Den første computer findes ikke

Posted on juni 15, 2004
Filed Under Artikelarkiv, Dansk it-historie, Prosa-Bladet

Prosabladet 6/7 juni 2004
Computeren er en lang udviklingsproces fra mekanisk legetøj over manuelle sorteringsmaskiner til hulkort på vej mod de første elektroniske regnemaskiner. Der er ingen enkeltstående opfindelse, der kan prale af at være den første.

Måske var det den amerikanske ABC eller den tyske V3 (efter anden verdens-krig omdøbt til Z3). Men det kunne også være ENIAC, SSEC, Manchester Mark I, EDSAC eller måske ligefrem Whirl-wind. Hvem kom først med den første rigtige computer? Vi ved det faktisk ikke. Sandheden er snarere, at ligesom menne-sket er computeren resultatet af en lang evolutionær proces. Og mange maskiner undervejs rummer elementer af det, vi i dag kender som en computer. Derfor bliver problemet først og fremmest at definere, hvad en computer er.

Siden 1600-tallet har mennesket tum-let med tanken om at konstruere selvkø-rende maskiner, der kan tælle og regne. Undervejs har man forsøgt at bygge en maskine med de teknologier, man havde til rådighed.

Derfor var de første mange forsøg me-kaniske maskiner med tandhjul, kæder og sindrige og komplicerede konstruktioner, der skulle gå i hak. Senere blev de meka-niske konstruktioner drevet af elektromo-torer, ligesom inddata blev registreret af elektriske kontakter på hulstrimler eller hulkort. Og uddata blev »hullet« på pa-pirstrimler eller hulkort.

ABC er ikke først

I 30’erne dukkede de første rigtige forsøg op med elektriske maskiner med tusinder af relæer. Fra 1935 til 1945 blev der i USA og Tyskland bygget en række regnema-skiner, der kunne styres af programmer. Instruktionerne til de fleste programmer blev læst ind fra hulstrimler eller hul-kort. I 1939 byggede John V. Atanasoff og Clifford Berry på universitetet i Iowa den første elektroniske computer baseret på radiorør. En 16-bits regnemaskine.

To år efter havde de to opfindere for-finet opfindelsen til en speciel regnema-skine til at løse ligninger. Atanasoff-Berry Computer, ABC, blev den kaldt efter sine opfindere.

Ligesom de mange prototyper og com-putereksperimenter i de følgende årtier opererede ABC med ord. Det var først langt senere tegnsystemer som EBCDIC og ASCII og begrebet byte kom til. ABC havde en hukommelse med plads til 60 ord bestående af 50 bits hver. Maskinen var baseret på kondensatorer monteret på roterende tromler, på en måde så data automatisk blev genopfrisket. Det første selvgenerende lager. Clockfrekvensen var 60 hertz (nej, ikke kilohertz), og sam-menlægning af to tal tog et sekund.

Alligevel var ABC ikke en fuldt færdig og programmerbar computer, men der var flere på vej. Krigstrommerne og selve krigsudbruddet i 1939 skubbede alvor-ligt til computerforskningen både i USA, England og Tyskland. Under krigen var der mindst fire store computerprojekter undervejs steder i USA.

Første fuld skala computer

Et af de store projekter var ENIAC, som blev bygget af det amerikanske forsvar i al hemmelighed. ENIAC nåede dog først at blive færdig i november 1945. Efter krigen.

ENIAC betyder Electronic Numerator, Integrator, Analyzer and Computer og bygges på University of Pennsylvania, Philadelphia. Nogle mener dog, at det sidste »C« står for Calculator – ikke computer.

ENIAC var den første fuldt elektro-niske computer i fuld skala og var også bygget til at beregne projektilers bane.

Det amerikanske forsvar var også in-volveret i bygningen af Harvards Mark I computer, der stod færdig i januar 1943. Bygningen af datidens maskiner var hun-dedyre og usikre kæmpeeksperimenter, så det var nødvendigt med massive in-vesteringer fra både forskningsmiljøet og forsvaret for at finansiere de enorme projekter.

Harvard Mark I bestod af et femten meter langt panel på to meters højde med mere end 750.000 dele og blev blandt an-det taget i brug af den amerikanske flåde til at beregne vinklen, som kanonerne skulle indstilles i for at ramme målet.

Mark fandt den første bug

Harvards Mark I maskine blev kontrol-leret af en roterende aksel i bunden af panelet, der igen blev styret af en central sekvens-kontrol mekanisme og tre min-dre. Sekvenskontrollen læste hulstrimlen og roterede akslen tilsvarende. Efter si-gende lød det som en hal fuld af strik-kende kvinder, når maskinen arbejdede.

Ifølge overleveringen var det i øvrigt i Mark I computeren, at en pertentlig tek-niker fandt den navnkundige møl, der gav navn til begreberne bug og debugging, som siden er blevet de gængse begreber for at finde fejl i programmer.

Skadedyret havde sat sig fast i et relæ og forhindrede maskinen i at fungere. Den endte sine dage limet ind i computerens logbog, så alle ved selvsyn kunne vurdere fejlens årsag. Andre kilder angiver opfin-deren af compilerbegrebet, Grace Hopper (se PROSAbladet nummer 1, 2004), som hende, der fandt den famøse bug i relæ nummer 70 på panel F, og fiskede den ud med en pincet.

Siden hen svarede hun altid:

”I am debugging, når gæster til Mark I spurgte, hvad hun lavede.

”De fattede alligevel ikke noget, lød hendes forklaring.

Hemmelig kodeknuser

Det var også i 1943, englænderne byg-gede en maskine til at afsløre tyskernes hemmelige koder. Selv om Colossus, som maskinen hed, bestod af 2.400 radiorør, var det i realiteten hverken en regnema-skine eller en computer. Colossus var målrettet konstrueret til at sammenligne en meddelelse med allerede kendte ko-der for at knække koden, og det faldt ikke teknikerne i det tophemmelige center for brydning af koder, Bletchley Park nord for London, ind at konstruere en pro-grammerbar maskine. Til gengæld impone-rede Colossus med sin hastighed: Den kunne løbe en hulstrimmel igennem med 5.000 tegn i sekundet og med sine fire optiske strimmellæsere og fire processorer kunne den håndtere 25.000 tegn i sekundet.

Filosoffen, matema-tikeren og grundlæg-geren af computervi-denskab, Alan Turing, spillede en central rolle i konstruktionen af Colossus, der faktisk knækkede koderne fra de tyske Enigma-kodemaskiner. En indsats, der formentlig havde afgørende betydning for resultatet af Anden Verdenskrig.

Arbejdslager var det største problem

Men allerede tilbage i 1941 var Konrad Zuse i Tyskland færdig med den første programmerbare regnemaskine. Det var tredje generation af hans projekt og kaldtes derfor V3. Ligesom den første prototype, V1, fra 1938 arbejder den med flydende komma. V3 var elektro-mekanisk og regnede ved hjælp af 1.400 relæer, men ligesom hos amerikanerne var hukommelsen akilleshælen.

Det altoverskyggende problem på begge sider af Atlanten var simpelthen at konstruere tilstrækkelig med arbejds-hukommelse. De fleste af den tids medier til ind- og udlæsning, som for eksempel hulstrimler og hulkort, var meget lang-somme og besværlige. Og det var svært at konstruere pålidelig hukommelse, der var stor nok til at løse behovene. V3 måtte derfor stadig betegnes som en prototype, da den i praksis ikke kunne løse opgaven med de nødvendige lignin-ger til at beregne vingevibrationerne for flyvende bomber for det tyske institut for luftfartsforskning.

Kort før krigen sluttede, og inden amerikanernes gigantprojekt, ENIAC, stod færdig, var Konrad Zuse i Tyskland samtidig færdig med den fjerde udgave, V4, af sin computer. V4 havde et me-kanisk arbejdslager med metalskiver, der kunne forskyde sig og kunne gemme imponerende 512 ord på hver 32 bits på mindre en rummeter. Hvis det skulle være gjort med relæer, ville det have fyldt en stor stue.

Strøm skal der til

I øvrigt lykkedes det Konrad Zuse og hans folk at flygte til Bayern og skjule V4 i kælderen på en bondegård. Da de allierede nåede frem, konkluderede de, at Zuse og hans maskine ikke frembød nogen sikkerhedsrisiko og lod manden og hans maskine gå fri. I 1950 blev V4 omdøbt til Z4 og installeret på et teknisk institut i Zürich og var i flere år den ene-ste computer i det kontinentale Europa af nogen betydning. Altså når man ser bort fra England, som vi vender tilbage til.

Selv om ENIAC blev betegnet som fuldt elektronisk med en imponerende clockfrekvens på 100 kilohertz, var selve arbejdslageret ligesom på V4 stadig meka-niske registre. ENIAC havde 20 registre og var i øvrigt bygget op af 17.468 ra-diorør, 70.000 modstande, 1.500 relæer og 6.000 manuelle kontakter. Den vejede mere end 30 tons, fyldte et mindre par-celhus og brugte ligeså meget strøm som 250 af nutidens danske parcelhuse.

Måske var ENIAC verdens første computer. For programmeres det kunne den, selv om programmeringen stadig foregik manuelt ved at flytte lednings-forbindelserne på en tavle. ENIAC blev demonstreret for den undrende offent-lighed efter krigen i februar 1946. Ved den lejlighed havde den fået tilføjet et lyspanel, der blinkede for at vise journa-listerne, hvad den lavede, og hvor hurtigt det gik.

Kæmpe regnemaskine var ikke nok

Men selv om ENIAC var i en klasse for sig selv og et væsentligt skridt i udviklingen mod den moderne computer, var den i realiteten ligesom sine forgængere på begge sider af Atlanten nok mere en programmerbar regnemaskine frem for en decideret computer.

Det, vi i dag opfatter som en computer, er en kompliceret konstruktion. Den består af en regneenhed, en enhed til at føde den med data, en enhed til at skrive resul-taterne ud, hukommelse til at opbevare programmet for behandlingen af data og eventuelle mellemregninger undervejs samt systemer til at koordinere og distri-buere trafikken mellem enhederne.

En lang række isolerede problemer, som pionerer hver for sig stykke for stykke fandt løsninger på – eller de forbedrede andres frembringelser. Og den her skit-serede model med henholdsvis CPU (Central Processing Unit, regneenhed), tastatur, mus, skærm, printer, harddisk (Input/Output enheder), databus og operativsystem var ikke forudsat på forhånd. Det var først i 1945, at det ungarnskfødte, matematiske geni John von Neumann i samarbejde med John W. Mauchly og J. Presper Eckert første gang beskrev designet af en computer med styreenhed og regneenhed (CPU), et internt arbejdslager og enheder til ind og udlæsning. Og så fandt von Neumann og hans folk ud af, at programmet skulle ligge i selve hukommelsen og ikke bare læses ind undervejs.

Mark og EDSAC kan programmeres

Designet blev kaldt von Neumann com-puteren og er den model, som vore dages computer lige fra pc’er til mobiltelefoner er skruet sammen over. Men selv om USA var langt foran med computertanken og eksperimenterne under krigen, blev det alligevel briterne, der byggede den første fuldt elektroniske computer. Kort før kri-gens slutning fik englænderne adgang til von Neumanns design og kombinerede hurtigt modellen med deres store viden inden for elektroniske kodemaskiner.

IBM i USA byggede i 1948 ganske vist Selective Sequence Electronic Calculator, SSEC. Og SSEC var den første compu-ter med et programmerbart, elektronisk lager, men lageret var i praksis så lille, at det kun var forsvindende små program-mer, den kunne håndtere. Og samme år var englænderne færdig med Manchester Mark I, der blev verdens første fuldt funk-tionsdygtige computer med programmet lagret i den elektroniske hukommelse. Den må ikke forveksles med amerika-nernes Harvard Mark I.

Manchester Mark I var dog også kun en prototype med begrænset anvendelse, men allerede året efter – i 1949 – stod EDSAC færdig på Cambridge University i England. EDSAC betød Electronic Delay Storage Automatic Computer, og det interne lager var bygget over krystal-ler i et rør med kviksølv. En opfindelse af amerikaneren J. Presper Eckert, der var meget anvendt indtil midten af 50’erne, hvor den enkle og stabile hukommelse med et vævet net af kobbertråde og fer-ritringe helt overtager opgaven.

Designeren af computeren, John von Neumann, måtte vente indtil 1952, hvor IAS-computeren, der var bygget direkte hans anvisninger stod færdig. Den kom til at hedde IAS-computeren efter Insti-tute for Advanced Study på Princeton universitetet, hvor von Neumann var professor.

Ingen er den første

Elementerne til den sammenhængende funktion, vi kalder en computer, er ved at være på plads omkring 1949 med EDSAC-computeren. Om det er den eller nogle af forgængerne, der er ver-dens første computer, er udelukkende et spørgsmål om definitioner.

For hvad er en computer?

I flere hundrede år var det en automa-tisk regnemaskine i hovedet på fremsynede tænkere. I lang tid var det en lang række konkrete forsøg for at løse nogle konkrete opgaver som at lave store be-regninger, håndtere store mængder data, forudse bombers bane eller knuse hem-melige koder. Men sikkert er det, at de mange opfindere af computeren har stået på skuldrene af hinanden for at nå dertil, hvor vi er i dag. Til tider er udviklingen foregået parallelt flere steder i verden – på andre tidspunkter har enkelte opfindelser som radiorøret, transistoren, integrerede kredsløb (chip), forskellige hukommel-sestyper og nye input- og outputenheder skubbet udviklingen fremad i spring.

Krig skulle der til

Det var kendetegnende for alle de store computerprojekter i midten af sidste århundrede, at de alle var offentligt fi-nansierede forskningsprojekter i USA, Tyskland og England – og for en stor dels vedkommende drevet frem af militære grunde. Det var først i løbet af 50’erne, at de kommercielle computerproducenter for alvor kom i gang, og administrativ databehandling også begyndte at spille en rolle.

Der var stor forskel på computerne til tunge videnskabelige beregninger og dem til bogholderi. De videnskabelige com-putere var bygget til at regne binært, så beregninger gik så hurtigt som muligt. Bogholderimaskinerne var beregnet til ind- og udlæsning af store datamængder – selve beregningerne var begrænset. Der-for var det nemmest og hurtigst at spare oversættelsen af programmerne til binær maskinkode og i stedet lade maskinerne arbejde decimalt. I øvrigt var det måske også briterne, der var først med den første computer til bogholderiopgaver. LEO I (Lyons Electronic Office I) var bygget til lønkørsler og andre bogholderiopgaver for industrivirksomheden J. Lyons & Co. Ltd. med EDSAC som forbillede og stod færdig i 1951.

England og USA var i spidsen

Når man ser bort fra englænderne, var Europa uhjælpeligt bagefter amerikanerne. I Frankrig satte Bull, der siden 1800-tallet havde produceret mekani-ske hulkortmaskiner, en produktion af mindre computere i gang. Svenskerne havde erfaringer med en strimmelstyret regnemaskine baseret på relæer og den første egentlige computer, BESK, der var bygget over IAS-computeren, stod klar i 1953. Året efter byggede Norge deres første computer, og først i 1955 kom Danmark i gang med at gøre sine egne erfaringer.

BESK og IAS-computeren dannede forbillede for DASK, Dansk Aritmetisk Sekvens Kalkulator, der stod færdig i 1956.

Mange kloge og vidende mennesker har gennem tiderne bedyret, at fem eller seks computere ville være nok til at dække verdens eller USA’s behov. Andre har forudset noget tilsvarende om Europas eller Danmarks behov for regnekraft. Det var før, vi alle fik en på skrivebordet.

Men ingen kunne vide, at bestræbelserne på at skabe en programmerbar regnemaskine til at knuse store tal eller behandle store datamængder i tilgift skaf-fede mennesket et fantastisk redskab til at skrive, tegne, kommunikere, mødes, udveksle informationer og meget, meget mere.

Men det er en helt anden historie.

Hvis du vil vide mere

Lars Heide, Hulkort og EDB i Danmark 1911-1970
Stan Augarten, Bit by bit
Michael R. Williams, A history of Computing Technology
På internet er en kronologi, der dog ikke er komplet: www.kortlink.dk/3tf

Comments