Ламповый компьютер 1944 года почти сравнялся в производительности с современным ноутбуком
В Англии начинается сбор средств для сооружения в Блетчли-парке Национального музея вычислительной техники. Добровольцам предлагается поучаствовать в восстановлении громоздких компьютеров 50-60-х годов. Между тем одна ЭВМ уже воссоздана и находится в прекрасном рабочем состоянии. Это ламповый компьютер Colossus, построенный в Англии аж в 1944 году для дешифровки немецкой секретной переписки. На днях Colossus состязался с современными персоналками в быстроте расшифровки старых немецких кодов. И что удивительно, почти не уступил им в быстродействии. По словам специалистов, секрет его успеха скрыт в узкой специализации вычислительной машины.
Для засекречивания своих радиограмм фашисты применяли два типа механических машин. Первая - это знаменитая печатная машинка Enigma, используемая на флоте и для среднего командного звена сухопутной армии. Принцип ее действия был простым. Оператор просто включал на машинке определенную комбинацию колес и настукивал письмо. Машина же вместо слов печатала набор цифр и букв. Для более серьезных поручений применялась машина Lorenz SZ42. Она имела 12 колесных механизмов с нанесенными на них символами. Расшифровать в лоб код, предполагавший 16 млн комбинаций для каждой буквы, не зная ключа, не представлялось возможным. Однако ключ англичанам "подарили" сами немцы. Так, 30 августа 1941 года при передаче сообщения длиной около 4 тыс. символов из Вены в Афины немецкий шифровальщик допустил халатность. Он передал письмо дважды, не удосужившись поменять на машине комбинацию дисков. В итоге появилась возможность узнать, как формируется случайная последовательность ключа. Английские математики почти 11 месяцев трудились над созданием алгоритма расшифровки. Но эффективно работать с ним могла лишь машина. Поэтому было принято решение ее построить.
К тому времени попытки воспроизвести нечто подобное уже предпринимались. В 1938 году в Германии инженер Конрад Цузе построил электронно-механический вычислитель Z1, но в силу несовершенства его конструкции аппарат работал ненадежно. Английские инженеры Макс Ньюман и Томми Флоуерс разработали знаменитый Colossus, считающийся одной из первых работоспособных программируемых ЭВМ.
"В январе 1944-го Mark 1 Colossus был запущен в эксплуатацию, - рассказывает основатель Национального музея вычислительной техники Эндрю Кларк. - Он занимал целую комнату и состоял из пяти стоек общей длиной 5,5 м. В стойках были смонтированы электронные цепи из 1,5 тыс. ламп, повторяющих алгоритмы вращения дисков Lorenz. Colossus обрабатывал информацию на перфолентах со скоростью 5 тыс. символов в секунду, что по тем временам было невероятной скоростью. На один цикл обработки среднего сообщения уходило около секунды".
В среднем для расшифровки письма Colossus требовалось от двух часов до нескольких суток. Работа над проектом была чрезвычайно засекречена, и за время войны было построено около десятка таких аппаратов. После войны все они были разобраны, а инженеры работали уже над другими машинами, направленными уже против СССР. Вплоть до 70-х годов о работе английских ЭВМ никто не знал. Более того, их архитектура и принципы работы считались утерянными. Однако группа активистов, влюбленных в старинную технику, предприняла попытку возродить первый в мире компьютер. И вот в 2004 году им это удалось.
"Мы 14 лет по крохам собирали Colossus, - рассказывает руководитель работ, математик Тони Сейл. - Тогда у нас было всего несколько фотографий. Но потом появились некоторые чертежи, и мы воспроизвели Colossus в первозданном виде".
А в 2007 родилась идея на месте старой лаборатории в Лондоне в Блетчли-парке построить музей старинных ЭВМ. Но прежде было решено провести соревнование между старым и новым компьютерами. С территории Германии было отправлено зашифрованное машиной Lorenz SZ42 послание, которое предлагалось раскрыть всем желающим. В прошлую пятницу шифровку получили сотрудники лаборатории в Блетчли-парке и утром следующего дня загрузили в Colossus. Через пять часов послание было раскрыто. Вместе с ламповым агрегатом над расшифровкой трудился стандартный ноутбук с процессором Pentium 2. Он справился с задачей примерно за такое же время, обогнав "старичка" всего на несколько минут. Однако вскоре пришло сообщение, что в самой Германии шифровку взломал математик-любитель Йоахим Шут. Его программа, написанная специально для взлома Lorenz SZ42, запущенная на компьютере с процессором частотой 1,4 ГГц и под управлением операционной системы NetBSD, в целом справилась с задачей за два часа.
"Конечно, современные персо- нальные компьютеры обладают значительной производительностью, но и ЭВМ 60-летней давности могут даже в 21-м столетии с ними побороться, - рассказывает РБК daily начальник вычислительного центра Московского института радиоэлектроники и информатики Владислав Шаргородский. - Дело в том, что такие аппараты, как Colossus, имели узкоспециальную направленность и работали на одну цель. Персоналки же - универсальный инструмент, затрачивающий слишком много сил на абсолютно разные процессы".
"Аппараты строились тогда по индивидуальным проектам и затачивались под определенные нужды, - рассказывает РБК daily известный математик, разработчик процессора "Эльбрус", член-корреспондент РАН Борис Бабаян. - Сейчас они устарели, но их нельзя считать ни на что не способным старьем. Эти ЭВМ прекрасно справлялись с определенными задачами, но были сугубо индивидуальны, что очень дорого. Конечно, если правильно настроить персоналку, она будет во много раз быстрее, не говоря уже о современных суперкомпьютерах. Потому как прогресс не стоит на месте. С появлением интегральных схем и стандартных кристаллов процессоров компании-производители стали проектировать супер-ЭВМ, исходя из большого количества готовых кластеров. Компьютеры стали насчитывать тысячи стандартных процессоров. Это значительно удешевило производство вычислительных машин. Но есть и исключения. К примеру, японцы построили "Симулятор Земли", моделирующий жизненные циклы нашей планеты. Он занимает целое здание, имеет собственную архитектуру и невероятно дорог. Отдавая дань уважения первопроходцам в кибернетике, строившим сложные машины как у нас в стране, так и за рубежом, мы движемся вперед. И идея с организацией музея первых компьютеров, да еще и действующих, очень интересна".
