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現代模塊化的誕生http://www.sina.com.cn 2008年03月15日 07:39 中國質量新聞網
現代標準化前沿——模塊化(三) 現代模塊化的誕生 提要 ■ 模塊化是解決復雜問題的一種方法。 ■ 我國北宋時代畢昇發明的活字印刷術就非常成功地運用了模塊化。到了工業化時代,模塊化更是大行其道。 眾所周知,世界上第一臺計算機是1944年誕生的。但是,直到1965年,計算機都是整機制造的,不同廠家、乃至同一廠家此前不同時期的產品,其操作系統、處理器、應用軟件等都不能兼容。這不僅給用戶帶來極大麻煩,而且對計算機產業發展極為不利,系統兼容無疑成為突出的障礙。 20年的時間,計算機的設計師們為什么解決不了系統兼容問題?關鍵是計算機系統太復雜。因為系統越復雜,要素就越多,相互關聯也越多;識別這些關聯困難,解決和處理這些關聯更困難。例如,當設計師對驅動系統做出某種決定后,便引起了與主板有關的問題,繼而又引起與顯示屏有關的問題;當設計師對顯示屏的參數進行重新選擇,又引起與主板的另一個問題,這又會反饋給驅動系統;重新調整驅動系統,又引起了線路結構問題。按下葫蘆浮起瓢,這就是計算機這個復雜系統所造成的“復雜性災難”。 模塊化是解決復雜問題的一種方法。我國北宋時代畢昇發明的活字印刷術就非常成功地運用了標準件、互換性、通用性、分解與組合、重復利用等方法和原則,解決了雕版印刷所遇到的復雜性難題,是較早的模塊化杰作。到了工業化時代,模塊化更是大行其道,那么電腦設計師們為什么不能采用模塊化的設計路線呢? 面對“復雜性災難”,有人提出過模塊化的主張,但由于計算機遠比活字印刷或經典模塊化產品復雜,把已有的系統推倒重來,根本無法在當時的系統中實施。在這個過程中,有學者把計算機系統界定為一種組合式制品,向模塊化設計邁出了關鍵一步。進一步的構想是將設計方案核心模塊化,即除軟件之外,定義了內存、控制、運算單元、輸入、輸出和外部存儲六大基本要素。按照這個構想,不同設計師可以分頭開始每個功能單元的開發,解決每一單元的具體難題,并且最終能組合在一起實現完整的功能。如首選路徑不成功,就可以轉向另一條,這樣在某個次級單元中解決問題的失敗就不會妨礙另一個單元中問題的解決。這些構想對模塊化基本理論的形成具有深遠的、重大的影響。到1951年,微程序設計實現了緊密關聯的計算機控制邏輯的模塊化,即把控制邏輯從硬件中分離出來,把計算機分解為指令集、微程序設計和數據通路三個獨立的模塊。這意味著,盡管用戶的處理器有大有小,但所有的機器均使用相同的指令集。正是微程序設計為IBM的工程師們提供了解決問題的方法,并且是基于模塊化原理的方法。 雖然模塊化的設計思路漸近成熟,但當時的計算機設計師們依舊圍著大型機轉,根本沒有工業化批量生產的想法。而IBM的設計思路是開發一族兼容性好的計算機,目標是大批量、低成本的制造,這就必須使用標準化的、可以互換的組件。1948年,IBM的第一個標準化電子電路問世。1957年晶體管電路登上技術舞臺,為IBM開發標準模塊系統奠定了基礎。自1958年開始,IBM的電路、卡片、電路板、電源、存儲器、機身和外殼先后都實現了標準化。1964年年初,IBM建成固態邏輯技術。至此,模塊化設計和模塊化生產水到渠成。 1964年4月7日,在全世界77個城市同時舉行的新聞發布會上,IBM宣布360系列計算機誕生,這為IBM帶來了一個月內簽下了1100份訂單的業績。IBM 360系統的模塊化結構,因其無可置疑的優越性(兼容、擴展、升級)受到用戶的極大歡迎。IBM 360系統的成功,標志著現代模塊化的誕生,是標準化發展史上的一個重要里程碑。 40多年過去了,IBM 360系統所開拓的模塊化之路,早已被計算機同行廣為采用并已擴散到其他產業和行業。《中國質量報》 □ 李春田
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