Из истории информатики: 16 ноября

Джин Амдал (16.11.1922 — 10.11.2015) — американский учёный в области вычислительной техники, математик и предприниматель. Является автором названного в его честь закона, в котором сформулировал фундаментальные ограничения параллельных вычислительных систем. Считается величайшим проектировщиком компьютерных систем XX века.

Когда он не сумел заставить руководство фирмы IBM следовать его намерениям и новациям, то бросил вызов этому компьютерному гиганту, организовав собственную фирму Amdahl Corp. с целью создания сверхбыстродействующих мейнфреймов, способных работать с программным обеспечением фирмы IBM. Создание таких машин увенчалось полным успехом.

Джина Амдала считают величайшим проектировщиком компьютерных систем XX века. Часто его сравнивали с Сеймуром Креем, создателем суперкомпьютеров: оба хотели изменить принцип конструирования больших компьютеров и оба оказали огромное влияние на компьютерную промышленность. Но в то время как Крей — человек, которым Амдал восхищался, но никогда не был с ним знаком — сосредоточился на проектировании суперкомпьютеров, имеющих небольшой рынок, Джин Амдал создавал машины общего назначения (мейнфреймы), предназначенные охватить большой сегмент рынка. Амдал родился 16 ноября 1922 года в Фландро, штат Южная Дакота. Он поступил в колледж штата Южная Дакота (позднее университет Южная Дакота) осенью 1941 года, и учился здесь до весны 1943 года. Затем он изучал физику и электронику по специальной учебной программе армии США, с середины 1944 года до 1946 года. Осенью 1946 года он вернулся в колледж штата Южная Дакота и два года спустя получил степень бакалавра по инженерной физике. Амдал написал дипломную работу по теоретической физике в Висконсинском университете. В 1950 году он получил задание от профессора поработать вместе с двумя другими выпускниками над исследованием: может ли внутриядерная сила частиц отразить предельное состояние между тремя простейшими ядерными частицами. В течение 30 дней Амдал и два его коллеги работали с калькулятором и логарифмической линейкой, чтобы получить две наиболее значимых цифры и вычислить самый низкий энергетический уровень для любой величины параметров. Они были расстроены, когда обнаружили, что существует почти предельное состояние, но не само предельное состояние. Короче говоря, предполагаемая внутриядерная сила не могла адекватно отразить состояние ядра. Амдал понял, что для коротких расчетов необходимы более современные вычислительные устройства. Он решил построить компьютер. Один из компьютеров, который он собрал, был назван — VI ЗС (Висконсинский интегрально синхронизированный компьютер). Амдал вспоминает его как “действительно довольно интересный компьютер”. Его диссертация была отчетом о проекте и конструкции этого компьютера. В июне 1952 года он поступил в IBM, сначала работал над проведением модельных исследований и проектированием машин для распознавания символов. Он переехал на завод IBM в Поукипси, штат Нью-Йорк, где заканчивались последние работы над оборонным компьютером IBM 701. Фирма уже продала 19 таких машин и хотя они были модернизированы, компания хотела создать что-то более мощное. Промышленный электронный компьютер IBM 701 был выпущен в 1952 году. Он представлял собой синхронную машину параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 1200 кремниевых диодов. Усовершенствованный вариант IBM 701 был введен в эксплуатацию в январе 1956 года. В ноябре 1953 года Амдал назначается главным проектировщиком компьютера IBM 704. IBM 704 отличалась высокой скоростью работы, в ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой. IBM 704 — первый компьютер, в котором был реализован первый язык программирования высокого уровня FORTRAN. После IBM 704 Джин Амдал становится главным разработчиком следующей машины — IBM 709. Компьютер IBM 709 в архитектурном плане приближался к машинам второго и третьего поколения и имел много нововведений.

В 1956 году фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Это изобретение позволило создать новый тип памяти — дисковые ЗУ, значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC-650. На фото слева виден первый жёсткий диск ёмкостью 5 мегабайт, его размер приблизительно такой, как у холодильника.

После ламповых машин IBM 701 и 704 фирма выпускает компьютеры IBM 7090 и IBM 7094. Эти машины представляли собой полупроводниковый аналог компьютеров IBM 704 и IBM 709, в которых в архитектурном плане уже были заложены основные черты компьютеров третьего поколения, в частности, аппаратные средства для выполнения операций с плавающей запятой и каналы ввода-вывода. Позднее, из-за разногласий с руководством фирмы IBM, Амдал (в это время он проектировал систему Stretch) уходит из фирмы IBM. С 1956 года он был руководителем работ по технике обработки данных в фирмах Thomson Ramo Wooldridge и Aeronutronic Systems. В 1960 году он вернулся в исследовательский центр фирмы IBM в Йорктаун-Хайтс, штат Нью-Йорк, где стал директором отдела экспериментальных вычислительных машин и руководителем работ по созданию мэйнфреймов третьего поколения IBM/360. В начале апреля 1964 года фирма IBM объявила о выпуске шести моделей своего семейства IBM/360 (System 360). Президент фирмы Г. Уотсон назвал это событие самым важным в истории фирмы, практика окончательно закрепила этот факт как знаменательный в развитии вычислительной техники. Семейство машин IBM/360 возвестило о появлении компьютеров третьего поколения. Кроме моделей 30, 40, 50, 60, 62, 70, фирма выпустила 19 новых систем памяти и 26 устройств ввода-вывода. IBM/360 — это первое семейство, в котором применено микропрограммирование. Благодаря такому новшеству машины семейства, несколько отличающиеся своими аппаратными средствами, могли работать с одним и тем же составом команд. Компьютеры семейства работали с производительностю от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов операций в секунду. За 6 лет существования семейства фирма IBM выпустила более 33 тыс. машин. До конца 60-х годов фирма IBM в общей сложности выпустила более 20 моделей семейства IBM/360. Модель 85 стала первой машиной, в которой для повышения скорости доступа к памяти была применена кэш-память (от французского слова cache — “тайник”). А модель 195 — первая машина, в которой применялись монолитные интегральные схемы. Создание моделей семейства IBM/360 оказало огромное влияние на всё развитие компьютерной техники. Структура и архитектура этих вычислительных машин с теми или другими изменениями в элементной базе были воплощены в компьютерных семействах многих других стран. Слева на фото память IBM 360 на магнитных бобинах, впервые человек мог сделать апгрейд (в данном случае, увеличить память) В годы работы над проектом IBM/360 Амдал написал статью “Новые концепции в разработке вычислительных систем”, в которой он выделил четыре направления в области проектирования вычислительных систем: - Развитие техники программирования и компилирования для увеличения эффективности и гибкости вычислительных устройств; - Повышение быстродействия вычислительных машин с целью увеличения производительности и снижения стоимости выполняемых операций; - Мультипрограммирование (разделение во времени) и мультиобработка (разделение вычислений) для увеличения количества одновременно используемого оборудования вычислительной системы; - Развитие системы обмена результатами вычислений для большей гибкости в составе и размещении устройств вычислительной системы. В феврале 1965 года он был принят в члены научного общества IBM, ему было разрешено работать следующие 5 лет над любыми проектами, которые ему нравились. Он стал директором новой организации, которую ему помогли основать IBM - это была Лаборатория перспективных компьютерных систем в Мен-ло-Парк, Калифорния. Но в 1969 году Амдал и IBM поссорились из-за стратегии развития больших компьютеров. IBM устанавливала цены на свои машины исходя из их мощности, а не из затрат на их производство. Это заставляло компанию отклонять любые предложения по созданию большого компьютера, поскольку выходило, что его высокая цена сократит рынок и не оправдает усилий. Как вспоминал сам Амдал: "В основном, я ушел из IBM во второй раз, потому что я хотел работать с большими компьютерами. В случае если бы я остался в IBM, я должен был изменить свою карьеру, не получая личного удовлетворения от работы". В 1970 году Амдал окончательно покидает IBM, и основывает свою частную фирму Amdahl Corp. После открытия фирмы он решает создавать мейнфреймы, совместимые по разъёмам с IBM, т.е. компьютеры, сконструированные таким образом, чтобы они могли работать с оборудованием и системами, созданными другими пользователями. С конца 1971 года Джин Амдал приступил к проектированию и разработке своего первого семейства Amdahl 470. Первая машина семейства Amdahl 470 V/6 появилась в середине 1975 года и сразу же произвела фурор среди компьютерных разработчиков и заказчиков. Это был первый в мире компьютер четвертого поколения, построенный полностью на БИС, обладающий высокой производительностью (5,4 млн. операций в секунду), которая достигалась посредством конвейерной обработки команд. В компьютере Amdahl 470 V/6 была применена биполярная кэш-память емкостью 16 Кбайт, она, в свою очередь, позволила эффективнее работать с оперативной памятью, ёмкость которой была 8 мегабайт. Этот первый компьютер четвертого поколения был в 2 раза быстрее, имел в 2 раза больше памяти, занимал в 3 раза меньшую площадь по сравнению с мощной аналогичной системой того времени - IBM 370/168. Такие предприятия, как AT & Т, General Motors и NASA "выстроились в очередь" для покупки Amdahl 470 V/6 . До весны 1977 года фирма Amdahl Corp продала 50 этих компьютеров. А весной того же года фирма снизила цену на данную модель, и выпустила две новые модели, совместимые с IBM, но быстрее их. Однако осенью 1976 року фирма Амдала пошатнулась, как и много подобных фирм, когда IBM убедила покупателей, что ее новые мэйнфреймы будут значительно дешевле, чем у конкурентов. Из-за этого Амдал вынужден был продать большую часть своих акций японской фирме Fujitsu, так он потерял контроль на фирмой. После этого он основал ещё одну фирму, которая однако не продержалась долго, в 80-е годы он работал ещё в нескольких фирмах, где занимался изготовлением совместимых мейнфреймов.

Последнее начинание (1994 год) Джина Амдала — компания Commercial Data Servers (CDS). Она разрабатывает недорогие мейнфреймы для строго определенной группы покупателей, при этом, однако, не дает компьютерному гиганту IBM почивать на лаврах и заставляет его постоянно совершенствоваться. Первой разработкой компании CDS стал небольшой мейнфрейм CDS 104 с производительностью 7 млн. операций в секунду — “величайший” проектировщик мейнфреймов продолжает работать, несмотря на свой почтенный возраст. Продолжает действовать и его закон — закон Амдала, выведенный им еще в конце 60-х годов XX века. Несколько слов о нем. Векторные компьютеры могут, как известно, работать в двух различных режимах.

Программы, которые могут быть векторизованы компилятором, выполняются в векторном режиме с высокой скоростью. Программы, не содержащие векторного параллелизма или программы, параллелизм которых компилятор не обнаруживает, выполняются с низкой скоростью в скалярном режиме. Закон Амдала говорит, что в такой системе с низкой и высокой скоростями вычислений низкоскоростной режим доминирует в общей производительности системы, если только работа, выполняемая в скалярном режиме, не исключается почти полностью. Джин Амдал скончался 10 ноября 2015 года в возрасте 92 лет, оставив после себя нестираемый след в сфере науки и техники.

------------

Источники: