Colossus kompyuteri - Colossus computer - Wikipedia

Colossus kompyuteri

Colossus Mark 2 kompyuterida ishlaydi Wrens.[a] Lorenzning "pin" (yoki "kam") naqshlarini o'rnatish uchun chap tomondagi egilgan boshqaruv paneli ishlatilgan. "Choyshab" qog'ozli lenta tashish o'ng tomonda.
Tuzuvchi	Tommi gullari, Sidney Broadxurst, Uilyam Chandler va Mark 2 mashinalari uchun yordam bergan, Allen Kumbs
Ishlab chiqaruvchi	Pochta aloqasi tadqiqot stantsiyasi
Turi	Maxsus mo'ljallangan elektron raqamli dasturlashtiriladigan kompyuter
Avlod	Birinchi avlod kompyuterlari
Ishlab chiqarilish sanasi	Mk 1: 1943 yil dekabr (1943-12) MK 2: 1944 yil 1-iyun (1944-06-01)
To'xtatildi	1960
Birlik jo'natildi	12
OAV	Elektr yozuv mashinasi chiqish Dasturlangan kalit va vilkalar panellaridan foydalanish
Markaziy protsessor	Termionikadan foydalanadigan maxsus sxemalar vanalar va tiratronlar. Mk 1da jami 1600 va Mk 2. da 2400. Shuningdek o'rni va o'tish tugmachalari
Xotira	Yo'q (yo'q Ram )
Displey	Ko'rsatkich chiroq paneli
Kiritish	Qog'oz lenta uzluksiz tsikldagi 20000 × 5 bitli belgilargacha
Quvvat	8,5 kVt[b]

Kolossus to'plami edi kompyuterlar inglizlar tomonidan ishlab chiqilgan kod buzuvchilar 1943-1945 yillarda yordam berish Lorenz shifrining kriptanalizi. Colossus ishlatilgan termion klapanlar (vakuum naychalari) ijro etish Mantiqiy va hisoblash operatsiyalari. Colossus shunday deb hisoblanadi^[1] dunyodagi birinchi sifatida dasturlashtiriladigan, elektron, raqamli kompyuter, garchi u a emas, balki kalit va vilkalar yordamida dasturlashtirilgan bo'lsa saqlangan dastur.^[2]

Colossus tomonidan ishlab chiqilgan Bosh pochta aloqasi (GPO) tadqiqot muhandisi Tommi gullari matematik tomonidan qo'yilgan muammoni hal qilish Maks Nyuman da Hukumat kodeksi va Cypher maktabi (GC&CS) da Bletchli bog'i. Alan Turing Kriptanalizda ehtimollikdan foydalanish (qarang. qarang.) Banburismus ) uning dizayniga hissa qo'shgan. Ba'zida Turingning yordami uchun Colossusni yaratganligi noto'g'ri deb aytilgan Enigma kriptanalizi.^[3] Kodni ochishda yordam bergan Turing mashinasi Jumboq elektromexanik edi Bomba, Colossus emas.^[4]

Prototip, Kolos Mark 1, 1943 yil dekabrda ishlaganligi va 1944 yil boshlarida Bletchley Parkda ishlatilganligi ko'rsatildi. Yaxshilangan Colossus Mark 2 ishlatilgan smenali registrlar ishlov berish tezligini besh marta oshirish uchun, avvaliga 1944 yilning 1 iyunida ishlagan Normandiya qo'nish D kunida.^[5] O'nta Kolossi urush oxiriga qadar ishlatilgan va o'n birinchi foydalanishga topshirilgan edi.^[5] Bletchley Park ushbu mashinalardan foydalanishga imkon berdi Ittifoqchilar katta miqdordagi yuqori darajani olish harbiy razvedka ushlangan radiotelegrafiya orasidagi xabarlar Germaniya oliy qo'mondonligi (OKW) va ularning armiya butun Evropa bo'ylab buyruqlar.

Colossus mashinalarining mavjudligi 1970 yillarning o'rtalariga qadar sir saqlanib kelgan; mashinalar va ularni qurish rejalari loyihaning maxfiyligini saqlash harakatlari doirasida ilgari 1960-yillarda yo'q qilingan.^[6][7] Bu Colossus bilan aloqador bo'lganlarning ko'pchiligini hayotlarida elektron raqamli hisoblash ishlarini kashshof qilish uchun kredit olish huquqidan mahrum qildi. Mark 2 Colossus-ning qayta tiklanishi 2008 yilda tugallandi Toni Sale va ba'zi ko'ngillilar; u namoyish etiladi Milliy hisoblash muzeyi da Bletchli bog'i.^[8][9][10]

Maqsadi va kelib chiqishi

Qopqoqlari olib tashlangan Lorenz SZ42 shifrlash mashinasi Milliy hisoblash muzeyi kuni Bletchli bog'i

The Lorenz SZ mashinalari har birining soni boshqacha bo'lgan 12 ta g'ildirakka ega edi kameralar (yoki "pinlar").

G'ildirak raqami	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
BP g'ildiragi nomi[11]	ψ1	ψ2	ψ3	ψ4	ψ5	m37	m61	χ1	χ2	χ3	χ4	χ5
Kamera soni (pin)	43	47	51	53	59	37	61	41	31	29	26	23

Colossus kompyuterlari tutib olingan radioshunoslikni aniqlashda ishlatilgan teleprinter bo'lgan xabarlar shifrlangan noma'lum qurilmadan foydalanish. Razvedka ma'lumotlari shuni ko'rsatdiki, nemislar simsiz teleprinterni uzatish tizimlarini chaqirishgan "Sägefisch" (arra baliqlari). Bu inglizlarni shifrlangan nemis teleprinter trafigini chaqirishga majbur qildi "Baliq ",^[12] va noma'lum mashina va uning ushlangan xabarlari "Tunny "(tunafish).^[13]

Nemislar o'zlarining operatsion protseduralari xavfsizligini oshirmasdan oldin, ingliz kriptanalizatorlari tashxis qo'yilgan qanday ko'rinmas mashina ishlagan va unga taqlid qilgan "Britaniya tuni ".

