Kolosový počítač - Colossus computer - Wikipedia

Kolosový počítač

Počítač Colossus Mark 2 provozovaný společností Wrens.[A] Šikmý ovládací panel vlevo byl použit k nastavení „kolíkových“ (nebo „vačkových“) vzorů Lorenza. Přeprava papírové pásky „bedstead“ je vpravo.
Vývojář	Tommy květiny, ve spolupráci s Sidney Broadhurstem, Williamem Chandlerem a pro stroje Mark 2, Allen Coombs
Výrobce	Výzkumná stanice pošty
Typ	Speciální elektronický digitální programovatelný počítač
Generace	Počítač první generace
Datum vydání	Mk 1: prosinec 1943 (1943-12) Mk 2: 1. června 1944 (1944-06-01)
Přerušeno	1960
Dodané jednotky	12
Média	Elektrický psací stroj výstup Naprogramováno pomocí přepínačů a zásuvných panelů
procesor	Zakázkové obvody využívající termionické ventily a tyratrony. Celkem 1 600 v Mk 1 a 2 400 v Mk 2. Také relé a krokové spínače
Paměť	Žádný (č RAM )
Zobrazit	Panel kontrolky
Vstup	Papírová páska až 20 000 × 5 bitových znaků v nepřetržité smyčce
Napájení	8,5 kW[b]

Kolos byla sada počítače vyvinutý Britem kódovači v letech 1943–1945 pomáhat v dešifrování Lorenzovy šifry. Použitý kolos termionické ventily (vakuové trubice) vystupovat Booleovský a počítání operací. Colossus je tedy považován^[1] jako první na světě programovatelný, elektronický, digitální počítač, i když to bylo naprogramováno přepínači a zástrčkami, a nikoli a uložený program.^[2]

Colossus navrhl Hlavní pošta (GPO) výzkumný telefonní technik Tommy květiny vyřešit problém, který představuje matematik Max Newman na Vládní zákoník a škola Cypher (GC&CS) ve společnosti Bletchley Park. Alan Turing využití pravděpodobnosti při dešifrování (viz Banburismus ) přispěl k jeho designu. Někdy se chybně konstatovalo, že Turing navrhl Colossa na pomoc dešifrování Enigmy.^[3] Turingův stroj, který pomáhal dekódovat Hádanka byl elektromechanický Bombe, ne Kolos.^[4]

Prototyp, Kolos Mark 1, bylo prokázáno, že pracuje v prosinci 1943 a byl používán v Bletchley Parku počátkem roku 1944. Vylepšeno Kolos Mark 2 který použil posuvné registry k pětinásobku rychlosti zpracování nejprve pracoval 1. června 1944, právě včas pro Normandské přistání v den D.^[5] Do konce války bylo v provozu deset Kolosů a jedenáctý byl uveden do provozu.^[5] Použití těchto strojů Bletchley Parkem umožnilo Spojenci získat obrovské množství vysoké úrovně vojenská rozvědka od zachycen radiotelegrafie zprávy mezi Německé vrchní velení (OK) a jejich armáda velení po okupované Evropě.

Existence strojů Colossus byla utajována až do poloviny 70. let; stroje a plány na jejich stavbu byly dříve zničeny v 60. letech v rámci snahy o zachování utajení projektu.^[6][7] To připravilo většinu osob zapojených do Colossus o uznání za průkopnické elektronické digitální výpočty během jejich života. Fungující přestavba Mark 2 Colossus byla dokončena v roce 2008 společností Tony Sale a někteří dobrovolníci; je na displeji v Národní muzeum výpočetní techniky na Bletchley Park.^[8][9][10]

Účel a původ

Šifrovací stroj Lorenz SZ42 s odstraněnými kryty v Národní muzeum výpočetní techniky na Bletchley Park

The Lorenz SZ stroje měl 12 kol, každé s jiným počtem vačky (nebo „špendlíky“).

Číslo kola	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Název kola BP[11]	ψ1	ψ2	ψ3	ψ4	ψ5	μ37	μ61	χ1	χ2	χ3	χ4	χ5
Počet vaček (kolíků)	43	47	51	53	59	37	61	41	31	29	26	23

Počítače Colossus byly použity k rozluštění zachyceného rádia dálnopis zprávy, které byly šifrované pomocí neznámého zařízení. Zpravodajské informace odhalily, že Němci nazývali bezdrátové dálnopisné přenosové systémy "Sägefisch" (sawfish). To vedlo Brity k volání šifrovaného německého dálnopisového provozu “Ryba ",^[12] a neznámý stroj a jeho zachycené zprávy "Tuňák " (tuňák).^[13]

Než Němci zvýšili bezpečnost svých operačních postupů, britští dešifrování diagnostikována jak neviditelný stroj fungoval a vytvořil jeho napodobeninu nazvanou „Britský tuňák ".

Bylo vyvozeno, že stroj měl dvanáct kol a používal a Šifrování Vernam technika na znakech zprávy ve standardním 5bitovém formátu ITA2 telegrafní kód. Udělalo to kombinací prostý text znaky s proudem klíč znaky pomocí XOR Booleovská funkce vyrábět šifrový text.

V srpnu 1941 vedla hrubá chyba německých operátorů k přenosu dvou verzí stejné zprávy se stejným nastavením stroje. Ty byly zachyceny a pracovalo se na nich v Bletchley Parku. Za prvé, John Tiltman, velmi talentovaný kryptoanalytik GC&CS, odvodil a klíčový stream téměř 4000 znaků.^[14] Pak Bill Tutte, nově příchozí člen výzkumné sekce, použil tento klíčový proud k vypracování logické struktury Lorenzova stroje. Dedukoval, že dvanáct kol se skládalo ze dvou skupin po pěti, které nazval χ (chi ) a ψ (psi ) kola, zbývající dvě nazval μ (mu ) nebo „motorová“ kola. The chi kola šlapala pravidelně s každým zašifrovaným písmenem, zatímco psi kola nepravidelně šlapala pod kontrolou motorových kol.^[15]

Vačky na kolech 9 a 10 ukazující jejich zvednutou (aktivní) a sníženou (neaktivní) polohu. Aktivní vačka obrátila hodnotu bitu (0 → 1 a 1 → 0).

S dostatečně náhodným klíčovým tokem odstraní šifra Vernam přirozenou jazykovou vlastnost zprávy ve formátu prostého textu s nerovností rozdělení frekvence různých znaků k vytvoření rovnoměrného rozdělení v šifrovacím textu. Tuňácký stroj to udělal dobře. Kryptoanalytici však dospěli k závěru, že zkoumáním rozdělení frekvence změn znaků od znaku v šifrovacím textu došlo namísto prostých znaků k odklonu od uniformity, která poskytla cestu do systému. Toho bylo dosaženo "odlišování" ve kterém byl každý bit nebo znak XOR-ed s jeho nástupcem.^[16] Poté, co se Německo vzdalo, spojenecké síly zajaly tuňácký stroj a zjistily, že to byl elektromechanické Lorenz SZ (Schlüsselzusatzgerät, šifrovací příloha) in-line šifrovací stroj.^[12]

Aby bylo možné dešifrovat přenášené zprávy, musely být provedeny dva úkoly. Prvním bylo „rozbití kola“, což bylo objevení vačkových obrazců pro všechna kola. Tyto vzory byly nastaveny na stroji Lorenz a poté po určitou dobu použity pro posloupnost různých zpráv. Každý přenos, který často obsahoval více než jednu zprávu, byl zašifrován jinou výchozí pozicí kol. Alan Turing vynalezl metodu rozbíjení kol, která se stala známou jako Turingery.^[17] Turingova technika byla dále vyvinuta na „Obdélník“, pro který mohl Colossus vytvářet tabulky pro ruční analýzu. Kolosy 2, 4, 6, 7 a 9 měly „pomůcku“, která měla tomuto procesu pomoci.^[18]

Druhý úkol byl "nastavení kola", který pro konkrétní zprávu vypočítal počáteční polohy kol a mohl se o něj pokusit, až když byly známy vzory vaček.^[19] Právě na tento úkol byl Kolos původně určen. Chcete-li zjistit počáteční pozici chi kola pro zprávu, Colossus porovnal dva proudy znaků a počítal statistiky z vyhodnocení programovatelných booleovských funkcí. Dva proudy byly šifrovací text, který byl čten vysokou rychlostí z papírové pásky, a klíčový proud, který byl generován interně v simulaci neznámého německého stroje. Po řadě různých Colossus běží zjistit pravděpodobné chi- nastavení kola, byla zkontrolována zkoumáním frekvenčního rozdělení znaků ve zpracovaném šifrovacím textu.^[20] Colossus produkoval tyto počty frekvencí.

Dešifrovací procesy

Zápis ^[21]

${ displaystyle P}$	prostý text
${ displaystyle K}$	klíč - posloupnost znaků použitých v binární podobě XOR s holý text dát ciphertext
${ displaystyle chi}$	chi součást klíče
${ displaystyle psi}$	psi součást klíče
${ displaystyle psi '}$	prodloužena psi - skutečná posloupnost znaků přidaných the psi kola, včetně těch, která nepostupují [22]
${ displaystyle Z}$	šifrový text
${ displaystyle D}$	de-chi—Šifrovaný text s chi součást klíče odstraněna[21]
${ displaystyle Delta}$	kterýkoli z výše uvedených XOR'ed s jeho nástupnickým charakterem nebo bitem[16]
${ displaystyle oplus}$	operace XOR[C][23]
${ displaystyle bullet}$	Zkratka Bletchley Park pro telegrafický kód prostor (nula)
${ displaystyle mathbf {x}}$	Zkratka Bletchley Park pro telegrafický kód označit (jeden)

Použitím rozdílu a vědomím, že psi kola nepostupovala s každou postavou, Tutte vypracovala, že zkouší jen dva odlišné bity (impulsy) chi-stream proti diferencovanému šifrovacímu textu by vytvořil statistiku, která nebyla náhodná. Toto začalo být známé jako Tutteho „vloupání 1 + 2“.^[24] Zahrnovalo výpočet následující booleovské funkce:

${ displaystyle Delta Z_ {1} oplus Delta Z_ {2} oplus Delta chi _ {1} oplus Delta chi _ {2} = bullet}$

a spočítat, kolikrát to přineslo „false“ (nula). Pokud toto číslo překročilo předem definovanou prahovou hodnotu známou jako „set total“, bylo vytištěno. Kryptoanalytik prozkoumá výtisk, aby určil, která z domnělých počátečních pozic bude s největší pravděpodobností ta správná pro chi-1 a chi-2 kola.^[25]

Tato technika by pak byla aplikována na další páry nebo jednotlivé impulsy k určení pravděpodobné počáteční polohy všech pěti chi kola. Z tohochi Lze získat (D) šifrovací text, ze kterého psi komponenta mohla být odstraněna manuálními metodami.^[26] Pokud je frekvenční rozdělení znaků v dechi verze ciphertextu byla v určitých mezích, "nastavení kola" z chi kola byla považována za dosaženou,^[20] a nastavení a zrušení zprávychi byly předányTestery "Toto byla sekce v Bletchley Parku vedená majorem." Ralph Tester kde většina dešifrovacích prací byla provedena manuálními a lingvistickými metodami.^[27]

Kolos by také mohl odvodit počáteční pozici psi a motorová kola, ale to se moc nedělo až do posledních měsíců války, kdy bylo k dispozici spousta Colossi a počet tuňáckých zpráv klesal.

Design a konstrukce

Kolos byl vyvinut pro „Newmanry ",^[28] část vedená matematikem Max Newman který byl zodpovědný za strojové metody proti dvanácti rotorům Online dálnopisový šifrovací stroj Lorenz SZ40 / 42 (kód s názvem Tunny, pro tunafish). Colossus design vznikl z předchozího projektu, který produkoval počítací stroj nazvaný „Heath Robinson ". Ačkoli se ukázalo, že koncept strojové analýzy pro tuto část procesu byl zpočátku nespolehlivý. Elektromechanické části byly relativně pomalé a bylo obtížné synchronizovat dvě smyčkované papírové pásky jeden obsahuje zašifrovanou zprávu a druhý představuje část klíčového proudu stroje Lorenz,^[29] také pásky měly tendenci se natahovat při čtení rychlostí až 2 000 znaků za sekundu.

Krokový spínač údajně z originálu Colossus předloženého ředitelem GCHQ řediteli NSA u příležitosti 40. výročí Dohoda UKUSA v roce 1986^[30]

Tommy květiny MBE^[d] byl vedoucím elektrotechnikem a vedoucím spínací skupiny v Výzkumná stanice pošty na Dollis Hill. Před prací na Colossu pracoval od února 1941 ve společnosti GC&CS v Bletchley Parku ve snaze vylepšit Bomby které byly použity při dešifrování německého šifrovacího stroje Enigma.^[31] Maxovi Newmanovi ho doporučil Alan Turing, který byl ohromen jeho prací na bombách.^[32] Hlavní součásti stroje Heath Robinson byly následující.

• Mechanismus přenosu a čtení pásky, který běžel smyčkovou klávesu a pásky se zprávou mezi 1 000 a 2 000 znaků za sekundu.
• Kombinující jednotka, která implementovala logiku Tutteova metoda.
• Počítací jednotka, kterou navrhl C. E. Wynn-Williams z Založení telekomunikačního výzkumu (TRE) v Malvernu, který počítal, kolikrát logická funkce vrátila zadanou hodnotu pravdivostní hodnota.

K návrhu kombinační jednotky Heath Robinsona byly přineseny květiny.^[33] Systém pásku s klíčem, který musel být synchronizován s páskou se zprávou, na něj nepůsobil, a z vlastní iniciativy navrhl elektronický stroj, který eliminoval potřebu pásku s klíčem tím, že měl elektronický analog Lorenz ( Tunny) stroj.^[34] Tento návrh představil Maxovi Newmanovi v únoru 1943, ale myšlenka, že jeden až dva tisíce termionických ventilů (vakuové trubky a tyratrony ) navrhoval, mohl spolehlivě spolupracovat, byl uvítán s velkou skepticismem,^[35] tak bylo objednáno více Robinsonů z Dollis Hill. Květiny však ze své předválečné práce věděli, že k většině poruch termionického ventilu došlo v důsledku tepelného namáhání při zapnutí, takže vypnutí stroje snížilo míru poruch na velmi nízkou úroveň.^[36] Kromě toho byly ohřívače spouštěny při nízkém napětí, poté se pomalu zvyšovaly na plné napětí, aby se snížilo tepelné napětí. Samotné ventily byly připájeny, aby se předešlo problémům se zásuvnými základnami, které by mohly být nespolehlivé.^{[Citace je zapotřebí ]} Flowers s touto myšlenkou setrval a získal podporu od ředitele výzkumné stanice W Gordona Radleye.^[37] Flowers a jeho tým asi padesáti lidí v přepínací skupině^[38][39] strávil jedenáct měsíců od začátku února 1943 navrhováním a konstrukcí stroje, který upustil od druhé pásky Heath Robinson, generováním elektronického vzorce kol. Flowers na projekt použil část svých vlastních peněz.^[40][41]

Tento prototyp, Mark 1 Colossus, obsahoval 1600 termionických ventilů (zkumavek).^[38] To hrálo uspokojivě na Dollis Hill dne 8. prosince 1943^[42] a byl demontován a odeslán do Bletchley Parku, kde byl dodán 18. ledna a znovu smontován Harry Fensom a Don Horwood.^[10][43] Bylo funkční v lednu^[44][7] a úspěšně zaútočila na svou první zprávu 5. února 1944.^[45] Byla to velká stavba a byla přezdívána „Colossus“, údajně u WRNS operátory. Zpráva v Národním archivu, kterou napsal Max Newman dne 18. ledna 1944, však uvádí, že „Kolos dnes dorazí“.^[46]

Během vývoje prototypu byl vyvinut vylepšený design - Mark 2 Colossus. Čtyři z nich byly objednány v březnu 1944 a do konce dubna se počet objednávek zvýšil na dvanáct. Dollis Hill byl pod tlakem, aby první z nich fungoval do 1. června.^[47] Allen Coombs převzal vedení výroby Mark 2 Colossi, z nichž první - obsahující 2400 ventilů - byl uveden do provozu v 8:00 dne 1. června 1944, právě včas pro spojenecké Invaze do Normandie na Den D..^[48] Následně byly Colossi dodávány rychlostí asi jeden za měsíc. V době VE den v Bletchley Parku pracovalo deset Colossi a bylo zahájeno sestavování jedenácté.^[47]

Colossus 10 s prodlouženou postelí v bloku H v Bletchley Park v prostoru, který nyní obsahuje galerii Tunny z Národní muzeum výpočetní techniky

Hlavní jednotky designu Mark 2 byly následující.^[34][49]

• Transport pásky s čtecím mechanismem s 8 fotobuňkami.
• Šest znaků FIFO posuvný registr.
• Dvanáct tyratronových prstenců, které simulovaly Lorenzův stroj generující bitový tok pro každé kolo.
• Panely přepínačů pro specifikaci programu a "set total".
• Sada funkčních jednotek, které fungovaly Booleovský operace.
• „Počítadlo rozpětí“, které by mohlo pozastavit počítání části pásky.
• Hlavní ovládací prvek, který zpracovává časování, signály spuštění a zastavení, odečítání čítače a tisk.
• Pět elektronických čítačů.
• Elektrický psací stroj.

Většina designu elektroniky byla dílem Tommyho Flowersa, kterému pomáhali William Chandler, Sidney Broadhurst a Allen Coombs; s Erie Speight a Arnold Lynch vývoj fotoelektrického čtecího mechanismu.^[50] Coombs si vzpomněl na Flowers, který vytvořil hrubý návrh svého designu a roztrhal ho na kousky, které rozdal svým kolegům, aby provedli podrobný návrh a přiměli svůj tým k výrobě.^[51] Mark 2 Colossi byly oba pětkrát rychlejší a jejich ovládání bylo jednodušší než u prototypu.^[E]

Zadávání dat do Colossusu proběhlo do fotoelektrické čtení transkripce papírové pásky šifrované zachycené zprávy. To bylo uspořádáno v nepřetržité smyčce, aby bylo možné ji číst a znovu číst vícekrát - pro data neexistovalo žádné vnitřní úložiště. Konstrukce překonala problém synchronizace elektroniky s rychlostí pásky zprávy generováním a hodinový signál ze čtení jeho řetězových otvorů. Rychlost operace byla tedy omezena mechanikou čtení pásky. Během vývoje byla čtečka pásek testována až na 9700 znaků za sekundu (53 mph), než se páska rozpadla. Takže rychlost 5 000 znaků za sekundu (12,2 m / s; 27,3 mph) byla nastavena jako rychlost pro pravidelné používání. Květiny navrhly šestimístný posuvný registr, který se používal jak pro výpočet funkce delta (ΔZ), tak pro testování pěti různých možných výchozích bodů kol Tunnyho v pěti procesorech.^[53][54] Tento pětisměrný paralelismus^[F] umožnilo provést pět simultánních testů a počtů, což poskytlo efektivní rychlost zpracování 25 000 znaků za sekundu.^[54] Výpočet používá algoritmy navržené uživatelem W. T. Tutte a kolegy dešifrovat tuňáckou zprávu.^[55][56]

Úkon

Panel pro výběr Colossus zobrazující mimo jiné výběr vzdálené pásky na lůžku a pro vstup do algoritmu: ΔZ, Δ${ displaystyle chi}$ a Δ${ displaystyle psi}$.

V Newmanry pracovali kryptoanalytici, operátoři z Dámská královská námořní služba (WRNS) - známý jako „Wrens“ - a inženýři, kteří byli neustále po ruce pro údržbu a opravy. Na konci války byl počet zaměstnanců 272 Wrens a 27 mužů.^[47]

První prací při ovládání Colossusu pro novou zprávu byla příprava smyčky papírové pásky. To bylo provedeno Wrens, kteří slepili dva konce dohromady pomocí Bostik lepidlo a zajistěte, aby mezi koncem a začátkem zprávy byla prázdná páska o délce 150 znaků.^[57] Pomocí speciálního děrovače vložili počáteční otvor mezi třetí a čtvrtý kanál2 ¹⁄₂ otvory pro řetězová kola od konce prázdné části a dorazový otvor mezi čtvrtým a pátým kanálem1 ¹⁄₂ otvory pro řetězová kola od konce znaků zprávy.^[58][59] Ty byly čteny speciálně umístěnými fotobuňkami a indikovaly, kdy se zpráva měla začít a kdy skončila. Obsluha by pak provlékla papírovou pásku skrz bránu a kolem kladek lůžka a upravila napětí. Design dvoupásmového lůžka byl přenesen od Heath Robinsona, aby bylo možné jednu pásku vložit, zatímco běžel předchozí. Přepínač na výběrovém panelu určil pásku „blízko“ nebo „daleko“.^[60]

Po provedení různých resetovacích a vynulovacích úkolů by operátoři Wren na základě instrukcí dešifrovače ovládali dekadické přepínače „set total“ a přepínače panelu K2 pro nastavení požadovaného algoritmu. Poté spustili motor a lampu páskového lůžka, a když byla páska rychlá, stiskli hlavní vypínač.^[60]

Programování

Panel přepínačů Colossus K2 zobrazující přepínače pro zadání algoritmu (vlevo) a čítačů, které mají být vybrány (vpravo).

Přepínací panel Colossus „set total“

Howard Campaigne, matematik a dešifrování z amerického námořnictva OP-20-G, napsal následující v předmluvě k článku Flowers's 1983 „The Design of Colossus“.

Můj pohled na Colossuse byl pohled kryptoanalytického programátora. Řekl jsem stroji, aby provedl určité výpočty a počty, a po prostudování výsledků jsem mu řekl, aby udělal jinou práci. Nepamatovalo si předchozí výsledek, ani na něj nemohlo jednat, pokud ano. Colossus a já jsme se střídali v interakci, která někdy vedla k analýze neobvyklého německého šifrovacího systému, Němci zvaného „Geheimschreiber“, a „Ryby“ od kryptanalytiků.^[61]

Colossus nebyl počítač s uloženým programem. Vstupní data pro pět paralelních procesorů byla načtena ze smyčkové papírové pásky a elektronických generátorů vzorů pro chi, psi a motorová kola.^[62] Programy pro procesory byly nastaveny a drženy na spínačích a připojení jack panelu. Každý procesor mohl vyhodnotit booleovskou funkci a spočítat a zobrazit, kolikrát poskytl specifikovanou hodnotu „false“ (0) nebo „true“ (1) pro každý průchod pásky zprávy.

Vstup do procesorů pocházel ze dvou zdrojů, posuvných registrů ze čtení pásky a tyratronových prstenů, které emulovaly kola tunelového stroje.^[63] Byly volány znaky na papírové pásky Z a postavy z emulátoru Tunny byly označovány řeckými písmeny, která jim dal Bill Tutte při vypracování logické struktury stroje. Na výběrovém panelu jsou zadány přepínače Z nebo ΔZ, buď ${ displaystyle chi}$ nebo Δ${ displaystyle chi}$ a buď ${ displaystyle psi}$ nebo Δ${ displaystyle psi}$ pro předávání dat do pole jacku a do „přepínacího panelu K2“. Tyto signály ze simulátorů kol by mohly být specifikovány jako šlapání s každým novým průchodem pásky zprávy nebo ne.

Panel přepínačů K2 měl skupinu přepínačů na levé straně, aby specifikoval algoritmus. Přepínače na pravé straně vybrali čítač, ke kterému byl výsledek přiváděn. Plugboard umožňoval zavedení méně specializovaných podmínek. Přepínače panelu K2 a plugboard celkově umožňovaly přibližně pět miliard různých kombinací vybraných proměnných. ^[57]

Jako příklad: sada běhů pro pásku zpráv může zpočátku zahrnovat dva chi kola, jako v algoritmu Tutte 1 + 2. Takový běh dvou kol se nazýval dlouhý běh, který v průměru trval osm minut, pokud nebyl použit paralelismus ke zkrácení času o faktor pět. Následující běhy mohou zahrnovat pouze nastavení jednoho chi kolo, což umožňuje krátký běh, který trvá přibližně dvě minuty. Zpočátku, po počátečním dlouhém období, byla kryptanalytikem specifikována volba dalšího algoritmu, který má být vyzkoušen. Zkušenosti však ukázaly, že rozhodovací stromy pro tento iterační proces by mohly být vytvořeny pro použití provozovateli Wren v části případů.^[64]

Vliv a osud

Ačkoli byl Colossus prvním z elektronických digitálních strojů s programovatelností, i když omezený moderními standardy,^[65] nebyl to univerzální stroj, který byl navržen pro celou řadu kryptanalytických úkolů, přičemž většina spočívala v počítání výsledků vyhodnocení booleovských algoritmů.

Počítač Colossus tedy nebyl úplně Turing dokončen stroj. Nicméně, University of San Francisco profesor Benjamin Wells ukázal, že kdyby všech deset vyrobených strojů Colossus bylo přeskupeno v konkrétním shluk, pak celá sada počítačů mohla simulovat a univerzální Turingův stroj, a tedy být Turing kompletní.^[66] Pojem počítač jako stroj pro všeobecné účely - tedy více než a kalkulačka věnovaný řešení obtížných, ale konkrétních problémů - se stal prominentním až po druhé světové válce.^{[Citace je zapotřebí ]}

Kolos a důvody jeho výstavby byly velmi tajné a zůstaly jimi 30 let po válce. Proto nebyl zahrnut do historie výpočetního hardwaru po mnoho let byl Flowers a jeho společníci zbaven uznání, které jim náleželo. Kolosy 1 až 10 byly po válce demontovány a části se vrátily na poštu. Některé části, dezinfikované, pokud jde o jejich původní účel, byly odvezeny Maxovi Newmanovi královská společnost Laboratoř výpočetních strojů na Manchester University.^[67] Tommy Flowers dostal rozkaz zničit veškerou dokumentaci a spálit je v peci v Dollis Hill. Později řekl o tomto pořadí:

To byla strašná chyba. Dostal jsem pokyn zničit všechny záznamy, což jsem udělal. Vzal jsem všechny výkresy a plány a všechny informace o Kolosovi na papír a vložil do ohně kotle. A viděl to hořet.^[68]

Colossi 11 a 12, spolu se dvěma replikami Tunny strojů, byly zachovány a byly přesunuty do GCHQ nové sídlo v Eastcote v dubnu 1946 a znovu s GCHQ do Cheltenham mezi lety 1952 a 1954.^[69] Jeden z Colossi, známý jako Colossus Blue, byl demontován v roce 1959; druhý v roce 1960.^[69] Byly pokusy přizpůsobit je jiným účelům, s různým úspěchem; v pozdějších letech byli využíváni k výcviku.^[70] Jack Dobrý souvisí s tím, jak jako první použil Colossuse po válce a přesvědčil USA Národní bezpečnostní agentura že by to mohlo být použito k provedení funkce, pro kterou plánovali postavit jednoúčelový stroj.^[69] Colossus byl také používán k provádění počítání postav jednorázová podložka páska pro testování nenáhodnosti.^[69]

Malý počet lidí, kteří byli spojeni s Colossem - a věděli, že jsou proveditelná rozsáhlá, spolehlivá a vysokorychlostní elektronická digitální počítačová zařízení - hráli významnou roli v počátcích počítačových prací ve Velké Británii a pravděpodobně i v USA. Jelikož však bylo tak tajné, mělo malý přímý vliv na vývoj pozdějších počítačů; to bylo EDVAC to byla klíčová počítačová architektura té doby.^{[Citace je zapotřebí ]} V roce 1972 Herman Goldstine, který nevěděl o Kolosu a jeho odkazu na projekty lidí, jako je Alan Turing (ESO ), Max Newman (Manchesterské počítače ) a Harry Huskey (Bendix G-15 ), napsal,

Británie měla takovou vitalitu, že se mohla hned po válce pustit do tolika dobře koncipovaných a dobře provedených projektů v oblasti počítačů.^[71]

Profesor Brian Randell, který v 70. letech objevil informace o Colossu, to okomentoval slovy:

Podle mého názoru byl projekt COLOSSUS důležitým zdrojem této vitality, který byl do značné míry nedoceněný, stejně jako význam jeho míst v chronologii vynálezu digitálního počítače.^[72]

Randellovo úsilí začalo přinášet ovoce v polovině 70. let, poté, co bylo prolomeno tajemství o Bletchley Parku, když Kapitán skupiny Winterbotham vydal jeho knihu Ultra tajemství v roce 1974.^[73] V říjnu 2000 byla nazvána 500stránková technická zpráva o šifře Tunny a její kryptoanalýze Obecná zpráva o tunelu^[74]- byl propuštěn GCHQ národnímu Veřejný záznam, a obsahuje fascinující paean Kryštofům, kteří s ním pracovali, Kolosovi:

Lituje, že není možné poskytnout adekvátní představu o fascinaci Kolosem v práci; jeho naprostá objemnost a zjevná složitost; fantastická rychlost tenké papírové pásky kolem třpytivých kladek; dětinské potěšení z ne-ne, span, tisknout hlavní záhlaví a další gadgety; kouzlo čistě mechanického dekódování písmeno za písmenem (jeden nováček si myslel, že byla podváděna); podivná akce psacího stroje při tisku správných výsledků bez lidské pomoci a mimo ni; krokování displeje; období dychtivého očekávání vrcholící náhlým objevením vytouženého skóre; a podivné rytmy charakterizující každý typ běhu: majestátní vloupání, nepravidelný krátký běh, pravidelnost rozbíjení kol, pevný obdélník přerušovaný divokými skoky návratu vozíku, zběsilé drnčení motorové jízdy, dokonce i absurdní šílenství hostitelů falešných skóre.^[75]

Rekonstrukce

Tým vedený Tony Sale (vpravo) rekonstruoval Colossus Mark II v Bletchley Parku. Tady v roce 2006 dohlíží Sale na prolomení zašifrované zprávy s dokončeným strojem.

Stavba plně funkční přestavby^[76][77] of a Colossus Mark 2 byla provedena v letech 1993 až 2008 týmem vedeným Tonym Saleem.^[10][9] Navzdory zničení plánů a hardwaru přežilo překvapivé množství materiálu, zejména v notebookech inženýrů, ale značné množství v USA. Největším problémem mohla být čtečka optických pásek, ale Dr. Arnold Lynch, jeho původní designér jej dokázal přepracovat podle své vlastní původní specifikace. Rekonstrukce je vystavena na historicky správném místě pro Kolos č. 9 na adrese Národní muzeum výpočetní techniky v H bloku Bletchley Park v Milton Keynes, Buckinghamshire.

V listopadu 2007, na oslavu dokončení projektu a při zahájení iniciativy na získání finančních prostředků pro Národní muzeum výpočetní techniky, šifrovací výzva^[78] postavil přestavěný Kolos proti radioamatérům po celém světě tím, že jako první obdrželi a dekódovali tři zprávy zašifrované pomocí Lorenz SZ42 a přenášeny z rozhlasové stanice DL0HNF v Heinz Nixdorf MuseumsForum počítačové muzeum. Výzvu snadno vyhrál radioamatér Joachim Schüth, který se pečlivě připravil^[79] pro událost a vyvinul vlastní zpracování signálu a kód prolomení kódu pomocí Ada.^[80] Týmu Colossus bránilo jejich přání použít rádiové vybavení druhé světové války,^[81] zpoždění o den kvůli špatným podmínkám příjmu. Vítěznému notebooku s frekvencí 1,4 GHz, který používal svůj vlastní kód, však trvalo méně než minutu, než našel nastavení pro všech 12 kol. Německý tvůrce kódů řekl: „Můj laptop trávil šifrovací rychlost rychlostí 1,2 milionu znaků za sekundu - 240krát rychlejší než Colossus. Pokud podle tohoto faktoru změníte frekvenci CPU, získáte pro Colossus ekvivalentní takt 5,8 MHz. pozoruhodná rychlost pro počítač postavený v roce 1944. “^[82]

Šifrovací výzva ověřila úspěšné dokončení projektu přestavby. „Na základě dnešního výkonu je Colossus stejně dobrý jako před šesti desítkami let,“ uvedl Tony Sale. „Jsme potěšeni, že jsme vzdali poctu lidem, kteří pracovali v Bletchley Parku a jejichž inteligence vymyslela tyto fantastické stroje, které tyto šifry rozbily a zkrátily válku o mnoho měsíců.“^[83]

Čelní pohled na přestavbu Colossus, zobrazující zprava doleva (1) „Bedstead“ obsahující pásku se zprávou v její nepřetržité smyčce a se zavedenou druhou. (2) J-stojan obsahující výběrový panel a zásuvný panel. (3) K-stojan s velkým přepínacím panelem „Q“ a šikmým propojovacím panelem. (4) Zobrazí se dvojitý stojan S obsahující ovládací panel a nad obrazem poštovní známky pět dvouřádkových počítadel. (5) Elektrický psací stroj před pěti sadami čtyř přepínačů „set total“ dekády v C-stojanu.^[84]

Jiné významy

Byl tam fiktivní počítač Kolos ve filmu z roku 1970 Colossus: The Forbin Project který byl založen na románu z roku 1966 Kolos podle D. F. Jones. To byla náhoda, protože to předcházelo veřejnému zveřejnění informací o Kolosu nebo dokonce jeho jménu.

Neal Stephenson román Kryptoměna (1999) také obsahuje fiktivní zpracování historické role, kterou hrají Turing a Bletchley Park.

Viz také

• Historie výpočetního hardwaru
• Seznam elektronek
• Manchester Baby
• Z3
• Z4

Poznámky pod čarou

Reference

Další čtení

• Campaigne, Howard; Farley, Robert D. (28 February 1990), Oral History Interview: NSA-OH-14-83 Campaigne, Howard, Dr. 29 June 83 Annopalis, MD By: Robert G. Farley (PDF), National Security Agency, vyvoláno 16. října 2016
• Colossus: Creating a Giant na Youtube A short film made by Google to celebrate Colossus and those who built it, in particular Tommy Flowers.
• Cragon, Harvey G. (2003), From Fish to Colossus: How the German Lorenz Cipher was Broken at Bletchley Park, Dallas: Cragon Books, ISBN  0-9743045-0-6 – A detailed description of the cryptanalysis of Tunny, and some details of Colossus (contains some minor errors)
• Enever, Ted (1999), Britain's Best Kept Secret: Ultra's Base at Bletchley Park (3rd ed.), Sutton Publishing, Gloucestershire, ISBN  978-0-7509-2355-2 – A guided tour of the history and geography of the Park, written by one of the founder members of the Bletchley Park Trust
• Rojas, R.; Hashagen, U. (2000), První počítače: historie a architektury, MIT Press, ISBN  0-262-18197-5 – Comparison of the first computers, with a chapter about Colossus and its reconstruction by Tony Sale.
• Prodej, Tony (2004), The Colossus Computer 1943–1996: How It Helped to Break the German Lorenz Cipher in WWII, Kidderminster: M.&M. Baldwin, ISBN  0-947712-36-4 A slender (20-page) booklet, containing the same material as Tony Sale's website (see below)
• Smith, Michael (2007) [1998], Stanice X: The Codebreakers of Bletchley Park, Pan Grand Strategy Series (Pan Books ed.), London: Pan MacMillan Ltd, ISBN  978-0-330-41929-1

externí odkazy

• Early computer development
• The National Museum of Computing (TNMOC)
  • TNMOC: The 75th anniversary of the first attack
• Tony Sale's Codes and Ciphers Contains a great deal of information, including:
  • Colossus, the revolution in code breaking
  • Lorenz Cipher and the Colossus
    • The machine age comes to Fish codebreaking
    • The Colossus Rebuild Project
    • The Colossus Rebuild Project: Evolving to the Colossus Mk 2
    • Walk around Colossus A detailed tour of the replica Colossus – make sure to click on the "More Text" links on each image to see the informative detailed text about that part of Colossus
  • IEEE lecture – Transcript of a lecture Tony Sale gave describing the reconstruction project
• BBC news article reporting on the replica Colossus
• BBC news article: "Colossus cracks codes once more"
• BBC news article: BBC news article: "Bletchley's code-cracking Colossus" with video interviews 2010-02-02
• Website on Copeland's 2006 book with much information and links to recently declassified information
• Was the Manchester Baby conceived at Bletchley Park?
• Walk through video of the Colossus rebuild at Bletchley Park na Youtube
• online virtual simulation of Colossus