科学网

 找回密码
  注册

tag 标签: 大型机

相关帖子

版块 作者 回复/查看 最后发表

没有相关内容

相关日志

电子商务的来龙去脉 -- IBM S/360 (11)
ywan 2011-11-11 09:23
电子商务的来龙去脉 -- IBM S/360 (11)
在 1964 年 S/360 系列被 IBM 投放到市场上之前,大型机对用户来说更像购买一台计算器,或者是我们家里购买的一台家用电器。一旦买来或者租来,一定是有固定的目的或者用途。当时的大型机分成商用和科研用两种。后者有浮点计算功能,所以贵一些。而让这些大型机工作的指令(也就是软件)被认为是这些机器天然的组成部分,不可分割。这样做的好处是有效率。因为所有的软硬件都被完全匹配,运行起来无需多余的编译和解释。但对用户来说,这种使用方式有一个致命的缺陷,就是无法升级。在五六十年代,可能这还不是一个重要的缺陷,因为大型机的用户租赁这些机器都是为了单一用途。就好象我们买一辆汽车开旧了后,再买一辆新的,我们不会认为需要把旧汽车的系统软件拿下来,放到新汽车里。因为新汽车的软件可能更好用,而且汽车软件成本跟汽车相比实在太低。 但是事情并不是一成不变的,当大型机的基本构件从电子管转变成二极管,二极管又继续被压缩成集成电路时,硬件成本持续降低,性能持续提高,而软件的成本比重持续增加。发展下去在历史的某个交汇点上,用户就出现对计算机多用途使用的需求,商用和科研用的界限将会模糊。 IBM 能够在 1964 年就看到这个问题并提出了 S/360 系列的解决方案,确实比较高瞻远瞩性。 360 这个名字的含义就是包含商用和科研用的全方位的解决方案。也就是说, IBM 要开发一系列架构类似但配置不同的机器,它们之间具有兼容性,可以升级,而且系列里的不同型号可以满足商用或者科研需求。这一设想可能跟 IBM 当时既做了 SAGE 系统的交互式计算机,又做了很多与其类似的航空机票预定系统的项目有关,这些项目要解决的基本问题是类似的,但又有不同的处理量和侧重点。所以其硬件配置不同,软件具有相同的逻辑结构。当我们不断处理类似的问题时,一个自然的想法就是将解决方案标准化。于是 IBM 发现如果能够重复利用现有的软件,并让软件能在不同性能的机器上运行,就可以让客户很容易升级,而且节省不少资源。而要做到这一点,关键需要增加一个中间的转换层,这就是微程序 。 微程序的基本思想在 1951 年已经出现,不过 IBM 是第一个把这一思想付诸实践的公司。要理解微程序,需要对计算机的中央处理器进行一下简单的描述。计算机的中央处理器一般由控制器和执行单元(算术逻辑单元)组成。控制器负责指挥执行单元的各个部分来完成指令任务。在 360 之前的大型机,这两部分都是通过逻辑电路固化的。这样做的好处是执行效率高,但缺点是只能运行为本机开发的程序,别的程序无法运行。 IBM 在 360 系列的设计中将控制器部分软件化,也就是使用微程序,通过微程序来将指令分解成操作命令。同时把原来固定功能的执行单元的不同寄存器全部变成一般寄存器(共 16 个),由控制器来动态指定其功能。这样一来,从理论上讲,如果 360 系列想要运行为别的计算机写的程序,只要通过调整控制器的微程序来模拟该软件原来所需的计算机的控制器和相应的执行单元的构成就可以了。于是兼容就实现了。 这个设计看来简单,但当时 IBM 能够这么做并不简单。因为用微程序消耗计算资源,降低运算速度。对寸字寸金的 60 年代初大型机来讲,这不是个好的选择。可是,往后看 20 年,如果一个领导人意识到随着企业业务的复杂性增加,软件的成本会不断上升,而硬件的价格会不断下降,所以通过只升级硬件和兼容来锁定用户势在必行时,用微程序便成了明智的选择。更鼓舞人心的是,当 IBM 决定走这条路之后,它不但使用了微程序,还通过自主创新,结合了当时出现的集成电路技术来设计了 360 的硬件部分,所以其硬件速度变得更快。这样一来,综合计算效率不但没有降低,反而增加了。当 IBM 用 360 系列来兼容其老机型时,对所有的机型,效率都有所提高,有的比如 1401 ,速度提高达 10 倍。 IBM System/360系统的一个展示安装 除了微程序, IBM 还为 360 系列开发了操作系统。介于应用程序和计算机硬件之间的操作系统可以认为是在微程序基础之上的又一个兼容努力。给 360 系列设计操作系统相当复杂,因为这个操作系统要实现多道程序同时运行(这样可以充分利用中央处理器),兼顾系列中不同配置的机型,以及各种机型和其程序所需的不同文件读写要求。所有这些都要在操作系统中被考虑到,结果操作系统的复杂性呈指数增长。而 IBM 在尝到 360 系列的市场甜头之后,希望把操作系统尽快推出。可是,由于设计的复杂度,第一个操作系统直到两年后才推出。在此期间, IBM 为了加快进度,一度添加了很多人手到该开发项目中来,可结果不但没有加快进度,反而减缓了进度。原来,把一个复杂的项目分开进行开发,然后又要协调其整合,本身就需要时间,而当把其分割过细时,协调不同开发部分的进度成了瓶颈。对此深有感触的该项目负责人布鲁克斯说,一个女人怀孕九个月可以生下一个孩子并不意味着九个女人怀孕一个月可以生下一个孩子。而如果非要让九个女人来做这件事情,生下来的将是九个不同的孩子。布鲁克斯后来离开 IBM 到北卡大学创立了计算机系,写了两本软件工程界家喻户晓的书,“没有银弹”和“人月神话”,并在 1999 年获得图灵奖。 IBM 为研制 S/360 前后共投资了 50 亿美元( 60 年代的美元)。这笔投资相当于美国的曼哈顿计划总投资的两倍。技术上的突破给 IBM 带来商业上的成功。因为 IBM 使用租赁的方式提供计算机服务,所以 360 系列也是以租赁为主,其不同型号的月租赁价格从 2700 美元到 11.5 万美元不等。这就满足了不同层次的商业用户需求。 360 大型机成为包括航空公司,银行, GE 等等在内的美国众多企业电子商务的基础。 IBM 的原有客户纷纷购买 360 ,并将原来的程序移植到 360 上,为将来的升级做准备。而新客户看到可以通过只升级硬件来满足未来业务增长需求的好处,也选择了 360 。作为非商业用户代表的联邦政府也是 360 的大用户。美国航空航天局,税务局等纷纷将他们的计算机置换成 360 系列。结果 S/360 在 1964 年 4 月上市一个月就卖出了 1100 台,五个月后,销量翻了一翻,这使得 S/360 在美国的安装数占到了 IBM 过去所有计算机的 1/5 。而 IBM 在商用计算机领域占据了 70% 的市场份额。到 1971 年, IBM 从 360 上获得的纯利达 10 亿美元。到 70 年代中期, IBM 凭借 360 的优势占据了美国半个计算机市场 。在这 20 年过程中,美国的大中型企业实现了核心业务的计算机化,传统的企业商务开始走向“电子商务”。 不过也就是从这个时候开始,美国的计算机市场的根基开始发生革命性的变化。不久统一的计算机市场将被打破。企业电子商务将从大型机时代开始逐渐进入分布式计算时代。
个人分类: 电子商务|6057 次阅读|0 个评论
电子商务的来龙去脉 -- IBM 和 DEC(8)
热度 1 ywan 2011-10-25 05:05
电子商务的来龙去脉 -- IBM 和 DEC(8)
SAGE 的研发至少通过两个公司对后来的电子商务发展产生了深远的影响,一个是我们所熟悉的 IBM ,另一个是我们不太熟悉的 DEC 。 IBM 走的是大而全的发展方向,而 DEC 则是小而精。前者为美国的众多企业尤其是服务业全面信息化提供了有效但是昂贵的解决方案。而后者则以交互式运算为主要技术特色,通过降低价位和用户共同开发等策略,开创了个人电脑的发展方向,也为早期互联网的发展提供了硬件支持。 从两个公司的历史来看, DEC 的创立是因为晶体管新技术的出现使得用其组装计算机成为可能,所以 DEC 想做的,就是用新技术做新计算机,没有历史包裹需要背负。而 IBM 则是从一个行业(读卡机)涉足另一个行业(计算机),并且已经在所涉足的行业里有了以上一代技术(电子管)开发的产品和客户,所以对 IBM 来说,晶体管的出现是技术的一个升级,而是否完全利用这个新技术取决于很多现有客户市场和产品更新换代的因素。这个区别使得两个公司在这里历史新起点上走了不同的发展道路。 我们先来看看 IBM 。 创建于 1911 年的 IBM 是个独特的公司。美国历史上能够延续超过百年的公司屈指可数,它算一家。尽管它的业务从读卡机到计算机一直是当时时代的高科技,它的最初两代领导人却没有什么高科技背景。老沃森是个做推销员起家的商人,他的儿子小沃森是个富二代,喜欢开飞机。但历史给了 IBM 很多得天独厚的机会。首先是美国政府在十九世纪末由于人口增长导致的管理方面的技术革新需要,使得读卡机(从提高效率来看,相当于那个时代的计算机)的生意蒸蒸日上。老沃森靠此发家。然后,由于两次世界大战和美国的战后技术领先地位,老沃森又通过跟政府打交道建立起的人脉把读卡机把生意扩展到全球(尤其是战后的欧洲)。当小沃森 1956 年接过 CEO 的位置时, IBM 已经在读卡机和计算机领域里成为无可非议的老大。而小沃森接任之后,正赶上前面所提到的美国的企业信息革命,大型机系统在商业领域的应用成为当时的市场焦点。这使得小沃森有了跟老沃森在 50 多年前几乎同样的历史机遇,于是 IBM 再上一个台阶。继续引领计算机产业的龙头老大地位,继续走开发政府和军工项目(降低自我研发成本),然后将成熟技术扩散到民企的路子。整个 50 到 60 年代, IBM 几乎介入了美国所有大型军工项目,从中赚足了钱。这一点从 SAGE 上就可以看出来,仅仅这一个项目就占 IBM 整个公司五十年代利润的 10% 。 IBM 的另一个特色是不只卖产品,而是卖服务。这是从老沃森时代开始留下来的传统。读卡机的制造成本相对昂贵,但对企业来说,从长远看,买还是比租要划算。可以推销员出身的老沃森发现,如果光卖机器本身,对企业来说需要在短时间内支付一大笔钱,对 IBM 来说失去了未来的源源不断的现金流,是个一锤子买卖。另外,读卡机的更新换代也比较快,新的型号出来了,企业可能不愿意再付一大笔钱更新换代。所以还是租赁比较符合当时的双方需求。于是 IBM 就坚持租赁的形式。既然是租赁,就有客服,也就有了提供全套服务,也就是完整解决方案的需求。这既给 IBM 不断的新挑战,也给 IBM 发现新产品和市场,和锁定用户的能力。所以这个策略可谓一石二鸟。 IBM 的租赁策略一直到 80 年代初都屡试不爽,不过其领导层渐渐志满意得,偏离了老沃森策略的深意,认为大型机是其核心竞争力,而忽略了用户真正需要的是服务。这一点直到 90 年代初郭士纳接管 IBM 时才发现,于是 IBM 后来重回正轨,这是后话。 回头再看 DEC 。 创立于 1957 年的 DEC 从创立到产品开发策略再到最后的归宿,跟现在的很多创业公司非常类似。它的两个创始人奥尔森和安德森都在麻省理工的林肯实验室工作,曾经参与开发了 SAGE 的交互式雷达监控系统以及在这之前空军需要的模拟飞行系统。我们前面讲过,雷达信号被转换成数字信号,传送到指挥中心时, AN/FSQ-7 计算机将其显示在雷达监控屏幕上,而指挥人员一边监控屏幕,一边用光笔点触代表敌机的信号,然后再通过一系列屏幕互动指挥拦截。这是一个典型的交互式系统。而当时计算机的主流并不是交互式系统,因为交互式系统将大量的机时耗费在与人互动的等待过程中。这对每月花几十万美元租赁大型机的公司来说,得不偿失。所以当时往往是人一排排站在计算机旁边,等待递交计算任务。可是交互式系统对非商业领域却有很大的需求。比如当时的麻省理工很多学生宁愿使用比较慢的交互式系统来处理他们的数据而不用更快的 IBM 的计算机(其实这是所有面向个人的计算技术的共性,也是苹果公司成功的原因)。这些经验和观察都给了 DEC 的两个创立人足够的信心来开发交互式计算机。 可是两人很快发现,当时的投资人不太愿意投资给小计算机公司。因为这些小公司往往不久就垮掉。于是他们不得不修改他们的创业计划,把成立交互式计算机公司改成成立交互式计算机“部件”公司。这样投资规模小,并且既可以日后生产交互式计算机也可以首先为其他计算机公司提供晶体管部件。于是他们以 70% 的股份换取了七万美元的投资,成立了 DEC 。 投资规模和发展方向都决定了 DEC 跟 IBM 走了两条不同的路。因为投资规模小,他们只生产以晶体管为基础计算机核心部件,把外围的东西留给用户自己解决(就好比只卖主板,声卡,显卡,显示器等等都让用户自己去解决)。而且他们只卖不租。通过提供详细的技术手册的方式,让用户有最大限度的,按照自己的需求,来利用 DEC 提供的计算机。这种模式适合的是对计算机技术有相当了解的用户,而大学和研发机构恰恰是这种用户。这一产品策略衍生出了后来 70 年代的个人计算机市场发展模式以及黑客文化。 DEC 专注的是以晶体管为基础部件的交互式计算机市场。其运算速度虽然比 IBM 的大型机慢,但对用户来说不是问题,所以市场是有的,关键是如何扩大这个市场。而要扩大市场,在价格上要有竞争力。要在价格上有竞争力,就要在设计上省钱。于是在设计上(或者说计算机架构上), DEC 选择了用软件替代部分硬件功能的办法,这样牺牲了一部分效率但降低了成本,这个选择导致大型机与小型机以及后来个人计算机设计上的一个核心区别。 这里的替代主要是在硬件设计的字节长度方面。 IBM 的大型机字节一般至少是 32 位,而 DEC 的最初小型机字节只有 12 位(后来的英特尔系列处理器字节稍长一些,固定为 16 位)。字节贯穿计算机信息处理的几个关键步骤,包括数据的存储,计算和寻址。长的字节跟长的带宽类似,可以在相同时间内更快速地处理数据,而短的字节在这些方面则需要通过软件方法进行转换。简单的讲,一个 9 位数的整数,如果用 32 位字节的计算机来存储,就可以直接从一个地址上读取;而如果用 16 位字节的计算机来读取,因为字节长度不够,就需要至少两次从不同地址读取。这些就导致了软件复杂度增加,而且运算速度也相应减慢。不过好处是硬件费用降低,而速度的减慢比例对交互式运算的用户来说不是问题。在 50 年代末和 60 年代初,硬件部分,尤其是中央处理器和磁芯内存占了计算机生产成本的大头。所以 DEC 这么做,可以将一台计算机的成本控制在一万美元以内。另外,他们把使用晶体管组装计算机的过程标准化,然后通过机器自动装配,这样在提高效率的同时,减少了人工操作的误差。还有很重要的一点就是, DEC 将 IBM 大型机必备的数据处理通道(相当于第二个 CPU ,主要是管理数据的输入输出)拿掉,让内存可以与外围设备直接交换数据(我们现在称其为 DMA ,直接内存访问)。而一个数据处理通道的成本就相当于 DEC 后来一台计算机的价格。就这样, DEC 设计的交互式计算机成功的降低了成本。该公司在推出的第一版计算机 PDP-1 售价是 12 万美元。等到 1965 年推出后来最流行的 PDP-8 计算机时,销售价格不到 1 万美元 。值得一提的是, DEC 的交互式小型机的首批用户除了大学和研究机构之外,还有地处麻省剑桥的 BBN 咨询公司,该公司在六十年代研发了互联网前身阿帕网。 PDP-8小型机
个人分类: 电子商务|6310 次阅读|6 个评论

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-6-2 00:11

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部