Mashinada o'n ikkita g'ildirak borligi va a ishlatilganligi aniqlandi Vernam shifrlash standart 5-bitdagi xabar belgilaridagi texnik ITA2 telegraf kodi. Buni buni birlashtirib amalga oshirdi Oddiy matn oqimi bo'lgan belgilar kalit yordamida belgilar XOR Mantiqiy funktsiya ishlab chiqarish shifrlangan matn.

1941 yil avgust oyida nemis operatorlari tomonidan yo'l qo'yilgan xatolik bir xil xabarning ikkita versiyasini bir xil mashina sozlamalari bilan uzatishga olib keldi. Ular Bletchley Parkda ushlangan va ishlagan. Birinchidan, Jon Tiltman, juda iste'dodli GC&CS kriptanalizatori, a asosiy oqim deyarli 4000 ta belgidan iborat.^[14] Keyin Bill Tutte, Tadqiqot bo'limining yangi kelgan a'zosi Lorenz mashinasining mantiqiy tuzilishini ishlab chiqish uchun ushbu asosiy oqimdan foydalangan. U o'n ikkita g'ildirak beshta ikkita guruhdan iborat ekanligini aniqladi va ularni χ (chi ) va ψ (psi ) g'ildiraklar, qolgan ikkitasini u chaqirdi m (mu ) yoki "motorli" g'ildiraklar. The chi g'ildiraklar shifrlangan har bir harf bilan muntazam ravishda qadam tashlardi psi g'ildiraklar mototsikl g'ildiraklari boshqaruvi ostida tartibsiz qadam qo'ydi.^[15]

9 va 10 g'ildiraklaridagi ko'tarilgan (faol) va tushirilgan (harakatsiz) holatlarini ko'rsatadigan kameralar. Faol kamera bit qiymatini o'zgartirdi (0 → 1 va 1 → 0).

Etarli darajada tasodifiy asosiy oqim yordamida Vernam shifrlari tekis matnli xabarning tabiiy til xususiyatini o'chiradi chastotani taqsimlash shifrlangan matnda bir xil taqsimot hosil qilish uchun turli xil belgilar. Tunny mashinasi buni yaxshi uddaladi. Shu bilan birga, kriptanalizatorlar oddiy belgilar o'rniga shifr matnidagi belgi-belgi o'zgarishlarining chastotali taqsimotini o'rganib, tizimga yo'l ochadigan bir xillikdan chiqib ketishganini ishlab chiqdilar. Bunga erishildi "farqlash" unda har bir bit yoki belgi o'z vorisi bilan XOR-ed edi.^[16] Germaniya taslim bo'lganidan keyin ittifoqdosh kuchlar Tunni mashinasini egallab olishdi va bu uning ekanligini aniqladilar elektromexanik Lorenz SZ (Schlüsselzusatzgerät, shifr qo'shimchasi) chiziqli shifrlash mashinasi.^[12]

O'tkazilgan xabarlarning parolini hal qilish uchun ikkita vazifani bajarish kerak edi. Birinchisi, "g'ildirak sinishi" edi, bu barcha g'ildiraklar uchun shisha naqshlarining kashf etilishi edi. Ushbu naqshlar Lorenz mashinasida o'rnatildi va keyinchalik turli xil xabarlar ketma-ketligi uchun ma'lum vaqt davomida ishlatildi. Ko'pincha bir nechta xabarlarni o'z ichiga olgan har bir uzatish g'ildiraklarning boshqacha start holati bilan shifrlangan. Alan Turing g'ildiraklarni sindirish usulini ixtiro qildi va bu ma'lum bo'ldi Turingery.^[17] Turingning texnikasi yanada rivojlanib, "To'rtburchak" bo'lib, u uchun Kolossus qo'lda tahlil qilish uchun jadvallar ishlab chiqarishi mumkin edi. Colossi 2, 4, 6, 7 va 9-da ushbu jarayonga yordam beradigan "gadjet" mavjud edi.^[18]

Ikkinchi vazifa shu edi "g'ildirakni sozlash", ma'lum bir xabar uchun g'ildiraklarning boshlang'ich pozitsiyalarini ishlab chiqqan va faqat kamar naqshlari ma'lum bo'lgandan keyin urinib ko'rilishi mumkin.^[19] Dastlab Colossus ishlab chiqilgan ushbu vazifa edi. Ning boshlang'ich pozitsiyasini aniqlash uchun chi Colossus xabar uchun g'ildiraklar, dasturlash mumkin bo'lgan mantiqiy funktsiyalarni baholash statistikasini hisoblab, ikkita belgi oqimini taqqosladi. Ikki oqim qog'ozli lentadan yuqori tezlikda o'qilgan shifr matni va noma'lum nemis mashinasining simulyatsiyasida ichki hosil bo'lgan kalit oqim edi. Kolosning ketma-ket ketma-ketligidan keyin ehtimolni aniqlashga intiladi chi- g'ildiraklar sozlamalari, ular qayta ishlangan shifrlangan matndagi belgilarning chastotali taqsimlanishini o'rganish orqali tekshirildi.^[20] Colossus ushbu chastotalarni hisoblab chiqdi.

