Цифровой журнал «Компьютерра» № 146

Компьютерра 05.11.2012 - 11.11.2012

Статьи

Sketchpad Айвена Сазерленда и сила случая Евгений Лебеденко

Опубликовано 09 ноября 2012 года

В конце пятидесятых годов прошлого века руководство Массачусетского Технологического Института (MIT) передало университетскому городку вычислительную машину TX-0. Каждый студент и аспирант MIT получил право использовать TX-0 для любых целей раз в день в течение часа. Вряд ли кто-то подозревал, что из этого выйдет.

Без того компьютера, возможно, не появилась бы одна из первых компьютерных игр — Spacewar. Не будь Spacewar, молодой аспирант Айвен Сазерленд, вероятно, выбрал бы совсем другую тему для своей докторской диссертации. Тогда, скорее всего, не увидел бы свет и его Sketchpad — уникальный программно-аппаратный комплекс, оказавший огромное влияние на развитие систем автоматизированного проектирования и формирование базовых принципов графических пользовательских интерфейсов. История вычислительной техники пошла бы по иному пути.

Вычислительный «Вихрь»

В середине прошлого века MIT стал одним из центров, где совершенствовались американские системы противовоздушной обороны. В 1940 году на его базе была организована лаборатория сервомеханизмов под управлением профессора Гордона Брауна. Задача, стоящая перед лабораторией, была не из простых: реализовать взаимодействие корабельных радарных установок и бортовой артиллерии с компьютером. Кроме того, лётчики хотели получить универсальный авиасимулятор, который мог быть легко перенастроен под любой тип самолёта.

Аспирант Брауна Джей Форрестер быстро понял, что аналоговые вычислители, традиционно применяемые в этой области, недостаточно эффективны. А успешное применение для баллистических расчётов цифрового компьютера ENIAC только закрепило в нём это убеждение.

Трудность заключалась в том, что существовавшие тогда способы взаимодействия операторов с цифровыми вычислительными машинами решительно не годились ни для симуляции, ни для автоматизированного управления артиллерией. Оператор не мог получать результаты вычислений в режиме реального времени или быстро вводить информацию. Самые простые операции требовали длительной возни с перфокартами или перфолентами.

_{Вычислительная машина Whirlwind}

Чтобы преодолеть эти проблемы, была начата разработка интерактивной вычислительной системы Whirlwind («Вихрь»). Для своего времени это была невероятно мощная машина. Арифметический модуль Whirlwind состоял из 12500 электронных ламп и трудился на частотах 1 и 2 мегагерца, выполняя двадцать тысяч операций в секунду. Whirlwind обеспечивал параллельную обработку шестнадцатибитных данных, используя для этого тридцать две команды.

Для визуализации компьютерных данных решили применить хорошо зарекомендовавшие себя в радарных установках экраны на электронно-лучевых трубках. Чтобы указать координаты цели, оператор крутил рукоятки, расположенные вокруг дисплея. Whirlwind стал, вероятно, первым компьютером, использующим для взаимодействия с человеком графические образы.

_{Дисплей Whirlwind имел немало общего с экраном радарной установки}

В пятидесятые годы его вычислительная мощь стала основой SAGE (Semiautomatic Ground Environment) — автоматизированной системы ПВО, объединившей Whirlwind с радарными установками на обеих побережьях США. Из главного кампуса MIT занимавший целый этаж Whirlwind переехал в мозговой центр SAGE — лабораторию Линкольна.

Первые шаги САПР

Инженеры лаборатории Линкольна существенно усовершенствовали средства ввода-вывода Whirlwind. Дисплей, отображавший всего 256 точек, получил матрицу 64х64 точки. Оператору Whirlwind больше не приходилось запоминать координаты объектов и возиться с рукоятками ввода координат. Вместо этого он использовал «световой пистолет», которым можно было указать на дисплее нужный объект. Компьютер вычислял координаты светового пятна и по ним идентифицировал связанный с ним объект.

_{Оператор использует световой пистолет}

Whirlwind и его преемники, компьютеры TX-0 и TX-2, годились не только для управления системами ведения огня. В 1949 году лаборатории поручили разработку системы компьютерного управления фрезерным станком. Дело в том, что создание новых реактивных истребителей требовало изготовления компонентов корпуса с высочайшей точностью, которая была недостижима даже самыми квалифицированными фрезеровщиками.