гигабайт (1,2 миллиарда символов) всего за 250 долларов - по 21 центу за мегабайт ! А впереди нас ждет такая экзотика, как голографическая память, которая позволит хранить терабайты символов на кубический дюйм (порядка 16 кубических сантиметров). При такой емкости голографическая память объемом с кулак вместит все содержимое Библиотеки Конгресса. По мере того как технология связи становится цифровой, она тоже начинает прогрессировать по экспоненте - той самой, что сделала нынешний "лэптоп" за 2000 долларов мощнее, чем мэйнфрейм IBM двадцатилетней давности за 10 миллионов долларов. Уже недалеко время, когда по единственному кабелю к каждому дому пойдут все нужные цифровые данные. Этот кабель будет или волоконно-оптическим, как на нынешних междугородных телефонных линиях, или коаксиальным, по которому сейчас передают сигналы кабельного телевидения. Интерпретирует компьютер биты как речевой вызов - зазвонит телефон. Появятся видеоизображения - включится телевизор. Поступят новости от оперативных сллслужб - Вы увидите информационный текст и снимки на экране компьютера. По этому кабелю, "несущему на себе" всю сеть, определенно будут передавать не только телефонные звонки, фильмы и новости. Как человек каменного века с примитивным ножом не мог представить великолепия дверей баптистерия Гиберти во Флоренции, так и мы сейчас не можем представить, что именно будет нести информационная магистраль через 25 лет. Только тогда, когда она действительно появится, мы оценим ее реальные возможности. Однако история достижений цифровой технологии за последние 20 лет все же позволяет уловить некоторые из ее будущих ключевых принципов и возможностей ГЛАВА 3
УРОКИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНДУСТРИИ Успех - скверный учитель. Он кружит голову. Он ненадежен. Бизнес-план или новейшая технология - верх совершенства сегодня, завтра могут так же безнадежно устареть, как восьмидорожечные магнитофоны, телевизоры на электронных лампах или мэйнфреймы. Я пристально следил за тем, как это происходило. Долгое и внимательное наблюдение за множеством компаний помогло извлечь неплохие уроки, научило, как планировать на годы вперед. Компании, вкладывающие деньги в информационную магистраль, попытаются избежать ошибок, допущенных в компьютерной индустрии за последние 20 лет. Думаю, что в большей части этих ошибок можно разобраться, если учесть несколько критических факторов. Среди них отрицательные и положительные спирали развития бизнеса, необходимость создавать прецеденты, а не следовать им, значение программных средств на фоне аппаратных, роль совместимости и генерируемой ею положительной обратной связи. На одну житейскую мудрость здесь нельзя полагаться. Она нужна лишь на обычных рынках. А прошедшие 3 десятилетия показали, что рынок компьютерного оборудования и программ обычным никак не назовешь. Огромные и признанные компании с оборотом в сотни миллионов долларов и множеством клиентов вдруг исчезали в мгновение ока. А новые компании вроде Apple, Compaq, Lotus, Oracle, Sun и Microsoft, начиная с нуля, так же внезапно достигали миллиардных доходов. Одна из причин такого уcпеха в том, что я называю "положительной спиралью". Когда у Вас на руках "горячий" продукт, со всех сторон сбегаются инвесторы, жаждущие вложить деньги в Вашу компанию. Ребята с головой начинают подумывать: "Гм, все только и говорят о его компании. Я бы тоже не отказался у него поработать". А когда в компанию приходит один умный человек, вскоре появляется и другой - талантливые люди любят работать в кругу себе равных. Возникает чувство общего подъема. Потенциальные партнеры и клиенты обращают на Вас все большее внимание, и спираль устремляется к следующему витку, расчищая путь новому успеху. Но можно угодить и в отрицательную спираль. Если компания в положительной спирали действует так, словно ее ведет сама Фортуна, то от компании в отрицательной спирали веет обреченностью. Когда какая-то фирманачинает сдавать свои позиции на рынке или выпускает один плохой продукт, тут же возникают разговоры: "Почему ты работаешь там ?", "Почему ты вкладываешь в нее деньги ?", "Не советую покупать у них что-нибудь". Пресса и аналитики, почуяв запах крови, бросаются выяснять, кто с кем поссорился, кто отвечает за промахи и т.д. Клиенты озадачены: стоит ли покупать продукцию этой фирмы ? В самой компании тоже неспокойно, сомневаются уже во всем - даже в том, что делается отлично. (А ведь аргументом из серии "Вы просто цепляетесь за старое" можно угробить самую распрекрасную стратегию и наделать еще больше ошибок !) И тогда компания спускается по спирали еще ниже. Поэтому лидеры типа Ли Якокка (Lee Iacocca), способные обратить ход спирали, заслуживают высших почестей. В годы моей юности одной из самых "горячих" компьютерных фирм была Digital Equipment Corporation, известная под аббревиатурой DEC. На протяжении двадцати лет ее положительная спираль неуклонно росла и казалась нескончаемой. Кен Оулсен (Ken Olsen), основатель этой компании и легендарный разработчик компьютерного оборудования, был моим героем, почти Богом. В 1960 году он создал индустрию мини-компьютеров, начав с первого "маленького" компьютера PDP-1 (предшественника моего школьного PDP-8). Покупатель - вместо того чтобы выкладывать миллионы за "Big Iron" от IBM - мог приобрести у Оулсена PDP-1 за 120000 долларов. Конечно, его возможности далеко уступали возможностям мэйнфреймов, но он вполне годился для решения целого ряда задач. Предлагая широкий спектр компьютеров самых разных размеров, DEC за 8 лет превратилась в компанию с оборотом в 6,7 миллиарда долларов. Однако 2 десятилетия спустя чутье изменило Оулсену. Он не понял, что будущее за небольшими настольными компьютерами. В конце концов его вынудили уйти из DEC, и теперь за ним закрепилась слава человека, который до сих пор публично не признает персональных компьютеров, считая их кратковременным увлечением. Грустно, когда такие истории случаются с людьми масштаба Оулсена. Блестящий организатор, на многое смотревший по-новому, и вдруг - после стольких лет новаторства - не заметить крутой поворот на дороге. Еще один потерпевший неудачу провидец, Ан Вэнь (An Wang) - иммигрант-китаец, в шестидесятые годы превративший Wang Laboratories в ведущего поставщика электронных калькуляторов. В семидесятых, вопреки многочисленным советам, он прекратил заниматься калькуляторами - как раз перед резким падением цен на них. Это был блестящий ход. Он избежал неминуемого разорения, переориентировав свою компанию на выпуск электронных машин - текстовых процессоров. И здесь он добился лидирующих позиций. В семидесятые годы пишущие машинки и офисах всего мира заменяли текстовыми процессорами. У них был свой микропроцессор, но эти машины не имели ничего общего с настоящими персональными компьютерами, поскольку выполняли только одну операцию - обрабатывали тексты. Вэнь был дальновидным инженером. Казалось бы, интуиция, которая не подвела его в истории с калькуляторами, должна была и в восьмидесятые годы привести его к успеху в области программного обеспечения для персональных компьютеров, но на этот раз очередной поворот в индустрии он проглядел. Вэнь по-прежнему разрабатывал прекрасные программы, но не осознавал, что они обречены, так как были привязаны к его "текстовым" машинам. А на рынке уже появились универсальные персональные компьютеры, способные выполнять множество приложений, в том числе текстовые процессоры WoedStar, WordPerfect и Multimate (последний фактически имитировал программное обеспечение Вэня). Если бы Вэнь вовремя оценил принципиальное значение совместимости программ, не исключено, что сегодня не было бы Microsoft. Я бы стал математиком или адвокатом, а мои юношеские наскоки на персональные компьютеры остались бы просто далеким воспоминанием. IBM - другой пример крупной компании, не заметившей технологических перемен в начале революции персональных компьютеров. В то время ею руководил весьма напористый Томас Дж. Уотсон (Thomas J. Watson), бывший торговец кассовыми аппаратами. Основателем IBM он не был, но благодаря именно его агрессивному стилю управления эта компания в начале тридцатых доминировала на рынке счетно-аналитических машин. Над компьютерами IBM работала с середины пятидесятых. Она была одной из многих компаний, стремившихся к лидерству в этой области. Вплоть до 1964 года каждая модель компьютера, даже от одного изготовителя, была уникальна и требовала своей операционной системы и прикладного программного обеспечения. Операционная система [иногда называемая дисковой операционной системой (Disk-Operating System) или просто DOS] - фундаментальная программа, управляющая компонентами компьютерной системы, координирующая их взаимодействие и выполняющая другие функции. Без операционной системы компьютер бесполезен. Она служит той платформой, на которой работают все прочие программы - будь то текстовые процессоры, электронные таблицы или бухгалтерские приложения. Компьютеры разных ценовых уровней служат разным целям. Некоторые модели ориентированы на научные институты, другие - на коммерцию. Занимаясь разработкой Бейсика для различных персональных компьютеров, я обнаружил, что перенос программного обеспечения с одного компьютера на другой требует немалых усилий. Это относится даже к тем случаям, когда программы написаны на стандартном языке, например Коболе или Фортране. Под руководством Тома - так все звали сына и преемника Уотсона - компания рискнула 5 миллиардами долларов на разработку масштабируемой архитектуры (само это понятие в то время еще не существовало). Все компьютеры семейства System/360, независимо от размера, должны были оперировать с одним и тем же набором команд. Модели, построенные по разным технологиям - от медленных до самых быстрых, от компактных, располагаемых в обычном офисе, до гигантов с водяным охлаждением, устанавливаемых в стеклянных помещениях с искусственным климатом, должны были работать под управлением одной и той же операционной системы. Тогда заказчики смогут переносить программы с одной машины на другую, а периферия и такие аксессуары, как диски, ленточные накопители и принтеры, стали бы универсальными для разных моделей. Масштабируемая архитектура полностью изменила компьютерную индустрию. System/360 пользовалась колоссальным успехом, и в течение тридцати лет IBM сохраняла сильные позиции в производстве мэйнфреймов. Заказчики делали крупные инвестиции в 360 серию, уверенные в том, что их затраты на программы и обучение персонала не пропадут даром. Если им был нужен более мощный компьютер, они покупали его у IBM, и тот работал с той же операционной системой и обладал той же архитектурой. Масштабируемая архитектура System/З60 и ее преемницы System/370 вывела из игры многих действующих и потенциальных конкурентов IBM. Однако в 1977 году DEC внедрила собственную платформу с масштабируемой архитектурой - VAX. Семейство VAX было широко представлено: от настольных компьютеров до мэйнфреймов. Эти системы дали DEC то же, что System/360 корпорации IBM. DEC вышла в лидеры на рынке миникомпьютеров. В 1970 году Юджин Амдал (Eugene Amdahl), старший инженер IBM, стремясь реализовать свои идеи, основал новую компанию. Она стала поставлять оборудование, не только работающее с той же операционной системой и программным обеспечением, что и IBM, но и превосходящее - благодаря применению новой технологии - сравнимые по цене системы IBM. Вскоре фирмы Control Data, Hitachi и Itel тоже начали предлагать мэйнфреймы, совместимые с IBM. К середине семидесятых важность совместимости с З60 серией стала очевидной. Преуспевали только те производители мэйнфреймов, чье оборудование работало с операционными системами корпорации IBM. До появления 360 серии изготовители намеренно делали архитектуры компьютеров несовместимыми с аналогичными моделями других компаний, поскольку стремились привязать клиентов именно к своему оборудованию - чтобы переход на компьютеры иных марок обходился "перебежчикам" подороже. Как только заказчик связывал себя с какой-то машиной, изготовитель диктовал ему (или ей), какими программами пользоваться - сменить программное обеспечение было можно, но очень трудно. Амдал и другие положили конец этому произволу. Поэтому совместимость, прийти к которой вынудил рынок, для индустрии персональных компьютеров служит важнейшим примером и одновременно - уроком на будущее. Его должны помнить и нынешние создатели информационной магистрали. Клиенты предпочитают те системы, которые дают им свободу в выборе поставщиков аппаратных и программных средств. Когда происходили все эти события, я учился в школе и только начинал экспериментировать с компьютерами. В Гарвард я поступил осенью 1973 года. Ни для кого не секрет, что в колледже все рисуются друг перед другом, и чем больше прогуливаешь, тем круче тебя считают. Не был исключением и я. С первого же курса я принципиально пропускал большую часть занятий и лихорадочно готовился к зачетам в конце семестра. Это даже стало игрой. Вам ведь она тоже знакома ? Получить оценку повыше, а времени затратить поменьше ?! Досуг я проводил в основном за игрой в покер, которая по-своему привлекала меня. В покере игрок собирает обрывки информации - кто уверенно делает ставку, что показывают карты, насколько противник умеет блефовать - а потом, сложив два и два, вырабатывает свой план действий. В обработке такой информации я всегда был на высоте. Опыт игры в покер (и выигранные деньги) помог мне в бизнесе, а вот привычка все откладывать на завтра - совсем наоборот. Но тогда я об этом не думал. Я радовался, что у моего нового друга, Стива Балмера, математика со старшего курса, та же слабость. С ним я познакомился еще в первый год обучения в колледже: мы жили в одной комнате, в общежитии Currier House. Стив и я вели совершенно разный образ жизни, но оба пытались тратить как можно меньше времени на то, чтобы заработать высокие оценки. Стив, человек неуемной энергии, был очень общителен. Кипучая деятельность поглощала его целиком. К концу второго курса он уже был менеджером футбольной команды, менеджером по рекламе в Harvard Crimson и президентом литературного журнала. Он также был членом общественного клуба, гарвардского эквивалента студенческого братства. И он, и я почти не обращали внимания на занятия, а перед экзаменами сутками напролет зубрили учебники. Однажды мы проштудировали курс по экономике, рассчитанный на выпускников, "Экономика 2010". Профессор разрешил сдавать его экстерном. Естественно, мы со Стивом весь семестр занимались совсем другими делами и не вспоминали про этот курс до последней минуты. За неделю до экзамена мы засели за учебники как сумасшедшие и в конце концов получили по оценке A. Однако впоследствии, когда мы с Полом основали Microsoft, я обнаружил, что такие оттяжки не лучший стиль управления компанией. Среди первых клиентов Microsoft были японцы, такие пунктуальные, что за минутное отставание от графика присылали кого-нибудь наблюдать за нами. Конечно, все понимали, что "наблюдатель" ничем нам не поможет, но все равно они заставляли его просиживать в нашем офисе по 18 часов. Серьезные парни ! Вполне могли спросить: "Почему изменены сроки ? Нам надо знать причину. Тогда мы исправим то, что вызвало задержку". Я до сих пор помню, каково нам приходилось, когда мы опаздывали с некоторыми проектами. Постепенно мы сами исправились. Правда, и сейчас мы иногда затягиваем отдельные проекты, однако это происходит гораздо реже, чем могло бы, - спасибо тем суровым сидельцам. жүктеу/скачать 1.29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|