Historia komputerów

Projekt Whirlwind  – Massachusetts Institute of Technology

W okresie II Wojny Światowej był jeszcze jeden ważny ośrodek rozwoju komputerów w USA – Massachusetts Institute of Technology (MIT). MIT to jedna z najbardziej prestiżowych uczelni technicznych Stanów Zjednoczonych, jak większość uczelni technicznych w czasie wojny dostawała zlecenia od armii amerykańskiej. Marynarka wojenna zwróciła się do tej Politechniki o zaprojektowanie i skonstruowanie symulatora lotów, działającego w czasie rzeczywistym. Załoga samolotu miała siedzieć w symulatorze, wykonywać wszystkie działania tak, jak w prawdziwym samolocie, a komputer miał symulować realistyczne warunki bojowe. Od 1945 r. zajęło się tym Laboratorium Serwomechanizmów pod kierownictwem inżyniera elektrotechnika Jaya W. Forrestera. Projekt otrzymał nazwę Whirlwind.

Największym problemem, przed którym stanął zespół Forrestera było to, że ówczesne komputery działały w trybie wsadowym. Zbiory danych i program były przygotowywane, wczytywane do komputera, komputer wykonywał obliczenia i drukował wyniki. Potem przygotowywano nowy program i nowe dane, które były przetwarzane jako kolejne zadanie. Do tego komputery były maszynami szeregowymi, czyli posiadały tylko jeden arytmometr (jednostkę obliczeniową) przetwarzający po jednym bicie na takt zegara – liczyły bardzo wolno. Symulator dla pilotów miał działać w czasie rzeczywistym i na bieżąco reagować na działanie użytkownika, zatem musiał działać bardzo szybko.


Komputer Whirlwind. Zespół Forrestera przy pracy (foto. Wikipedia)

Prace projektowe trwały kilka lat i tak naprawdę budowę maszyny rozpoczęto na przełomie 1947 i 1948 roku. Zaprojektowano komputer 16 bitowy, który dane i program miał zapisany w pamięci i posiadał szesnaście jednostek liczących, przetwarzających dane równolegle, czyli na 16 arytmometrach w tym samym czasie. Pozwoliło to na wykonywanie 50 tys. operacji na sekundę. Była to prędkość nieprawdopodobna jak na tamte czasy.  Jednakże, w 1951 r., kiedy uruchomiono pierwsza wersję komputera Whirlwind, standardowe pamięci lampowe CRT ograniczały możliwości obliczeniowe komputera do 20 tys. operacji na sekundę. Dlatego chcąc wykorzystać całą moc obliczeniową maszyny, musiano opracować nowy typ pamięci.

Forrester pracował kilka lat nad skonstruowaniem nowej pamięci. Wynalazł pamięć, do budowy której wykorzystał namagnesowane rdzenie ferrytowe (stopy żelaza i węgla) zamontowane na siatce przewodów. Pamięć rdzeniowa (pamięć core) zwana też pamięcią ferrytową była pamięcią nieulotną, czyli zachowującą dane po wyłączeniu zasilania oraz pamięcią o dostępie swobodnym, czyli pamięcią posiadająca możliwość wielokrotnego i łatwego zapisu. Dostęp do niej był 3 razy szybszy niż dotychczas używana pamięć CRT.


Pamięć rdzeniowa komputera Whirlwind (foto. Wikipedia)

W 1953 zastosowano tę pamięć w Whirlwind I. Składała się ona z siatki 32×32 przewodów. W miejscach przecinania się prętów zamontowano namagnesowane rdzenie ferrytowe. Jeden rdzeń zapisywał jeden bit danych, stąd cała siatka miała pojemności 1024 bitów. W komputerze były dwie takie siatki. Dzięki zastosowaniu pamięci rdzeniowej zwiększono moc obliczeniową komputera dwukrotnie, do 40 tys. operacji na sekundę.

Projekt Whirlwind trwał wiele lat, wojna się skończyła i marynarka straciła zainteresowanie budowanym komputerem. Władze uczelni, żeby nie stracić ogromnego budżetu przeznaczonego na projekt- 1,15 milion dolarów, musiały znaleźć inne zajęcie dla Whirlwinda. Lata 50.XX w. to początek „zimnej wojny” między USA a ZSRR i początek szalonego wyścigu zbrojeń. Whirlwindem zainteresowały się siły powietrzne USA, chcące wykorzystać go do obrony przed nalotami sowieckich bombowców.

Komputer z MIT został podłączony do systemu obrony przeciwlotniczej wybrzeża Nowej Anglii o nazwie Cape Cod. Komputer za pomocą łączy telefonicznych otrzymywał dane z 17 radarów rozmieszczonych na wybrzeżu, przetwarzał je, a wyniki wyświetlały się na małym ekranie  o rozdzielczości 256×256 dpi, który wyświetlał tekst i grafikę w czasie rzeczywistym. Początkowo pracowano na danych fikcyjnych, ale potem używano samolotów bombowych, które symulowały naloty sowieckich bombowców.


Ekran wyświetlacza Whirlwind (foto. Wikipedia)

W 1958 r. zapoczątkowano nowy program obrony powietrznej o kryptonimie SAGE, który organizowała firma IBM wspólnie z MIT. Był to program obrony powietrznej całego kraju i komputery z Massachusetts znalazły się w 23 centrach dowodzenia. Program SAGE działał do 1983 r., dzięki czemu Whirlwind stał się najdłużej wykorzystywanym operacyjnie komputerem w historii.

Whirlwind był „pierwszy” w wielu wymiarach. Pierwszy tak drogi komputer. Pierwszy komputer pracujący w czasie rzeczywisty. Pierwszy wyświetlający tekst i dane graficzne na monitorze. Pierwszy komputer 16 bitowy, liczący równolegle. Pierwszy komputer z pamięcią rdzeniową. Co ciekawe, pierwszy komputer, gdzie do pracy wykorzystano pióro świetlne – urządzenie wtedy prototypowe, rozpowszechnione dopiero wiele lat później. Działało w ten sposób, że operator wskazywał nim symbol graficzny samolotu na ekranie, a wtedy Whirlwind na podstawie informacji z radarów podawał dokładne dane samolotu, jego pozycje, szybkość, kurs itp.

Whirlwind był zbudowany z  lamp próżniowych, później Ken Olsen opracował wersję opartą na tranzystorach, która powstała w 1955 roku, znana jako komputer TX-0. Ale o tranzystorach za tydzień.


Jan Rajchmana ze swoją pamięcią rdzeniową (foto. Wikipedia)

Na koniec tradycyjnie Polonicum. Niezależnie od J.W. Forresta nad pamięcią rdzeniową pracował Jan Rajchman (pisałem o nim tydzień temu) genialny elektronik, z pochodzenia Polak, który opatentował w USA 107 wynalazków z zakresu elektroniki i informatyki. Opracował on najpierw swoją pamięć lampową Selectron, a następnie pracował nad pamięcią rdzeniową w tym samym czasie, co Forrester oraz naukowiec pochodzący z Chin An Wang. Polak zrobił swoją pamięć w 1949 r. Kwadratowa matryca pamięci składała się z metalowych prętów, 16×16, które owinięte były na łączeniach ferrytową taśmą. Rajchman pierwszy opatentował pamięć w 1950 r., Forrester w 1951 r., a Wang w 1955 r., choć praktycznie dokonali odkryć w tym samym czasie, niezależnie od siebie.

G.Shamot

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *