Colossus dator

Ej att förväxla med den fiktiva datorn med samma namn i filmen Colossus: The Forbin Project .

Colossus dator
Colossus.jpg
En Colossus Mark 2-dator som drivs av Wrens . Den lutande kontrollpanelen till vänster användes för att ställa in "pin" (eller "cam") mönster på Lorenz. Papperstejptransporten "sängplats" är till höger.
Utvecklare Tommy Flowers , assisterad av Sidney Broadhurst, William Chandler och för Mark 2-maskinerna, Allen Coombs
Tillverkare Postkontorets forskningsstation
Typ Specialanpassad elektronisk digital programmerbar dator
Generation Första generationens dator
Utgivningsdatum
  • Mk 1: December 1943 ( 1943-12 )
  • Mk 2: 1 juni 1944 ( 1944-06-01 )
Avvecklad 1960
Enheter skickas 12
Media
CPU Anpassade kretsar med termioniska ventiler och tyratroner . Totalt 1 600 i Mk 1 och 2 400 i Mk 2. Även reläer och stegbrytare
Minne Inget (inget RAM )
Visa Indikatorlampa panel
Inmatning Pappersband med upp till 20 000 × 5-bitars tecken i en kontinuerlig slinga
Kraft 8,5 kW

Colossus var en uppsättning datorer som utvecklades av brittiska kodbrytare under åren 1943–1945 för att hjälpa till med kryptoanalysen av Lorenz-chifferet . Colossus använde termionventiler (vakuumrör) för att utföra booleska och räknande operationer. Colossus anses alltså vara världens första programmerbara , elektroniska , digitala dator, även om den programmerades av strömbrytare och pluggar och inte av ett lagrat program .

Colossus designades av General Post Office (GPO) forskningstelefoningenjör Tommy Flowers för att lösa ett problem från matematikern Max Newman vid Government Code and Cypher School (GC&CS) i Bletchley Park . Alan Turings användning av sannolikhet i kryptoanalys (se Banburismus ) bidrog till dess design. Det har ibland felaktigt angetts att Turing designade Colossus för att hjälpa krypteringsanalysen av Enigma . (Turings maskin som hjälpte till att avkoda Enigma var den elektromekaniska Bombe , inte Colossus.)

Prototypen, Colossus Mark 1 , visades fungera i december 1943 och användes i Bletchley Park i början av 1944. En förbättrad Colossus Mark 2 som använde skiftregister för att femdubbla bearbetningshastigheten, fungerade först den 1 juni 1944, precis i dags för landningarna i Normandie på D-dagen. Tio kolosser var i bruk i slutet av kriget och en elfte var under drift. Bletchley Parks användning av dessa maskiner gjorde det möjligt för de allierade att erhålla en stor mängd militär intelligens på hög nivå från avlyssnade radiotelegrafimeddelanden mellan det tyska överkommandot ( OKW ) och deras arméledningar i hela det ockuperade Europa.

Existensen av Colossus-maskinerna hölls hemlig fram till mitten av 1970-talet. Alla utom två maskiner demonterades till så små delar att man inte kunde sluta sig till deras användning. De två bevarade maskinerna demonterades så småningom på 1960-talet. En fungerande ombyggnad av en Mark 2 Colossus slutfördes 2008 av Tony Sale och ett team av volontärer; den visas på National Museum of Computing på Bletchley Park .

Syfte och ursprung

Se även: Krypteringsanalys av Lorenz-chifferet
En Lorenz SZ42 chiffermaskin med locken borttagna på National Museum of Computing på Bletchley Park
Lorenz SZ-maskinerna hade 12 hjul, var och en med olika antal kammar (eller "stift").
Hjulnummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
BP hjulnamn ψ 1 ψ 2 ψ 3 ψ 4 ψ 5 μ 37 μ 61 χ 1 χ 2 χ 3 χ 4 χ 5
Antal kammar (stift) 43 47 51 53 59 37 61 41 31 29 26 23

Colossus-datorerna användes för att hjälpa till att dechiffrera avlyssnade radioteleprintermeddelanden som hade krypterats med en okänd enhet. Underrättelseinformation avslöjade att tyskarna kallade de trådlösa teleprinteröverföringssystemen "Sägefisch" (sågfisk). Detta ledde till att britterna kallade krypterad tysk teleprintertrafik för " Fish ", och den okända maskinen och dess avlyssnade meddelanden " Tunny " (tonfisk).

Innan tyskarna ökade säkerheten för sina operationsprocedurer, diagnostiserade brittiska kryptoanalytiker hur den osedda maskinen fungerade och byggde en imitation av den kallad " Brittisk tunny ".

Man drog slutsatsen att maskinen hade tolv hjul och använde en Vernam-chiffreringsteknik på meddelandetecken i den vanliga 5-bitars ITA2 -telegrafkoden. Den gjorde detta genom att kombinera klartexttecken med en ström av nyckeltecken med hjälp av XOR Boolean-funktionen för att producera chiffertexten .

I augusti 1941 ledde en misstag från tyska operatörer till att två versioner av samma meddelande med identiska maskininställningar överfördes. Dessa avlyssnades och arbetades vidare på Bletchley Park. Först härledde John Tiltman , en mycket begåvad GC&CS-kryptanalytiker, en nyckelström på nästan 4000 tecken. Sedan Bill Tutte , en nyligen anländ medlem av forskningssektionen, denna nyckelström för att räkna ut den logiska strukturen hos Lorenz-maskinen. Han drog slutsatsen att de tolv hjulen bestod av två grupper om fem, som han kallade χ ( chi ) och ψ ( psi ) hjulen, de återstående två kallade han μ ( mu ) eller "motorhjul". Chi - hjulen steg regelbundet med varje bokstav som var krypterad, medan psi -hjulen steg oregelbundet, under kontroll av motorhjulen.

Kammar på hjul 9 och 10 som visar deras upphöjda (aktiva) och sänkta (inaktiva) positioner. En aktiv kam vände om värdet på en bit (0→1 och 1→0).

Med en tillräckligt slumpmässig nyckelström tar ett Vernam-chiffer bort den naturliga språkegenskapen hos ett klartextmeddelande att ha en ojämn frekvensfördelning av de olika tecknen, för att skapa en enhetlig fördelning i chiffertexten. Tunny-maskinen gjorde detta bra. Kryptanalytikerna kom dock fram till att genom att undersöka frekvensfördelningen av tecken-till-teckenförändringarna i chiffertexten, istället för de vanliga tecknen, skedde ett avsteg från enhetlighet som gav en väg in i systemet. Detta uppnåddes genom "differentiering" där varje bit eller tecken XOR-edades med sin efterföljare. Efter att Tyskland kapitulerat, fångade allierade styrkor en Tunny-maskin och upptäckte att det var den elektromekaniska Lorenz SZ ( Schlüsselzusatzgerät , chifferfäste) in-line chiffermaskin.

För att dekryptera de överförda meddelandena behövde två uppgifter utföras. Den första var "wheel breaking", vilket var upptäckten av kammönstren för alla hjul. Dessa mönster sattes upp på Lorenz-maskinen och användes sedan under en bestämd tidsperiod för en rad olika meddelanden. Varje sändning, som ofta innehöll mer än ett meddelande, var krypterad med en annan startposition för hjulen. Alan Turing uppfann en metod för hjulbrytning som blev känd som Turingery . Turings teknik utvecklades vidare till "Rectangling", för vilken Colossus kunde ta fram tabeller för manuell analys. Colossi 2, 4, 6, 7 och 9 hade en "gadget" för att underlätta denna process.

Den andra uppgiften var "hjulinställning" , som räknade ut startpositionerna för hjulen för ett visst meddelande och kunde bara göras när kammönstren var kända. Det var denna uppgift som Colossus ursprungligen designades för. För att upptäcka startpositionen för chi -hjulen för ett meddelande jämförde Colossus två teckenströmmar och räknade statistik från utvärderingen av programmerbara booleska funktioner. De två strömmarna var chiffertexten, som lästes i hög hastighet från ett pappersband, och nyckelströmmen, som genererades internt, i en simulering av den okända tyska maskinen. Efter en följd av olika Colossus-körningar för att upptäcka de troliga chi -hjulinställningarna, kontrollerades de genom att undersöka frekvensfördelningen av tecknen i den bearbetade chiffertexten. Colossus producerade dessa frekvensräkningar.

Dekrypteringsprocesser

Notation
oformatterad text

key – sekvensen av tecken som används i binär XOR med klartext för att ge chiffertexten
chi- komponent av nyckel
psi- komponent av nyckel

utökad psi – den faktiska sekvensen av tecken som läggs till av psi - hjulen, inklusive de när de inte går framåt
chiffertext
dechi — chiffertexten med chi - komponenten från nyckeln borttagen
något av ovanstående XOR'ed med dess efterföljande karaktär eller bit
XOR-operationen
Bletchley Park stenografi för telegrafikodutrymme ( noll)
Bletchley Park stenografi för telegrafi kodmärke ( ett )

Genom att använda differentiering och veta att psi- hjulen inte gick framåt med varje tecken, kom Tutte fram till att om man bara försökte två differentierade bitar (impulser) av chi -strömmen mot den differentierade chiffertexten skulle det producera en statistik som var icke-slumpmässig. Detta blev känt som Tuttes "1+2 break in" . Det innebar att beräkna följande booleska funktion:

och räkna antalet gånger det gav "falskt" (noll). Om detta antal översteg ett fördefinierat tröskelvärde känt som "inställd total", skrevs det ut. Kryptanalytikern skulle undersöka utskriften för att avgöra vilken av de förmodade startpositionerna som mest sannolikt var den korrekta för chi -1- och chi -2-hjulen.

Denna teknik skulle sedan tillämpas på andra par av, eller enstaka, impulser för att bestämma den sannolika startpositionen för alla fem chi -hjulen. Från detta dechi (D) för en chiffertext erhållas, från vilken psi -komponenten kunde tas bort med manuella metoder. Om frekvensfördelningen av tecken i dechi- versionen av chiffertexten var inom vissa gränser, ansågs "hjulinställning" för chi -hjulen ha uppnåtts, och meddelandeinställningarna och dechi överfördes till " Testery " . Detta var avsnittet på Bletchley Park ledd av Major Ralph Tester där huvuddelen av dekrypteringsarbetet gjordes med manuella och språkliga metoder.

Colossus kunde också härleda startpositionen för psi- och motorhjulen, men detta gjordes inte mycket förrän de sista månaderna av kriget när det fanns gott om Colossi tillgängliga och antalet Tunny-meddelanden hade minskat.

Design och konstruktion

Ventiler (rör) ses på ändan i en rekreation av Colossus-datorn

.

Colossus utvecklades för " Newmanry ", sektionen ledd av matematikern Max Newman som var ansvarig för maskinmetoder mot tolvrotorn Lorenz SZ40/42 on-line teleprinter chiffermaskin (kodnamnet Tunny, för tonfisk). Colossus designen uppstod ur ett tidigare projekt som producerade en räknemaskin kallad " Heath Robinson ". Även om det bevisade konceptet med maskinanalys för denna del av processen, var det till en början opålitligt. De elektromekaniska delarna var relativt långsamma och det var svårt att synkronisera två slingade pappersband , den ena innehöll det krypterade meddelandet och den andra representerade en del av nyckelströmmen i Lorenz-maskinen, även banden tenderade att sträcka sig när de lästes upp till upp till 2000 tecken per sekund.

Stegväxling påstås från en original Colossus som presenterades av direktören för GCHQ till direktören för NSA för att markera 40-årsdagen av UKUSA-avtalet 1986

Tommy Flowers MBE var senior elektriker och chef för växlingsgruppen vid Post Office Research Station i Dollis Hill . Före sitt arbete på Colossus hade han varit involverad i GC&CS i Bletchley Park från februari 1941 i ett försök att förbättra de bomber som användes i kryptoanalysen av den tyska Enigma-chiffermaskinen. Han rekommenderades till Max Newman av Alan Turing, som hade blivit imponerad av hans arbete med bomberna. Huvudkomponenterna i Heath Robinson-maskinen var följande.

Blommor hade tagits in för att designa Heath Robinsons kombinationsenhet. Han var inte imponerad av systemet med ett nyckelband som måste hållas synkroniserat med meddelandebandet och på eget initiativ designade han en elektronisk maskin som eliminerade behovet av nyckelbandet genom att ha en elektronisk analog till Lorenz ( Tunny) maskin. Han presenterade denna design för Max Newman i februari 1943, men idén att de ett till två tusen termionventiler ( vakuumrör och tyratroner ) som föreslagits kunde fungera tillsammans på ett tillförlitligt sätt, möttes med stor skepsis, så fler Robinsons beställdes från Dollis Hill. Flowers visste dock från sitt arbete före kriget att de flesta termioniska ventilfel uppstod som ett resultat av de termiska påfrestningarna vid uppstart, så att inte stänga av en maskin minskade felfrekvensen till mycket låga nivåer. Dessutom, om värmarna startades vid en låg spänning och sedan långsamt fördes upp till full spänning, reducerades termisk stress. Själva ventilerna skulle kunna lödas in för att undvika problem med plug-in baser, som kan vara opålitliga. . Blommor höll fast vid idén och fick stöd från forskningsstationens direktör, W Gordon Radley

Flowers och hans team på ett femtiotal personer i växlingsgruppen tillbringade elva månader från början av februari 1943 med att designa och bygga en maskin som undvek den andra tejpen av Heath Robinson, genom att generera hjulmönstren elektroniskt. Flowers använde en del av sina egna pengar för projektet. Denna prototyp, Mark 1 Colossus, innehöll 1 600 termionventiler (rör). Den fungerade tillfredsställande på Dollis Hill den 8 december 1943 och demonterades och fraktades till Bletchley Park, där den levererades den 18 januari och återmonterades av Harry Fensom och Don Horwood. Den var i drift i januari och den attackerade framgångsrikt sitt första meddelande den 5 februari 1944. Det var en stor struktur och kallades "Colossus", förmodligen av WRNS -operatörerna. Men ett memo som hölls i National Archives skrivet av Max Newman den 18 januari 1944 visar att "Colossus ankommer idag".

Under utvecklingen av prototypen hade en förbättrad design utvecklats – Mark 2 Colossus. Fyra av dessa beställdes i mars 1944 och i slutet av april hade antalet beställda utökats till tolv. Dollis Hill sattes under press att den första av dessa skulle fungera senast den 1 juni. Allen Coombs tog över ledningen av produktionen Mark 2 Colossi, varav den första – innehållande 2 400 ventiler – togs i drift klockan 08:00 den 1 juni 1944, lagom till den allierade invasionen av Normandie på D -dagen . Därefter levererades Colossi med en hastighet av ungefär en i månaden. Vid tiden för VE Day var det tio kolosser som arbetade på Bletchley Park och man hade börjat montera en elfte.

Colossus 10 med sin förlängda säng i Block H i Bletchley Park i utrymmet som nu innehåller Tunny-galleriet på National Museum of Computing

Huvudenheterna i Mark 2-designen var följande.

  • En bandtransport med en 8-fotocells avläsningsmekanism.
  • Ett sexteckens FIFO- skiftregister .
  • Tolv tyratronringbutiker som simulerade Lorenz-maskinen som genererade en bitström för varje hjul.
  • Paneler med omkopplare för att specificera programmet och "set total".
  • En uppsättning funktionella enheter som utförde booleska operationer.
  • En "spännräknare" som kan avbryta räkningen för en del av bandet.
  • En masterkontroll som hanterade klockning, start- och stoppsignaler, räknaravläsning och utskrift.
  • Fem elektroniska räknare.
  • En elektrisk skrivmaskin.

Det mesta av designen av elektroniken gjordes av Tommy Flowers, assisterad av William Chandler, Sidney Broadhurst och Allen Coombs; med Erie Speight och Arnold Lynch som utvecklade den fotoelektriska avläsningsmekanismen. Coombs kom ihåg Flowers, efter att ha tagit fram ett grovt utkast till sin design, rivit den i bitar som han delade ut till sina kollegor för att de skulle göra den detaljerade designen och få sitt team att tillverka den. Mark 2 Colossi var båda fem gånger snabbare och var enklare att använda än prototypen.

Datainmatning till Colossus var genom fotoelektrisk läsning av en papperstranskription av det krypterade avlyssnade meddelandet. Detta arrangerades i en kontinuerlig slinga så att det kunde läsas och läsas om flera gånger – det fanns ingen intern lagring för data. Designen övervann problemet med att synkronisera elektroniken med hastigheten på meddelandebandet genom att generera en klocksignal från att läsa dess kedjehjulshål. Arbetshastigheten begränsades alltså av mekaniken för att läsa bandet. Under utvecklingen testades bandläsaren upp till 9700 tecken per sekund (53 mph) innan bandet sönderföll. Så 5000 tecken/sekund (40 fot/s (12,2 m/s; 27,3 mph)) fastställdes som hastighet för regelbunden användning. Flowers designade ett 6-teckens skiftregister, som användes både för att beräkna deltafunktionen (ΔZ) och för att testa fem olika möjliga startpunkter för Tunnys hjul i de fem processorerna. Denna femvägs-parallellism möjliggjorde att fem samtidiga tester och räkningar kunde utföras, vilket gav en effektiv bearbetningshastighet på 25 000 tecken per sekund. Beräkningen använde algoritmer utarbetade av WT Tutte och kollegor för att dekryptera ett Tunny-meddelande.

Drift

Kolossvalspanel som visar bland annat urval av den bortre tejpen på sängkanten och för inmatning till algoritmen: Δ Z , Δ och Δ .

Newmanry bemannades av kryptoanalytiker, operatörer från Women's Royal Naval Service (WRNS) – känd som "Wrens" – och ingenjörer som ständigt var till hands för underhåll och reparation. Vid slutet av kriget var bemanningen 272 gärdsmyg och 27 män.

Det första jobbet med att driva Colossus för ett nytt meddelande var att förbereda pappersbandslingan. Detta utfördes av gärdsmygarna som satte ihop de två ändarna med hjälp av Bostik- lim, vilket säkerställde att det fanns en 150 tecken lång blank tejp mellan slutet och början av meddelandet. Med hjälp av en speciell handstans satte de in ett starthål mellan den tredje och fjärde kanalen 2 + 1 ⁄ 2 kedjehjulshål från änden av ämnessektionen, och ett stopphål mellan den fjärde och femte kanalen 1 + 1 ⁄ 2 kedjehjulshål från slutet av tecknen i meddelandet. Dessa lästes av speciellt placerade fotoceller och indikerade när meddelandet skulle börja och när det slutade. Operatören skulle sedan trä papperstejpen genom grinden och runt remskivorna på sängen och justera spänningen. Den två-tejpade sängkonstruktionen hade tagits vidare från Heath Robinson så att en tejp kunde laddas medan den föregående kördes. En omkopplare på urvalspanelen angav "nära" eller "fjärr" bandet.

Efter att ha utfört olika återställnings- och nollställningsuppgifter skulle Wren-operatörerna, under instruktion från kryptoanalytikern, använda "set total" decenniumswitcharna och K2-panelomkopplarna för att ställa in den önskade algoritmen. De skulle sedan starta sängbottnens tejpmotor och lampa och, när bandet var i hastighet, aktivera huvudstartbrytaren.

Vid VE-Day med tio kolosser användes sju för "hjulinställning" och 3 för "hjulbrott".

Programmering

Colossus K2 switchpanel som visar omkopplare för att specificera algoritmen (till vänster) och räknarna som ska väljas (till höger).
Colossus 'set total' switchpanel

Howard Campaigne, en matematiker och kryptoanalytiker från US Navy's OP-20-G , skrev följande i ett förord ​​till Flowers 1983 artikel "The Design of Colossus".

Min syn på Colossus var kryptanalytiker-programmeraren. Jag sa åt maskinen att göra vissa beräkningar och räkningar, och efter att ha studerat resultaten sa jag åt den att göra ett annat jobb. Det kom inte ihåg det tidigare resultatet och kunde inte heller ha agerat på det om det gjorde det. Colossus och jag alternerade i en interaktion som ibland uppnådde en analys av ett ovanligt tyskt chiffersystem, kallat "Geheimschreiber" av tyskarna och "Fish" av kryptoanalytikerna.

Colossus var inte en dator med lagrat program . Indata för de fem parallella processorerna lästes från den loopade meddelandepapperstejpen och de elektroniska mönstergeneratorerna för chi , psi och motorhjul. Programmen för processorerna ställdes in och hölls på switcharna och jackpanelanslutningarna. Varje processor kunde utvärdera en boolesk funktion och räkna och visa antalet gånger den gav det angivna värdet "falskt" (0) eller "sant" (1) för varje passerande av meddelandebandet.

Indata till processorerna kom från två källor, skiftregistren från bandavläsning och tyratronringarna som emulerade hjulen på Tunny-maskinen. Tecknen på pappersbandet kallades Z och karaktärerna från Tunny-emulatorn hänvisades till med de grekiska bokstäverna som Bill Tutte hade gett dem när han utarbetade maskinens logiska struktur. På urvalspanelen specificerade omkopplarna antingen Z eller ΔZ , antingen eller Δ och antingen eller Δ för data ska skickas till jackfältet och 'K2 switch panel'. Dessa signaler från hjulsimulatorerna skulle kunna specificeras som att de kliver på med varje nytt pass av meddelandebandet eller inte.

K2 switchpanelen hade en grupp omkopplare på vänster sida för att specificera algoritmen. Omkopplarna på höger sida valde räknaren till vilken resultatet matades. Plugboardet gjorde det möjligt att ställa mindre specialiserade villkor. Totalt sett tillät K2-omkopplarpanelens omkopplare och plugboardet cirka fem miljarder olika kombinationer av de valda variablerna.

Som ett exempel: en uppsättning körningar för ett meddelandeband kan initialt involvera två chi- hjul, som i Tuttes 1+2-algoritm. En sådan tvåhjulskörning kallades en långkörning, som tog i genomsnitt åtta minuter om inte parallelliteten utnyttjades för att minska tiden med en faktor fem. De efterföljande körningarna kan bara innebära att ett chi- hjul ställs in, vilket ger en kort löptur som tar cirka två minuter. Inledningsvis, efter den initiala långa körningen, specificerades valet av nästa algoritm som skulle testas av kryptoanalytikern. Erfarenheten visade dock att beslutsträd för denna iterativa process kunde tas fram för användning av Wren-operatörerna i en del av fallen.

Inflytande och öde

Även om Colossus var den första av de elektroniska digitala maskinerna med programmerbarhet, även om den begränsades av moderna standarder, var den inte en maskin för allmänt bruk, designad för en rad kryptoanalytiska uppgifter, de flesta involverade att räkna resultaten av att utvärdera booleska algoritmer.

En Colossus-dator var alltså inte en helt Turing komplett maskin. University of San Francisco professor Benjamin Wells har dock visat att om alla tio Colossus-maskiner som tillverkats omarrangerades i ett specifikt kluster , skulle hela uppsättningen datorer ha kunnat simulera en universell Turing-maskin och därmed vara Turing komplett.

Colossus och skälen till dess konstruktion var mycket hemliga och förblev så i 30 år efter kriget. Följaktligen ingick det inte i historien om datorhårdvara på många år, och Flowers och hans medarbetare berövades det erkännande de skulle. Kolosserna 1 till 10 demonterades efter kriget och delar återfördes till postkontoret. Vissa delar, sanerade med avseende på deras ursprungliga syfte, togs till Max Newmans Royal Society Computing Machine Laboratory vid Manchester University . Tommy Flowers fick order om att förstöra all dokumentation och brände dem i en ugn på Dollis Hill. Han sa senare om den ordningen:

Det var ett fruktansvärt misstag. Jag fick i uppdrag att förstöra alla register, vilket jag gjorde. Jag tog alla ritningar och planerna och all information om Colossus på papper och la den i pannelden. Och såg det brinna.

Colossi 11 och 12, tillsammans med två replika Tunny-maskiner, behölls och flyttades till GCHQs nya huvudkontor i Eastcote i april 1946, och igen med GCHQ till Cheltenham mellan 1952 och 1954. En av Colossi, känd som Colossus Blue , demonterades 1959; den andra 1960. Det hade gjorts försök att anpassa dem till andra syften, med varierande framgång; under sina senare år hade de använts för träning. Jack Good berättade hur han var den första att använda Colossus efter kriget, och övertalade USA:s nationella säkerhetsbyrå att den kunde användas för att utföra en funktion som de planerade att bygga en specialmaskin för. Colossus användes också för att utföra teckenräkningar på engångsblockband för att testa för icke-slumpmässighet.

Ett litet antal personer som var förknippade med Colossus – och visste att storskaliga, pålitliga, höghastighets elektroniska digitala datorenheter var möjliga – spelade betydande roller i det tidiga datorarbetet i Storbritannien och förmodligen i USA. Men eftersom det var så hemligt hade det föga direkt inflytande på utvecklingen av senare datorer; det var EDVAC som var den tidens främsta datorarkitektur. 1972 skrev Herman Goldstine , som inte var medveten om Colossus och dess arv till projekten av människor som Alan Turing ( ACE ), Max Newman ( Manchester-datorer ) och Harry Huskey ( Bendix G-15 ), att,

Storbritannien hade en sådan vitalitet att man omedelbart efter kriget kunde påbörja så många genomtänkta och väl genomförda projekt inom datorområdet.

Professor Brian Randell , som grävde fram information om Colossus på 1970-talet, kommenterade detta och sa att:

Det är min åsikt att COLOSSUS-projektet var en viktig källa till denna vitalitet, en som till stor del har varit ouppskattad, liksom betydelsen av dess platser i kronologin för uppfinningen av den digitala datorn.

Randells ansträngningar började bära frukt i mitten av 1970-talet. Sekretessen om Bletchley Park hade brutits när gruppkapten Winterbotham publicerade sin bok The Ultra Secret 1974. Randell forskade i datavetenskapens historia i Storbritannien för en konferens om datavetenskapens historia som hölls vid Los Alamos Scientific Laboratory, New Mexico den 10-15 juni 1976 och fick tillstånd att presentera ett dokument om utvecklingen av COLOSSI i krigstid vid Post Office Research Station, Dollis Hill (i oktober 1975 hade den brittiska regeringen släppt en serie undertextade fotografier från Public Record Office). Intresset för "avslöjanden" i hans tidning resulterade i ett speciellt kvällsmöte när Randell och Cooombs svarade på ytterligare frågor. Coombs skrev senare att ingen medlem i vårt team någonsin kunde glömma gemenskapen, känslan av syfte och framför allt den andlösa spänningen från dessa dagar . År 1977 publicerade Randell en artikel The First Electronic Computer i flera tidskrifter.

I oktober 2000 släpptes en 500-sidig teknisk rapport om Tunny-chifferet och dess kryptoanalys – med titeln General Report on Tunny – av GCHQ till National Public Record Office , och den innehåller en fascinerande uppmaning till Colossus av kryptograferna som arbetade med den :

Det är beklagligt att det inte är möjligt att ge en adekvat uppfattning om fascinationen av en koloss i arbete; dess stora bulk och uppenbara komplexitet; den fantastiska hastigheten av tunn papperstejp runt de glittrande remskivorna; det barnsliga nöjet att inte-inte, span, skriva ut huvudhuvud och andra prylar; trolldomen med rent mekanisk avkodning bokstav för bokstav (en novis trodde att hon blev lurad); skrivmaskinens kusliga agerande när det gäller att skriva ut de korrekta noterna utan och bortom mänsklig hjälp; stegningen av displayen; perioder av ivriga förväntan som kulminerar i att det efterlängtade partituren plötsligt dyker upp; och de märkliga rytmerna som kännetecknar varje typ av löpning: det ståtliga inbrottet, det oberäkneliga kortloppet, regelbundenhet i hjulbrott, den stela rektangeln som avbryts av de vilda sprången i vagnen-return, det frenetiska pladderet av en motorkörning, till och med den löjliga frenesi av mängder av falska partitur.

Rekonstruktion

Ett team ledd av Tony Sale (höger) rekonstruerade en Colossus Mark II på Bletchley Park. Här, 2006, övervakar Sale brytningen av ett krypterat meddelande med den färdiga maskinen.

Konstruktionen av en fullt fungerande ombyggnad av en Colossus Mark 2 genomfördes mellan 1993 och 2008 av ett team ledd av Tony Sale. Trots att ritningarna och hårdvaran förstördes överlevde en överraskande mängd material, främst i ingenjörers anteckningsböcker, men en stor del av det i USA. Den optiska bandläsaren kan ha utgjort det största problemet, men Dr. Arnold Lynch , dess originaldesignern kunde designa om den till sin egen originalspecifikation. Rekonstruktionen visas, på den historiskt korrekta platsen för Colossus No. 9, på The National Museum of Computing, i H Block Bletchley Park i Milton Keynes , Buckinghamshire.

I november 2007, för att fira att projektet avslutades och för att markera starten på ett insamlingsinitiativ för National Museum of Computing, ställde en Cipher Challenge den ombyggda Colossus mot radioamatörer över hela världen genom att vara först med att ta emot och avkoda tre meddelanden krypterade med Lorenz SZ42 och sänds från radiostationen DL0HNF i Heinz Nixdorf MuseumsForums datormuseum. Utmaningen vanns lätt av radioamatören Joachim Schüth, som noggrant hade förberett sig inför evenemanget och utvecklat sin egen signalbehandling och kodbrytande kod med Ada . Colossus-teamet hämmades av sin önskan att använda radioutrustning från andra världskriget, vilket försenade dem med en dag på grund av dåliga mottagningsförhållanden. Trots det tog segrarens 1,4 GHz laptop, som körde sin egen kod, mindre än en minut att hitta inställningarna för alla 12 hjulen. Den tyska kodbrytaren sa: "Min bärbara dator smälte chiffertext med en hastighet av 1,2 miljoner tecken per sekund – 240 gånger snabbare än Colossus. Om du skalar CPU-frekvensen med den faktorn får du en ekvivalent klocka på 5,8 MHz för Colossus. Det är en anmärkningsvärd hastighet för en dator byggd 1944."

Cipher Challenge verifierade att ombyggnadsprojektet hade slutförts framgångsrikt. "På styrkan av dagens prestation är Colossus lika bra som det var för sex decennier sedan", kommenterade Tony Sale. "Vi är glada över att ha producerat en passande hyllning till människorna som arbetade på Bletchley Park och vars hjärna utvecklade dessa fantastiska maskiner som bröt dessa chiffer och förkortade kriget med många månader."

Framifrån av Colossus-ombyggnaden som visar, från höger till vänster (1) "sängstället" som innehåller meddelandebandet i sin kontinuerliga slinga och med en andra laddad. (2) J-racket som innehåller urvalspanelen och pluggpanelen. (3) K-stället med den stora "Q"-omkopplarpanelen och lutande patchpanel. (4) Det dubbla S-stället som innehåller kontrollpanelen och, ovanför bilden av ett frimärke, fem tvåraders räknare. (5) Den elektriska skrivmaskinen framför de fem uppsättningarna med fyra "set totalt" decenniumsbrytare i C-racket.

Andra betydelser

Se även: Lista över fiktiva datorer

Det fanns en fiktiv dator som heter Colossus i filmen Colossus: The Forbin Project från 1970 som baserades på 1966 års roman Colossus av DF Jones . Detta var en slump eftersom det föregår offentliggörandet av information om Colossus, eller till och med dess namn.

Neal Stephensons roman Cryptonomicon (1999) innehåller också en fiktiv behandling av Turing och Bletchley Parks historiska roll.

Se även

Fotnoter

Vidare läsning

En guidad rundtur i parkens historia och geografi, skriven av en av grundarna av Bletchley Park Trust

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Colossus_computer&oldid=1139389577 "