Elwro część 4 – Odra 1013 i 1103 ulepszamy to, co mamy

W poprzedniej części wspominałem o zakupie maszyny niemieckiej Zuse Z22 wraz z jakże cenną dla inżynierów Elwro dokumentacją. Zarówno maszyna jak i dołączona do niej dokumentacja zostały bardzo uważnie przestudiowane przez inżynierów i matematyków Elwro. Nowością w maszynie Zuse Z22 była użyta obok pamięci bębnowej nowocześniejsza, szybsza i mniej zawodna pamięć ferrytowa.

Co prawda wniosków tych nie udało się zrealizować w Odrze 1003, jednak już w trakcie jej produkcji rozpoczęto badania nad testowaniem owych nowości właśnie na modelu 1003.

Odra 1013

Prace nad ulepszeniem produkowanej maszyny Odra 1003 prowadzono niemal od samego początku jej produkcji. Większość działań podejmowanych przez zespół dotyczyła jednak kwestii związanych z zapewnieniem jak najmniejszej awaryjności maszyny oraz uproszczenia jej produkcji, czyli ogólnie mówiąc, poprawek technologicznych. Zespół Thanasisa Kamburelisa nie zamierzał jednak spoczywać na laurach i już począwszy od początku 1965 roku rozpoczęto prace nad wprowadzeniem nowości (głównie pamięci ferrytowej) do Odry 1003.

Powyższy fragment reportażu na temat zakładów Elwro dotyczy nieco późniejszych maszyn, jednakże sam proces technologiczny produkcji pamięci ferrytowej niewiele się zmieniał.

Zastosowanie pamięci ferrytowej wymagało jednak wprowadzenia pewnych zmian konstrukcyjnych w Odrze toteż po przeanalizowaniu całego projektu oraz kilku innych ulepszeń jakie zaproponowali inżynierowie ustalono, że będą one wprowadzane stopniowo. Wersja rozwojowa Odry 1003 otrzyma pamięć ferrytową lecz konstrukcyjnie niewiele będzie się różniła od pierwowzoru, natomiast po sprawdzeniu konstrukcji z pamięcią ferrytową zostaną wprowadzone pozostałe ulepszenia już w formie zupełnie nowego komputera.

Odrę 1013, bo takie oznaczenie otrzymała ulepszona Odra 1003, wyposażono więc w pamięć ferrytową o pojemności 256 słów i w nieco zmodernizowany bęben pamięci, który choć posiadał mniejszą pojemność niż dotychczas montowany w Odrze 1003, okazał się mniej zawodny i szybszy. Za zmiany związane z pamięcią zmodernizowanego komputera odpowiedzialny był Janusz Książek (początkowe prace nad nową pamięcią bębnową i prace nad pamięcią ferrytową) oraz Jakub Markiewicz i  Andrzej Niżankowski (konstrukcja mechaniczna bębna).

W czerwcu 1965 roku powstaje pierwszy, gotowy prototyp maszyny Odra 1013, która trafia do testów. Dzięki temu, że stanowi ona wersję rozwojową Odry 1003 bez problemów udaje się na nią zaadoptować istniejące dla Odry 1003 oprogramowanie, a przeprowadzone testy wykazują, że maszyna jest naprawdę udaną konstrukcją. Pomysł na zastosowanie pamięci ferrytowej okazał się być "strzałem w dziesiątkę", bo komputer nie tylko stał się mniej awaryjny, ale dwukrotnie wzrosła jego moc obliczeniowa (Odra 1003 - 500 dodawań na sekundę, Odra 1013 - 1000 operacji dodawań na sekundę) i okazał się być najszybszą maszyną w bloku RWPG (kraje Rady Wzajemnej Pomocy Gospodarczej, czyli… taka komunistyczna wersja Unii Europejskiej). Zdecydowanie zmalał także koszt używania maszyny i wyliczono, że wynosił on 24 zł za 1 mln operacji (w przypadku Odry 1003 to koszt 49 zł za 1 mln operacji).

W 1966 roku głównym technologiem zakładów Elwro zostaje Eugeniusz Bilski, który ze względu na rosnącą produkcję i coraz większą złożoność i precyzję produkowanych komputerów tworzy Dział Głównego Technologa, Dział Przyrządów Pomiarowych i Dział Narzędziowy. Taka restrukturyzacja ma na celu skupienie wysiłku na poszczególnych zagadnieniach związanych z produkcją i projektowaniem komputerów Elwro. Jednocześnie zakłady poprawiają jakoś wytwarzanych elementów głównie dzięki opracowaniu własnych technologii ich wytwarzania. Dzięki tym zmianom poprawiono procesy technologiczne związane z:

• toczeniem i pokrywaniem bębnów nośnikiem magnetycznym
• produkcję głowic do bębnów
• produkcję łączówek
• technologię lutowania
• kontrolę połączeń paneli
• wdrożenie procedur związanych z szyciem pamięci ferrytowych

Dział Narzędzi choć z nazwy może kojarzyć się bardziej z młotkiem, kombinerkami i śrubokrętem miał mniej spektakularne, choć równie odpowiedzialne zadania, a mianowicie odpowiedzialny był za opracowanie przyrządów i procedur związanych z końcową kontrolą komputerów. Na potrzeby procedur sprawdzania i testowania wyprodukowanych maszyn stworzono:

• Przyrząd do kontroli i testów pamięci bębnowych
• Przyrząd do kontroli i testów pakietów logicznych bez konieczności ich istalowania w maszynie
• Przyrząd do kontroli i testów płytek z pamięcią ferrytową
• Symulator kanałów

Jak wynika z powyższego, w tym okresie inżynierowie Elwro nie tylko "wymyślali" nowe komputery, ale także "opracowywali" narzędzia i procedury do testowania podzespołów już na etapie produkcyjnym, co wówczas było także swoistym ewenementem wśród producentów maszyn liczących. W Elwro przyjęto także zasadę, iż gdy projekt maszyny jest ukończony i rozpoczyna się procedura jej wdrażania do produkcji, zespół badawczy rozpoczyna prace nad projektem kolejnej maszyny.

Jak wynika z zachowanych sprawozdań, ulepszone procedury produkcji i kontroli sprawiły, że ustabilizowano czas potrzebny na wyprodukowanie jednej maszyny i wynosił on 6 tygodni na każdy komputer.

Odra 1013 trafia do produkcji seryjnej w 1966 roku w którym wyprodukowano 32 egzemplarze tej maszyny (koszt produkcji to 3 mln zł, za egzemplarz), z czego 16 maszyn trafiło na eksport (9 szt. Czechosłowacja, 3 szt. ZSRR, 2 szt. Węgry i 2 szt. NRD). Co prawda plany produkcyjne Elwro przewidywały wyprodukowanie 43 egzemplarzy w roku 1966 i tą samą ilość w następnym roku, jednak musiały zostać one zweryfikowane ze względu na konieczność uruchomienia produkcji maszyny liczącej dla wojska (o tym w jednym z kolejnych wpisów) oraz większych niż zakładano problemów z technologią i narzędziami służącymi do produkcji pamięci ferrytowych. Jak wspominał inż. Wasyl Potocki, stanowiło to największą bolączkę podczas wdrażania do produkcji Odry 1013.

W 1967 roku powstaje kolejne 52 egzemplarze Odry 1013. Łącznej wyprodukowano 84 egzemplarzy z czego 53 trafiły na eksport.

Odra 1013 opis

• Odra 1013 była maszyną zbudowaną w oparciu o tranzystory germanowe TG2 i TG70 oraz diody germanowe.
• Komputer szeregowy, wykonujący operacje po kolei.
• Operowała na liczbach stało i zmiennoprzecinkowych.
• Pamięć bębnowa o pojemności 7936 słów o długości 39 bitów + 1 bit sterujący i czasie dostępu 1 ms., a więc był to spory skok wydajności pamięci, gdyż w Odrze 1003 czas dostępu wynosił 10 ms.
• Pamięć ferrytowa o pojemności 256 słów i długości 39 bitów i czasie dostępu 160 µs.

Pozostałe dane są dokładnie takie same jak w przypadku Odry 1003. Odra 1013 otrzymała także tą samą obudowę jak Odra 1003 choć była od niej cięższa o 50 kg i ważyła 450 kg.

Jedna z maszyn zakupionych przez ZSRR trafiła do obserwatorium meteorologicznego na górze Elbrus - 5642 mnpm gdzie wykorzystywano ją do obliczeń związanych ze zjawiskami meteorologicznymi. Był to najwyższe, udokumentowane miejsce pracy komputerów Elwro w historii.

Odra 1013 o numerze seryjnym 070 trafiła na Politechnikę Krakowską gdzie została uruchomiona 27 października 1967 roku, a po kilku latach została przekazana na AGH gdzie pracowała jeszcze w 1978 roku. Jej opiekunem na AGH był mgr. Zbigniew Rudnicki, a maszyna używana była do celów dydaktycznych oraz wykonywano na niej zadania związane ze sprawdzaniem i obliczaniem prac magisterskich i doktorskich. AGH opracowało na potrzeby Odry 1013 własne oprogramowanie napisane w Fortranie, którego translator dla Odry 1013 także stworzono na AGH. Maszyna bezawaryjnie pracowała do pierwszej połowy lat osiemdziesiątych i jedynym elementem który wymagał napraw, były dalekopisy. Co się później z nią stało, nie wiadomo.

W 1967 roku Lubelskie Zakłady Elektronicznej Techniki Obliczeniowej oraz Łódzkie Zakłady Elektronicznej Techniki Obliczeniowej otrzymały po jednym egzemplarzu Odry 1013

Odra 1103

W 1965 roku zakłady Elwro miały już ugruntowaną pozycję producenta maszyn liczących za równo na rynek krajowy i zagraniczny. Kadra inżynierska i matematyczna Elwro zaliczała się do krajowej czołówki, a współpraca z ośrodkami naukowymi (Politechnika Wrocławska, Politechnika Warszawska, Wojskowa Akademia Techniczna) sprawiała, że wyprodukowane maszyny znajdowały szerokie zastosowanie dzięki tworzonemu oprogramowaniu. Nic więc dziwnego, że pod koniec 1965 roku to właśnie Elwro otrzymało od Ministerstwa Przemysłu Maszynowego zamówienia na opracowanie i wyprodukowanie specjalistycznej, arytmetycznej maszyny liczącej mogącej współpracować z maszynami analitycznymi.

Dyrekcja zakładów Elwro rozważała opracowanie własnych kalkulatorów na potrzeby rozmaitych urzędów i szacowano, że w kraju potrzeba około 10 tys. tego typu urządzeń rocznie oraz mnożarek elektronicznych i arytmetycznych maszyn liczących, których zapotrzebowanie szacowano na kilkaset egzemplarzy rocznie. Projekt ten jednak odkładano, ze względu na niewielkie jeszcze możliwości badawcze produkcyjne zakładów, które nie miały możliwości jednoczesnego prowadzenia badań i produkcji dwóch różnych urządzeń. Elwro, podobnie jak komputery jakie wytwarzało było wówczas jeszcze firmą pracującą "szeregowo".

W kraju na potrzeby rozmaitych urządzeń wykorzystywano jeszcze maszyny obliczeniowe IBM pochodzące z okresu międzywojennego oraz ich kopie budowane głównie przez ZSRR. Maszyny te były dosyć archaiczne, a ich konstrukcja często wywodziła się jeszcze z 1894 roku (maszyny liczące Hermana Holleritha). Otrzymywane przez nie dane poddawano analizie przez inne maszyny analityczne lub przez człowieka. Choć maszyny liczące przyspieszały sam proces prowadzenia obliczeń, analiza wyników pochłaniała naprawdę sporo czasu tym bardziej, że używane maszyny w żaden sposób nie współpracowały z narzędziami służącymi do analizy, a wyniki obliczeń przenoszono (przepisywano) ręcznie. Zadania takie realizowano głównie przez urzędy i placówki związane z prowadzeniem rozmaitych statystyk.

Choć zakłady Elwro właśnie były w trakcie uruchamiania produkcji Odry 1013, a inżynierowie prowadzili prace nad kolejnym komputerem Odry, przyjęto zlecenie na opracowanie takiej maszyny arytmetycznej i stworzono zespół mający zająć się jej opracowaniem. W skład zespołu weszli:

• Juri Lesiński
• Piotr Kociatkiewicz
• Bogdan Tabisz
• Piotr Kremienowski
• Wacław Przygoda

Z uwagi na fakt, iż zespół konstruktorski nie był zbyt liczny przyjęto założenie, że maszyna nad którą prowadzone będą prace ma w jak największym stopniu bazować na Odrze 1003 i Odrze 1013 co sprawi, że będzie można wykorzystać wiele gotowych już elementów, a proces produkcyjny nie będzie wymagał wielkich rewolucji na linii produkcyjnej. Ze względu na specyfikę zastosowania przyszłej maszyny ustalono, że urządzeniami do wprowadzania i odczytywania danych będą krajowe maszyny analityczne oraz urządzenia służące do odczytu i zapisu danych na kartach perforowanych.

Zgodnie z przyjętymi założeniami przyjęto, że w projekcie Odry 1103, bo tak miała się nazywać maszyna arytmetyczna Elwro, wykorzystane będą - szafa (obudowa) z Odry 1003, kasety i pakiety z Odry 1013 oraz układ zasilania z Odry 1013. Postanowiono także użyć pakietów z pamięcią ferrytową pochodzącą z Odry 1013 i nowego bębna, jednak miał on być konstrukcyjnie oparty na bębnie z Odry 1013. Ze względu na specyficzne przeznaczenie Odry 1103 zaprojektowano od nowa jego strukturę logiczną i architekturę, które były zupełnie inne niż te, jakie znalazły się w Odrze 1003 i Odrze 1013. Przeprojektowanie tych elementów umożliwiło także zmniejszenie ilości pakietów niezbędnych do ich wykorzystania oraz zwiększenie mocy niektórych elementów.

Jeszcze przed końcem 1965 roku przeanalizowano działanie dotychczas używanych maszyn, sprecyzowano zastosowanie Odry 1103 i opracowano założenia techniczne, które przestawiono do akceptacji kierownictwu zakładu i zleceniodawcy. Po zatwierdzeniu planów przystąpiono do projektowania maszyny.

W czerwcu 1966 roku wstępny prototyp Odry 1103 jest już gotowy i choć nie jest to ciągle w pełni funkcjonalna maszyna, zostaje zaprezentowany na wystawie "Interorgtechnika-66" w Moskwie gdzie wzbudza duże zainteresowanie i jak się okazuje, brak tego typu nowoczesnych maszyn to nie tylko bolączka Polski, ale także pozostałych krajów RWPG nie mogących importować zaawansowanych maszyn IBM i skazanych na kopiowanie przedwojennych konstrukcji tego typu. Podczas targów prezentowany jest także nowy bęben pamięci BW‑6, który posiada większą pojemność i krótszy czas dostępu. Bęben ten może być wykorzystany w Odrze 1003, Odrze 1013 i Odrze 1103.

Odra 1103 opis

• Maszyna licząca, szeregowa operująca na liczbach ze stałym przecinkiem.
• Arytmetyka znakowa dla danych i binarna dla rozkazów
• Długość słowa zmienna od 1 do 16 bitów
• Pamięć ferrytowa o pojemności 1024 słów 16 bitowych i czasie dostępu 8 µs.
• Pamięć bębnowa 32768 słów 16 bitowych i czasie dostępu 10 ms.
• Czas dodawania liczb dziesiętnych: średnio 430 µs
• Czas mnożenia liczb dziesiętnych: średnio 6 ms
• Czas dzielenia liczb dziesiętnych: średnio 20 ms
• Koszt wykonania 1 mln. operacji - 6 zł.

W praktyce maszyna potrafiła w ciągu 1 sekundy wykonać do 5000 operacji dodawania na liczbach dziesiętnych co było wówczas naprawdę dobrym wynikiem nie odbiegającym od produktów konkurencyjnych także z krajów "zgniłego kapitalizmu".

Zupełną nowością w Odrze 1103 było zastosowanie bębna z pamięcią. Dotychczas w maszynach Elwro służył on jako pamięć podręczna komputera (jak dzisiejszy RAM). W przypadku Odry 1103 funkcję pamięci podręcznej zaczęła już pełnić pamięć ferrytowa, natomiast pamięć bębnowa traktowana była przez maszynę jako zewnętrzny nośnik do przechowywania danych o koncepcji zbliżonej do późniejszych dyskietek.

Nie mniejszą nowością było wprowadzenie oddzielnych układów logicznych odpowiedzialnych za przesyłanie danych do urządzeń zewnętrznych podpiętych do Odry 1103 (to dzięki nim możliwym stało się użycie bębna pamięci w roli magazynu danych), a co więcej, układy te potrafiły pracować z pominięciem głównych struktur logicznych maszyny, wykonujących programowe obliczenia. Nie mniejszą nowością było zastosowanie procedur przerwań podczas przesyłania danych z urządzeń zewnętrznych do pamięci ferrytowej Odry 1103.

Sama maszyna to jednak nie koniec, gdyż nawet najlepsza nie jest nic warta gdy nie powstanie na nią niezbędne oprogramowanie. W przypadku Odry 1103 sytuacja była o tyle skomplikowana, że pomimo zewnętrznego i konstrukcyjnego podobieństwa do Odry 1013, jej układy logiczne były zupełnie inne, a i zadania jakie miała realizować były bardzo specyficzne. Maszynę programowano w asemblerze PJN (Podstawowy Język Numeryczny) opracowanym przez Piotra Kremieniowskiego. Później autor PJN opracował kolejną wersję asemblera dla Odry 1103 - PAS (Podstawowy Alfanumeryczny System programowania). Niezbędnym też było opracowanie procedur do odczytu i zapisu danych na kartach perforowanych oraz na maszynach analitycznych z którymi Odra 1103 miała współpracować. Opracowano także podstawowe biblioteki matematyczne ułatwiające tworzenie programów obliczeniowych.

Na potrzeby prezentacji stworzono także program do tworzenia list płac, który to program później przez długi okres czasu wykorzystywano w Elwro do naliczania wynagrodzeń pracownikom. Powstał także program do prowadzenia statystyk magazynowych i materiałowych oraz statystyk związanych z transportem. Bardzo ciekawym był program stworzony przez Wacława Przygdę, służący do testowania poprawności pracy Odry 1103 i do ograniczonego wykrywania awarii.

Po wprowadzeniu kolejnych poprawek w Odrze 1103 maszyna zostaje skierowana do produkcji w styczniu 1967 roku i do końca 1967 roku wyprodukowano 16 szt. Odry 1103 (niektóre źródła mówią o 17 egzemplarzach, ale wynika to z uwzględnienia egzemplarza prezentowanego na wystawie w Moskwie, jednak była to nieco inna konstrukcja niż ostateczna wersja Odry 1103).

W 1967 roku maszyna po raz pierwszy prezentowana jest odbiorcy zagranicznemu, a jest to czechosłowackie przedsiębiorstwo "Kancelářské Stroje". Elwro zyskuje kolejne zamówienia na Odrę 1103 i w 1968 roku produkuje 32 egzemplarze tej maszyny, a w 1969 roku kolejne 15 egzemplarzy.

W 1973 roku maszyna Odra 1103 została zainstalowana w wojskowym Zespole Zarządzania Wsparciem Teleinformatycznym w Bydgoszczy, gdzie była eksploatowana do 1977 roku gdy zastąpił ją kolejny model Odry.

Odra 1103 trafiła także do WSK Świdnik, do Fabryki Samochodów Ciężarowych.

W trakcie prowadzonych prac nad Odrą 1013 oraz Odrą 1103 inżynierowie Elwro zebrali szereg doświadczeń niezbędnych przy budowie kolejnej konstrukcji - Odry 1204, ale to już inna historia.