Parolni hal qilish jarayonlari

Notation ^[21]

${ displaystyle P}$	Oddiy matn
${ displaystyle K}$	kalit - ikkilikda ishlatiladigan belgilar ketma-ketligi XOR bilan shifrlangan matnni berish uchun oddiy matn
${ displaystyle chi}$	chi kalitning tarkibiy qismi
${ displaystyle psi}$	psi kalitning tarkibiy qismi
${ displaystyle psi '}$	kengaytirilgan psi - tomonidan qo'shilgan belgilarning haqiqiy ketma-ketligi The psi g'ildiraklar, shu jumladan ular oldinga siljimagan paytlarda [22]
${ displaystyle Z}$	shifrlangan matn
${ displaystyle D}$	de-chi- bilan shifrlangan matn chi kalitning tarkibiy qismi o'chirildi[21]
${ displaystyle Delta}$	yuqoridagi XOR'lardan har qanday biri o'z o'rnini bosuvchi belgi yoki bit bilan[16]
${ displaystyle oplus}$	XOR operatsiyasi[c][23]
${ displaystyle bullet}$	Bletchley Park telegrafiya kodi uchun stenografiya bo'sh joy (nol)
${ displaystyle mathbf {x}}$	Bletchley Park telegraf kodi uchun stenografiya belgi (bitta)

Differentsiyadan foydalanib va psi g'ildiraklar har bir belgi bilan oldinga siljimasdi, Tutte ikkitaning farqlangan bitlarini (impulslarini) sinab ko'rdi chifarqli shifrlangan matnga qarshi oqim tasodifiy bo'lmagan statistikani keltirib chiqaradi. Bu ma'lum bo'ldi Tuttening "1 + 2 tanaffusi".^[24] Bu quyidagi mantiqiy funktsiyani hisoblashdan iborat edi:

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

va "yolg'on" (nol) hosil qilgan sonini hisoblash. Agar bu raqam oldindan belgilangan "belgilangan jami" deb nomlangan chegara qiymatidan oshib ketgan bo'lsa, u chop etildi. Kriptanalizator taxmin qilingan boshlang'ich pozitsiyalaridan qaysi biri to'g'ri bo'lishi mumkinligini aniqlash uchun nashrni tekshiradi chi-1 va chi-2 g'ildirak.^[25]

Keyinchalik, ushbu usul boshqa beshta juftlikka yoki bitta impulsga tatbiq etilib, ularning beshtasining boshlang'ich holatini aniqlaydi chi g'ildiraklar. Bundan,chi (D) shifrlangan matnni olish mumkin, shundan psi komponentni qo'lda usullar bilan olib tashlash mumkin.^[26] Belgilarning chastotali taqsimotichi shifrlangan matnning versiyasi ma'lum chegaralar ichida, "g'ildirak sozlamalari" chi g'ildiraklar erishilgan deb hisoblandi,^[20] va xabar sozlamalari va o'chirishchi "ga o'tkazildiSinovli "Bu Bletchley Parkda mayor boshchiligidagi bo'lim edi Ralf Tester bu erda parolni ochish ishlarining asosiy qismi qo'lda va lingvistik usullar bilan amalga oshirildi.^[27]

Colossus shuningdek boshlang'ich pozitsiyasini olishi mumkin psi va motorli g'ildiraklar, ammo bu urushning so'nggi bir necha oylarida, juda ko'p Colossi mavjud bo'lganda va Tunny xabarlari soni kamaygan paytgacha juda ko'p ish qilinmadi.

Loyihalash va qurish

Colossus "uchun ishlab chiqilganYangi turmush ",^[28] matematik boshchiligidagi bo'lim Maks Nyuman o'n ikki rotorga qarshi mashina usullari uchun javobgar edi Lorenz SZ40 / 42 on-layn teleprinter shifrlash apparati (Tunni deb nomlangan kod, tunafish uchun). Colossus dizayni avvalgi loyihada paydo bo'ldi, u "deb nomlangan hisoblash mashinasini ishlab chiqardi"Xit Robinson ". Jarayonning ushbu qismi uchun mashinani tahlil qilish kontseptsiyasini isbotlagan bo'lsa-da, dastlab ishonchsiz edi. Elektr-mexanik qismlar nisbatan sekin edi va ikkita halqani sinxronlashtirish qiyin kechdi. qog'oz lentalari, biri shifrlangan xabarni, ikkinchisi Lorenz mashinasining asosiy oqimining bir qismini aks ettiruvchi,^[29] soniyada 2000 belgigacha o'qilganda lentalar cho'zilib ketishga moyil edi.

Bosish tugmasi go'yoki direktor tomonidan taqdim etilgan original Colossusdan GCHQ direktoriga NSA ning 40 yilligini nishonlash uchun UKUSA shartnomasi 1986 yilda^[30]

Tommi gullari MBE^[d] katta elektr muhandisi va kommutatsiya guruhining rahbari edi Pochta aloqasi tadqiqot stantsiyasi da Dollis tepaligi. Kolossda ishlashdan oldin, u 1941 yil fevralidan Bletchley bog'ida GC&CS bilan shug'ullangan. Bomba nemis Enigma shifrlash mashinasining kriptanalizida ishlatilgan.^[31] U Maks Nyumanga Bomba ustidagi ishlaridan qoyil qolgan Alan Turing tomonidan tavsiya etilgan.^[32] Xit Robinzon mashinasining asosiy qismlari quyidagilar edi.

• Tasmani tashish va o'qish mexanizmi, sekundiga 1000 dan 2000 gacha tezlikda tugmachalarni bosgan kalit va xabar lentalarini ishladi.
• Mantig'ini amalga oshirgan birlashtiruvchi birlik Tutte usuli.
• Tomonidan ishlab chiqilgan hisoblash birligi C. E. Vayn-Uilyams ning Telekommunikatsiya tadqiqotlari tashkiloti (TRE) Malvernda mantiqiy funktsiya belgilangan vaqtni necha marta qaytarganligini hisoblaydi haqiqat qiymati.

Xit Robinsonning birlashtiruvchi blokini loyihalash uchun gullar olib kelingan.^[33] U xabar lentasi bilan sinxronlashtirilishi kerak bo'lgan kalit lenta tizimidan ta'sirlanmadi va o'z tashabbusi bilan Lorenzning elektron analogiga ega bo'lgan holda kalit lentaga ehtiyojni yo'q qiladigan elektron mashinani yaratdi ( Tunny) mashina.^[34] U 1943 yil fevral oyida Maks Nyumanga ushbu dizaynni taqdim etdi, ammo birdan ikki minggacha termion klapan (vakuumli quvurlar va tiratronlar ) taklif qilingan, birgalikda ishonchli ishlashi mumkin bo'lgan, katta shubha bilan kutib olingan,^[35] Dollis tepaligidan ko'proq Robinsonlar buyurtma qilingan. Gullar, urushdan oldingi ishlaridan, ko'pgina termion klapanlarning ishlamay qolishi elektr energiyasini yoqishdagi termal stresslar natijasida yuzaga kelganligini bilar edi, shuning uchun mashinani quvvat bilan ishlamaslik ishdan chiqish tezligini juda past darajaga tushirdi.^[36] Bundan tashqari, isitgichlar past kuchlanishda ishga tushirildi, so'ngra termal stressni kamaytirish uchun asta-sekin to'liq voltajga keltirildi. Ishonchsiz bo'lishi mumkin bo'lgan plagin tagliklari bilan bog'liq muammolarni oldini olish uchun valflarning o'zi lehimlangan.^{[iqtibos kerak ]} Gullar bu g'oyani davom ettirdilar va Tadqiqot Stantsiyasining direktori V Gordon Radlidan qo'llab-quvvatladilar.^[37] Gullar va uning kommutatsiya guruhidagi ellik kishidan iborat jamoasi^[38][39] 1943 yil fevral oyining boshidan o'n bir oy davomida g'ildirak naqshlarini elektron shaklda yaratib, Xit Robinzonning ikkinchi lentasi bilan ishlaydigan mashinani yaratdi va yaratdi. Gullar loyihaga o'z mablag'laridan bir qismini ishlatgan.^[40][41]

Ushbu prototip Mark 1 Colossus tarkibida 1600 termion klapan (naycha) mavjud edi.^[38] 1943 yil 8-dekabrda Dollis Tepasida qoniqarli tarzda ijro etildi^[42] va demontaj qilindi va Bletchley Parkga jo'natildi, u erda 18 yanvarda etkazib berildi va qayta yig'ildi Garri Fensom va Don Xorvud.^[10][43] U yanvar oyida ish boshladi^[44][7] va u o'zining birinchi xabariga 1944 yil 5 fevralda muvaffaqiyatli hujum qildi.^[45] Bu katta qurilish bo'lib, "Colossus" deb nomlangan WRNS operatorlar. Biroq, Milliy Arxivda 1944 yil 18-yanvarda Maks Nyuman yozgan yodnomada 'Koloss bugun keladi' deb yozilgan.^[46]

Prototipni ishlab chiqish jarayonida takomillashtirilgan dizayn ishlab chiqilgan - Mark 2 Colossus. Ulardan to'rttasi 1944 yil mart oyida buyurtma qilingan va aprel oyining oxiriga kelib buyurtma soni o'n ikkitaga ko'paytirildi. Dollis Xillga bosim o'tkazildi, ulardan birinchisi 1 iyunga qadar ishlaydi.^[47] Allen Kumbs Mark 2 Colossi ishlab chiqarishni boshqarishni o'z zimmasiga oldi, ulardan birinchisi - tarkibida 2400 ta klapan bor - 1944 yil 1-iyun soat 08:00 da, ittifoqdoshlar vaqtida ish boshladi. Normandiyaning bosqini kuni Kun.^[48] Keyinchalik, Colossi oyiga taxminan bir stavka bo'yicha etkazib berildi. Vaqtiga kelib V-kun kuni Bletchli bog'ida o'nta Kolossi ishlagan va o'n birinchi yig'ishni boshlashgan.^[47]

Colossus 10, H blokidagi kengaytirilgan choyshab bilan Bletchli bog'i hozirda Tunny galereyasini o'z ichiga olgan kosmosda Milliy hisoblash muzeyi

Mark 2 dizaynining asosiy birliklari quyidagilar edi.^[34][49]

• 8 kamerali o'qish mexanizmiga ega lenta tashish.
• Olti belgi FIFO smenali registr.
• Lorenz mashinasini simulyatsiya qilgan o'n ikkita tiratronli uzuk do'konlari har bir g'ildirak uchun bit-oqim hosil qiladi.
• Dasturni va "belgilangan jami" ni belgilash uchun kalitlarning panellari.
• Amalga oshirilgan funktsional birliklar to'plami Mantiqiy operatsiyalar.
• Lentaning bir qismini hisoblashni to'xtatib qo'yishi mumkin bo'lgan "span counter".
• Soatlar, signallarni ishga tushirish va to'xtatish, o'qish va bosib chiqarishga qarshi vositalarni boshqaradigan usta boshqaruv.
• Beshta elektron hisoblagich.
• Elektr yozuv mashinasi.

Elektronika dizaynining aksariyati Tommi Gullarning ishi bo'lib, unga Uilyam Chandler, Sidni Brodxurst va Allen Kumbs yordam berishgan; Erie Speight va Arnold Linch fotoelektrik o'qish mexanizmini ishlab chiqish.^[50] Kumblar Gullarni esladilar, u o'zining dizaynining taxminiy loyihasini ishlab chiqardi va uni qismlarga ajratib tashladi, u hamkasblariga batafsil dizaynni tuzishi va o'z jamoasini ishlab chiqarishi uchun topshirdi.^[51] Mark 2 Colossi ikkalasi ham besh marta tezroq edi va prototipga qaraganda osonroq ishlaydi.^[e]

Colossus-ga ma'lumotlar kiritish tomonidan fotoelektrik shifrlangan xabarning qog'ozli lenta transkripsiyasini o'qish. Bu bir necha marta o'qilishi va qayta o'qilishi uchun doimiy tsiklda joylashtirilgan - ma'lumotlar uchun ichki xotira yo'q edi. Dizayn a hosil qilish orqali elektronikani xabar lentasining tezligi bilan sinxronlashtirish muammosini engdi soat signali uning tishli teshiklarini o'qishdan. Ish tezligi shu tariqa lentani o'qish mexanikasi bilan cheklangan edi. Rivojlanish jarayonida lenta parchalanishidan oldin lentani o'quvchi soniyasiga 9700 belgigacha (53 milya) sinovdan o'tkazildi. Shunday qilib 5000 belgi / soniya (40 fut / s (12,2 m / s; 27,3 milya)) muntazam foydalanish tezligi sifatida belgilandi. Gullar 6 belgidan iborat siljish registrini ishlab chiqdilar, u delta funktsiyasini (DZ) hisoblash uchun ham, Tunni g'ildiraklarining beshta turli boshlang'ich nuqtalarini beshta protsessorda sinab ko'rish uchun ham ishlatilgan.^[53][54] Ushbu besh tomonlama parallellik^[f] sekundiga 25000 ta belgidan iborat samarali ishlov berish tezligi bilan bir vaqtda beshta sinov va hisoblashni amalga oshirishga imkon berdi.^[54] Hisoblash algoritmlari tomonidan ishlab chiqilgan V. T. Tutte va Tunny xabarining parolini ochish uchun hamkasblari.^[55][56]

Ishlash

Kolossusni tanlash paneli boshqalar qatorida ko'rpa-to'shak ustidagi uzoq lentani va algoritmga kiritish uchun ko'rsatmalar: ΔZ, Δ${ displaystyle chi}$ va Δ${ displaystyle psi}$.

Newmanry-da kriptoanalizatorlar, operatorlar ishlagan Ayollar qirollik dengiz xizmati (WRNS) - "Wrens" nomi bilan tanilgan - va texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlash uchun doimiy ravishda bo'lgan muhandislar. Urush oxiriga kelib shtatlar soni 272 Wrens va 27 kishi edi.^[47]

Colossus-ni yangi xabar uchun ishlatishda birinchi ish qog'ozli lenta ko'chadan tayyorlash edi. Buni ikkita uchini bir-biriga bog'lab qo'ygan Wrens ijro etdi Bostik xabarning oxiri va boshi o'rtasida 150 belgidan iborat bo'sh lenta mavjudligini ta'minlab, yopishtiring.^[57] Maxsus qo'l zarbasi yordamida ular uchinchi va to'rtinchi kanallar orasidagi boshlanish teshigini o'rnatdilar2 ¹⁄₂ bo'sh qismning uchidan tishli teshiklar va to'rtinchi va beshinchi kanallar orasidagi to'xtash teshigi1 ¹⁄₂ xabar belgilarining oxiridan tishli teshiklar.^[58][59] Ular maxsus joylashtirilgan fotosellar tomonidan o'qilgan va xabar qachon boshlanishini va qachon tugashini ko'rsatgan. Shundan so'ng operator qog'oz lentani darvoza orqali va yotoqxona g'altaklari atrofida o'tkazib, taranglikni o'rnatadi. Ikkita lentali yotoqxona dizayni Xit Robinzon tomonidan olib borilgan, shunda avvalgi tasma ishlayotganda bitta lenta o'rnatilishi mumkin edi. Tanlash panelidagi tugmachada "yaqin" yoki "uzoq" lenta ko'rsatilgan.^[60]

Qayta tiklash va nolga tenglashtirish bo'yicha turli xil vazifalarni bajargandan so'ng, Wren operatorlari kriptanalizatorning ko'rsatmasi bilan "belgilangan jami" dekodli kalitlarni va kerakli algoritmni o'rnatish uchun K2 panelli kalitlarni ishlatadilar. Keyin ular yotoq joyidagi lenta dvigatelini va chiroqni ishga tushirishadi va lenta tezlashganda, asosiy start tugmachasini boshqaradi.^[60]

Dasturlash

Algoritmni (chapda) va tanlanadigan hisoblagichlarni (o'ngda) belgilash uchun kalitlarni ko'rsatadigan Colossus K2 kalit paneli.

Colossus "o'rnatilgan jami" tugmachalar paneli

Xovard Kampeyn, matematik va AQSh dengiz kuchlarining kriptanalizatori OP-20-G, 1983 yilda Gullarning "Kolossus dizayni" gazetasiga so'z boshida quyidagilarni yozgan.

Kolossga mening nuqtai nazarim kriptanalizator-dasturchi edi. Men mashinaga ma'lum hisob-kitoblarni va hisob-kitoblarni amalga oshirishni buyurdim va natijalarni o'rganib chiqib, unga boshqa ishni bajarishni buyurdim. Bu avvalgi natijani eslamadi va agar shunday bo'lsa, unga amal qilishi ham mumkin emas edi. Koloss va men o'zaro ta'sir o'tkazib, ba'zida nemislarning "Geheimschreiber" va kriptoanalizatorlar tomonidan "Baliq" deb nomlangan g'ayrioddiy nemis shifrlari tizimini tahlil qildik.^[61]

Colossus a emas edi saqlanadigan dasturli kompyuter. Beshta parallel protsessor uchun kirish ma'lumotlari ilmoqli qog'ozli lenta va elektron naqshlar generatorlaridan o'qildi chi, psi va motorli g'ildiraklar.^[62] Kommutatorlar va jak paneli ulanishlarida protsessorlar uchun dasturlar o'rnatildi va ushlab turildi. Har bir protsessor mantiqiy funktsiyani baholashi va xabar lentasining har bir o'tkazilishi uchun "false" (0) yoki "true" (1) qiymatini necha marta berganligini hisoblashi va ko'rsatishi mumkin edi.

Protsessorlarga kirish ikki manbadan, lentani o'qishdan siljish registrlari va Tunny mashinasining g'ildiraklarini taqlid qilgan tiratron uzuklardan olingan.^[63] Qog'oz lentasidagi belgilar chaqirilgan Z va Tunni emulyatorining belgilariga Bill Tutte mashinaning mantiqiy tuzilishini ishlab chiqishda bergan yunoncha harflar bilan murojaat qilingan. Tanlash panelida kalitlar ham ko'rsatilgan Z yoki ΔZ, yoki ${ displaystyle chi}$ yoki Δ${ displaystyle chi}$ va ham ${ displaystyle psi}$ yoki Δ${ displaystyle psi}$ ma'lumotlar jek maydoniga va "K2 o'tish paneli" ga uzatilishi uchun. G'ildirak simulyatorlarining ushbu signallari xabar lentasining har bir yangi o'tishi bilan qadam bosish yoki yo'qligi bilan belgilanishi mumkin.

K2 tugmachalar panelida algoritmni belgilash uchun chap tomonda bir qator kalitlar mavjud edi. O'ng tomondagi kalitlar natija beriladigan hisoblagichni tanladi. Plastinka kamroq ixtisoslashtirilgan shartlarni yaratishga imkon berdi. Umuman olganda, K2 tugmachalar panelining kalitlari va plagin tanlangan o'zgaruvchilarning besh milliardga yaqin turli xil kombinatsiyalariga imkon berdi. ^[57]

Misol tariqasida: xabar lentasi uchun to'plamlar dastlab ikkitasini o'z ichiga olishi mumkin chi Tuttening 1 + 2 algoritmidagi kabi g'ildiraklar. Vaqtni besh baravar qisqartirish uchun parallellik ishlatilmasa, bunday ikki g'ildirakli yugurish uzoq masofa deb ataldi, o'rtacha sakkiz daqiqa. Keyingi yugurishlar faqat bittasini o'rnatishni o'z ichiga olishi mumkin chi g'ildirak, qisqa muddatli harakatni taxminan ikki daqiqa davom ettiradi. Dastlab, dastlabki uzoq muddatli ishdan so'ng, kriptoanalizator tomonidan sinab ko'riladigan keyingi algoritmni tanlash belgilandi. Ammo tajriba shuni ko'rsatdiki, ushbu takrorlanadigan jarayon uchun qaror daraxtlari Vren operatorlari tomonidan foydalanish uchun ishlab chiqarilishi mumkin.^[64]

Ta'sir va taqdir

Colossus zamonaviy standartlar bilan cheklangan bo'lsa ham, dasturlashtiriladigan elektron raqamli mashinalardan birinchisi bo'lsa-da,^[65] bu mantiqiy algoritmlarni baholash natijalarini hisoblashni o'z ichiga olgan bir qator kriptanalitik vazifalar uchun mo'ljallangan umumiy maqsadli mashina emas edi.

Shunday qilib, Colossus kompyuteri to'liq emas edi Turing tugadi mashina. Biroq, San-Frantsisko universiteti professor Benjamin Uells shuni ko'rsatdiki, agar barcha o'nta Colossus mashinalari aniq bir tarzda qayta ishlangan bo'lsa klaster, keyin butun kompyuterlar to'plamini simulyatsiya qilishlari mumkin edi universal Turing mashinasi va shunday qilib Turing to'liq bo'ladi.^[66] Umumiy maqsadlar uchun mo'ljallangan kompyuter sifatida kompyuter tushunchasi, ya'ni a kalkulyator qiyin, ammo aniq muammolarni hal qilishga bag'ishlangan - Ikkinchi Jahon Urushidan keyin taniqli bo'lmagan.^{[iqtibos kerak ]}

Koloss va uning qurilishining sabablari o'ta maxfiy edi va urushdan keyin 30 yil davomida saqlanib qoldi. Binobarin, u tarkibiga kiritilmagan hisoblash texnikasi tarixi ko'p yillar davomida va Gullar va uning sheriklari ular tan olinishi huquqidan mahrum edilar. Colossi 1 dan 10 gacha urushdan keyin demontaj qilingan va uning qismlari pochta bo'limiga qaytarilgan. Dastlabki maqsadi bo'yicha sanitariya qilingan ba'zi qismlar Maks Nyumanga olib ketilgan Qirollik jamiyati Hisoblash mashinalari laboratoriyasi da Manchester universiteti.^[67] Tommy Flowersga barcha hujjatlarni yo'q qilish va ularni Dollis tepaligidagi pechda yoqish buyurilgan. Keyinchalik u ushbu buyruq haqida shunday dedi:

Bu dahshatli xato edi. Men qilgan barcha yozuvlarni yo'q qilish haqida ko'rsatma berdim. Men Colossus haqidagi barcha rasmlarni va rejalarni va barcha ma'lumotlarni qog'ozga olib, qozonxonaga qo'ydim. Va uning yonishini ko'rdi.^[68]

Colossi 11 va 12, ikkita Tunni mashinasi bilan birga saqlanib, ko'chirildi GCHQ ning yangi bosh qarorgohi Eastcote 1946 yil aprelda va yana GCHQ bilan Cheltenxem 1952 yildan 1954 yilgacha.^[69] Nomi bilan tanilgan Colossi-lardan biri Colossus Moviy, 1959 yilda demontaj qilingan; ikkinchisi 1960 yilda.^[69] Turli xil muvaffaqiyatlar bilan ularni boshqa maqsadlarga moslashtirishga urinishlar bo'lgan; keyingi yillarda ular mashg'ulot uchun ishlatilgan.^[70] Jek yaxshi urushdan keyin Kolossni birinchi bo'lib qanday qilib AQShni ishontirgani haqida gapirdi Milliy xavfsizlik agentligi undan maxsus maqsadli mashinani yaratishni rejalashtirgan funktsiyani bajarish uchun foydalanish mumkin.^[69] Colossus shuningdek, belgilar sonini hisoblash uchun ishlatilgan bir martalik pad tasodifiy bo'lmaganligini tekshirish uchun lenta.^[69]

Colossus bilan aloqador bo'lgan va katta hajmdagi, ishonchli, yuqori tezlikda ishlaydigan elektron raqamli hisoblash moslamalarini amalga oshirish mumkinligini bilgan oz sonli odamlar - Buyuk Britaniyada va ehtimol AQShda kompyuterlarning dastlabki ishlarida muhim rol o'ynagan. Ammo, bu juda maxfiy bo'lib, keyingi kompyuterlarning rivojlanishiga bevosita ta'sir ko'rsatmadi; bo'lgandi EDVAC bu o'sha davrning kompyuter arxitekturasi edi.^{[iqtibos kerak ]} 1972 yilda Herman Goldstine Colossus va Alan Turing kabi odamlarning loyihalari bo'yicha merosidan bexabar bo'lgan (ACE ), Maks Nyuman (Manchester kompyuterlari ) va Garri Xuski (Bendiks G-15 ), deb yozgan,

Angliya shunday hayotiy kuchga ega ediki, urushdan so'ng darhol kompyuter sohasida juda yaxshi o'ylangan va yaxshi bajarilgan loyihalarni boshlashi mumkin edi.^[71]

Professor Brian Randell, 1970-yillarda Koloss haqida ma'lumot topgan, buni quyidagicha izohladi:

Menimcha, COLOSSUS loyihasi ushbu hayotiy kuchning muhim manbai bo'lib, u juda qadrlanmagan, shuningdek, raqamli kompyuter ixtirosi xronologiyasidagi joylarining ahamiyati ham katta bo'lgan.^[72]

Randellning sa'y-harakatlari 1970 yillarning o'rtalarida, Bletchley Park haqidagi maxfiylik buzilganidan keyin o'z samarasini bera boshladi. Guruh kapitani Winterbotham kitobini nashr etdi Ultra maxfiy 1974 yilda.^[73] 2000 yil oktyabr oyida Tunni shifri va uning kriptanalizasi to'g'risida 500 betlik texnik hisobot - ushbu nom ostida Tunny haqida umumiy hisobot^[74]- GCHQ tomonidan milliyga chiqarildi Jamoat yozuvlari idorasi va u juda ajoyib narsalarni o'z ichiga oladi paean u bilan ishlagan kriptograflar tomonidan Kolossusga:

Colossusning ishdagi jozibasi haqida etarli darajada tasavvur qilishning iloji yo'qligidan afsuslanamiz; uning katta miqdordagi va aniq murakkabligi; porloq kasnaklar atrofida ingichka qog'ozli lentaning hayoliy tezligi; asosiy sarlavha va boshqa moslamalarni emas, balki vaqtni bosib chiqarish, bolalardan zavqlanish; harflar bilan harflarni aniq mexanik dekodlash sehrgarligi (bitta yangi boshlovchi uni aldayapti deb o'ylagan); yozuvlar yozuvchisining odamning yordamisiz va undan tashqari to'g'ri ballarni bosib chiqarishda g'ayritabiiy harakati; displeyning qadam bosishi; orziqib kutilgan balning to'satdan paydo bo'lishi bilan yakunlanadigan intizorlik davrlari; va har qanday yugurish turini tavsiflovchi g'alati ritmlar: dabdabali kirish, tartibsiz qisqa yugurish, g'ildiraklarni sindirishning muntazamligi, vagonning qaytish vahshiy sakrashlari bilan to'xtatilgan to'rtburchaklar to'rtburchaklar, avtoulovlarning g'azablangan suhbatlari, hatto soxta ballar mezbonlarining kulgili g'azabi.^[75]

Qayta qurish

Boshchiligidagi jamoa Toni Sale (o'ngda) Bletchley bog'ida Colossus Mark II rekonstruksiya qilindi. Bu erda 2006 yilda Sotish tugallangan mashina bilan shifrlangan xabarni buzilishini nazorat qiladi.

To'liq ishlaydigan qayta qurish qurilishi^[76][77] Colossus Mark 2-ni 1993 yildan 2008 yilgacha Toni Sale boshchiligidagi guruh o'z zimmasiga oldi.^[10][9] Rejalashtirilgan va texnik vositalarning yo'q qilinishiga qaramay, hayratlanarli miqdordagi materiallar, asosan muhandislarning daftarlarida saqlanib qoldi, ammo AQShda uning katta qismi Optik lenta o'quvchi eng katta muammolarni keltirib chiqarishi mumkin edi, ammo Doktor Arnold Linch, uning asl dizaynerlari uni o'ziga xos xususiyatlariga ko'ra qayta ishlashga muvaffaq bo'lishdi. Qayta qurish 9-sonli Colossus uchun tarixiy jihatdan to'g'ri joyda namoyish etiladi Milliy hisoblash muzeyi, H blokida Bletchli bog'i yilda Milton Keyns, Bukingemshir.

2007 yil noyabr oyida, loyiha yakunlanganligini nishonlash va Milliy hisoblash muzeyi uchun mablag 'yig'ish tashabbusining boshlanishi munosabati bilan, Cipher Challenge^[78] qayta tiklangan Colossus-ni butun dunyo bo'ylab radio havaskorlarga qarshi qo'ydi, ular birinchi bo'lib qabul qilingan va shifrlangan uchta xabarni Lorenz SZ42 va DL0HNF radiostansiyasidan uzatiladi Heinz Nixdorf muzeylariForum kompyuter muzeyi. Qiyinchilik osonlikcha g'alaba qozondi radio havaskor Yaxshi tayyorgarlik ko'rgan Yoaxim Shut^[79] voqea uchun va o'z signallarini qayta ishlash va kodni buzish kodini ishlab chiqdi Ada.^[80] Colossus jamoasiga Ikkinchi Jahon Urushidagi radio uskunalardan foydalanish istagi to'sqinlik qildi,^[81] yomon qabul sharoitlari tufayli ularni bir kunga kechiktirish. Shunga qaramay, g'olibning 1,4 gigagertsli noutbuki o'z kodini ishlatib, barcha 12 g'ildirak uchun sozlamalarni topishga bir daqiqadan kam vaqt sarfladi. Nemis kod ishlab chiqaruvchisi shunday dedi: "Mening noutbukim shifrlangan matnni soniyasiga 1,2 million belgi tezligida hazm qildi - bu Kolossusdan 240 baravar tezroq. Agar siz protsessor chastotasini shu koeffitsient bo'yicha o'lchasangiz, siz Colossus uchun 5,8 MGts ekvivalent soatni olasiz. 1944 yilda qurilgan kompyuter uchun ajoyib tezlik. "^[82]

Cipher Challenge qayta qurish loyihasi muvaffaqiyatli yakunlanganligini tasdiqladi. "Colossus bugungi ko'rsatkichi bo'yicha olti yil avvalgidek yaxshi", - deya izoh berdi Toni Sale. "Biz Bletchley Parkda ishlagan va miyaning kuchi bilan ushbu shifrlarni buzadigan va urushni bir necha oyga qisqartiradigan hayoliy mashinalarni yaratgan odamlarga munosib hurmat ko'rsatganimizdan xursandmiz."^[83]

Kolossusni qayta tiklashning oldingi ko'rinishi, o'ngdan chapga (1) uzluksiz tsiklda va ikkinchisiga yuklangan xabar lentasini o'z ichiga olgan "yotoqxona". (2) Tanlash paneli va plagin panelini o'z ichiga olgan J-rack. (3) katta "Q" kalit paneli va qiya patch paneli bo'lgan K-raf. (4) Boshqarish paneli va pochta markasi tasviri ustida beshta ikkita chiziqli hisoblagichni o'z ichiga olgan ikkita S-raf. (5) C-rackdagi to'rtta "o'rnatilgan jami" o'nlik kalitlarining beshta to'plami oldida joylashgan elektr yozuv mashinasi.^[84]

Boshqa ma'nolar

Nomli xayoliy kompyuter bor edi Kolossus 1970 yilda filmda Kolossus: Forbin loyihasi 1966 yilgi romanga asoslangan edi Kolossus tomonidan D. F. Jons. Bu tasodif edi, chunki Colossus yoki hatto uning nomi haqida ma'lumot ommaviy ravishda e'lon qilinishidan oldin.

Nil Stivenson roman Kriptonomikon (1999) shuningdek, Turing va Bletchley Park tomonidan o'ynagan tarixiy rolga uydirma munosabatlarni o'z ichiga oladi.

Shuningdek qarang

• Hisoblash texnikasi tarixi
• Vakuumli quvurli kompyuterlar ro'yxati
• Manchester bolasi
• Z3
• Z4

Izohlar

Adabiyotlar

Qo'shimcha o'qish

• 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, olingan 16 oktyabr 2016
• Colossus: Creating a Giant kuni 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), The First Computers: History and Architectures, MIT Press, ISBN  0-262-18197-5 – Comparison of the first computers, with a chapter about Colossus and its reconstruction by Tony Sale.
• Sale, 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)
• Smit, Maykl (2007) [1998], X stantsiyasi: Bletchley Parkning buzuvchilar, Pan Grand Strategy Series (Pan Books ed.), London: Pan MacMillan Ltd, ISBN  978-0-330-41929-1

Tashqi havolalar

• 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 kuni YouTube
• online virtual simulation of Colossus