A Pico cég PC oszcilloszkópjait gyakran használják számítógépek jeleinek megjelenítésére, így aztán mikor lehetőség nyílt egyik szkópunk csatlakoztatására a történelem első számítógépéhez, elhatároztuk, hogy jobban megnézzük a dolgot.

Nagy-Britannia legjobban őrzött titka

A Londontól 90 km-re fekvő Bletchley Park volt a II. világháborúban az Egyesült Királyság kódfejtő központja (az u.n. X Station). Ez volt az a hely, ahol egy kiváló matematikusokból álló csapat dolgozott a német Enigma kódok és az ezeknél jóval összetettebb -a német főparancsnokság által használt üzenet kódok feltörésén.

Az éjjel-nappal dolgozó munkatársak létszáma a háború folyamán több ezerre nőtt, ennek ellenére a német hadvezetésnek nem jutott tudomására, hogy biztonsága mennyire sérül: meg voltak győződve, hogy a kódokat nem lehet feltörni.

Történészek szerint a kódfejtők sikeres munkája kulcs szerepet játszott a szövetségesek győzelmében: mintegy két évvel megrövidítette a háborút, megmentve így ezrek életét.

A háború után mindent, ami a tevékenységre utalhatott elégettek és megsemmisítettek. A nyomok eltüntetése olyan szakértelemmel történt, hogy egészen a 70-es évek közepéig semmi sem szivárgott ki a történtekről. Az ott tevékenykedők közül sokan a mai napig nem hajlandók beszélni.

A háború alatt sok leleményes segítő eszközt és szerkezetet fejlesztettek ki. Ezek egyike volt a Colossus-a világ első elektronikus számítógépe.

(Hosszú évekig az USA ENIAC számítógépét tartották a világ első computerének. Az utóbbi néhány évben a USA és a UK szakemberei újraértékelték a két számítógépet, és ennek eredményeként ma már a történészek többsége elfogadja, hogy valóban a Colossus volt az első elektronikus számítógép.)

A német kódok

A német hadsereg főparancsnoksága nem bízott az említett Enigma rendszerben, ezért a Lorenz cég által kifejlesztett kódolt távnyomtató berendezést használta.

A Lorenz gép távnyomtatóval készített lyukszalaggal dolgozott, melynek kódolásakor véletlenszerű eloszlásban zavaró karaktereket szúrtak be.A vevő oldalon ugyanezen zavaró karakter sorozattal dekódolták az üzenetet.

A hibát ott követték el, hogy a zavaró karakterek elhelyezése csak kvázi véletlenszerű volt, mert ezeket forgó kerekekkel hozták létre és így bizonyos ismétlődés volt megfigyelhető. Ez alapján sikerült megépíteni a Lorenz gép mását és a kódok feltörhetővé váltak. A munka azonban nagyon lassú és fáradságos volt, így előfordult, hogy mire az üzenetet megfejtették az információ már használhatatlan volt.

A Colossus rövid története

Több lépcsőben fejlesztették tovább a rendszert, de a zavaró karaktereket hordozó mechanikus lyukszalag olvasó és az üzenetolvasó között szinkronizálási problémák miatt még mindig csak 1000 karakter/s működési sebességet tudtak elérni. A zavaró jelek tárolására papír lyukszalag helyett mechanikus, majd elektronikus kapcsolóelemek alkalmazásával sikerült a szinkronizálási problémát kiküszübölni és lényegesen növelni a működési sebességet.

A Colossus tervezése 1943 márciusában kezdődött és az első berendezés 1944 januárjára készült el. A Colossus és a Lorenz gép másolat együtt rögtön hatalmas eredményeket hozott. A berendezéssel nagy bonyolultságú kódolt üzeneteket is néhány óra alatt megfejtettek. Ez különösen hasznosnak bizonyult a D-Day patraszállási manővereinél. A Colossus sebessége mai szemmel is hihetetlen volt: a dekódolási feladatra beprogramozott modern Pentium PC-vel a feladat elvégzése kétszer annyi időt vett igénybe.

Összesen 10 Colossus épült folyamatos fejlesztés mellett. A gépekkel több tízezer elfogott német üzenetet sikerült dekódolni.Ez nagyban hozzájárult a Szövetséges győzelemhez.

A háború után a 10 Colossus-t szétszerelték, a tervrajzokat elégették.

A Colossus újraépítése

Az 1990-es évek elején kampány indult a Bletchley maradványainak megmentésére és létrehozták a Bletchley Park Museum-ot.

1993-ra a múzeum kurátora Tony Sale összegyüjtött minden fellelhető maradványt és ismeretet a Colossus-ról. Ezek birtokában határozta el az ujjáépítést.

A munka 1994-ben indult az egyik eredeti Colossus helyén.1996 júniusára készen álltak a bekapcsolásra. A megnyitó ünnepségen, melyen jelen volt a Colossus tervezője Dr.Tommy Flowers is, a berendezést Kent Grófja indította el. A munka jelen cikk megírásakor is folyik. Az új Colossus megtekinthető a múzeum nyitvatartási ideje alatt.

Pico Scope és az optikai szalagolvasó

Az egyik eredeti nehézség a mechanikus szalag üzenetolvasó volt, mely hagyományos módon olvasott. Ennek egyik jellemzője volt a mechanikus szalagtovábbítás a szalag középvonalában futó lyuksorral, ami 1000 karakter/s fölött a szalag kettészakadásához vezetett.

A Colossus-hoz még 1942-ben optikai szalagolvasót terveztek. Ezzel 5000 karakter/s volt elérhető. A szalag kis súrlódású kerekeken futott így a sebesség nem volt kritikus. A középvonali lyuksort idő impulzus adóként lehetett használni az egész számítógép szinkronizálásához (hasonlóan a modern gépekhez).

Az ujjáépített Colossus fenti képén a szalagolvasó a jobb oldalon látható.A szalagot erős fénnyel világították át a túloldali vákuum fotcellákra fókuszálva. A fotocellák (ld.az alábbi képet) az eredeti Colossus alkatrészei voltak.

A fotocellák előtt a fényt maszkkal négyzetesre formázták.

Az újáépített Colossus egyik oldalán a látogatók számára kialakított ablakkal ellátott teremben helyezkedik el. Sajnos a fotocellák az ablakon keresztül nem láthatók elég jól. A szalagolvasó működésének jobb megértéséhez a kiállítók elhatározták, hogy a fotocellákból érkező jeleket felfogva, azokat megjelenítik egy PC alapú oszcilloszkópon, mely nagy képernyő méretű monitorra viszi a jeleket.

Amikor a Pico-nál egy csoport vállalkozott a feladat megoldására, azt gondoltuk, hogy a feladat egyszerű. Végül is megszokott feladat szkóp jeleket a Colossus-énál akár 1000-szer nagyobb óra sebességgel is számítógépre vinni. Eredeti elképzelésünk az volt, hogy egy PC-t és egy PicoScope ADC-212 PC alapú oszcilloszkópot helyezünk el a látogatói oldalon és az analóg jeleket hosszú kábeleken juttatjuk el a szkóp bemenetére.

Az összekötő kábelezés által létrehozott nagy kapacitás azonban megakadályozta az olvasó helyes működését. A problémát egy nagy bemenő impedanciájú kis kapacitású puffer erősítő beépítésével oldottuk meg.

A puffer erősítő (a kép baloldalán) a fotodiódákról érkező jelet kb. 10 m-es kábelen juttatja el a jobb oldalon látható PC szkóphoz.A z erősítő táplálását is ezen a kábelen vezettük vissza.

A fenti képen a puffer erősítő látható az optikai szalagolvaső mellett.

A rendszer az első bekapcsolásra működött. A felső (kék) hullámalak a szalagról érkező időimpulzust mutatja, az alsó (vörös) hullám a szalagról érkező adatáram.

A kijelző alján bekapcsoltunk egy PicoScope automatikus mérést az időjel frekvenciájának kijelzésére. Látható, hogy ez nagyon közel van az olvasó tervezett 5000 karakter/s –os sebességéhez.

Mérési alapok PicoScope PC-s oszcilloszkóppal- videó.