Д. У. Браун, Д. JI. Беркхардт РЫНОК ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЭВМ — ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ В ПРОМЫШЛЕННОМ ПЛАНИРОВАНИИ

Может ли прогнозированию научно-технического развития помочь фирме определить наилучшее для нее с технико-эко- номической точки зрения место на быстроизменяющемся рынке современных технических средств?

Работа авторов представляет собой серьезную попытку использования прогнозирования научно-технического развития при исследовании вопросов промышленного планирования.

Одним из крупнейших, авиаконструкторов в период, предшествовавший второй мировой войне, был Вильям Бушнел Стаут. Среди созданных им самолетов — известная фордовская модель «Тин гуз». Стаут мечтал о времени, когда каждый человек смог бы иметь свой собственный самолет, и к середине 30-х годов его стало беспокоить то, что время это приближалось слишком медленно. В конце концов он пришел к выводу, что причина этой задержки заключается в несовершенстве двигателей, которые в то время существовали. «Нам необходимо, — заявил он в своей речи, обращенной к руководителям авиационной промышленности, — иметь двигатель мощностью 100 л. с., весом 100 фунтов и стоимостью 100 долл.». Тут же поднялся один из его слушателей и воскликнул: «И вы будете его иметь, мистер Стаут, — через 100 лет!»

В этой истории отражено существо научно-технического прогнозирования. Самый прозорливый пророк, практикующий в сфере техники, останется непризнанным до тех пор, пока его советы не будут иметь явный коммерческий смысл.

В случае, который мы собираемся рассмотреть, клиент занимался разработкой тонких магнитных пленок, которые потенциально могли найти применение в качестве элементов оперативного запоминающего устройства в вычислительных машинах. Эта работа проводилась в ограниченных масштабах и к 1967 г. продолжалась уже приблизительно в течение трех лет. В целом промышленность, занятая производством вычислительной техники, добилась за этот период весьма впечатляющего развития, однако клиент не видел признаков какой-либо серьезной тенденции в направлении перехода от традиционных запоминающих устройств (ЗУ) на магнитных сердечниках к использованию с этой целью тонких магнитных пленок. Поэтому клиент считал, что целесообразность продолжения этих разработок проблематична. Заведет ли разработка тонких пленок в тупик или же тонкопленочная технология имеет на рынке перспективы, которые оправдывают продолжение работ в этом направлении? И если, допустим, тонкопленочная технология в производстве вычислительной техники будет со временем иметь рынок, то насколько благоприятным будет этот рынок и какие шаги следует предпринять клиенту, чтобы извлечь на этом рынке выгоду?

Для выполнения такого исследования необходимо было иметь прогноз будущего роста производства вычислительной техники в целом.

на этом графике отражает общую сумму в долларах, соответствующую продаже всех средств обработки данных, включая не только собственно компьютер, но также и другое оборудование, математическое обеспечение, консультационные службы, деятельность бюро обслуживания и т. п. Нижняя кривая изображает прогноз для суммы в долларах, на которую будут продавать только компьютеры. Процессор, т. е. та часть ЭВМ, которая непосредственно выполняет вычислительные операции, является центром компьютера. Он представляет для нас особенный интерес, потому что в его сердце находится предмет данного исследования: главная память с произвольной выборкой.

Специфической чертой промышленности, производящей ЭВМ, является весьма неравномерное распределение объема производства процессоров между основными производителями, что показано в табл. 21. Из этой таблицы ясно видно, какая трудность возникает перед всяким, кто занимается прогнозированием в производстве ЭВМ. Одной компании, а именно «ИБМ», принадлежит более чем две трети интересующего нас производства; компания же эта проводит очень жесткую политику, запрещающую своим сотрудникам обсуждать будущие разработки с посторонними, независимо от того, каковы интересы последних. Следовательно, о планах на будущее в двух третях промышленности, производящей ЭВМ, можно судить только по той отрывочной и косвенной информации, которая может просочиться сквозь окружающий «ИБМ» занавес. Вместе с тем в Эндикотте, штат Нью-Йорк, используются те же законы физики, что и во всех прочих местах, и нам остается ограничиться тем убеждением, что направления технического развития, которые признаются целесообразными в остающейся одной третьей части производящей ЭВМ промышленности, будут в конечном счете признаны разумными также и фирмой «ИБМ».

Далее, обращаясь к непосредственно интересующей нас более узкой проблеме — исследованию рынка оперативных ЗУ — мы построили для клиента схему, изображающую объем и связи этого рынка. Она показана на рис. 79. Так как в литературных источниках отсут

ствует достаточно подробная информация такого рода, то для сбора данных, показанных на этой схеме, нам пришлось провести широкий опрос лиц, занимающих видное место непосредственно в производстве запоминающих устройств.

Промышленность, производящая ЗУ для компьютеров, как было выяснено, является довольно крупной. Было подсчитано, что стоимость всех основных ЗУ, произведенных в течение 1967 г., должна быть около 680 млн. долл. Эта оценка получена ТМА в предположении, что все ЗУ были бы проданы на свободном рынке. Большинство же из них, конечно, вообще не продавалось. Они передавались в пределах показанной на левой части схемы замкнутой части рынка, которую образуют сами производители вычислительных машин и компании, ими контролируемые. Свободный рынок, на котором пришлось бы конкурировать нашему клиенту, был относительно небольшим: его составляли независимые производители запоминающих систем, отдельных компонент ЗУ и других приборов.

Числовые величины, приведенные под прямоугольниками, изображенными на схеме, показывают приблизительный объем продукции (в млн. долл.), проданной или переданной каждой из составных частей рынка запоминающих устройств в 1967 г. Можно видеть, что, несмотря на то что замкнутая часть промышленности ЭВМ в основном удовлетворила свои собственные потребности в запоминающих системах и отдельных их элементах, все же определенная часть каждого из видов этой продукции была приобретена ею на свободном рынке. Из всей продукции, проданной на свободном рынке, общей стоимостью приблизительно в 155 млн. долл., лишь часть стоимостью около 24 млн. долл. нашла свое место в изделиях, созданных не на предприятиях, относящихся к замкнутому рынку.

Рынок ЗУ был также подразделен нами на несколько уровней таким образом, что поставка продукции происходит с более высоких уровней на нижние.

Каждый уровень структуры рынка, показанной на рис. 79, можно подразделить на еще более мелкие части, соответствующие отдельным типам запоминающих устройств. Как показывают приведенные ве

личины, доминирующая часть всех ЗУ как на замкнутом, так и на свободном рынке была выполнена на традиционных магнитных сердечниках. Тонкопленочная технология использовалась только в двух видах ЗУ на магнитных пленках, на долю которых в совокупности приходилось на рынке не более 3%. Другим видом запоминающих устройств, достойным упоминания, были ЗУ на интегральных схемах, но они занимали на рынке еще меньшее место. Насколько серьезно мог наш клиент готовиться к производству тонкопленочных магнитных ЗУ в условиях, когда полный оборот рынка, на котором он мог конкурировать, составлял в 1967 г. только около 700 тыс. долл.? Неудивительно поэтому, что его беспокоил вопрос: стоит ли продолжать разработки в этой области?

Каковы были шансы тонкопленочных ЗУ в конкуренции с другими видами запоминающих устройств в течение последующих пяти лет? Это был центральный вопрос в стоящей перед нами проблеме. ЗУ, как мы выяснили, сравниваются по тому же критерию, что и вычислительные машины, а именно по своей способности обрабатывать данные, отнесенной к 1 долл.

Как выразился один конструктор запоминающих устройств: «Мы стремимся к максимальному числу бит в с за доллар». Исходя из этих критериев, мы обнаружили, что имеется достаточно много основательных причин, в силу которых память на магнитных сердечниках, несмотря на многочисленные предсказания ее скорого схода со сцены, продолжает доминировать на рынке ЗУ.

Термин «ЗУ на магнитных сердечниках» к 1967 г. перестал быть вполне однозначным, потому что существовала уже не одна такая запоминающая система, а несколько. Стали возможными несколько различных способов построения таких ЗУ, с помощью которых получали устройства, различающиеся своими параметрами и ценой. Так что грамотный инженер может теперь выбирать из этих систем самую дешевую, удовлетворяющую его требованиям. На рис. 80 приведены графики, позаимствованные нами из работы одного из ведущих конструкторов ЭВМ; они отражают взаимосвязь между стоимостью, отнесенной к одному биту, быстродействием и объемом памяти для каждой из трех систем, наиболее популярных в настоящее время. Из-за появления новых способов организации памяти на магнитных сердечниках возможности экономической конкуренции для новых видов памяти, подобных ЗУ на тонких магнитных пленках, стали более ограниченными, чем это было несколько лет назад, когда проволочное ЗУ на магнитных сердечниках типа ЗД14 было единственной выпускавшейся моделью.

Более того, быстродействие ЗУ на магнитных сердечниках воз-

Рис. 8 0. Зависимость времени цикла ЗУ от даты их появления для избранных «быстрых» ЭВМ

* Системы включают адресные и декодирующие устройства, линии передачи, аппаратуру переключения, матрицы сердечников, усилители сигналов, устройства согласования входов и выходов и приборы отсчета времени

0

Объем памяти (в мегабитах)

росло. Это можно видеть на рис. 81, где приведены графики, показывающие, как происходил процесс уменьшения времени цикла памяти для тех ЭВМ, которые появились в течение последних 15 лет; эти данные основаны на опубликованных технических характеристиках этих машин. Быстродействие новейшей ЭВМ больше, чем у компьютера, выпущенного в 1953 г., более чем в десять раз. Интересно отметить, что ЗУ на тонких магнитных пленках по быстродействию превосходит ЗУ на магнитных сердечниках, однако это превосходство незначительно. (Кривая в нижней части графика соответствует буферным ЗУ, которые нельзя непосредственно сравнивать с основными ЗУ, поскольку экономические критерии подхода к ним различны.)

Повышению быстродействия ЗУ сопутствовало относительное уменьшение цены. Используя данные, сообщенные нам в ходе опросов, мы построили кривую, изображенную на рис. 82, которая показывает характер изменения цены,

точника питания. Магнитная часть состоит из тысяч нанизанных на проволочку ферритовых колечек, по которым передаются сигналы записи и считывания информации. Быстродействие ЗУ всегда было ограничено ее магнитной частью. Инженеры установили, что можно заставить магнитные сердечники срабатывать быстрее, если делать их меньше, и год за годом диаметр этих крошечных колечек постепенно сокращается, начиная от 0,05 дм до 0,012 дм. И эти миниатюрные колечки по-прежнему необходимо изготавливать, проверять, монтировать на рамах, аккуратно пропускать внутри каждого из них по две или три проволочки. Из года в год стоимость производства магнитной части запоминающих устройств увеличивалась. Снижение цены ЗУ в целом происходило благодаря резкому уменьшению стоимости электроники. Как показали проведенные нами опросы, все больше и больше инженеров высказывают сомнения в оправданности экстраполяции этой тенденции. Оказалось, таким образом, что резкий подъем кривой в левой части рис. 83 является определяющим условием, которое позволяет возникать и развиваться новым видам памяти. Если бы тонкопленочные ЗУ могли эффективно работать с быстродействием около 500 не и если бы была потребность в ЗУ с таким или еще более высоким быстродействием, то вполне возможно, что они были бы конкурентоспособными при стоимости около 10 центов в расчете на один бит, даже несмотря на то, что вряд ли удастся достичь такого уровня их производства, при котором эта стоимость понизится до 5 центов. Наша задача свелась, таким образом, к исследованию вопроса о том, насколько реальны эти предположения.

Приступим к решению этой задачи, отталкиваясь от конъюнктуры на рынке ЗУ в будущем. Так как наш клиент мог приступить к коммерческому сбыту узлов ЗУ не ранее чем через два года, попытаемся предсказать положение на рынке на период продолжительностью около пяти лет. Мы считаем, что такой прогноз позволяет ясно увидеть ту конкурентную обстановку, при которой нашему клиенту придется вступить на рынок со своей новой продукцией.

Мы начали с попытки определить технические характеристики ЭВМ будущего. Не было никаких сомнений в том, что увеличиваются и объем памяти, и быстродействие ЗУ компьютеров. На рис. 84 можно, например, видеть характер изменения быстродействия ЗУ в ЭВМ, выпущенных в течение трех лет. Нетрудно убедиться в том, что среднее быстродействие за этот период заметно увеличилось. Аналогичное сравнение для максимального объема внутренней памяти можно провести с помощью рис. 85, из которого видно, что он увеличивался еще быстрее. Далее мы займемся экстраполяцией этих зависимостей вплоть до 1972 г.

Общеизвестно, что любая продукция имеет ограниченное время существования. Она появляется, сбыт ее увеличивается, когда она отвоевывает себе пространство на рынке, достигает наконец максимума, а затем, по мере того как она теряет свои преимущества перед другими более совершенными изделиями, этот сбыт уменьшается, пока в конце концов эта продукция совсем не исчезнет с рынка. Хотя

Рис. 8 4. Ежегодные отгрузки отдельными производителями в США ЭЦВМ с различным быстродействием внутренней памяти

ЭВМ появились относительно недавно, статистика их сбыта уже показывает, что жизнь каждой модели характеризуется одинаковыми периодами и что конкретная модель выживает на рынке от пяти до десяти лет в зависимости от ее популярности. Предположим, что те же закономерности относятся и к целым классам ЭВМ, каждый из которых характеризуется определенным объемом памяти и быстродействием. Например, компьютеры с данным быстродействием ЗУ появляются в определенном году, затем их использование увеличивается по мере того, как они вытесняют модели с меньшим быстродействием, и, наконец, их сбыт достигает максимума, после чего их также постепенно начинают заменять машины, чье быстродействие выше. Спустя семь-десять лет после появления они совсем устаревают и сходят со сцены.

Наша работа по количественному описанию этих закономерностей отражена на рис. 86 и 87. Верхняя кривая на каждом из них воспроизводит наш ранее выполненный прогноз относительно полного

производства вычислительных блоков компьютеров. Нижние кривые соответствуют величинам этого производства отдельно для систем с разным быстродействием памяти. Таким образом, сумма ординат нижних кривых всегда равна ординате верхней кривой. Мы можем видеть, например, что ЭВМ, время цикла ЗУ которых от 8 до 16 мкс, в 1964 г. уже были устаревшими, а в 1967 г. совсем исчезли с рынка. Компьютеры с 2—4-микросекундной памятью достигли максимального уровня производства в 1967 г., затем их популярность будет падать, и они полностью исчезнут с рынка в 1971 г. Производство ЭВМ, память которых имеет время цикла от 0,5 до 1 мкс, непрерывно увеличивается со времени их появления в 1964 г. и, вероятно, достигнет максимума не ранее 1971 г. Проведя на графике вертикаль, проходящую через какой-то определенный год, мы найдем стоимость произведенных в этом году компьютеров в зависимое-

I

0,1 0,1- 0,2 - 0,4- OJS- 1J- 3,2- 6,4- gt;12,8 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 12,8

Максимальная емкость внутренней памяти (в мегабитах)

Рис. 8 5. Ежегодные отгрузки отдельными производителями в США ЭЦВМ с различным максимальным объемом внутренней памяти

ти от быстродействия их памяти. Рис. 87 позволяет получить аналогичную информацию относительно максимальной емкости внутренней памяти.

Мы проделали эти операции для 1972 г. и получили результаты, показанные на рис. 88 в той же форме, что была использована на рис. 84 и 85. По сути дела, последний рисунок представляет собой прогноз на 1972 г. для объема рынка ЗУ со скоростью цикла от 0,25 до 1 мкс и емкостью в интервале от 3 до 12 Мбит. Этот, прогноз совместно с нашим предшествовавшим прогнозом, касавшимся стоимости ЗУ, определяет те требования, из которых, вероятно, придется исходить конструктору, запоминающих устройств в 1972 г.

Далее наша задача состояла в том, чтобы оценить, до какой степени эти требования могут быть удовлетворены посредством ЗУ различных типов. В своем отчете клиенту мы лишь упомянули о нескольких видах памяти, которые, как мы полагали, не будут играть какой-либо роли в коммерческой жизни в период с 1967 по 1972 г., и сосредоточили свое внимание только на четырех типах ЗУ, которые, по нашему мнению, будут существенны; имеются в виду ЗУ на ферритовых сердечниках, на цилиндрических пленках, на тонких планарных пленках и на интегральных схемах. В период, когда проводилось наше иссле

дование, было очевидно, что каждый их этих видов ЗУ имеет сильных приверженцев и что на их разработку выдаются дотации из фонда исследований и разработок. Если бы ЗУ какого-то одного типа существенно обогнало все остальные, то это означало бы, что несколько крупнейших корпораций США сделали крупные ставки не на ту лошадь. Например, компании «Дженерал электрик» и «Диджитал эквипмент корпорейшн» выражали уверенность в том, что феррито- вые сердечники еще в течение определенного времени будут производить наиболее практичные ЗУ для компьютеров. «Юнивак» и «Нэшнл кэш реджистэр» уже развернули работы по производству ЗУ на цилиндрических магнитных пленках. Фирмы «Берроуз» и «Контрол дейта корпорейшн», сообщали, что они делают ставку на тонкие планарные пленки. RCA проявляла склонность к ЗУ на интегральных схемах. И только несколько компаний, например «Хониуэлл», не сделали еще окончательного выбора.

Представляется, таким образом, несомненным, что в 1972 г. каждый из этих четырех основных видов памяти будет занимать важное место в промышленности, занятой производством ЭВМ.

“05

Время цикла ЗУ (в микросекундах)

Построенная в ТМА таблица 22 отражает основные характеристики этих ЗУ.