Back to all Post

Prvi računalniki v Sloveniji, 3. del – elektronski računalniki v Jugoslaviji

Nadaljujemo s serijo objav iz zgodovine računalništva v Sloveniji, ki je rezultat izvirnih raziskav kustodiata Računalniškega muzeja. 

Pregled vsebine:

  • Elektronika in vakuumske elektronke
  • Analogni in digitalni računalniki
  • Analogni računalnik M-1 v Ljubljani
  • Prva generacija elektronskih računalnikov
  • Elektronska obdelava podatkov in programiranje
  • IBM 705 na Zveznem zavodu za statistiko v Beogradu
  • Elektronski računalnik CER-10 v Beogradu

V tokratni objavi obravnavamo tehnologijo prve generacije elektronskih računalnikov in značilne spremembe, ki so jih ti prinesli v obdelavo podatkov. Spominjamo se tudi prvega elektronskega računalnika v Jugoslaviji, IBM 705, ki je bil leta 1960 nameščen v Zveznem zavodu za statistiko v Beogradu. Takrat edinega elektronskega računalnika v državi, so se redno posluževale tudi naše ustanove.

Izdelave lastnega elektronskega računalnika CER-10 pa se je leta 1956 lotila tudi ekipa strokovnjakov v Beogradu. Izgradnja je bila pretežno zaključena leta 1960. Spominjamo se tudi posebnega elektronskega analognega računalnika M-1, ki so ga zgradili na našem Nuklearnem inštitutu Jožef Stefan leta 1958. Tega sicer ni mogoče primerjati z običajnimi digitalnimi računalniki, predstavlja pa obdobje prvih negotovih korakov v računalniški stroki pri nas.

Elektronika

Razvoj elektronskih računalnikov je imel v tem času sicer že dvajsetletno zgodovino, vendar je naš prostor zgodnja razvojna stopnja prve generacije računalnikov skoraj popolnoma obšla.

Pogoji za razvoj teh elektronskih računalnikov so nastali v začetku dvajsetega stoletja z odkritjem elektronov in nekaterih njihovih osnovnih zakonitosti. Do začetka štiridesetih let je elektronika kot nova veja znanosti doživela nesluten razcvet. Razvita je bila skupina aktivnih in pasivnih elektronskih elementov, ki so lahko na različne načine vplivali na tok elektronov in lastnosti njihovega polja.

Razvoj elektronike in osnovnih elektronskih elementov je tako postopno omogočil tudi prehod od elektromehanskih naprav k elektronskim napravam, ki so vse bolj lahko delovale brez kakršnihkoli premikajočih delov (Solid state). Med aktivnimi elektronskimi elementi so se sprva razvili žarnicam podobni elementi imenovani vakuumske elektronke. Te so delovale kot usmerniki in ojačevalniki toka elektronov. Osnovni pasivni elementi pa so bili različne vrste upornikov, kondenzatorjev, pretvornikov in stikal.

Elektronika sicer temelji na vključevanju teh osnovnih elektronskih elementov v zaporedja z željenim učinkom/funkcijo, ki jih imenujemo tudi elektronska vezja oziroma zveze. Medtem ko je bila večina elektronskih računalnikov zgrajenih po digitalnem principu, so bili v petdesetih letih sprva zelo razširjeni tudi analogni elektronski računalniki. (63/04, WIKI/08, W/10m, W/20a)

Elektronski modul računalnika prve generacije IBM 705, kakršen je bil nameščen leta 1960 tudi v Zveznem zavodu za statistiko v Beogradu. National Museum of American History (CC Public domain)

Analogni računalnik

Analogni računalnik je tip računalnika, ki računa z analognimi, oziroma zveznimi podatki. Matematične operacije izvaja s fizikalnimi količinami kot so električna napetost, upornost in podobno. Te količine se v tovrstnem sistemu določijo s pomočjo preciznih potenciometrov, tako da predstavljajo ustrezne podatke reševanega problema. Vendar pa analogna strojna oprema ni bila niti zelo prilagodljiva, niti absolutno natančna.

Analogni računalniki so bili sestavljeni iz vezij zgrajenih z operacijskimi ojačevalniki, kondenzatorskimi uporniki in generatorji s fiksno funkcijo. Ta vezja so omogočala izvajanje osnovnih aritmetičnih operacij kot so seštevanje, množenje, deljenje, pa inverzijo, eksponentizacijo in logaritmizacijo. Običajno so bili analogni računalniki specializirani za reševanje posebnih problemov, kot je na primer reševanje diferencialnih enačb. (WIKI/09, W/15)

Elektronski analogni računalnik M-1 razstavljen na sejmu Sodobna elektronika leta 1958/59. Delo, Ljubljana (21.10.1959, letnik 1, številka 171) (Z dovoljenjem)

IJS, analogni računalnik M-1 in prve publikacije

Do leta 1958 so tudi v našem Nuklearnem inštitutu Jožef Stefan že zgradili svoj elektronski analogni računalnik imenovan M-1, ki je bil zelo podoben analognim računalnikom nemških proizvajalcev. To je bil enosmerni analogni računalnik, ki je lahko reševal enačbe s konstantnimi in spremenljivimi koeficienti, njegova uporaba pa je bila večinoma omejena na linearne differencialne enačbe. Za njegov razvoj je bil menda odgovoren prof.dr.France Bremšak, ki je v petdesetih vodil raziskovalno dejavnost oddelka za elektrotehniko.

V tem času polje računalništva pri nas še ni bilo razvito. Z njim se je ukvarjalo le nekaj ljudi na oddelku za šibki tok Fakultete za elektrotehniko in nekaj ljudi na oddelku za elektrotehniko IJS. Tu je bil nekaj časa v letih 1958/59 zaposlen tudi Anton Suhadolc, ki je takrat sestavil raziskovalno poročilo ‘Pregled tipov diferencialnih enačb, ki se dajo rešiti z analognim računskim strojem NIJS’. Prva publikacija, ki je v Slovenijo prinesla nekaj več informacij in znanja o računalnikih pa je bila predvsem knjiga Franceta Križaniča ‘Elektronski aritmetični računalniki’ objavljena v zbirki Sigma pri IMFM leta 1960.

M-1 je bil sestavljen iz elektronskih komponent, in sicer iz 44 operacijskih ojačevalnikov od katerih je bilo 28 integratorjev in 16 seštevalnikov oziroma inverterjev, pa še iz 32 potenciometrov za nastavljanje koeficientov in začetnih pogojev. Namenjen je bil predvsem Matematičnemu centru SRS, ki je v tem času prevzemal reševanje matematičnega dela konkretnih tehničnih problemov za zunanje naročnike iz industrije in ustanov, zlasti s področja projektiranja v elektrotehniki, strojništvu, letalstvu, gradbeništvu, nuklearni tehniki in kemiji. Rezultate je računalnik zapisoval v obliki krivulj na širokem traku. (58/01, 59/02, 59/03, IJS/02, IJS/04, P59/01, P60/01)

Knjiga Elektronski aritmetični računalniki, ki je k nam prinesla prve informacije o novi tehnologiji. Računalniški muzej v Ljubljani ()
$> Knjigo Franceta Križaniča in vrsto drugih hranimo v knjižnici muzeja.

Digitalni računalniki in binarni/dvojiški sistem

Analogni računalniki so bili v petdesetih letih precej razširjeni, s povečevanjem zmogljivosti digitalnih računalnikov in zmanjševanjem njihove cene, pa so postali vse manj zanimivi. Vse probleme je namreč mogoče bolj natančno, hitreje in predvsem lažje rešiti na digitalnih računalnikih.

Digitalni računalniki za razliko od analognih številke in podatke predstavljajo s skupino impulzov/sunkov oziroma stopenj. Po digitalnem principu so sicer delovali že mehanični računalniki, saj so številke v stroju določali tako, da so se zobata kolesa obrnila za določeno število zob/stopenj. Moderni elektronski digitalni računalniki pa zelo podobno spremenijo številke v serije električnih impulzov. Ker imajo elementi elektronike le dve jasno ločeni delovni stanji/stopnji, da po elementu tok teče ali ne teče, pa je pri teh lažje določiti števila po dvojiškem/binarnem številskem sistemu. Velika večina digitalnih elektronskih računalnikov je zato temeljila na dvojiškem sistemu ali pa na dvojiško predstavljenem decimalnem sistemu. (63/02, WIKI/10, P60/01)

Vakuumske elektronke

Prvi aktivni elektronski sestavni del, ki je v začetku stoletja omogočil izrazito izboljšavo radijske in telefonske tehnologije, pa tudi razvoj novih tehnologij kot je televizija, so bile vakuumske elektronke oziroma triode. V štiridesetih so na osnovi vakuumskih triod na več mestih začeli razvijati tudi elektronske računalnike prve generacije, prvega med njimi računalnik ENIAC leta 1945 v ZDA.

Vakuumske triode so običajno sestavljene iz dveh nasprotno orientiranih elektrod in krmilne mreže, ki so skupaj nameščene v vakuumski stekleni bučki. Njihova osnovna funkcija je ojačevanje in uravnavanje električnega toka. Elektronka deluje na principu termične emisije elektronov, ki jo na katodi povzroča žarilna nitka. Prosti elektroni nato po naravni zakonitosti prehajajo k anodi in s tem vzpostavljajo električni tok. V triodah krmilna mreža postavljena med katodo in anodo uravnava pretok elektronov v skladu z napetostjo vhodnega signala in na ta način deluje kot neke vrste ventil.

Zaradi neugodnih učinkov neprestanega segrevanja in ohlajanja so bile vakuumske elektronke precej kvarljive in so imele kratko življenjsko dobo. Potrebno jih je bilo redno pregledovati in menjati. Pred uporabo so se morale tudi ogreti na delovno temperaturo. Poleg tega so bile elektronke precej velike in so za delovanje potrebovale veliko električne energije, zato so bili veliki, težki in potratni tudi računalniki prve generacije. Te izrazite pomanjkljivosti elektronk so že v sredini štiridesetih vodile k intenzivnemu razvoju boljše alternative. (63/02, W/20a, WIKI/11)

Primer vakuumske elektronke proizvajalca AEG. Računalniški muzej v Ljubljani ()
$> V muzeju razstavljamo primere vakuumskih elektronk in drugih elektronskih računalniških delov.

Računalniki 1. generacije

Medtem ko so se pri nas do leta 1966 skoraj izključno uporabljali računski stroji, v veliki večini znamke IBM, so jih drugje, predvsem pa v Združenih državah, v petdesetih že nadomeščali elektronski računalniki prve generacije, po letu 1959 pa že tranzistorski računalniki druge generacije.

Prvi komercialni računalniki na principu vakuumskih elektronk so se sicer na trgu pojavili šele v začetku petdesetih, med njimi najbolj poznan leta 1952 Univac 1, prvi poslovni računalnik za splošo rabo, ki so jih izdelali 46 in IBM-ov model 701, prvi komercialni znanstveni računalnik, ki so jih izdelali 19. Najbolj uspešen in razširjen računalnik te generacije je bil verjetno IBM 650, ki je prišel na trg leta 1953 in je bil dotedaj najbolj dostopen in prodajan računalnik v nakladi okoli 2000 enot. Kmalu za njim sta sledila revolucionarni znanstveni računalnik IBM 704 in računalnik IBM 705 namenjen za poslovno uporabo, v računalniku IBM 305 RAMAC pa je bil leta 1956 prvič uporabljen magnetni disk. (62/10, 63/02, 65/12, 65/17, WIKI/12, W/10c)

Elektronska obdelava.. sprememba v mediju

Elektronski računalniki so v obdelavo podatkov prinesli izrazite izboljšave. Od večtisočkratnega povečanja hitrosti računanja in obdelave, pa do kompleksnosti obdelav, ki na računskih strojih sploh niso bile možne. Sam sistem luknjanih kartic se je sicer zaradi še močno zasidranih predsodkov do nove tehnologije kot medij za zajemanje in prenašanje kar uspešno ohranil vse do sedemdesetih, kljub temu, da so elektronski računalnik že od samega začetka v petdesetih uvajali nove bolj praktične načine zapisa podatkov in nove bolj učinkovite metode njihovega prenosa.

Alternativa luknjanim karticam so bili različni magnetni mediji od trakov in diskov do mešanih medijev za vidno evidenco. Ti so kombinirali magnetni zapis z vidnim, otipljivim zapisom, ki je omogočal direktno odčitavanje in preverjanje informacije brez uporabe računalnika ali kakega drugega stroja. Prek novih konceptov kot so tipkovnice, konzole, terminali in podobno se je vedno bolj krepila nesporedna interakcija med uporabnikom in računalnikom, povečevala pa se je tudi moč uporabnika in njegov nadzor nad tem kaj točno in na kakšen način računalnik počne. (65/17, 65/18, WIKI/13, W/10)

Računalnik IBM 305 RAMAC z nadzornim pultom, enoto magnetnega diska in enoto za luknjane kartice. Norsk Teknisk Museum, Oslo (CC BY-SA 4.0)

Programiranje.. sprememba v metodi obdelave

Druga prednost elektronske obdelave, ki je izrazite spremembe prinesla predvsem v šestdesetih letih in s pojavom tranzistorskih računalnikov druge generacije, je bilo programiranje in še posebej višji programski jeziki kot so Fortran-jezik za znanstveno računanje, Cobol-jezik za poslovno uporabo in Algol-jezik za delo z algoritmi. Ti so računalnike približali uporabnikom do te mere, da jih je bilo takrat že prvič mogoče uporabljati brez večjega elektro-inženirskega znanja in brez podrobnega poznavanja strojne opreme računalnika(več o tem pa v sledečih objavah).

Sprostitev spominskih omejitev računskih strojev je odprla obdelavi neslutene razsežnosti. Začel se je uporabljati tudi koncept navideznega spomina, kjer so se zunanji magnetni mediji uporabljali kot podaljšek samega notranjega spomina. Prišlo pa je tudi do razvoja prvih operacijskih sistemov, ki so še dodatno olajšali in razširili uporabo računalnikov. Nova metoda obdelave je omogočala izmenjavo programske opreme in uporabo vnaprej napisanih podrutin. Oblikovale so se skupine uporabnikov in vse večje zbirke vnaprej napisanih programov. Povečan prenos znanja je nadaljni razvoj metod še pospešil in občutno zmanjšal ponavljajoče vlaganje truda v reševanje istega problema. (65/18, 66/03b, WIKI/14, W/09, W/10)

Znanstveni računalnik IBM 704, na katerem sta bila sredi petdesetih razvita dva izmed prvih višjih programskih jezikov Fortran in LISP. Langley NASA, 1957 (CC Public domain)
$> V muzeju si lahko ogledate tudi stare programe na luknjanih karticah.

Stanje računalništva v Jugoslaviji in v svetu

Računalništvo je v drugi polovici petdesetih v Evropi, še posebej pa v Sloveniji, še vedno močno zaostajalo. Leta 1957 je imelo računske stroje le pet industrijskih podjetij v Jugoslaviji, od teh štiri v Sloveniji in Fabrika Kablova Svetozar v Srbiji. Do leta 1960 naj bi v celotni Jugoslaviji uvedlo računske stroje šele 14 podjetij in ustanov, sredi leta 1961 pa je bilo vseh naprav šele 25, od tega dva elektronska računalnika. V Evropi je bilo konec leta 1961 nameščenih okoli 1500, ob koncu leta 1963 pa okoli 4000 mehanografskih naprav. V letu 1964 je bilo v Jugoslaviji novo naročenih 22 naprav, največ dotedaj, še vedno pa smo bili med zadnjimi v Evropi. Za primerjavo so imeli v Italiji konec leta 1963 nameščenih že 600 mehanografskih naprav.

V Sloveniji nas je popolnoma obšla tudi cela generacija elektronskih računalnikov. Tudi v širšem jugoslovanskem prostoru je bil edina izjema do leta 1961 računalnik prve generacije IBM 705, ki je bil Junija 1960 nameščen v Zveznem zavodu za statistiko v Beogradu. So pa v Inštitutu IBK Vinča na beograjski univerzi v letih 1955-1960 razvijali lasten elektronski računalnik CER-10, v tem času menda šele peti elektronski računalnik evropske izdelave.

Do leta 1967 naj bi število uporabnikov v Jugoslaviji naraslo že na približno 100, vendar so bile razen redkih izjem še vedno vse naprave v uporabi računski stroji klasičnega tipa. V Združenih državah naj bi bilo po drugi strani do sredine petdesetih že okrog 100 pravih elektronskih računalnikov in na tisoče računskih strojev. (57/01, 60/02, 61/01, 64/10, 65/12)

Nadzorni pult računalnika IBM 705 in več enot magnetnega traku v ozadju. U.S.Army Photo Agency, TAGO (CC Public domain)

Zvezni zavod za statistiko, Beograd.. IBM 705

Računalnika IBM 705 v Zveznem zavodu za statistiko so se po letu 1960 redno posluževale tudi naše ustanove. Na njem so podatke obdelovali tako naš Zavod za statistiko in evidenco in ljubljanska podružnica Narodne banke, kot tudi Nuklearni inštitut Jožef Stefan in Inštitut za matematiko, fiziko in mehaniko ter drugi. Prva pomembna naloga po namestitvi tega računalnika je bilo urejanje podatkov popisa kmetijstva, kmalu pa je sledila še večja obdelova podatkov popisa prebivalstva, ki je bil izveden leta 1961.

Računalnik IBM 705 je bil ogromen. Sestavljen je bil iz 1700 vakuumskih elektronk in je tehtal kar 16 ton. Za zahteven transport so se mesece pogajali z različnimi letalskimi družbami. 20 enot računalnika je bilo razporejenih po celotnem prostoru računskega centra, v sredini pa je bil nadzorni pult. Temperaturo in vlažnost v prostoru so stalno nadzirale klimatske naprave, saj je ta moral imeti okrog 20 stopinj pri 40-60% vlagi. V prostoru je morala biti zagotovljena tudi minimalna količina prašnih delcev. Od teh pogojev je bilo v veliki meri odvisno pravilno delovanje računalnika.

Za delo, na primer množenje ali deljenje, ki ga je opravil računalnik IBM 705 v eni minuti, bi potreboval uradnik z običajnim kalkulatorjem pri 7 urnem delovniku 7 mesecev. Obdelava popisa leta 1961 naj bi tako namesto 5 ali 6 let trajala le 7 do 12 mesecev. Popis iz leta 1953 se je na primer v letu 1960 šele zaključeval. Z novim računalnikom pa naj bi posamezne občine že v roku 10 dni prejele rezultate zbranih podatkov. Za shranjevanje podatkov so gore papirja prvič zamenjali veliko bolj praktični magnetni trakovi.

IBM 705 v Beogradu je bil prvi elektronski računalnik v Jugoslaviji in v tem času po zmogljivosti šesti računalnik v Evropi. Med glavnimi pobudniki nakupa tega računalnika pa je bil prav direktor Zavoda za statistiko v Sloveniji Dolfe Vogelnik. (59/06, 60/04, 60/05, 60/06, 60/08, 61/04, 61/07, 65/12, 67/08, IDPR/01, W/10d)

Računalnik CER-10 nameščen v prostorih jugoslovanske tiskovne agencije TANJUG leta 1963. Wikipedia (CC Public domain)

IBK Vinča in Inštitut Mihajlo Pupin.. CER-10

1960 je bila zaključena tudi 5 let trajajoča izdelava prototipa CER-10, ki ga je razvijala 70 članska ekipa strokovnjakov iz Inštituta IBK Vinča na beograjski univerzi. Do leta 1962 so v Inštitutu Mihajlo Pupin v Beograd izdelali še posebno statistično enoto računalnika, nato pa je bil od leta 1963 do 1967 nameščen v jugoslovanski tiskovni agenciji TANJUG.

Pred tem so lastne elektronske računalnike izdelali šele v štirih evropskih državah in sicer v Angliji, Franciji, Nemčiji in na Poljskem. Izdelali pa so jih tudi v Rusiji. CER-10 je bil tako leta 1960 peti elektronski računalnik evropske izdelave.

Centralna procesna enota CER-10 je bila izdelana iz kombinacije philipsovih elektronk, tranzistorjev in germanijevih polprevodniških diod. Imel je 2x12KB glavnega spomina prav tako izdelanega iz philipsovih magnetnih jeder, kot vhodno napravo pa je uporabljal foto-električni čitalec luknjanega traku Ferranti in teleprinter Siemens. CER-10 je bil 31-bitni računalnik, ki je operiral po 24 osnovnih programskih navodilih/ukazih in je bil menda uporabljen za reševanje različnih znanstvenih, matematičnih in kriptoloških problemov. (59/01, 61/04, 67/08, IDPR/01, WIKI/15)

.. zbral in sestavil Miha Urh

Sledi

V naslednji objavi lahko preberete nekaj več o razvoju sodobnih programskih metod in konceptov, ki so se pojavili prav s prvimi splošno dostopnimi elektronskimi računalniki na principu vakuumskih elektronk kot je bil IBM 705. Najprej bomo obravnavali kaj pravzaprav je elektronski računalnik in kako deluje, nato pa še na kakšne načine so se ti prvi računalniki programirali.

Za tem bomo, preden se vrnemo k obravnavi prvih računalnikov pri nas, posvetili še eno objavo zelo pomembnemu razvoju programskih jezikov, ki so v veliki meri omogočili, da je računalnik postal vse to kar je danes.

Viri

57/01 : Jeseniški Železar 1957 006 (LINK) | 58/01 : Slovenski poročevalec (01.11.1958, letnik 19, številka 258) (LINK) | 59/01 : Delo (04.09.1959, letnik 1, številka 124) (LINK) | 59/02 : Delo (21.10.1959, letnik 1, številka 171) (LINK) | 59/03 : Glas Gorenjske (19.10.1959, letnik 12, številka 82) (LINK) | 59/06 : Delo (29.09.1959, letnik 1, številka 149) (LINK) | 60/02 : Glas Gorenjske (07.05.1960, letnik 13, številka 54) (LINK) | 60/04 : Primorski dnevnik (20.07.1960, letnik 16, številka 4636 (LINK) | 60/05 : Ptujski tednik(08.07.1960, letnik 13, številka 27) (LINK) | 60/06 : Tedenska tribuna (12.10.1960, letnik 8, številka 41) (LINK) | 60/08 : Delo (21.09.1960, letnik 2, številka 259) (LINK) | 61/01 : Zasavski tednik (26.10.1961, letnik 14, številka 44) (LINK) | 61/04 : Delo (29.12.1973, letnik 15, številka 352) (LINK ) | 61/07 : Delo (29.07.1961, letnik 3, številka 205) (LINK) | 62/10 : Delo (01.07.1962, letnik 4, številka 179) (LINK) | 63/02 : Delo (20.12.1963, letnik 5, številka 347) (LINK) | 63/04 : Zasavski tednik (21.02.1963, letnik 16, številka 9) (LINK) | 64/10 : Delo (26.06.1964, letnik 5, številka 173) (LINK) | 65/12 : Iskra (1965, letnik 4, številka 37) (LINK) | 65/17 : Iskra (1965, letnik 4, številka 43) (LINK) | 65/18 : Iskra (1965, letnik 4, številka 45) (LINK) | 66/03a/b : Iskra (1966, letnik 5, številka 5) (LINK) | 67/08 : Sobotna priloga (11.11.1967, letnik 9, številka 307) (LINK) | FE/01 : Zgodovina Fakultete za Elektrotehniko (LINK) | IJS/02 : IJS Novice 143, 2009 (LINK) | IJS/04 : IJS Oddelek za sisteme in vodenje + Izpis za France Bremšak iz Leksikon.si (LINK,LINK) | IDPR/01 : Zbornik 24. mednarodne multikonference INFORMACIJSKA DRUZBA (LINK) | P59/01 : Anton Suhadolc – Pregled tipov diferencialnih enačb, ki se dajo rešiti z analognim računskim strojem NIJS | P60/01 : France Križanič – Elektronski aritmetični računalniki | W/09 : Bit by bit (LINK) | W/10 : Bitsavers (LINK) | W/10c : IBM 704, IBM 650, Univac 1 | W/10d : IBM 705 | W/15 : Analog computer museum (LINK) | W/10m : CDC Digital electronics student manual (LINK) | W/20a : Creatures of thought-The switch (LINK) | WIKI/08 : Electronics & Electronic circuits, Vacuum tube | WIKI/09 : Analog computer | WIKI/10 : Digital computer, Digital signal, Digital data, Digital electronics, Binary data | WIKI/11 : Vacuum tube, ENIAC | WIKI/12 : Vacuum-tube computers, History of computing hardware, IBM 701, UNIVAC 1, IBM 650, IBM 704 | WIKI/13 : Data processing, Punched card, Digital media, Computer data storage | WIKI/14 : Programing language, Fortran, Cobol, Algol | WIKI/15 : History of computer hardware in Yugoslavia, CER-10, CER Computers

Add Your Comment