Fórum ElektroLab.eu

IBM Research - minulosť, prítomnosť a budúcnosť

IBM Research - minulosť, prítomnosť a budúcnosť
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  124 zobrazení
4
 3
História elektroniky

Dvadsiate storočie je typické obrovským pokrokom vo vede a technológiách, ktorý celkom pretvoril našu spoločnosti. Stojí za ním mnoho ľudského umu a úsilia či už v podaní jednotlivcov alebo veľkých inštitúcií. V predošlom článku tejto série sme sa venovali legendárnym Bellovým laboratóriám, prostredníctvom ktorých telekomunikačný obor AT&T sponzoroval nevydaný špičkový výskum v mnohých oblastiach vedy, vrátane informatiky, pričom sa výraznou mierou podieľal na technologickom napredovaní ľudstva. Čo do rozsahu a pokročilosti výskumu sa Bellovým laboratóriám v minulosti nikto nemohol rovnať. Teda, presnejšie takmer nikto. Jedinou výnimkou boli rozsiahle výskumné laboratóriá gigantickej spoločnosti IBM.

Americká spoločnosť International Business Machines (medzinárodné obchodné stroje), známejšia pod skratkou IBM, patrí k najväčším a historicky najúspešnejším firmám na svete. Existuje už viac ako 100 rokov, pričom v priebehu 20-teho storočia dostala prezývku Big Blue, teda veľká modrá. To sa vzťahovalo k jej obvykle modrému firemnému logu a takisto k jej obrovskému biznisu. Spoločnosť sa pritom rozrástla tak, že v jednu dobu priamo zamestnávala takmer pol milióna ľudí. V priebehu histórie bolo IBM dlhodobo najväčším svetovým dodávateľom počítačov a softvérových riešení, pričom dodnes drží najväčší počet patentov na svete. Tento trend pri tom nekončí a v rámci USA firma každý rok generuje najväčší počet patentov (obvykle niekoľko tisíc) z pomedzi všetkých spoločností, pričom na vrchole tohto každoročného rebríčka je už 23 rok po sebe.

Čarovne romantické IBM v 60. rokoch minulého storočia

Okrem klasickej časti biznisu, výroby produktov a predaja má IBM aj dvanásť špičkových výskumných a vývojových laboratórií, rozmiestnených po celom svete. Tie vykonávajú často nezávislý a neobmedzený výskum v mnohých oblastiach vedy, ktorý nie je výhradne naviazaný na aktuálne produkty. Ide o prístup, ktorý umožňuje spoločnosti udržať sa na vrchole technologického rebríčka už mnoho dekád.

V priebehu času sa vývojári IBM Research neodmysliteľne podpísali na histórii počítačov, pričom v ich laboratóriách vznikol napríklad pevný disk, operačná pamäť DRAM, programovací jazyk FORTRAN a COBOL a takisto v neposlednom rade aj najznámejší koncept osobného počítača, ktorý naštartoval na konci 20-teho storočia celú „domácu“ revolúciu. Laboratóriá IBM Research sa takisto podieľali na vývoji mnohých esenciálnych prvkov výrobných procesov polovodičov a dnes patria k predným vývojárom pokročilých systémov umelej inteligencie (v minulosti Deep Blue, dnes Watson) a kvantových počítačov.

V priebehu času rôzni vedci a inžinieri týchto laboratórií získali päť Nobelových cien (napríklad za tunelový mikroskop a vysokoteplotnú supravodivosť), šesť Turingových cien za veľký prínos v odbore informatiky a desať Amerických národných ocenení za veľký prínos vo vede a technike (udeľované prezidentom USA).

Vznik behemota z dierkovaných papierikov

Výkonný riaditeľ IBM Thomas Watson so svojim firemným sloganom Think (Mysli)

IBM behom 20-teho storočia vyvolávala obdiv, rešpekt, strach aj nenávisť. V dobe jeho oficiálneho vzniku v roku 1911 by to ale očakával len málokto. Odbor, v ktorom neskôr získala firma dominanciu totiž prakticky ešte neexistoval. Hlavný biznis IBM sa vyvinul z elektromechanických strojov, pracujúcich s diernymi štítkami. Tieto stroje sa dlhé dekády používali pri účtovníctve, štatistike a takisto výpočtoch.

Spoločnosť neštartovala na zelenej lúke. Svoju púť začala zlúčením štyroch nezávislých firiem, z rôznych častí biznisu, ktorých korene siahali o niekoľko rokov skôr. Najstaršou bola firma Tabulating Machine Company, ktorú v roku 1880 založil americký vynálezca Herman Hollerith. Toho zaujalo, ako veľmi náročné je spracovávanie referend, volebných výsledkov a sčítavanie ľudu, pričom postavil špecializovaný stroj, ktorý umožnil hromadné spracovanie dát.

Šlo o elektromechanický stroj pracujúci s kartónovými štítkami, na ktorých boli dáta reprezentované dierkami na rôznych miestach. Podľa dierok pritom mechanický stroj jednotlivé dáta správne spočítaval a umožnil tak obrovské množstvo výsledkov spracovať často aj o mesiace skôr, ako to dovtedy bolo možné. Hollerith si svoj stroj patentoval a ponúkol ho na prenájom úradom, ktoré ho použili po prvý krát v roku 1890. Stroj slávil ihneď obrovský úspech a zariadenia podobného typu sa v USA prestali definitívne používať až o neuveriteľných 80 rokov neskôr. Aj napriek ich veľkej užitočnosti však firma mala problémy, pretože mimo takéto veľké sčítacej udalosti (napr. cenzus v roku 1900) stroje takmer nikto nepotreboval, ba čo viac, v roku 1910 začali vládne organizácie používať vlastné alternatívy a Hollerithovi sa nepodarilo súdne obhájiť porušenie patentu.

Tri elektromechanické stroje (štatistický stroj, počítacia váha a počítadlo pracovných hodín), z ktorých sa zrodilo IBM

V roku 1911 však narazil na talentovaného finančníka Charlesa Flinta, ktorý mu navrhol biznis spojiť s tromi ďalšími firmami, ktoré čelili podobným problémom. Prvá bola Computing Scale Company, fungujúca od roku 1901, ktorá mala patent na relatívne nový druh „počítadlovej“ váhy. Tá vďaka premyslenému mechanizmu dokázala spočítať predajnú cenu. Obchodníkovi stačilo nastaviť jednotkové ceny zvlášť (napríklad pre hrušky a jablká) a keď na váhu naložil daný tovar a nastavil čo sa váži, váha mu mechanicky ukázala, za koľko má tovar predať. Druhou a treťou spoločnosťou boli ITR (International Time Recording) a BMC (Bundy Manufacturing Company), ktoré sa od roku 1900 a 1889 zaoberali výrobou elektromechanických hodín, na ktorých si zamestnanci kartou „odpichovali“ príchod a odchod z práce.

Hollerith s návrhom súhlasil a Flint tak vytvoril novú holdingovú spoločnosť, nazvanú Computing-Tabulating-Recording Company, skrátene CRTC, kombinujúc tak všetky názvy spoločností dohromady. Firmy si sprvu zachovali samostatnosť a operovali nezávisle naďalej, pričom rolu výkonného riaditeľa konglomerátu dočasne zastával Frank Kandolf z ITR. V roku 1913 sa Flint poobhliadal po vhodnom človeku, ktorý by novú zlúčenú firmu viedol a narazil na Thomasa Watsona, odpadlíka zo spoločnosti NCR, ktorá sa zaoberala výrobou a predajom mechanických registračných pokladní.

Predajňa IBM v roku 1924

Watson bol pre vedenie CRTC ako stvorený. Silno veril, že kľúčom k úspešnému biznisu je úprimná a maximálna asistencia zákazníkom, pričom razil slogan, že namyslenosť a nepremýšľanie nad dôsledkami negatívnej činnosti je cesta ku skaze. Navrhol teda, aby mottom firmy bol výraz „Think“, teda premýšľaj, ktorý o desaťročia neskôr prenikol aj do označenia produktov (napr. ThinkPad). Watson nemal príliš v láske krkolomný názov Computing-Tabulating-Recording Company a v reklamách zaň nechával písať dodatok „Makers of International Business Machines“, teda tvorcovia medzinárodných obchodných strojov. V roku 1924 tento dodatok definitívne začal používať na označenie celej spoločnosti a po zrušení holdingu a definitívnom kompletnom zlúčení všetkých štyroch firiem v roku 1933 bolo IBM definitívne na svete.

Veľká veda počítacích strojov

Na prelome 20-tych a 30-tych rokov minulého storočia IBM predstavilo nové typy diernych štítkov, ktoré namiesto kruhových dierok používa obdĺžnikové, čo umožňovalo ich lepšiu elektrickú detekciu. Takéto štítky/karty boli pritom aj odolnejšie, čo umožnilo patentovanie a odlíšenie od konkurencie. Riaditeľ IBM Thomas Watson pre ne z marketingových dôvodov zaviedol označenie IBM štítok, avšak dôležitým prvkom bolo, že odlišnosť v mriežke znamenala po prvý krát nekompatibilitu s prístrojmi najväčšieho konkurenta (Remington Rand). Vzhľadom na lepšie vlastnosti štítku IBM získalo konkurenčnú výhodu, čo sa prevtelilo do dobrých predajov.

