Od ABC do XYZ


24-02-2018 18:04:12

Na początku 1956 r. postanowiono połączyć wszystkie siły Grupy Aparatów Matematycznych działającej w Państwowym Instytucie Matematycznym. Trzy zespoły dotychczas realizujące osobne tematy miały się teraz skupić na jednym celu: zbudowaniu maszyny cyfrowej. Ich pierwszym kierownikiem został Romuald Marczyński, ale zaprojektowany poprzednio przez niego EMAL ciągle nie dawał się uruchomić.

Wkrótce więc Romualda Marczyńskiego zastąpił na stanowisku 34-letni wówczas docent Leon Łukaszewicz, któremu udało się doprowadzić do szczęśliwego końca projekt Analizatora Równań Różniczkowych (ARR). Do niedawna można było jeszcze tę maszynę zobaczyć w Muzeum Techniki w Warszawie, ale turbulencje prawne oraz wstrzymanie publicznych dotacji do tej placówki uniemożliwiły dostęp do jej unikatowych zbiorów.

Zakład Aparatów Matematycznych PAN

ARR, co prawda, był maszyną analogową, a nie cyfrową, miał jednak tę niewątpliwą zaletę, że poprawnie działał (PT 2-3/2018). Łukaszewicz, przy wsparciu ówczesnego wiceprezesa PAN Janusza Groszkowskiego, uzyskał ponadto decyzję o wyodrębnieniu całego zespołu z Państwowego Instytutu Matematycznego i stworzeniu samodzielnej jednostki – Zakładu Aparatów Matematycznych PAN. Ta z pozoru jedynie administracyjna zmiana okazała się bardzo korzystna, bo uniezależniła prace od decyzji nie zawsze kompetentnych urzędników pośrednich szczebli decyzyjnych i zdecydowanie dowartościowała zespół.

Jeśli zaś chodzi o zespół, to w przedsięwzięcie – na różnych etapach jego realizacji – zaangażowanych było 20-30 osób. Niektórzy z racji swoich kompetencji wykonywali konkretne prace, niezbędne dla powodzenia całego projektu, choć nie było to wówczas ich głównym zadaniem. Doceniając wkład wszystkich uczestników, warto jednak wymienić tych, którzy odegrali kluczowe role. 

Polska Wikipedia podaje 10 nazwisk pracowników ZAM, którzy w znaczący sposób przyczynili się do realizacji tego przedsięwzięcia. Nie ufając jej przesadnie, skontaktowaliśmy się z jego jeszcze żyjącymi uczestnikami, którzy uznali tę listę za miarodajną, co bynajmniej nie umniejsza wkładu innych, niewymienionych poniżej osób, wówczas zaangażowanych w ten projekt. W zespole odpowiedzialnym za projekt logiczny i elektronikę maszyny wymienieni zostali: Jerzy Dańda, Jerzy Fiett, Antoni Mazurkiewicz, Zdzisław Pawlak i Zygmunt Sawicki. Natomiast oprogramowaniem zajmowali się: Jan Borowiec, Antoni Mazurkiewicz, Krzysztof Moszyński, Jerzy Swianiewicz i Andrzej Wiśniewski.

Udane hardware i software

Tym razem prace, także dzięki poprzednim niepowodzeniom, zakończono sukcesem: jesienią 1958 r. uruchomiono pierwszą polską poprawnie funkcjonującą maszynę cyfrową, nazwaną XYZ. Organizację logiczną maszyny wzorowano na architekturze IBM 701. Jej podstawowymi układami logicznymi były dynamiczne przerzutniki – zasadnicze elementy pamiętające każdego układu cyfrowego zdolne do zapamiętania jednego bitu informacji. Operacyjną pamięć rtęciową zamieniono wkrótce na pamięć opartą na tej samej zasadzie działania, lecz innej konstrukcji: rury zastąpiono drutami niklowymi oraz dodano magnetyczną pamięć bębnową o pojemności ok. 300 tys. bitów. Komunikacja z maszyną odbywała się przez dość prymitywną konsolę sterującą oraz czytnik i drukarkę kart perforowanych (później czytnik i perforator taśmy papierowej), ale rezultaty jej pracy można było też na bieżąco obserwować na ekranach oscyloskopów.

Stworzenie oprogramowania dla XYZ było sporym wyzwaniem. W ZAM zawczasu podjęto prace nad kluczowymi elementami tego przedsięwzięcia – mikroasemblerem SAS i kompilatorem języka algorytmicznego SAKO. Wspomina Antoni Mazurkiewicz, obecnie profesor zwyczajny w Instytucie Podstaw Informatyki PAN: Programować zaczęliśmy abstrakcyjnie, bez maszyny i bez jakichkolwiek doświadczeń. Początkowo jedynie Andrzej Wakulicz i Adam Empacher wiedzieli, co to jest elektroniczna maszyna cyfrowa i na czym polega jej programowanie, potem matematycy pracujący przy maszynach analogowych (Józef Winkowski, Tomasz Pietrzykowski i ja) dołączyli do wtajemniczonych. Żaden z nas nie widział wówczas działającej maszyny cyfrowej, wiedzę o oprogramowaniu czerpaliśmy z nielicznych publikacji zagranicznych; pamiętam, że jedną z nich była książka Wilkes’a z Wielkiej Brytanii. Było to jedyne źródło naszej wiedzy o kodach, adresach, pseudorozkazach, tworzeniu pętli i rozgałęzień. 1

XYZ była maszyną liczącą w arytmetyce binarnej, zbudowaną z 4000 lamp elektronowych i 2000 diod. Wykonywała, dzięki szybkiej pamięci akustycznej, średnio ok. 800 operacji na sekundę (a konkretnie 650-4500 dodawań i 350-500 mnożeń), co dawało jej przewagę szybkości nad wszystkimi maszynami cyfrowymi, jakie inne ośrodki krajowe w ciągu następnych kilku lat zdołały zaproponować.

- Oglądaliśmy z przejęciem wzrastanie zawartości liczników wówczas dla nas zawrotnie szybkie, zmienność dopiero szóstego bitu od końca dawała się zauważyć!. Na drugim oscyloskopie można było zobaczyć na własne oczy, jak powstaje wynik dodawania, mnożenia, a nawet podzielenia dwóch słów binarnych. W tym czasie charakterystyczny był w Zakładzie Aparatów Matematycznych widok programisty siedzącego przy pulpicie XYZ, wpatrującego się w owe oscyloskopy i naciskającego jeden klucz, bardzo ważny i najczęściej używany, powodujący wykonanie pojedynczego kolejnego rozkazu programu. Tak właśnie uruchamiało się programy, wykonywało się mianowicie kolejno instrukcję po instrukcji i obserwowało się na oscyloskopie efekty ich działania. Najwięcej kłopotów było z wyprowadzaniem wyników. Początkowo jedynym medium wyjściowym były karty perforowane. Urządzenie wyjściowe dziurkujące karty było wielkości biurka, niezmiernie ciężkie, masywne i hałasujące tak, że wyprowadzanie wyników było słychać w całym gmachu. Co więcej, nie było na miejscu urządzenia tabulującego zawartość kart, trzeba było jeździć z kartami do Głównego Urzędu Statystycznego, aby dowiedzieć się, co maszyna naniosła na karty wyjściowe – tak pierwsze dni pracy polskiego komputera opisywał Antoni Mazurkiewicz.

Organizowane dla władz oraz szerokiej publiczności pokazy XYZ wywoływały ogromne zainteresowanie. Na standardowe pytanie dziennikarzy: Skąd się wzięła nazwa tego komputera? prof. Łukaszewicz miał zwyczaj odpowiadać: Początkową wersję nazwaliśmy ABC, a po niej były jeszcze następne.

Nowy kierunek studiów

Biorąc pod uwagę kadrowe potrzeby rodzącej się dziedziny w roku akademickim 1958/59 uruchomiono na Uniwersytecie Warszawskim pierwsze w kraju seminarium z programowania i teorii maszyn matematycznych. Zapisał się na nie Bogdan Miś, późniejszy znakomity popularyzator nauki, twórca i prowadzący ponad 500 programów telewizyjnych w czasach, gdy telewizja publiczna jeszcze poważnie traktowała swoją edukacyjną misję. Uczestnikom seminarium zorganizowano wycieczkę, by mogli zapoznać się z XYZ. Dzięki temu mamy unikatową relację zewnętrznego obserwatora przekazującego swoje wrażenia z początków działania tej maszyny, bo wizyta odbyła się pewnie przy końcu 1958 r. lub na początku 1959 r. Student Miś pisał, że XYZ był gigantyczny i zajmował ogromną salę, dokładnie taką samą, jak mieszcząca się piętro niżej duża sala posiedzeń, w której zbierało się Polskie Towarzystwo Matematyczne oraz konkluduje, że XYZ mnie dosłownie wtarł w ziemię

Opis wizyty jest na tyle plastyczny, że ewentualna rekonstrukcja siedziby pierwszego polskiego komputera w wirtualnej rzeczywistości nie powinna nastręczać problemu: Wchodząc do sali skrajnie po lewej stronie widziało się dziwne urządzenie, wielkości sporej lodówki, które niemiłosiernie hałasowało, pochłaniając lub wypluwając z siebie stosy kart perforowanych; to było wejście i wyjście – tędy się wprowadzało dane do obliczeń i tu się odbierało wyniki.

Po skosie w lewo była konsola sterująca: pokryty tworzywem stolik dołączony do sporej szafy. Nad jego wąskim blatem zielono jarzyły się malutkie okrągłe dwa ekrany oscyloskopów; pod nimi widniały rzędy kluczy przełączeniowych, którymi można było wprowadzać ręcznie różne ustawienia. Nie było żadnej klawiatury ani żadnego monitora graficznego; owe oscyloskopy odwzorowywały po prostu zawartość pamięci maszyny: jasny punkt oznaczał zajęty w odpowiednim miejscu przez jedynkę bit, ciemny – zero na tej pozycji.

Obok konsoli sterującej – w prawo od niej – znajdowały się stojaki z panelami elektronicznymi, trzy czy cztery. Maszyna była tak zbudowana, że w wypadku awarii jakiegoś panelu – były ich dziesiątki – można go było po prostu wyjąć za stojaka i włożyć dobry. Bardzo to ułatwiało utrzymanie sprawności działania komputera, ale średni czas jego pracy bezawaryjnej wynosił… 50 minut. Potem coś się nieuchronnie psuło, była przerwa, biegł z panelem technik… i zaczynaliśmy od nowa.2

Już wkrótce po uruchomieniu maszyna została oddana do regularnej eksploatacji w Biurze Obliczeń i Programów – wydzielonej jednostce Zakładu Aparatów Matematycznych. Wykonywało ono liczne odpłatne zamówienia, co dostarczało cennych doświadczeń. Praktyczna eksploatacja maszyny miała dla początków rozwoju polskiej informatyki przełomowe znaczenie. Wykazała przede wszystkim, że wytwarzanie sprawnie działających uniwersalnych maszyn cyfrowych o niemałych, jak na owe czasy, możliwościach obliczeniowych jest w Polsce osiągalne i dlatego przy ZAM utworzono już w 1959 r. Zakład Produkcji Doświadczalnej Maszyn Matematycznych. Problematyką tą zainteresowały się władze gospodarcze i od tej pory rozwój informatyki w Polsce stał się sprawą wagi państwowej.

Szef grupy, Leon Łukaszewicz, ukończył Wydział Elektryczny Politechniki Gdańskiej Politechniki Gdańskiej oraz Wydział Matematyki Uniwersytetu Warszawskiego. Wcześniej zdał maturę na tajnych kompletach organizowanych przy Liceum Batorego w Warszawie i walczył w powstaniu warszawskim jako starszy strzelec Armii Krajowej. Drzewo genealogiczne Łukaszewicza w dużej części wypełnione jest przez matematyków z inżynierskim skrzywieniem. Wystarczy wspomnieć dziadka ze strony matki, Ludwika Straszewicza, który doktoryzował się z matematyki w Genewie oraz brata tego dziadka, Zygmunta, najpierw studiującego matematykę w Paryżu, potem mechanikę w Zurychu – w 1915 r. został on pierwszym rektorem Politechniki Warszawskiej. Prof. Leon Łukaszewicz zmarł w 2013 r., ale jeszcze uczestniczył jako gość honorowy w konferencji na temat historii polskiej informatyki zorganizowanej w 2009 r. przez Polskie Towarzystwo Informatyczne w Instytucie Maszyn Matematycznych w Warszawie.

Marek Hołyński

 

1. Bogdan Miś „To już pół wieku”, Studio Opinii 2009

2. Wojciech Nowakowski „50 lat polskich komputerów, historia romantyczna. Esej historyczny”, IMM 2008

 

 

 

 

 

Leon Łukaszewicz (już od 1963 r. profesor, w środku w okularach) demonstruje prototyp pamięci taśmowej prof. Januszowi Groszkowskiemu (po prawej, też w okularach), wówczas prezesowi PAN (1964)

 

 

 

 

Pierwsza polska elektroniczna maszyna cyfrowa XYZ (1958)


Komentuje Waldemar Rukść

21-22
Aktualny numer WSZYSTKIE
eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl