Текст книги "Знакомьтесь, информационные технологии"

Сегодня все больше компьютеров используются для управления компьютерами, что связано со стремительным развитием локальных и глобальных информационных сетей. Более того, компании Sun Microsystems и Oracle разрабатывают идеологию, аппаратные и программные средства для создания «сетевого» компьютера, способного работать только в сети. Поэтому фирма Sun и придерживается концепции «Сеть – это компьютер». Естественно, для обеспечения работы сетей необходимы серверы[36]36
  Сам термин «сервер» происходит от английского глагола serve – «обслуживать» (в том числе в ресторане). И слово «сервер» можно перевести как «официант, обслуживающий клиентов».


[Закрыть] различной производительности: от сверхмощных до простых принт-серверов, обеспечивающих коллективное использование одного принтера несколькими компьютерами. В современных серверах используются две группы процессоров: для начального уровня – 32-разряцные процессоры, а для мощных серверов – 64-разряцные процессоры. В табл. 2.3 приведены данные по суммарному выпуску серверов ведущими компьютерными компаниями.

Таблица 2.3. Рынок серверов

К серверным процессорам предъявляется ряд специфичных требований, среди которых особо выделяется возможность работы в многопроцессорном компьютере. Как следствие, эти процессоры должны оснащаться кэш-памятью большого объема, позволяющей сократить количество обращений к памяти. В зависимости от решаемых задач серверы должны оснащаться различным числом процессоров. Эти изменения принято называть масштабируемостью сервера. 32-разрядные процессоры, описанные выше, также могут использоваться в серверах. Компания Intel производит процессор Pentium Хеоп, специально предназначенный для установки в серверы. Его главное отличие от Pentium а – большая кэш-память.

Сегодня 64-разрядные процессоры выпускают IBM (процессор Power3), Hewlett-Packard (PA[37]37
  PA (Precision Architecture) – прецизионная архитектура.


[Закрыть]-8700), Sun Microsystems (UltraSPARC[38]38
  SPARC (Scalable Processor Architecture) – архитектура процессора с изменяемой вычислительной мощностью, разработана компанией Sun.


[Закрыть]), Compaq и Samsung (Alpha EVxx), а также Silicon Graphics (MIPS[39]39
  MIPS (Million of Instruction Per Second) – миллион операций (команд) в секунду. Единица измерения производительности процессора. Выбрано в качестве названия для процессора компанией MIPS Computer System, поглощенная Silicon Graphics.


[Закрыть]). 64-разрядная адресация памяти позволяет оснащать серверы оперативной памятью объемом 256 Гбайт и более. Такая память дает возможность с минимальными временными затратами получать данные из Internet. Все эти процессоры основаны на RISC (Reduced Instruction Set Computing – ограниченный набор команд) – архитектуре, которая сегодня обеспечивает максимальную производительность компьютера. Объем кэшпамяти у них достигает 8 Мбайт. Во всех процессорах организовано параллельное выполнение нескольких (до 10) команд, что значительно увеличивает его производительность без наращивания частоты. Особо выделяются процессоры MIPS, предназначенные для серверов и рабочих станций, ориентированных на работу с графикой и видеопотоком[40]40
  В романе В. Пелевина «Generation П» не только описывается процесс производства компьютерного видеоряда, но и замечательно обыгрывается название компьютера – Silicon Graphics.


[Закрыть].

Компания Intel также начала выпуск 64-разрядного процессора, названного Itanium. Серийно будут выпускаться серверы с количеством процессоров от 2 до 64. Поставщики уже сообщили о разработке более чем 400 приложений для серверов и рабочих станций на платформе Itanium. Среди операционных систем, разрабатываемых для этого процессора, – 64-разрядная Windows Advanced Server (Microsoft), HP-UX lli vl.5 (Hewlett-Packard), AIX-5L (IBM) и Linux.

Процессор Itanium совместно разработан компаниями HP и Intel, и к 2004 году процессоры серии РА уже прекратят свое существование. Осенью 2001 года Compaq начала выпуск нового четырехпроцессорного сервера ProLiant DL590/64, выполненного на процессорах Itanium. Этот сервер ознаменует завершение производства процессоров Alpha. Окончательно они будут сняты с производства также к 2004 году. Специалисты компании начали работы по переносу на платформу IA64 своих программных продуктов, в том числе операционных систем Tru64 Unix и OpenVMS. После завершения этой работы большинство операционных систем для серверов сможет работать на компьютерах с процессором Itanium. Покупка компанией Intel фирмы Compaq означает окончательный приговор двум 64-разрядным процессорам.

Поддержка, которая будет оказана процессору Itanium разработчиками аппаратных и программных средств, позволит прогнозировать появление мощных графических рабочих станций и суперкомпьютеров. Они (вместе с мощной рабочей станцией PowerMac G4 Cube, которая становятся все более быстродействующей[41]41
  Компания Apple также выпускает масштабируемые серверы Macintosh Server G4.


[Закрыть]) вполне могут вытеснить MIPS (дела которой у Silicon Graphics идут не лучшим образом) с этого сегмента рынка.

Таким образом, вскоре только три компании (Intel, IBM и Sun) будут производить мощные процессоры. Иными словами, повторяется история, которую мы наблюдаем с процессорами для персональных компьютеров (Intel, IBM и AMD).

* * *

Но «старик» 4004 не сдается: он продолжает выпускаться и устанавливаться во многих простых устройствах. Гибкость управления и возможность разнообразного применения привели к массовому внедрению микропроцессоров и микрокомпьютеров в разные устройства: от светофоров и лифтов до домовых водопроводных и канализационных систем[42]42
  Подготовка к «проблеме 2000-го года» была в существенной степени связана с возможными проблемами именно в этих системах. Во-первых, таких систем огромное множество и проверить их все было практически невозможно. Во-вторых, отказ этих систем мог привести к блокированию многих жизненно важных систем, таких как водоснабжение (отсюда и рекомендации запастись водой на несколько дней) или электроснабжение.


[Закрыть]. Область применения таких систем постоянно расширяется и сегодня трудно представить, где еще не установлены процессорные системы.

Глава 3
Бизнес XXI века. Компьютеры вместо рабочих и крестьян

Слово «бизнес» правильнее всего переводить как «дело». Дело, которое обеспечивает людей всем необходимым для жизни, и, конечно, приносит прибыль тем, кто делом занимается. Поэтому бизнес – это производство (промышленное и сельскохозяйственное), транспорт и торговля (коммерция). А также все то, что помогает делать дело: банки, энергетика, строительство, связь и т. д.

Можно считать, что экономика – это наука, а бизнес – практика ведения дела.

Наряду с массовыми цифровыми устройствами, ориентированными на личное (персональное, домашнее) использование, не менее активно развиваются и другие информационные системы, которые обеспечили значительный рост производительности труда. Как следствие, существенно поднялся жизненный уровень как в развитых, так и во многих развивающихся странах. Первые компьютеры сразу же были использованы в бухгалтерских расчетах, обеспечив сокращение трудозатрат этих работ. Они же позволили оперативно проводить экономический анализ. Только с применением компьютеров анализ стал реальным – до этого предлагались достаточно абстрактные рассуждения, основанные на общих тенденциях, а не на строгом расчете. Дальнейшее применение компьютеров и новых методов расчетов позволило существенно сократить непроизводственные расходы, снизить себестоимость и увеличить производство.

Развиваются также и другие направления информационных технологий. Основной вектор этого развития – замена аналоговых систем управления цифровыми программными. Такой переход обеспечивает:

• сокращение времени реакции системы на внешние воздействия;

• более точную ответную реакцию;

• возможность гибкой (а не линейной) реакции.

Кроме того, цифровые системы оказываются дешевле в производстве и эксплуатации, чем аналоговые, выполняющие те же функции. Системы автоматического управления позволяют нормально и безопасно работать с различными механизмами и целыми системами. Начиная с паровой машины, созданной Дж. Уаттом в конце XVI века, человечество постоянно наращивает свою энергетическую мощность. Во всех без исключения машинах: в паровых и дизельных, внутреннего сгорания и электрических, в турбинах и атомных реакторах, используются системы автоматического регулирования. Не будь автоматического управления, нельзя было бы оставить все механизмы без присмотра, т. е. потребовались бы значительные трудозатраты на контроль работы всех этих машин и механизмов. С автоматическими системами управления человек прошел индустриальную эпоху своего развития.

В постиндустриальном обществе появилась необходимость в новых системах управления машинами и механизмами. Эта потребность связана со значительным увеличением видов и вариантов машин. Традиционные средства автоматизации требуют индивидуального построения для каждой из них. Кроме того, размеры механизмов значительно уменьшились, и традиционные (механические) системы автоматики уже не могут разместиться практически везде и всюду. На смену им пришли процессорные системы управления, которые позволяют с помощью программных средств управлять различными механизмами. Кроме того, процессорные системы обеспечивают большую точность и работают надежнее. Современная электронная технология привела к тому, что микропроцессорные устройства гораздо меньше по размерам, чем механические системы управления предыдущего поколения. Кроме того, они потребляют меньше энергии на собственные нужды. Результатом внедрения новых систем стала гораздо более широкая автоматизация практически во всех отраслях производства.

После того как производительность труда в производственной сфере резко увеличилась, встал вопрос о необходимости аналогичных изменений на транспорте и в сфере обслуживания. Новые технологии, базирующиеся на микропроцессорном управлении, обеспечили и здесь новое качество труда. Естественно, были созданы приборы и устройства, снизившие нагрузку по дому[43]43
  Об использовании цифровой техники в домашних устройствах можно прочитать в разд. «…и компьютер превращается, превращается, превращается…» гл. 2.


[Закрыть].

В результате внедрения информационных технологий во все области человеческой деятельности к концу XX века стали очевидными два результата.

Во-первых, у человека впервые образовалось значительное свободное время: практически для обеспечения себя самым необходимым, человек может работать только несколько часов в неделю (так и вели себя хиппи – работая по 4–5 часов в неделю на неквалифицированной низкооплачиваемой работе, они обеспечивали себя необходимым для жизни минимумом).

Во-вторых, многие оказываемые человеку услуги стали персональными, подготавливаемыми по индивидуальному заказу или ориентированными на конкретные требования. Эти услуги выполняются уже не людьми, а механизмами, что не повышает их стоимости.

В данной главе дается представление об основных направлениях трансформации бизнеса под влиянием информационных технологий.

• В разд. «Завод без рабочих» описывается организация проектирования и производства на автоматизированных заводах.

• Разд. «Компьютер повышает урожай» посвящен использованию информационных технологий в сельском хозяйстве.

• Об изменениях в работе офисов рассказывается в разд. «Компьютер вместо пишущей машинки и калькулятора».

• В разд. «Торговля – это тоже обмен информацией» показан магазин как сложная информационная система, в которой движутся не только товары и деньги, но и сопровождающая их информация.

О новых тенденциях на транспорте[44]44
  Вопросам применения информационных технологий на транспорте посвящен разд. «Автомобиль – компьютерная сеть с мотором и колесами» гл. 6.


[Закрыть] и в девелопменте[45]45
  Разд. «Не только метры квадратные, но и мегабайты в секунду» гл. 6 рассказывает о новых подходах к организации жилища.


[Закрыть] рассказано в других разделах данной главы. Новым технологиям связи (а перспективы развития связи в основном базируются сегодня на беспроводных системах передачи информации) посвящен отдельный раздел[46]46
  В гл. 7 рассматриваются различные варианты применения мобильных устройств связи.


[Закрыть]. В энергетике наблюдаются те же тенденции, что и в производстве.

И в строительство приходят информационные технологии. Сегодня создаются различные роботы, способные выполнить тяжелый ручной труд. Ученые из лаборатории по реактивному движению NASA (Jet Propulsion Laboratory) разработали миниатюрных роботов-землекопов, которые работают группами. Роботы построены на базе традиционного оборудования для проведения раскопок, однако весят намного меньше, обладают встроенными функциями искусственного интеллекта и не требуют управления со стороны человека. Машины могут использоваться для изучения интересных участков суши, а также для подготовки подземных жилищ для экспедиций перед их прибытием. Все роботы работают по принципу бульдозера – зачерпывают грунт и отбрасывают его в сторону, выполняя функции землекопа и самосвала. Вес робота – 3,6 кг. Представленный в июле 2001 года японской компанией Nippon Telegraph and Telephone (ведущий оператор телефонной связи Японии) робот-«крот» призван заменить бригады дорожного строительства при прокладке кабеля под землей. Робот способен рыть подземные тоннели, не оставляя за собой отработанного грунта. Так что, прихода новых автоматов на стройки не придется ждать долго.

Для бизнеса принципиально важен вопрос обращения денег, от которого во многом зависит эффективность работы всей экономики. Поэтому в отдельном разделе[47]47
  Гл. 4 посвящена анализу систем безналичного денежного обращения.


[Закрыть] разбирается возможность ускорения денежного обращения за счет применения информационных технологий.

Современная банковская система не может работать без использования информационных технологий – с деньгами, как информационным отображением состояния экономики, работа сегодня проводится теми же методами, которые разработаны для информации. В любом банке сегодня действует разветвленная локальная вычислительная сеть, к которой подключены компьютеры персонала. Эта сеть похожа на магазинную, но с более высокой степенью защиты. Центром этой сети является мощный сервер[48]48
  Подробнее о применении мощных серверов и суперкомпьютеров в банковском деле можно прочитать в разд. «Суперкомпьютеры – все мощнее и все дешевле».


[Закрыть], в котором сосредоточена вся информация о деятельности банка и его клиентах.

Сегодня, как никогда прежде, актуальным аспектом бизнеса является организация инвестирования. Здесь важна не только возможность привлечения многих частных инвесторов, но и сам принцип инвестирования – от вложения средств в компанию до инвестирования проекта[49]49
  Эти вопросы рассмотрены в разд. «Единая экономика – „старая“ и „новая“«гл. 1.


[Закрыть]. Реализация новых принципов инвестирования возможна исключительно при полноценном учете и анализе всех видов затрат, а это доступно только информационным технологиям и новым программным и математическим методам расчетов.

Таким образом, в данной главе показано влияние информационных технологий на все грани современного бизнеса.

Завод без рабочих

Все машины и механизмы, которые нас окружают, сделаны на заводах. Одежда и обувь, которые мы носим, сшиты на фабриках. Книги напечатаны в типографиях. Хлеб выпечен на хлебозаводе, а йогурт изготовлен на молочном комбинате. Короче говоря, мы постоянно соприкасаемся и используем изделия, изготовленные на заводах и фабриках. Значение промышленного производства столь велико, что внедрение информационных технологий началось именно здесь.

В конце XIX – начале XX века численность производственных рабочих стремительно росла: строились новые заводы и расширялись действующие, осваивались новые территории и создавались революционные технологии. В это время казалось, что именно производственные рабочие (пролетариат) создают все материальные товары.

Сегодня стало ясно, что рабочие только воспроизводят в материале то, что разработано, спроектировано инженерами. Иными словами, информационную основу производства создают инженеры и научные работники. Создаваемые ими схемы, чертежи, технологии, методики называются конструкторской и технологической документацией. По этой документации (а вернее, по информации, выполненной в виде документации) рабочие и производят соответствующие изделия.

При создании документации инженеры используют накопленные человечеством знания. И разработка новых изделий или технологий – это дополнение существующих знаний новыми, которые рождаются за счет интеллекта и профессиональных знаний инженеров. Тем самым растет и сумма знаний человечества. Создавая, например, новую более эффективную осветительную лампу, инженеры используют знания об электричестве, свойствах металла, технологии работы со стеклом и многие другие. Придумав (разработав) новый сплав для нити накаливания, они создают лампу с новыми параметрами. Готовится соответствующая документация и можно начинать выпуск изделия (в нашем примере – это осветительная лампа) с новыми свойствами. Аналогично создаются и новые изделия – с использованием известных принципов реализуются новые качества. Так, в компакт-диске (CD) соединились известные принципы – лазер, цифровое преобразование звука, электричество и электроника. Инженеры воспользовались известными физическими принципами и создали новое изделие[50]50
  У ученых результатом труда являются новые знания о природе и обществе, которые в случае получения принципиально новых знаний оформляются в открытия. А инженеры и другие специалисты на основе этих знаний о природе создают изделия и методики, которые, при условии наличия в них новых решений, оформляются в виде патентов и авторских свидетельств.


[Закрыть].

После того как создана конструкторская и технологическая документация, можно организовывать производство. Однако для этого нужны денежные средства – инвестиции, с помощью которых осуществляется покупка или аренда рабочих помещений и необходимого оборудования, а также оборотные средства, используемые для обеспечения производства.

Теперь, чтобы начать производство, необходимо пригласить рабочих. Требования к квалификации рабочих существенно ниже, чем к инженерам. Это связано с тем, что инженеры привносят в результаты своего труда интеллект. А рабочие обязаны с максимальной точностью, т. е. без каких-либо изменений, реализовать в материале инженерные разработки. Естественно, подготовка рабочего сводится к изучению им станка (или другого механизма), на котором он должен работать. Рабочий также должен уметь читать документацию и пользоваться измерительными инструментами. Иными словами, он должен уметь пользоваться теми средствами, которые позволяют воспроизводить разработки в материале. Соответственно, рабочий должен овладеть гораздо меньшим объемом знаний, чем специалист. Поэтому и учится он значительно меньше. И когда в СССР с середины 20-х годов XX века началась индустриализация, число рабочих резко увеличилось за счет прихода на заводы и стройки малограмотных (а часто и совершенно неграмотных) крестьян. Они проходили ускоренное обучение в школах ФЗО (фабрично-заводских объединений) и нормально работали.

Естественно, что не пролетариат определяет развитие техники, технологии и экономики в целом. И не от рабочих зависит вектор движения общества.

Все трудовые операции, которые выполняет рабочий, можно представить в виде суммы элементарных действий[51]51
  Это прекрасно сделал Тейлор и реализовал в виде конвейера Форд. Первый конвейер был запущен на заводе Форда 1 апреля 1913 года при сборке автомобильного магнето. Сборка была разложена на 29 элементарных движений рабочего. В результате время сборки одного магнето сократилось с 20 до 5 минут.


[Закрыть]. В процессе выполнения этих действий рабочий:

• использует свои физические силы (подносит и устанавливает заготовки, относит готовые изделия, меняет инструмент и т. д.);

• читает документацию (получает информацию);

• измеряет изделие (проводит сравнение исходных данных в документации с материальной реализацией).

Эти трудовые действия могут быть автоматизированы. Уже давно работают автоматические манипуляторы, оснащенные различными видами захватов. Оптические, механические и радиодатчики позволяют обнаружить нужный предмет. Манипулятор может установить (или уложить) его в определенное место. Такой манипулятор заменяет физические усилия рабочего. Сегодня многочисленные измерительные приборы (лазерные[52]52
  С помощью лазерных дальномеров сегодня измеряется даже дальность метания спортивных снарядов на всех крупных соревнованиях.


[Закрыть], оптические и радиолокационные) измеряют обрабатываемые детали гораздо качественнее (с большей точностью) и быстрее человека. И, что принципиально важно, непрерывно в процессе обработки детали. Конструкторская и технологическая документация (как любая информация) может быть представлена в различной форме. В том числе, и двоичной. В этом случае ее легко передать в память станка с компьютерным (или как его еще называют – программным) управлением. С помощью указанных средств строится система управления технологическими процессами производственных предприятий.

Развитие автоматических производственных систем началось в 60-е годы XX века, после того как в Европе была восстановлена промышленность (после военных разрушений), начался подъем экономики, сократилась безработица и встал вопрос о квалифицированных рабочих кадрах. Их не хватало: резко увеличилась численность конторских рабочих, а привлеченные иностранные рабочие (из Турции и севера Африки) не обладали нужной квалификацией.

Следует учесть, что уровень развития современной технологии требует высокой точности обработки материалов[53]53
  В начале 60-х годов в США разрабатывался истребитель-бомбардировщик F-111, обладавший рядом качественно новых технических параметров. Для того чтобы сделать для него узлы и детали необходимого качества, пришлось на единицу повысить общегосударственные требования к чистоте обработки материалов. Иными словами, требования по чистоте, ранее обеспечиваемые при более высоком классе обработки, теперь стали обеспечиваться при более низком классе. Результатом такого изменения стало повышение качества обработки во всей промышленности (а не только в военной авиации).


[Закрыть]. Одновременно увеличилась и скорость обработки. Человек, в силу ограниченности своих способностей, уже не мог обеспечить изготовления деталей с требуемыми параметрами. Необходимо было применять различные автоматические системы, способные обеспечить требуемое качество обработки с нужной точностью. Автоматические производственные системы (САМ – computer-aided manufacturing – управление предприятием с помощью компьютера) создавались в двух модификациях: специализированные и с программным управлением. Первые из них были рассчитаны на массовое производство однотипных элементов, например деталей двигателя автомобиля или платы управления телевизором. Такие системы должны производить однотипные узлы или детали в течение длительного времени, вплоть до физического износа оборудования. В станках комплекса жестко задано управление, т. е. оно не может быть изменено. И рабочие органы станков специализированные (а не универсальные), настроенные на выполнение конкретных операций. Такой автоматический комплекс, включающий обрабатывающие станки и манипуляторы, выполняет конкретную работу с максимальной эффективностью. И, конечно, не может перенастраиваться на новые детали и узлы.

Станки с программным управлением (фактически – со встроенным компьютером) при крупносерийном производстве менее эффективны, чем специализированные комплексы. Это связано с тем, что они имеют универсальные рабочие органы, на которых можно изготавливать различные детали и узлы. Использование интеллектуальной программной системы управления позволило поднять производство на качественно новый уровень: теперь можно ввести в память компьютера конструкторскую документацию и получить на таком станке необходимую деталь. Если же изменять документацию (то есть исправлять в компьютере данные о конструкции изделия), то можно автоматически получать индивидуальные детали. Если же установить несколько станков и связать их манипуляторами (тоже с программным управлением), получится производственная линия с программным управлением. Компьютеры, встроенные в станки и манипуляторы этой линии, связываются с центральным компьютером всей системы по локальной вычислительной сети. Таким образом, формируется заводская вычислительная система. Теперь по этой сети можно передавать данные по деталям и узлам, которые должны быть обработаны на данном станке. Естественно, на линии с программным управлением могут изготавливаться различные узлы и детали. А время перехода на новое изделие определяется только периодом смены оснастки.

Можно назвать основные причины, приводящие к увеличению использования программного управления в промышленности:

• сокращение сроков внедрения новых изделий;

• возможность выпуска изделий с индивидуальными характеристиками;

• обеспечение более высокого качества выпускаемых изделий;

• обеспечение контроля состояния оборудования;

• сокращение трудозатрат.

Сегодня уровень насыщенности рынка столь высок, что для того чтобы иметь свою устойчивую долю, необходимо выпускать продукцию, ориентированную на конкретного потребителя. И при этом сохранить невысокую стоимость изделия, что возможно только при массовом производстве. Реализовать массовый выпуск продукции с индивидуальными свойствами можно только с применением информационных технологий, когда все станки имеют собственное программное управление. Естественно, они должны получать исходные данные от единого центра.

С конца XX века в развитых странах автомобили выпускаются только по индивидуальному заказу: покупатель сам выбирает тип корпуса, двигатель, коробку переключения передач, отделку салона, оснащение автомобиля, цвет корпуса и салона и многое другое. В соответствии с этими конкретными требованиями завод изготавливает индивидуальный автомобиль, а производится он на конвейере вместе с множеством других автомобилей. На заводе компании BMW экскурсантам даже предлагается найти на конвейере два одинаковых автомобиля. Нашедшему – значительный денежный приз. Естественно – все ищут. И не находят: на конвейере – только разные автомобили. Конвейер, на котором организовано массовое производство индивидуальных автомобилей, может быть построен только с использованием программного управления.

Станки с программным управлением продолжают совершенствоваться. Они оснащаются собственными считывающими устройствами, позволяющими определять, какое изделие сейчас находится в работе. После этого, в соответствии с конструкторской документацией, производится именно та деталь, которая нужна для данного изделия.