To všetko v priebehu Veľkej hospodárskej krízy v 30-tych rokoch, kedy mnohé firmy zaznamenávali devastujúce poklesy predajov o 60 a viac percent. Naproti tomu tržby IBM sprvu poklesli len o jednotky percent a v nasledujúcich rokoch začali aj napriek kríze rásť. Od roku 1930 až po rok 1935 sa zvýšili tržby z 19 na 21 miliónov dolárov a počet zamestnancov narástol z šiestich tisícov na osem. V roku 1932 otvorilo IBM svoje prvé laboratórium (North Street Laboratory), pričom Watson pri otváracom prejave predniesol dôležitú vetu „Musíme si uvedomiť, že budúcnosť nášho biznisu závisí od úsilia, premýšľania a schopností nášho vývojárskeho týmu. A práve preto dnes otvárame toto laboratórium, ktoré bude výhradne zamerané na výskum“.

36 000 diernych štítkov (cca 5 MB) s hlavným programom počítača IBM SAGE pre protivzdušnú obranu USA (NORAD)

Watson si uvedomil, že počítacie stroje na dierne štítky od IBM začali byť výrazne používané vo vedeckej a všeobecne akademickej sfére. Umožňovali totiž oslobodenie od nezáživných opakujúcich sa výpočtov, pričom znížili chybovosť vyplývajúcu z nepozornosti alebo únavy počtára. Laboratórium tak začalo spolupracovať s Harvardovou univerzitou na projekte „elektromechanickej superkalkulačky“, označovanej ako Automatický sekvenčne kontrolovaný kalkulátor, skrátene ASSC (Automatic Sequence Controlled Calculator). Ľudia z Harvardu ho však označovali jednoduchšie ako Mark I.

Laboratórium dokončilo vývoj a stavbu stroja v roku 1943, uprostred zúriacej druhej svetovej vojny. ASCC/Mark I bol dlhočiznou 16 m „skriňou“, vysokou 2,5 metra, ktorá vážila 4,5 tony. V jej útrobách sa ukrývala spleť drôtov dlhá 850 kilometrov, 3500 elektrónok a 1461 switchov. O napájanie sa staral 3,7 kW elektrický motor. Stroj bol po vložení zadania formou diernych štítkov schopný vykonať výpočet pomocou logaritmických a trigonometrických funkcií a vyraziť na štítok výsledok.

Stavba stroja stála IBM 200 000 dolárov (zhruba 2,7 milióna na dnešné peniaze), pričom ho darovala Harvardovej univerzite spolu s ďalšími 100 000 dolármi na jeho prevádzku (IBM zostali všetky patenty zo spoločného vývoja). Stroj bol vďaka svojim prednostiam zapojený aj do vojnového snaženia. Legendárny matematik a informatik John von Neumann, ktorý v tej dobe pracoval na projekte Manhattan (vývoj nukleárnej zbrane) preň vytvoril špecializovaný program, ktorý počítal to, či je implózia vhodný postup pre aktiváciu štepného materiálu.

Počítač ASSC alias Mark I na Harvardovej univerzite. V popredí sú čítačky diernych pások

IBM sa v čase vojny tak ako iné veľké firmy podieľalo na podpore vojnové snaženia USA (výrobné haly boli použité napríklad na výrobu munície). Žiaľ, jeho nemecká pobočka (Deutsche Hollerith Maschinen) prešla pod vplyv nacistickej strany a jej prístroje na cenzus a spracovávanie dát boli použité na urýchlenie triedenia dát v súvislosti s holokaustom. Na nekalé účely je skrátka možné zneužiť akúkoľvek technológiu.

Úspech kalkulačky Mark I prispel k tomu, že Watson sa čoraz viac začal zameriavať na počítacie prístroje, pričom dospel k názoru, že by IBM malo založiť vlastné výpočtové stredisko a nemuselo sa spoliehať na univerzity. V roku 1945 navrhol pri tom zriadenie úplne nového samostatného laboratória, zameraného na „čistú vedu“, ktoré sa malo venovať práve počítacím strojom. Pod pojmom čistá veda si pri tom predstavoval to, že laboratórium sa bude venovať takému vedeckému výskumu, ktorý je zaujímavý sám o sebe, bez toho aby sa niekto zaoberal tým, či výsledok bádania potenciálne má alebo nemá komerčné využitie.

