二、布莱奇利园中孕育的“巨人”
第一台“巨人号”运行情况比英国政府原定的要求要好,但由干德军电传打字机的数据传送速度加快,这就需要更多的密码破译机来破译密码。此外德军开始流行更好的密码机操作手续,为此,密码破译机必须具有更强的功能。
1944 年 2 月底,布莱奇利园的研制者听说将要赶制出十几台“巨人号”,
并且限期在 6 月 1 日前运行时,都感到十分吃惊。
研制者们不分昼夜地奋战,以 5 月 31 日终于把第二台“巨人号”制造出来了,但它不能正常工作。为了寻找原因,研制进们一直苦战到半夜,但仍然没有丝毫进展,只得暂时中止工作。
但当第二天上午上班时,一个意想不到的奇迹出现了,“巨人号”突然启动起来并开始正常运行了。原来好运气来自前一晚的夜班工程师,他查出故障来自“寄生振荡”,他只加了几个电阻就解决了这个一度曾使许多人感到困惑的难题,“巨人号”总算按预定期限投入运行了。
新的“巨人号”究竟是用什么办法来提高处理电码的速度呢?那就是采用了“并行处理”的方法,一个并行处理计算机,能同时进行几种不同的运算,而不是艰难地一步接一步地以串行方式进行运算。
研制者为“巨人号”配备了五个以并行方式工作的处理器,每个处理顺以每秒 5000 个字符的速度处理一条带子上的数据。此外他们还在“巨人号”
上使用了附加的移位寄存器,使“巨人号”在运行时能同时读 5 条带子上的
数据,纸带以每小时 50 千米以上的速度通过纸带阅读器。
新的“巨人号”除了速度比第一台“巨人号”快 4 倍外,而且由于它还包含一些特殊的电路,当人们发现有更有效的处理方式时,这些电路就能自动更换它自身程序的顺序,从而提高破译密码的效率。在“巨人号”主机的面板上,布满了电子管及像电灯开关一样的有柄开关,这些开关可用来编制程序。面板上还有像电话接线员所用的插座式接线板。
到 1945 年 5 月 8 日,即二次大战在欧洲结束的纪念日为止,在布莱奇利
园总共有 10 台“巨人号”运行。从第 2 台起,每一台“巨人号”有 2400 个电子管,12 个旋转式开关和 800 个左右的继电器。
“巨人号”有时还会出现“眼疲劳”——纸带阅读器上的光电管,在连续使用几天后,会变得完全不感光,在再次使用前必须让它歇几天。但是, 总的说来,“巨人号”电子元件的性能还是令人满意的,只要操作者不出现失误,”巨人号”破译密码的操作实际上就不会出现错误,而“布思·鲁滨逊”机却往往会由于偶尔有一个继电顺不动作而出错。“巨人号”的成功, 证明了在计算机中采用电子技术,能取得良好的效果。
虽然当时在英国知道拥有破译密码计算机的人,包括从首相丘吉尔到一般的操作人员,超过了 1000 人,但没有一点消息泄漏到德国。而德军竟然从未想到他们的消息几乎每天被截听、被破译。他们当然也会发现有时秘密消息被泄露,但当他们出现泄密事件时,往往把它归罪于德军内部的间谍,根本没有察觉,在英吉利海峡的彼岸,竟然会有先进的密码破译系统在向他们作无声的挑战。
由于英国在战时曾拥有最好的密码破译机,他们把所截听到的敌方大部分消息,破译后及时提供给美军军官,就连拍发给希特勒的密电,甚至在他本人收到之前,英国首相丘吉尔就能抢先看到,因此“巨人号”为反法西斯战争的胜利立下了汗马功劳。
在 1975 年,英国政府撤消对“巨人号”的保密规定,到这时英国这些密码破译机及它们的工作情况才逐步披露出来,而为世人所知。
存贮程序的概念现在已为人们熟悉了,但在它被提出来之前一般人是难于想到的。利用这个概念,人们能把要存贮的程序存到计算机里,而不是像一迭卡片一样存放在外存贮器中。在采用存贮程序方式的计算机中,程序和所要处理的数据全部混在一起,而且能通过同一个输入设备同时传送到计算机里去。
在现代的家用电脑中,常用的输入设备是键盘。而在“巨人号”里没有键盘,却是用一大排开关和话筒插座来处理程序,数据则通过纸带输入。把程序和数据混合编程就可以节省许多人力和时间,这就是引入存贮程序的概念后,计算机发生革命性变化的原因。
程序存贮这个概念究竟是谁首先提出的?这显然又是科技史上最令人难堪的纠纷之一。莫奇利与埃克特就曾为此与冯·诺伊曼闹得不欢而散。最先考虑这一概念的也许是图林,也许是其他人。但最先用文字来阐述这一概念的人物正是图林,这是毋庸置疑的。图林还是最先考虑“子程序”概念的科学家之一。由于图林在巨人号等研制工作中的卓越贡献,在 1945 年他退役时荣获英国政府颁发的最高奖章。
“巨人号”是一种破译德军密码的专用设备,它能以很高的速度按电子方式实现相应的逻辑功能,在内部以高速存贮数据并能改变存贮内容,能以电子学的速度逐步完成一系列的运算,还能用手工操作来改变运算的顺序。尽管它不能进行通常的算术运算,也不能解决其他逻辑问题,但是由于它具备数字计算机的许多特征,虽然严格地说它本身不是真正的数字计算机,但它却为制造计算机提供了一种模型,因此现在人们仍把它归于数字计算机的行列。
除了对盟军取得胜利作出过巨大的贡献以外,英国的科技人员通过对“巨人号”的研制工作积累了设计计算机电路的丰富经验,为他们在战后设计和制造许多通用数字电子计算机作了充分的准备。他们在曼彻斯特大学、剑桥大学和伦敦等地制造的计算机,与美国的一些计算机一样在世界第一代电子计算机中,处于领先的地位,在欧洲,英国是研制计算机成就最为突出的一个国家。
战后研制的计算机,是能实现数字运算和逻辑运算的通用计算装置,它们是为数字运算而制造的计算机的继承者,而不是像“巨人号”那种逻辑机的后裔。
现代存贮程序计算机是从前辈 ENIAC、EDVAC 演变而成的。把 ENIAC 说成
是前辈还有点勉强,因为 ENIAC 原来是专门为解决编制弹道火力表这种特殊的计算问题而研制的,后来才逐步扩大了使用范围。