Elwro część 1 – miał być telewizor, a wyszedł komputer

Pisząc historię znanych i cenionych firm produkujących komputery zauważyłem, że większość z nich powstaje zgodnie z pewnym schematem. Zakładał je genialny konstruktor-wynalazca, produkował najpierw drobne, elektroniczne "gadżety" by wraz z postępem technologicznym płynnie przejść na produkcję komputerów. Początkowo były to niezbyt skomplikowane maszyny co wynikało głównie z ówczesnych możliwości technologicznych. Jednak niemal wszyscy mieli jeden cel - stworzyć komputer na tyle dobry by był w stanie zadowolić domowego użytkownika i zarazem na tyle tani, by stać na niego było przeciętnego mieszkańca Anglii, Francji, Japonii, USA… właśnie, a gdzie tu Polska ?

Po opisaniu naprawdę fascynujących historii narodzin Apple I i pierwszych komputerów Macintosh, poznawałem wraz z wami historię Sinclair Research Ltd. i przemęczyłem pogmatwaną historię Atari (choć to jeszcze nie koniec, ale muszę odpocząć od góry Fuji). Zadałem sobie więc jedno pytanie, dlaczego nie znalazłem czasu na opisanie nie mniej interesującej historii rodzimych, polskich komputerów. Komputerów, które powstawały czasem w niemniej dramatycznych warunkach, komputerów który podobnie jak ich zagraniczne odpowiedniki miały się stać docelowo maszynami domowymi, a które powstały w zupełnie innych warunkach, tu nie było genialnych wynalazców zakładających własne firmy…

Wrocław 1959

Wrocław po II wojnie światowej był miastem niesłychanie okaleczonym. Zamieniony przez gauleitera Śląska Karla Hankego w twierdzę, miał bronić się do ostatniego żołnierza, do ostatniego budynku. Oblegane przez dwa i pół miesiąca miasto, stopniowo zamieniało się w morze ruin i było podpalane i wyburzane z równym zaangażowaniem zarówno przez obleganych jak i oblegających. Proces odbudowy miasta był czasochłonny i bardzo złożony. Nie chodziło tu tylko i wyłącznie o wyburzenie ruin i wzniesienie nowych budynków, ale także o odbudowę całej infrastruktury oraz sprowadzenie do miasta nowych mieszkańców, gotowych podjąć trud życia w tym okaleczonym mieście.

Wojenne rany miasta stopniowo się zabliźniały. Ruiny znikały, ludzie nieco bardziej optymistycznie patrzyli w przyszłość i korzystali z tego, co przynosiły nowe, ciekawe czasy. Jednym z bardziej pożądanych elementów nowej, technologicznej epoki były radioodbiorniki i telewizory. Zwłaszcza telewizja przyciągała rzesze miłośników ruchomego, choć czarno-białego obrazu, także we Wrocławiu i szybko okazało się, że zapotrzebowanie na odbiorniki telewizyjne jest wyższe niż możliwości jedynego wówczas zakładu produkującego telewizory - Warszawskie Zakłady Telewizyjne (WZT).

6 stycznia 1959 roku na podstawie zarządzenia ministra przemysłu ciężkiego - Kiejstuta Żemaitisa zostają powołane Wrocławskie Zakłady Elektroniczne oznaczone jako T21. Zakłady umieszczono w zabudowaniach starej cukrowni na Grabiszynie i miały one docelowo rozpocząć produkcję radioodbiorników i telewizorów odciążając w ten sposób stołeczne zakłady WZT.

Powołanie zakładów nie było równoznaczne z ich jednoczesną gotowością do realizacji postawionych przed nimi zadań. Budynek starej cukrowni był częściowo zrujnowany, a możliwości produkcyjne zakładów T21 mocno ograniczone. Na początku więc rozpoczęto produkcję i montaż przełączników elektronicznych do telewizorów produkowanych przez WZT, które to przełączniki zakłady T21 produkowały przez kolejne dwa lata.

Dyrektorem zakładów został mianowany inż. mgr Marian Tarnkowski, natomiast dyrektorem technicznym mianowano inż. mgr Mieczysława Bazewicza.

Inż. mgr Marian Tarnkowski nie był osobą z łapanki. Od 1949 roku pracował w Zakładach Wytwórczych Lamp Elektrycznych, a następnie jako technolog w Zakładach Radiowych im. Kasprzaka, gdzie osiągnął stanowisko kierownika działu technicznego urządzeń radiolokacyjnych. W 1955 roku pracował w zakładach WZT gdzie zajmował się wdrożeniem i i uruchomieniem linii produkcyjnej telewizorów produkowanych na licencji oraz rodzimego telewizora "Belweder". Choć władze dla zakładów T21 przewidywały rolę producenta telewizorów, Marian Tarnkowski pragnął, aby zakłady produkowały także maszyny obliczeniowe. Nakreślony przez niego plan rozbudowy i rozwoju zakładów obejmował:

1. Zbudowanie fabryki maszyn cyfrowych
2. Produkcję sprzętu elektronicznego (głównie podzespołów do telewizorów i radioodbiorników)

O ile drugi z wyżej wymienionych zadań zakładów realizowano w zasadzie od początku, o tyle realizacja pierwszego wymagała zebrania odpowiedniej kadry naukowej i stworzenia własnego zaplecza badawczo-rozwojowego. Do realizacji tego zadania w znacznej mierze przyczynił się dyrektor techniczny i zarazem główny inżynier zakładów T21 - Mieczysław Bazewicz.

Inż. mgr Mieczysław Bazewicz był nie tylko dyrektorem technicznym w zakładach T21, ale także profesorem Wydziału Elektroniki Politechniki Wrocławskiej i tam też postanowił szukać przyszłej kadry naukowej zakładów T21. W kwietniu 1959 roku we wrocławskim Urzędzie Wojewódzkim doszło do spotkania, które stworzyły podwaliny dla polskiego przemysłu komputerowego. W spotkaniu wzięli udział wymienieni dyrektorzy zakładu T21 oraz przedstawiciele Politechniki Wrocławskiej. Efektem tych rozmów było podpisanie umowy, na mocy której czterech matematyków Politechniki Wrocławskiej:

1. Julian Dębowy
2. Ryszard Nowakowski
3. Ryszard Wrona
4. Roman Zuber

podpisali umowy o pracę w Pracowni Matematycznej Zakładów T21, która stała się zalążkiem dla własnego ośrodka badawczego. Logicznym jest tu pytanie, skąd właśnie te a nie inne osoby rozpoczęły pracę w T21. Otóż matematycy Ci zostali wytypowani przez profesora Mieczysława Warmusa, który był żywo zainteresowany rozwojem maszyn cyfrowych i automatów liczących i bacznie obserwował postępy tej dziedziny w USA. Profesor Warmus regularnie organizował rozmaite seminaria związane z nowoczesnymi technikami obliczeniowymi, a wskazani przez niego matematycy byli pilnymi i zaangażowanym uczestnikami tych spotkań naukowych. Staraniem dyrektora Tarnkowskiego, w zakładach T21 podjął pracę Zbigniew Malinowski, który z czasem miał stać się głównym konstruktorem, Jan Bogo pełniący rolę głównego technologa i Wacław Wosik jako główny ekonomista. Wymienione tu osoby przeniosły się do zakładu T21 z Warszawy w której dotychczas znajdowały zatrudnienie w zakładach WZT i Unitry podczas uruchamiania linii technologicznych. Tak więc podobnie jak dyrektor Marian Tarnkowski, posiadały niemałe doświadczenie w zakresie "rozruchu" zakładów produkujących elementy elektroniczne.

Pracownia Matematyczna została zlokalizowana w niewielkim, ocalałym z zawirowań wojennych mieszkaniu przy ul. Obornickiej i swoje prace rozpoczęła od zebrania i zapoznania się z książkami i opracowaniami dotyczącymi opracować maszyn cyfrowych. Początkiem 1960 roku do zespołu dołączył elektronik, który dostał zadanie aby opracować listę materiałów niezbędnych do wybudowania pierwszej maszyny cyfrowej. Jak wspominał Roman Zuber, inżynier ten początkowo pracował samotnie, podczas gdy zespół matematyków po przestudiowaniu wielu opracować, bez trudu prowadził już dyskusję obejmujące tematy programowania, pamięci, rozkazów, rodzajów pamięci i tym podobne zagadnienia. Pewnego dnia, ów inżynier elektronik zapytał dyskutujący zespół:

To co dla inżyniera elektronika było zagadką, dla matematyków nafaszerowanych nowo zdobytą wiedzą było już prostą sprawą. Szybciutko wyliczono, że na jedną maszynę cyfrową potrzeba 500 tys. pierścieni ferrytowych z uwzględnieniem, że tylko 20% z nich po zamontowaniu będzie sprawna, a pozostałe 80% z rozmaitych powodów nie będzie działało prawidłowo lub wcale.

Dyrektor Marian Tarnkowski nakreślił śmiały plan obejmujący opracowanie i wyprodukowanie do końca 1961 roku czterech maszyn cyfrowych. Zespół z Pracowni Matematycznej rozpoczął więc pracę nad założeniami takich maszyn, jednocześnie rozpoczęto przygotowania do uruchomienia takiej produkcji w zakładach T21. Okazało się jednak, że przygotowanie zakładów do produkcji tak zaawansowanych maszyn nie jest takie proste i uruchomienie produkcji tego typu maszyn cyfrowych już w 1961 roku jest niemożliwe. W związku z tym, poszerzono produkcję zakładów, które obok przełączników do telewizorów rozpoczęły produkcję głowic UKF dla Zakładów Radiowych Diora.

Jednocześnie zapadła decyzja o rozszerzeniu Pracowni Matematycznej, co miało przyspieszyć teoretyczne opracowanie pierwszych maszyn cyfrowych. Do zespołu dołączyło czterech kolejnych matematyków, których zwerbowano poprzez ogłoszenia w prasie.

Dyrekcja zakładów T21 dbała także o podnoszenie kwalifikacji członków Pracowni Matematycznej. W tym celu nawiązano współpracę z Zakładem Matematycznym PAN, Pracownią Maszyn Cyfrowych Instytutu Badań Jądrowych PAN oraz Zakładem Konstrukcji Telekomunikacji i Radiofonii Politechniki Warszawskiej. Współpraca ta opierała się na spotkaniach, wspólnych szkoleniach i rozwiązywaniu problemów z oprogramowaniem maszyn cyfrowych. Podczas tych spotkań, zespół z zakładu T21 miał nieco utrudnione zadanie, gdyż nie posiadał własnej maszyny cyfrowej i była ona opracowana tylko teoretycznie, podczas gdy warszawskie ośrodki posiadały już sprawne maszyny cyfrowe (XYZ - Zakładem Matematycznym PAN, EMAL 2 - Pracownią Maszyn Cyfrowych Instytutu Badań Jądrowych PAN, UMC1 - Zakładem Konstrukcji Telekomunikacji i Radiofonii Politechniki Warszawskiej).

Dyrektor Tarnkowski podjął jednocześnie starania o uzyskanie dokumentacji technicznych jednej z działających już, warszawskich maszyn cyfrowych ale okazało się, że maszyny nie tylko nie posiadają jakiejkolwiek dokumentacji, ale nie wszystkie ich elementy są sprawne i gotowe do pracy. Np. maszyna EMAL 2 nie miała modułu umożliwiającego wprowadzenie danych do obliczeń. Zakłady T21 najbliżej były pozyskania właśnie maszyny EMAL 2, którą chciano wdrożyć do produkcji. Na przeszkodzie stanęły jednak fundusze i czas niezbędny do sporządzenia dokumentacji technicznej, który wyliczono na dwa lata. Dyrektor Tarnkowski nie ustawał w swoich staraniach i choć nie udało mu się zdobyć dokumentacji maszyny cyfrowej, pozyskał dokumentację logiczną przelicznika S‑1 oraz dokumentację bębna pamięci o pojemności 512 słów.

Projekt Odra 1001

W 1960 roku rozpoczęto pracę nad pierwszą maszyną obliczeniową zakładów T21, które w międzyczasie zmieniły swoją nazwę na przyjemniejsze dla ucha "Elwro". Projekt maszyny oznaczono nazwą Odra 1001 i miała ona zostać zbudowana w oparciu o pozyskaną dokumentację przelicznika S‑1. Oprócz ośmioosobowego zespołu matematyków, do prac nad Odrą 1001 dołączył także profesor Thanasis Kamburelis (Grek, który w wyniku wojny domowej wraz z rodzicami przeprowadził się do Polski), Thanasis Kamburelis zajął się opracowaniem struktury logicznej maszyny Odra 1001. Do zespołu dołączył także dr. inż. Andrzej Zasada zatrudniony na stanowisku konstruktora i odpowiedzialny za techniczną realizację układów logicznych maszyny oraz mgr. inż. Janusz Książek, także zatrudniony jako konstruktor. Kierownikiem zespołu został inż. mgr. Jan Markowski specjalizujący się dotychczas w projektowaniu radionadajników i radiotelefonów.

Pierwotnie przelicznik S‑1 został zbudowany całkowicie w oparciu o lampy, toteż postanowiono go także zmodyfikować zastępując lampy tranzystorami i diodami o ile istniała tylko taka możliwość. Co ważne, założono iż wszystkie elementy przyszłej maszyny cyfrowej mają być tylko i wyłącznie produkcji krajowej. Wielkim orędownikiem zastępowania tradycyjnych lamp tranzystorami był najmłodszy w zespole - Andrzej Zasada (studia ukończył w 1960). Pozostali członkowie wspominali go, jako pełnego energii młodego człowieka, który całe dnie i noce spędzał pracując nad projektem tranzystorowych układów logicznych pracujących z częstotliwością 1 MHz.

W kwietniu 1960 roku dokumentacja techniczna maszyny Odra 1001 była już niemal gotowa i obejmowała zmodyfikowany przelicznik S‑1 oraz bęben pamięci o pojemności 1024 słów 18‑bitowych. Za modyfikacjami bębna pamięci stał Janusz Książek. Zmodyfikowany przelicznik S‑1 składał się z:

1. Sumatora
2. Akumulatora
3. Rejestrów
4. Macierzy deszyfrującej

Potrafił on operować na podstawowych działaniach matematycznych takich jak: dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, koniunkcja, alternatywa. Dzięki modyfikacjom przelicznika S‑1 maszyna cyfrowa Odra 1001 potrafiła wykonywać do 200 dodawań zmiennoprzecinkowych na sekundę.

Nie mniejsze znaczenie miały modyfikacje bębna pamięci jakie wprowadził Janusz Książek. Specjalnie wytoczony walec pokryto proszkiem ferromagnetycznym. Walec obracał się w obudowie z prędkością 3000 obrotów na minutę, a dane odczytywały 64 głowice umieszczone nad ścieżkami mogącymi pomieścić 32 słowa po 18 bitów. Urządzenie musiało być niesłychanie precyzyjne, gdyż głowice odczytujące i zapisujące dane umieszczono w mikroskopijnej odległości od wirującego walca. Tak więc walec ten był idealnie wyważony aby nie wpadł w drgania i nie doprowadził do uszkodzenia głowic. Projekt samego walca w znacznej mierze pochodził od fizyka Jana Miłto, który poświęcił masę czasu na badanie drgań jakie walec generuje. Jednakże największym problemem związanym z pamięcią bębnową urządzenia był proszek ferromagnetyczny, którego zwyczajnie brakowało. Stąd też zgodnie z zasadą - "Polak potrafi" zespół kupował taśmy magnetyczne i rozpuszczał je w acetonie w ten sposób pozyskując sam proszek niezbędny do prawidłowego działania pamięci bębnowej.

Jako urządzeń służących do wprowadzania danych użyto czytnika taśm perforowanych, natomiast wyniki odczytywano przy pomocy tradycyjnego dalekopisu.

Ostatnim, niezbędnym elementem pozostała obudowa maszyny cyfrowej, którą stały się specjalnie zaprojektowane szafki metalowe. W grudniu 1960 roku Odra 1001 została zmontowana i w maju 1961 roku trafiła do zespołu matematyków, który miał przeprowadzić na niej szereg testów próbnych i skorygować ewentualne nieprawidłowości. Państwowy odbiór maszyny zaplanowano na czerwiec 1961 roku.

Dyrektor Tarnkowski polecił, aby zespół opracował jakiś program, który mógłby zademonstrować możliwości Odry 1001 przed państwową komisją. Program ten miał obliczać wartość sinusa dla dowolnego kąta. Program demonstracyjny możliwości maszyny napisał jeden z matematyków - Stanisław Tomaszewski ale okazało się, że program zajmuje aż 30 słów i co gorsze, słowa te musiały znajdować się obok siebie na bębnie. Problem w tym, że na bębnie nie dało się wygospodarować tak dużej, ciągłej przestrzeni i zapis był rozrzucony co sprawiało, że maszyna zawsze podawała inne wyniki. Zespół matematyków długo trudził się nad rozwiązaniem tego problemu, aż zauważył to dyrektor Tarnkowski. Stwierdził, że wina leży po stronie matematyków i kierownik całego zespołu - Roma Zuber wylądował na dyrektorskim dywaniku.

Czas uciekał, a rozwiązanie problemu ciągle się nie pojawiało. Problemy z bębnem postanowiono przekonsultować z Janem Miło który wyjawił, że ze względu na sposób pozyskiwania proszku ferromagnetycznego, warstwa pokrywająca bęben nie jest idealna i niemożliwym jest, aby znajdowała się na niej jedna, idealna ścieżka, która mogłaby pomieścić program składający się z 30 słów. Zasugerował aby opracować program zawierający zaledwie 10 słów, co jego zdaniem dawało gwarancję poprawnego działania. Rzecz w tym, że zdaniem matematyków program taki nie byłby na tyle przekonujący, by skłonić komisję do zatwierdzenia i wdrożenia do produkcji Odry 1001. Witold Podgórski natomiast wspominał (zajmował się on Odrą nieco później, gdy była to maszyna służąca już tylko do testów), że podczas procedury zapisu danych powstawały błędy na bębnie ferrytowym. Wynikały one po części z technologi nanoszenia proszku na walec (przy pomocy zwykłego pędzla) jak i częstego przesunięcia zapisu nowych danych, które często nadpisywały jeden bit techniczny uniemożliwiając maszynie prawidłową lokalizację danych na bębnie.

Na pomysł przekonania komisji wpadł Ryszard Wrona, który na taśmie perforowanej zapisał tablicę sinusów i napisał program odczytujący dane z taśmy i drukujący te dane na dalekopisie. Było to oczywiście oszustwo, bo maszyna nic nie liczyła, niemniej całość wyglądała imponująco i miała szansę przekonać komisję do decyzji o wdrożeniu Odry 1001 do produkcji. Aby nieco bardziej uatrakcyjnić pokaz, wprowadzono rozkazy, aby maszyna po odczytaniu danych z taśmy przesuwała je w prawo i lewo w akumulatorze i dopiero drukowała. Owo przesuwanie było o tyle ważne, że jego trakcie mrugały lampki na pulpicie Odry 1001.

Odbiór maszyny cyfrowej Odra 1001 zakończył się pomyślnie. Komisja składająca się z przedstawicieli ministerstwa, władz, naukowców Politechniki Wrocławskiej nie tylko nie zorientowała się w oszustwie, ale była zachwycona możliwościami maszyny. Fascynacja maszyną była na tyle duża, że nawet błędne zapisy wyników (zbyt wiele miejsc po przecinku) nie wzbudziły podejrzeń, a wręcz zachwyt nad jej dokładnością. Państwowa komisja zatwierdziła projekt maszyny cyfrowej Odra 1001 jednakże nie zdecydowano się na  skierowanie jej do produkcji z uwagi na potencjalnie dużą awaryjność. Dodatkowym argumentem były prowadzone od maja 1961 roku prace nad ulepszoną wersją oznaczoną jako Odra 1002.

W grudniu 1961 roku ukończono montaż maszyny Odra 1002 i rozpoczęto przygotowania o jej pierwszego uruchomienia, które nastąpiło w maju 1962 roku. W stosunku do Odry 1001, nowa maszyna posiadała cztery razy większą moc obliczeniową, wykonując do 800 dodawań zmiennoprzecinkowych na sekundę i dysponująca już bębnem pamięci o pojemności 4096 słów 36‑bitowych. Znaczną część układów zbudowanych w oparciu o lampy, zastąpiono diodami i tranzystorami tym samym Odra 1002 była nico mniejsza od swojej poprzedniczki. Po rozmaitych próbach i testach Odrę 1002 przekazano na okres 3 miesięcy do Centrum Obliczeniowego PAN w Warszawie, gdzie prowadzono przy jej użyciu rozmaite obliczenia naukowe. Zakłady Elwro ciągle nie były gotowe na produkcję tak skomplikowanych i precyzyjnych urządzeń jak Odra 1002, a sama maszyna ciągle nie była na tyle doskonała by rozpocząć jej produkcję i decyzję o jej rozpoczęciu zawieszono z uwagi na zbyt dużą awaryjność, choć w stosunku do Odry 1001 poczyniono znaczne postępy w zakresie niezawodności maszyny. Podczas testów tej maszyny po raz pierwszy zastosowano sztuczne starzenie tranzystorów, aby sprawdzić ich wytrzymałość i dokonywać ewentualnej selekcji wybierając najtrwalsze egzemplarze.

Choć Odra 1002 była już w pełni sprawną maszyną cyfrową, zdaniem kierownictwa zakładów ciągle nie była to maszyna gotowa do produkcji seryjnej. Jak wynika z późniejszych dokumentów (między innymi Biuletynu Elwro z 1966 roku), choć z maszynami Odra 1001 i Odra 1002 wiązano pewne nadzieje, maszyny te miały stanowić głównie pole doświadczalne dla ich konstruktorów, umożliwiając nabrania im niezbędnego doświadczenia i wypracowanie technologii ich wytwarzania. Dyrekcja Elwro uznała, że tego typu maszyny powinny być budowane przy użyciu tranzystorów, a nie lamp i w kolejnych maszynach należy całkowicie z nich zrezygnować.

Zakłady Elwro zrobiły po jednym egzemplarzu Odry 1001 i Odry 1002. Maszyna Odra 1001 służyła przez pewien czas jako "poligon doświadczalny" dla młodej kadry badawczej Elwro. Witold Podgórski pracujący przy konstruowaniu Odry 1003 wspominał, że po zatrudnieniu w zakładach Elwro przez pewien czas prowadził prace/doświadczenia związane z zastępowaniem lamp Odry przez tranzystory germanowe rodzimej produkcji (TG2 i TG52) oraz pracował nad ulepszeniem konstrukcji pamięci bębnowej maszyny. Witold Podgórski opracował także wzmacniacz zapisu dla Odry 1001 umożliwiający zwiększenie gęstości zapisu z 3,5 bita na mm do 7 bitów na mm. Dalsze losy Odry 1001 nie są znane, najprawdopodobniej została ona rozebrana. Odra 1002 po powrocie z Centrum Obliczeniowego PAN służyła jako maszyna do testów rozmaitego oprogramowania oraz podobnie jak Odra 1001 jako maszyna szkoleniowa. Na szczęście ona przetrwała próbę czasu i obecnie można ją oglądać w Muzeum Techniki w Warszawie.

Ciąg dalszy nastąpi….