Šlo o prvé čistokrvné laboratórium IBM Research, ale na počesť Watsona je dnes pomenované ako Watson Scientific Computing Laboratory.

Typický modrý dierny štítok IBM s obdĺžnikovými otvormi

Prvý programovateľný počítač

Prvým projektom laboratória bol počítač SSEC (Selective Sequence Electronic Calculator), ktorý bol dokončený v roku 1948. AJ keď šlo prakticky o superpočítač, Thomas Watson, výkonný riaditeľ IBM, zvolil pre stroj opäť názov „kalkulačka“. Slovo počítač v tej dobe obvykle označovalo človeka, ktorý v rôznych firmách a inštitúciách vykonával výpočty a Watson nechcel, aby ľudia produkt vnímali ako stroj, ktorý ľudí pripravuje o prácu. Názvom sa preto snažil upozorniť na to, že ide o pomocníka, nie náhradníka.

SSEC bol hybrid 12 500 vákuových trubíc (elektrónok) a 21 400 elektromechanických relé. Sčitovanie čísiel mu trvalo 285 mikrosekúnd a násobenie 20 milisekúnd, čo značne prekonalo Mark I. Dôležitým rozdielom oproti predošlým systémom však bolo, že jeho hlavný architekt, Robert Rex Seeber, ho navrhol tak, aby spracovával inštrukcie rovnako ako dáta. Šlo o prakticky prvý tzv. programovateľný počítač, s akým sa stretávame dnes, ktorý ukladá výsledné dáta aj inštrukcie programu v rovnakej zdieľanej pamäti (Von Neumannova architektúra).

Z hľadiska hardvéru bol ale SSEC stále len elektromechanický počítač. Aj keď časť dát bola držaná v elektronických obvodoch, drvivá väčšina bola vo forme dierok v obrovských roliach papierovej pásky, čo prácu značne spomaľovalo. Každá inštrukcia ale mohla prevziať dáta z akéhokoľvek zdroja (elektronického alebo z dierkovanej pásky), urobiť výpočet, uložiť výsledok a dať jeho adresu nasledujúcej inštrukcii, ktorá si ho z tohto zdroja zas prevzala. Priebeh výpočtu bol náchylný na zlyhanie. Niečo sa pokazilo prakticky každých pár minút, avšak SSEC sa zapísal do histórie ako najvýkonnejší elektromechanický počítač, aký ľudia kedy postavili, čo platí dodnes.

Historicky najvýkonnejší elektromechanický počítač SSEC. Všimnite si objemné kotúče diernych pások v zadnej časti

Päťdesiate roky priniesli nástup plne elektronických strojov. Kým rolu úložiska programov a výsledných dát hrali stále dierne štítky a pásky, práca počítača začala byť plne elektronická. Rolu rýchleho interného úložiska používaného behom práce počítača (von Neumann tento prvok nazval pamäť) sprvu niesla bubnová magnetická pamäť (drum memory). Tú pôvodne vynašiel Rakúšan Gustav Tauschek v roku 1932. Pamäť pozostávala z rotujúceho bubnu, na ktorom bola nanesená feromagnetická vrstva, rozdelená na niekoľko úsekov/kružníc. Do nej boli dáta magneticky zapisované pre každý jeden úsek zvlášť, takže bubon bol omotaný spleťou čítacích mechanizmov.

Prvý komerčne predávaný počítač, ktorý takúto pamäť používal (s kapacitou 8,5 kB), bol IBM 650 Magnetic Drum Calculator. Išlo o stredne veľký počítač, veľký zhruba ako chladnička, ku ktorému patrilo aj príslušenstvo v podobe čítačky, zapisovačky a zásobníka diernych štítkov, vo veľkosti klavíru. Vývojové laboratóriá IBM dokončili jeho vývoj v roku 1953, pričom šlo o najúspešnejší počítač tejto dekády. Bol využívaný najmä vo vedeckých inštitúciách, univerzitách a takisto niekoľkých podnikoch. Za celú dekádu sa predalo takmer 2000 kusov, čomu vtedy žiadny iný počítač nemohol konkurovať.

Roztáča sa prvý pevný disk

IBM rástlo ďalej rýchlym tempom. Úspech ich počítačov znamenal, že obrat firmy v priebehu 50-tych rokov minulého storočia stúpol z 266 miliónov na 1,8 miliardy a počet zamestnancov narástol z 30 000 na 100 000. IBM otvorilo dve nové výskumné laboratóriá, jedno v San Jose v Kalifornii (1952), ktoré sa začalo venovať výskumu pamäťových úložísk a druhé v švajčiarskom Zürichu (1956), ktoré sa venovalo rôznemu výskumu z oblasti fyziky a takisto komunikačných spojení.

Dierne štítky, ktoré od roku 1880 slúžili v rôznych počítacích strojoch, sa v priebehu 50-tych rokov stávali extrémne nevhodným mechanizmom na ukladanie a vkladanie dát do počítačov. Technicky síce dáta dodali, avšak manipulácia s nimi bola neporovnateľne pomalšia, než ako pracovali elektronické obvody z elektrónok a relé. Liekom sa stali magnetické pásky, ktoré sa začali používať ako rýchlejšia alternatíva štítkov, ale problém bol v tom, že sa pri rapídnom zastavovaní a pretáčaní trhali.

Najúspešnejší počítač 50-tych rokov, IBM 650, s otvoreným krytom. V dolnej časti je vidieť bubnovú operačnú pamäť s kapacitou 8,5 kB

IBM situáciu riešila v roku 1952 vákuovými nádobami, v ktorých sa pohybovali menšie slučky pásky bez nutnosti rýchlej zmeny točenia sa veľkého kotúča s jej zvyškom. Vďaka vákuu sa ani pri rýchlosti 5 m/s pásky netrhali, pretože nevznikali tlakové vlny vzduchu z rapídnej akcelerácia a decelerácie. Všetko to však bolo len dočasné riešenie a bolo jasné, že je potrebné lepšie úložisko.

Na probléme začalo pracovať novo zriadené laboratórium v Kalifornii, pričom výsledkom bol prelomový vynález, ktorý trh s počítačmi rýchlo vzal útokom a ako hlavné úložisko veľkých dát sa používa doteraz. Hlavou kalifornského laboratória IBM Research bol zvolený nadaný inžinier Reynold Johnson. Ten so svojim tímom začal skúšať najrôznejšie metódy, vhodné pre potenciálne rýchle úložisko, ktoré by dodávanie a ukladanie dát skrátilo na zlomom času.

Sprvu vývojári skúšali magnetické karty, pláty, káble, roztočené tyče, bubny, avšak do roku 1953 postupne vylúčili všetky až na jeden. Najvhodnejším riešením sa ukázalo použitie niekoľkých platní umiestnených nad sebou, ktoré na sebe obsahovali magnetickú vrstvu. Ideou bolo, že platne budú mať medzi sebou medzery, čo umožní vsúvanie ramena, ktoré sa bude pohybovať od stredu k okraju a tým, že sa platne budú točiť, by sa mohol vykonať zápis a čítanie magnetickej vrstvy na ktoromkoľvek mieste. Na rozdiel od pásky sa teda nosič dát nezastavoval a ani nemenil rýchlosť a smer otáčania. To čo sa rapídne pohybovalo a menilo smer bolo rameno.

Testovací prototyp prvých diskových platní

Skonštruovanie takéhoto zariadenia bolo veľkou technickou výzvou. Problémom bola už aj samotná voľba materiálu platní. Tie totiž museli byť perfektne ploché, pevné a pritom dostatočne ľahké na toľko, aby ich mohol roztočiť elektrický motor rozumnej veľkosti. Perfektným materiálom bol hliník, ale vývojový tím zistil, že veľké disky sa pri vysokej rýchlosti začnú vlniť a poškodzovať. Experimentovali tak s rôznymi hrúbkami materiálu, avšak nakoniec sa ukázalo, že najlepšie fungovali disky vtedy, ak bol každý zlepený z dvoch tenších. O nič menší problém však nebolo ani rameno. To muselo byť dostatočne blízko platne, avšak nesmelo sa jej dotknúť, pretože by sa dáta poškodili. William Goddard a John Lynott navrhli, že by rameno mohlo byť napojené na kompresor, ktorý by cezeň pumpoval vzduch. To by rameno od platne odtlačilo a nedovolilo by sa mu priblížiť, pričom by pohodlne kĺzalo na vzduchovom vankúši.

Tím použil platne veľké ako veko od kanálu (61 cm) a keďže jedna nebola dostatočná na uloženie dostatku dát, na rotačnú os ich umiestnili nad seba celkom 16. Stroj vďaka špecifickému zjavu dostal množstvo prezývok, pričom šlo napríklad o jukebox a takisto aj krájač na mäso. So zariadením vývojári experimentovali a tenké rameno sa snažili donútiť k čo najrýchlejšiemu pohybu. Cieľom bolo, aby sa dokázalo od vnútorného okraja spodnej platne vyšvihnúť von, vystúpiť k najhornejšej platni a vojsť na jej koniec za menej ako sekundu. To sa nakoniec aj podarilo (0,8 s).

Komerčný produkt pozostával z 50 platní rovnako veľkých ako prototyp, roztočených na 1200 otáčok za minútu. Tie boli umiestené v skrini veľkej 1,5 × 1,7 m a celé zariadenia vážilo zruba jednu tonu. Disk dokázal držať takmer štyri megabajty dát (3,75 MB), ktoré boli prístupné neporovnateľne rýchlejšie, ako umožňovali dovtedy používané systémy na trvalé úložiská. Dosahoval prenosových rýchlostí zhruba 12 kB/s, čo síce dnes znie smiešne, ale v tej dobe bol transport dát v objeme celého telefónneho zoznamu New Yorku za jednu sekundu niečo neuveriteľné.

Prvý pevný disk na svete. IBM 350 (valec vľavo) s kapacitou 3,7 MB, pripojený k počítaču

Disk dostal meno IBM 350, pričom bol súčasťou počítača IBM 305 RAMAC, ktorého predaj začal v roku 1956. Úložisko ale bolo možné aj samostatne prenajímať za 3200 dolárov na mesiac (zhruba 28 000 dolárov na dnešné peniaze). Disk zaznamenal obrovský komerčný úspech. Postavilo sa viac ako 1000 kusov a kalifornské laboratórium bolo niekoľko desaťročí špičkovým centrom vývoja diskových úložísk (okrem pevných diskov tu vznikli aj diskety). Hlavným zlomom však bolo, že po ohromných 60 rokoch nastal definitívny ústup diernych štítkov.

To ale nebolo všetko. V roku 1957 firma uviedla na trh IBM 608 transistor calculator, čo bol vôbec prvý komerčne vyrábaný počítač postavený na revolučnom vynáleze – tranzistore. Prvý funkčný prototyp tranzistoru vytvorili Walter Brattain, John Bardeen a William Shockley v roku 1947 v „konkurenčných“ Bellových laboratóriách (čo mu sme sa venovali v predchádzajúcom diely tejto série článkov). Vývojové laboratóriá IBM však patrili k prvým, ktoré rozpoznali jeho obrovský potenciál a začali s vývojom počítačov, ktoré boli na ňom plne postavené. Rok pred vydaním tranzistorového počítača IBM 608 zomrel riaditeľ IBM Thomas Watson a jeho syn, Thomas Watson junior, ktorý na vedúcu pozíciu IBM nastúpil po ňom, zaviedol firemnú praktiku, pri ktorej už všetky nové počítače firmy museli byť postavené na tranzistoroch. Spoločne s diernymi štítkami sa tak pobrala na dôchodok aj éra vákuových trubíc, respektíve elektrónok.

Zrod operačnej pamäte typu DRAM

Laboratória IBM v 50-tych a 60-tych rokoch chrlili nápady ako na bežiacom páse. Pozadu za kalifornským laboratórium nezostalo ani to hlavné – New Yorské. V roku 1956 tam vytvoril Arthur Samuel vôbec prvý samo učiaci sa program (hral dámu), ktorý sa stal najrannejšiu demonštráciou softvéru umelej inteligencie. John Backus v roku 1957 zas so svojim týmom dokončil vývoj programovacieho jazyka FORTRAN (Formula Translator), ktorý spôsobil revolúciu v programovaní a stal sa prioritným jazykom pre technické práce. Prakticky ako prvý obsahoval kompletný kompilátor, ktorý prekladal zdrojový kód napísaný pre človeka v zrozumiteľnejšom jazyku do strojového kódu pre počítač. V tej dobe ešte nebolo zrejmé či tento postup bude vhodnejší a mnoho ľudí bolo skeptických, či bude kód rovnako dobrý ako ručné písanie kódu v nízkoúrovňovom jazyku symbolických adries (assembly language). FORTRAN však všetky pochyby rozohnal. Navyše, vďaka ľahšiemu písaniu kódu sa tvorba programov mnohonásobne zjednodušila, takže jazyk si rýchlo získal obľubu. FORTRAN bol prioritne vytvorený pre použitie matematikmi, vedcami a inžiniermi pre programy určené na analýzu, simulácie a podobne. V týchto oblastiach je pri tom dominantným doteraz a je v ňom naprogramovaný aj oficiálny program na meranie výkonu súčasných superpočítačov.

Pred nástupom DRAM boli dominantným riešením operačnej pamäte feritové prstienky

V 60-tych rokoch však tieto úspechy zatienil iný vynález z New Yorského laboratória – operačná pamäť typu DRAM, ktorej autorom bol Robert Dennard. Všetko začalo pomerne nevinne v roku 1966, kedy sa Dennard zúčastnil na pomerne bežnej schôdzke s kolegami z iných projektov, pri ktorých sa vývojári delili o nápady. Dennard v tej dobe pracoval na MOSFET tranzistoroch, ktoré boli založené na elektródach z hliníku a oxidu kremičitého. Tieto tranzistory vynašli v Bellových laboratóriách Dawon Kahng a Martin Atalla v roku 1959, avšak v tej dobe ešte neboli brané ako príliš perspektívne, pretože boli pomalé a nevhodné pre systémy spoločnosti AT&T, takže dostali prednosť iné typy tranzistorov. V priebehu 60-tych rokov sa však o ne mnohé firmy začali zaujímať, pretože ich konštrukciu bolo možné extrémne zmenšovať.Dennard bol jeden z prvých, ktorý si tento potenciál uvedomil, pričom vedel, že tieto tranzistory bude možné časom zhromažďovať do mamutieho počtu, bez toho aby sa zmenila ich funkčnosť.

Dennard na schôdzke počúval svojich kolegov, ktorí sa pokúšali vylepšiť feritové pamäte (magnetic-core memory). Tie boli v priebehu 60-tych rokov dominantným riešením pre operačnú pamäť, pričom nahradili bubnové pamäte z 50-tych rokov. Pozostávali z mriežky izolovaných vodičov, pričom v miestach, kde sa vodiče pretínali bolo zapletené magnetické feritové jadierko v tvare malého prstienka. Ten slúžil na záznam jedného bitu. Stačilo poslať elektrický signál z jedného vodorovného a jedného zvislého vodiča a keďže tie sa v danej siete stretli len na jednom mieste, bolo možné ovplyvňovať samostatne každý bit. Na rozdiel od točiaceho sa valca bubnovej pamäte šlo o obrovský krok pred, pretože čítanie a zápis sa zaobišlo bez fyzického pohybu. Takáto operačná pamäť pravdaže mala svoje nevýhody, pretože sieť drôtov s magnetickými prstienkami nebolo možné príliš rozširovať do čoraz potrebnejších kapacít.

Robert Dennard z New Yorského IBM Research, tvorca operačnej pamäte DRAM

Dennard si však uvedomil, že celé riešenie by bolo možné nahradiť MOSFET tranzistormi. Pamäte z feritových jadierok boli síce jednoduché, ale nebolo možné príliš zvyšovať ich kapacitu, pretože ich fyzická konštrukcia sa už príliš nedala zmenšovať. Naproti tomu MOSFET tranzistory sa potenciálne dali zmenšovať extrémne, ale šlo o značne komplikovanejší systém, pričom každý bit pamäte by si vyžiadal až šesť tranzistorov (čo je prípad pamäte SRAM). O probléme začal premýšľať a snažil sa prísť na to, ako konštrukciu zjednodušiť. Napadlo ho pri tom, že by bolo možné vytvoriť prakticky rovnakú konštrukciu, ako majú feritové pamäte. MOSFET totiž môže fungovať aj ako kondenzátor, uchovávajúci alebo neuchovávajúci elektrický náboj, čo môže reprezentovať 0 a 1. Kapacita takéhoto kondenzátoru je veľmi malá (desatiny pikofaradov), takže sa veľmi rýchlo samovoľne vybíja (prechod zo stavu 1 na stav 0), ale ak by bolo možné dáta veľmi rýchlo obnovovať a znovu ich nabíjať (každých niekoľko milisekúnd), pamäť takéhoto konceptu by fungovala, pričom by bola veľmi rýchla.

Dennard stále pracoval na šesť tranzistorových SRAM pamätiach, čo je veľmi rýchla, ale z dôvodu svojej komplexnosti veľmi drahá statická pamäť s náhodným prístupom (dnes sa používa napr. ako veľmi rýchla vyrovnávacia pamäť vo vnútri procesorov, s kapacitou pár MB). Vo svojom voľnom čase ale pokračoval na projekte jedno tranzistorovej dynamickej RAM (DRAM) a v roku 1967 úspešne prišiel na to, ako ovplyvňovať a nabíjať každý MOSFET tranzistor samostatne. Na pamäti následne začal pracovať s plným nasadením, výsledkom čoho bol funkčný prototyp a patent, uznaný v roku 1968.

DRAM je dnes celkom dominantným riešením operačnej pamäte, pričom tento princíp je používaný vo všetkých typoch počítačov (aktuálne DDR4 DRAM), vrátane smartfónov, tabletov a smarthodiniek (LPDDR4 DRAM).

Počítač IBM 360 z roku 1964

V 70-tych a 80-tych rokoch IBM naďalej silnelo a ovládlo drvivú väčšinu trhu s počítačmi. Kým v roku 1970 dosahovalo obrat 7,5 miliardy dolárov, v roku 1980 to už bolo 26 miliárd a počet zamestnancov stúpol z 269 000 na 341 000. Obria firma čoraz viac priťahovala pozornosť Amerického ministerstva spravodlivosti, čo vyústilo do žaloby za monopolné chovanie, ktorá sa ťahala dlhých trinásť rokov (spoločnosť utrácala milióny dolárov ročne na svoju obhajobu). Žaloba bola nakoniec stiahnutá v roku 1982, kedy trhový podiel spoločnosti v rámci sálových počítačov klesol zo 70 na 62 %. V roku 1981 IBM začalo propagovať nový koncept osobného počítača (nazvaného IBM PC) určeného pre každého do domácnosti. Navrhla ho pre procesory architektúry x86 spoločnosti Intel, pričom prvý model používal procesor Intel 8088 s frekvenciou 4,77 MHz a operačný systém DOS od Microsoftu. IBM však požadovala dvoch nezávislých dodávateľov CPU a preto sa k Intelu na základe licencie pridalo aj AMD.

Spolu s klávesnicou a monitorom sa počítače predávali za zhruba 4500 dolárov. IBM predaje naštartovalo reklamami s Charlie Chaplinom a počítače zaznamenali masívny úspech. Behom dvoch nasledujúcich rokov koncept IBM prakticky zlikvidoval všetky alternatívy a stal sa na trhu počítačov celkom dominantným. Spoločnosť v roku 1985 dosahovala obrat viac ako 50 miliárd dolárov (na dnešné peniaze viac ako dvojnásobok) a zamestnávala viac ako 400 000 ľudí.

Prvé IBM PC pre domáce použitie z roku 1981 znamenali revolúciu

Schyľovalo sa však k problémom. IBM nedokázalo licenčne zabezpečiť svoj koncept a trh behom pár rokov zaplavili IBM-kompatibilné alternatívy počítačov, poskladané z rovnakého hardvéru. Ceny vďaka konkurenčnému boju leteli prudko dole a znížené marže obrej spoločnosti prestali stačiť. To napokon viedlo v priebehu 90-tych rokov k obrovským finančným ťažkostiam a v roku 1993 zaznamenalo IBM rekordnú stratu 8 miliárd dolárov.

Spoločnosť sa na prelome storočí úspešne transformovala a vrátila sa do zisku, pričom jej laboratória opäť začali vykonávať špičkový výskum naplno. IBM postupne opustilo trh bežných počítačov, ktoré čelili stále nižším maržiam. HDD biznis odpredalo firme Hitachi a notebookový, serverový a desktopový biznis prevzalo čínske Lenovo.

Firma sa tak úplne vytratila z hľadáčika bežného zákazníka, pretože skrátka nevyrába produkty pre domáceho používateľa. Dnes IBM svoj biznis zameriava predovšetkým na firemnú sféru, pričom ide hlavne o oblasti s vysokými maržami, ako analýza dát, podnikové riešenia systémov, cloud computing, virtualizácia a podobne.

Spoločnosť stále patrí k najväčším firmám na svete. Zamestnáva 377 000 ľudí, pričom za minulý rok dosiahla tržby viac ako 80 miliárd dolárov (pri zisku 13 miliárd). To je viac, ako Intel či Microsoft. IBM dnes po svete prevádzkuje celkom 12 vývojových laboratórií, vykonávajúcich vrcholový výskum v mnohých oblastiach. Obvykle sa pri tom nachádzajú v blízkosti rôznych významných univerzít, pričom ich výpis a zameranie môžete vidieť v tabuľke. Ich príbeh teda rozhodne nekončí.

Zdroj : touchit.sk



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Filip Bačík pred 5 mesiacmi

Super, článok ????

Elektrolab pred 5 mesiacmi

Za prvú časť ďakujeme, ale čo znamenajú tie otázniky?

Filip Bačík pred 5 mesiacmi

Myslím, že som tam posielal emoji, neviem prečo to zobrazilo ako otázniky :)

Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis