Elwro część 3 – pierwsza, seryjna Odra

Rozpoczęcie produkcji seryjnej lampowego komputera UMC‑1 umożliwiło wrocławskim zakładom uruchomienie własnej linii produkcyjnej i zdobycie doświadczeń przy produkcji tak wymagających urządzeń jakim były nawet te bardzo wczesne komputery nazywane wówczas maszynami cyfrowymi lub matematycznymi. Komputer UMC‑1 nie miał wielkiego wkładu w rozwój intelektualny ośrodka badawczego Elwro, gdyż zwyczajnie był maszyną technologicznie mniej zaawansowaną niż rodzime produkty - Odra 1001 i Odra 1002.

Kupujemy technologię

Zespół inżynierski zakładów Elwro doskonale zdawał sobie sprawę z faktu, że produkcja UMC‑1 to tylko krótki epizod w historii firmy i ciągle prowadził pracę nad poprawkami maszyny Odra 1002, które umożliwiłyby jej uzyskanie niezawodności niezbędnej do podjęcia decyzji o jej produkcji seryjnej. Możliwości obliczeniowe Odry 1002 były już wówczas bezdyskusyjne. Dyrekcja zakładów Elwro zwróciła się więc do Ministerstwa Przemysłu z wnioskiem o możliwość zakupu tego typu maszyny w krajach kapitalistycznych oraz technologii, które można by wykorzystać we własnym projekcie. Pomysł zakupu maszyny oraz technologii z "zachodu" nie szczególnie podobał się ministerstwu, jednakże argument o możliwościach wykorzystania nabytych technologii także w innych, rozwijających się gałęziach przemysłu była niezwykle kusząca. Muszę tu podkreślić, że nie chodziło o wykorzystanie projektu samego komputera, ale głównie o podzespoły elektroniczne, a w tym szczególnie cenne tranzystory.

Początkowo rozważano zakup jednej z maszyn firmy IBM i brano pod uwagę zakup komputera IBM 1401 - komputera tranzystorowego przeznaczonego dla instytucji biznesowych (pozostałe komputery IBM projektowano głównie z myślą o zastosowaniu militarnym, tak więc możliwość ich zakupu była zupełnie wykluczona).

IBM 1401 w założeniach ogólnych bardzo przypominało koncepcję jaką wobec swoich maszyn przyjęły zakłady Elwro. Zbudowany z nowoczesnych tranzystorów, wykorzystywał jako pamięć bębny magnetyczne, a dane wprowadzano przy pomocy dalekopisów lub kart perforowanych. Wyniki obliczeń uzyskiwano na kartach lub taśmach perforowanych lub w formie wydruków. IBM 1401 produkowano w latach 1959-1971 i powstało ich nieco ponad 12 tys. egzemplarzy, a wiele z nich trafiło do krajów słabiej rozwiniętych niż USA.

Pomysł zakupu IBM 1401 choć z założenia wydawał się doskonały, okazał się być niemożliwym do zrealizowania. Amerykanie nie chcieli sprzedać bądź co bądź nowoczesnego komputera za "żelazną kurtynę", a i pomysł zakupu maszyny od imperialistów nie podobał się partyjnym włodarzom (rządy premiera Józefa Cyrankiewicza). Rozważano także zakup nieco starszego modelu IBM 650 zbudowanego jeszcze w oparciu o lampy, jednak i w tej sytuacji amerykanie wykluczyli możliwość sprzedaży maszyny do kraju bloku wschodniego. O wiele gorszym pomysłem było poszukiwanie takiej maszyny na terenie bloku wschodniego, gdyż technologia elektroniczna wielu państw socjalistycznych była na zbliżonym lub gorszym poziomie niż technologie dostępne w Polsce, a władze radzieckie nie były skłonne dzielić się swoimi najnowszymi technologiami oferując dużo starsze technologie niż polskie.

Uwagę dyrekcji Elwro zwrócił jednak niemiecki (RFN) komputer zaprojektowany przez znakomitego, niemieckiego pioniera informatyki - Konrada Zuse. Konrad Zuse miał w swoim dorobku już sześć maszyn matematycznych, a w tym okresie jego szczytowym osiągnięciem był komputer Zuse Z22. Komputer ten był zarazem pierwszym, niemieckim komputerem komercyjnym, który dostępny był dla instytucji i podmiotów zewnętrznych.

Prace nad Zuse Z22 prowadzono do 1956 roku i rok później był on już dostępny na raczkującym wówczas rynku komputerowym. Warto zadać sobie tu pytanie, co Z22 oferował jeśli chodzi o technologie. Otóż komputer ten można było programować przy wykorzystaniu kompilatora ALGOL 58, a więc jednym z pierwszych, międzynarodowych języków programowania komputerów.

Kolejną, niezwykle cenną nowością Z22 było zastosowanie w niej lamp i diod próżniowych na szeroką skalę, co wówczas było dosyć nowatorskim rozwiązaniem cechującym także IBM 1401. Były one nie tylko trwalsze i mniej zawodne od lamp stosowanych np. w UMC‑1, ale cechowały się mniejszymi rozmiarami, wydzielały mniej ciepła i cechowały się mniejszym zapotrzebowaniem na prąd, co było równie istotne. Nie mniejszą nowością było wykorzystanie w maszynie Zuse Z22 podręcznej pamięci ferrytowej o pojemności 14 słów po 38 bitów oraz znanej już pamięci bębnowej. Oczywiście inżynierowie Elwro doskonale zdawali sobie sprawę z tego, że jeśli chodzi o stronę sprzętową, kupują coś nowego ale nie najnowszego, jednakże w odniesieniu dla całej, ówczesnej, polskiej elektroniki było to pewien krok naprzód. Oprócz faktu zakupienia komputera Zuse Z22, inżynierowie i matematycy Elwro mieli także możliwość odbycia niezbędnych szkoleń w zakresie programowania i konstrukcji maszyny. Doświadczenia te miały przynieść wymierne efekty w następnych konstrukcjach wywodzących się z Elwro.

Odra 1003

W trakcie prowadzonych prac nad uruchomieniem produkcji komputera UMC‑1, zespół badawczy Elwro prowadził prace nad następcą Odry 1002, którą oznaczono jako model 1003. Kierownictwo nad tym projektem przejął wspominany wcześniej Thanasis Kamburelis. Podczas prowadzonych prac korzystano z doświadczeń związanych z uruchamianiem produkcji UMC‑1 oraz doświadczeń uzyskanych poprzez analizę niemieckiej maszyny Zuse Z22, z zakupem której Elwro uzyskało bardzo obszerną dokumentację techniczną. Prace nad nową maszyną rozpoczęto już na początku 1962 roku, i niewielki zespół składających się z inżynierów i matematyków rozpoczął prace nad projektem komputera od początku. Warto to podkreślić, bo Odra 1003 nie była ulepszoną Odrą 1002, lecz zupełnie nową i znacznie doskonalszą maszyną projektowaną już także z dużym naciskiem na łatwe wdrożenie do produkcji.

Jak wspominał Zbigniew Wojnarowicz prace nad Odrą 1003 były wyjątkowo trudne, a to za sprawą założeń, iż maszyna będzie budowana tylko w oparciu o krajowe podzespoły o sprawdzonej trwałości oraz chęcią opracowania wielu elementów od nowa, z uwzględnieniem doświadczeń przy projektowaniu poprzednich maszyn. Największą przeszkodą zespołu było przełamanie nawyków i chęci ulepszania poprzednich projektów, a nie tworzenia ich od nowa.

Pace nad pierwszym prototypem zakończono w połowie 1962 roku, a w grudniu 1962 roku powstał pierwszy, roboczy prototyp maszyny i co ważne, był to już działający egzemplarz wymagający tylko drobnych poprawek. Pierwsza, prototypowa maszyna trafiła w ręce matematyków, którzy mieli zająć się sprawdzeniem poprawności jej działania oraz przygotować niezbędne oprogramowanie. Matematycy podążając w ślad za ówczesnymi już nowościami w zakresie programowania postanowili stworzyć uniwersalne biblioteki matematyczne, które można by dołączać do każdego programu, także tworzonego poza Elwro czy Politechniką Wrocławską. Ponieważ możliwości przechowywania takich bibliotek przez komputer były mocno ograniczone, skupiono się na wytypowaniu tylko tych, które najczęściej są wykorzystywane podczas obliczeń naukowych a więc:

• Funkcje elementarne
• Interpolacja
• Algebra liniowa
• Równania algebraiczne i przestępne
• Równania różniczkowe

Założono także, że podmioty zainteresowane tworzeniem własnych bibliotek będą mogły takowe tworzyć o ile będzie taka potrzeba. Jak podaje Thanasis Kamburelis, do końca 1965 roku Odra 1003 mogła się poszczycić blisko 110 programami bibliotecznymi stworzonymi także przez zewnętrznych programistów pod kątem specyficznego zastosowania komputera. Biblioteki stworzone przez matematyków Elwro napisano w języku wewnętrznym maszyny co sprawiło, że działały one bardzo wydajnie, natomiast do celów pisania programów postanowiono użyć języka algorytmicznego. W celu stworzenia takiego języka rozpoczęto współpracę z Politechniką Wrocławską z ramienia której, prace nad językiem prowadził zespół pod kierownictwem doc. Stefana Paszkowskiego. Stefan Paszkowski zaproponował, aby na potrzeby Odry 1003 opracować język będący nieco okrojoną wersją Algola 58, który mieli możliwość poznać inżynierowie i matematycy Elwro podczas szkoleń związanych z zakupem Zuse Z22. Efektem ich prac stał się interpreter Most 1, który swoją konstrukcją był bardzo zbliżony do Algola, jednakże był bardziej wydajny i lepiej wykorzystywał możliwości sprzętowe Odry 1003 - można by rzecz, okrojony Algol zoptymalizowany pod konkretny model komputera.

W maju 1963 roku po naniesieniu niezbędnych poprawek wynikających głównie z przystosowania Odry 1003 do możliwości produkcyjnych zakładu wyprodukowano kolejne dwa egzemplarze w cenie 2,5 mln zł za sztukę i rozpoczęto ich prezentacje na uczelniach, instytucjach mogących być potencjalnie nimi zainteresowanych, a także w wielkich zakładach pracy i co najważniejsze, przed rozmaitymi dygnitarzami rządowymi od których zależało przyszłe istnienie maszyny. Także i te egzemplarze wymagały jeszcze drobnych poprawek, które nanoszono na szczęście na bieżąco. Przed nowymi komputerami Elwro stał najważniejszy egzamin decydujący o tym, czy zostaną one dopuszczone do produkcji czy staną się kolejnymi maszynami doświadczalnymi jak Odra 1001 i Odra 1002. Maszyna Elwro musiała zostać zatwierdzona i dopuszczona przez krajową komisję. I tym razem dyrekcja Elwro postanowiła nieco dopomóc szczęściu. Od początku 1964 roku maszyna trafiła do testów do rozmaitych zakładów hut aby sprawdzić i wykazać jej przydatność w optymalizacji cyklu produkcyjnego. Tak więc odwiedziła Hutę "Boberek", Hutę "Łabędy" i Hutę "Kościuszko". Wykazano, że maszyna nie tylko może wspomagać procesy produkcyjne ale zastępować ludzi tam, gdzie warunki pracy są szczególnie uciążliwe. Efektem takiego działania były bardzo dobre rekomendację dyrekcji hut i jeszcze bardziej pochlebne opinie w prasie krajowej i lokalnej, która choć bez szczegółowej wiedzy technicznej, chętnie rozpisywała się na temat "elektromózgów".

Oprócz tych niewątpliwie potrzebnych i przydatnych wizyt, podczas których Odra 1003 zbierała pochlebne opinie, a inżynierowie i programiści Elwro zbierali niezbędne doświadczeni, komputer miał też bardziej… komercyjne występy. Podczas pochodu z okazji 1 maja 1964 roku, ulicami Wrocławia przejechała ciężarówka z napisem komputer Elwro, na której skrzyni rozstawiono Odrę 1003.

W połowie 1964 roku maszyna została zaprezentowana przed państwową komisją mającą podjąć decyzję o jej dalszym losie. Komisja uznała, iż maszyna spełnia wymagania przemysłowe i oficjalnie Odra 1003 została dopuszczona do produkcji seryjnej, aczkolwiek i raport komisji narzucał na zespół konieczność dokonania kilku drobnych modyfikacji, związanych głównie z zastosowaniem pewnych elementów oraz zmianami w planowanym cyklu produkcyjnym. Zgodnie z założeniami konstrukcyjnymi, Odra 1003 w zadowalającym stopniu spełniała wymagania dotyczące niezawodności maszyny i została skierowana do produkcji seryjnej. Odra okazała się nie tylko tańsza od produkowanego już UMC‑1 (kosztował 3,4 mln zł), ale także dużo bardziej wydajna, mniej awaryjna i bardziej ekonomiczna. O ile koszt przeprowadzenia 1 mln operacji dodawania na liczbach ze stałym przecinkiem na maszynie UMC‑1 wynosił 500 zł, o tyle w przypadku Odry 1003 koszt ten malał do zaledwie 49 zł, co bez wątpienia stanowiło ogromną oszczędność.

Mniejszą awaryjność Odry 1003 uzyskano nie tylko dzięki lepszym procedurom selekcji i postarzania układów i podzespołów, ale także dzięki zmianie technologii lutowania poszczególnych elementów. Nowa, ulepszona technologia lutowania obwodów opracowana przez fizyka Andrzeja Waśkowskiego została po raz pierwszy wprowadzona właśnie przy projekcie Odry 1003 i była wykorzystywana przy kolejnych maszynach Elwro.

Dane techniczne, a raczej krótki opis:

• Odra 1003 była maszyną zbudowaną w oparciu o tranzystory germanowe TG2 i TG70 oraz diody germanowe.
• Podobnie jak poprzednie komputery Elwro i jak większość produkowanych wówczas na świecie komputerów, była maszyną pracującą w systemie szeregowym, a to oznacza że przetwarzała informacje po kolei.
• Operowała na liczbach stało i zmiennoprzecinkowych.
• Posiadała pamięć bębnową o pojemności 8192 słów o długości 39 bitów + 1 bit sterujący i czasie dostępu 10 ms.
• Czas wykonywania operacji dodawania na liczbach ze stałym przecinkiem wynosił 0, 7 ms (maszyna UMC-1 potrzebowała na to aż 10 ms), mnożenie 4,12 ms, dzielenie 7,74 ms. .
• czas wykonywania operacji dodawania na liczbach ze zmiennym przecinkiem wynosił 1,2 ms, mnożenie 3,78 ms, dzielenie 8,08 ms.
• Rozkazy sterujące zajmowały od 0,34 ms do 0,68 ms.
• Moc obliczeniowa: 500 operacji dodawania na sekundę (UMC-1 tylko 100 operacji)
• Liczba rozkazów: 259 (opracowanie dotyczące Odry 1003 autorstwa kierownika zespołu - Thanasisa Kamburelisa wskazuje jednak, że Odra 1003 posiadała 460 rozkazów).
• Wprowadzanie danych: czytnik taśm perforowanych Elwro 300 rzędów na sekundę, dalekopis Lorenz 10 znaków na sekundę, konwerter analogowo-cyfrowy Elwro
• Urządzenie wyjściowe: perforator taśm Facit o prędkości do 150 rzędów na sekundę lub dalekopis.
• Częstotliwość pracy: 240 Hz
• Pobór mocy: 0,7 kVA (UMC-1 wymagało 6 kVA).
• Wymiary: 160 x 64 x 130 cm
• Masa: 400 kg (UMC-1 aż 1500 kg).

Pierwsze egzemplarz trafiły do produkcji dopiero w 1964 roku, w którym wyprodukowano łącznie 8 egzemplarzy Odry 1003 o łącznej wartości 18 mln 584 tys. złotych co daje cenę jednostkową w wysokości 2,323 mln zł za sztukę, a więc nieco taniej niż pierwotnie zakładano. Aż siedem z wyprodukowanych w 1964 roku maszyn Odra 1003 trafiło do polskich odbiorców:

1. Huta im. Lenina w Krakowie
2. Instytut Automatyki Systemów Energetycznych we Wrocławiu
3. Instytut Metalurgii Żelaza w Gliwicach
4. Instytut Zootechniki w Krakowie
5. Zakłady Energetyczne Okręgu Południowego w Katowicach
6. Zakłady Energetyczne Okręgu Wschodniego w Radomiu
7. Wytwórnia Sprzętu Komunikacyjnego w Rzeszowie

Pozostała, ósma maszyna najprawdopodobniej była wykorzystywana na rozmatych prezentacjach i pokazach. Zespół matematyków rozpoczął szkolenia w zakresie programowania Odry 1003 oraz prace nad rozmaitym oprogramowaniem. Zapotrzebowanie na tego typu maszyny było ogromne, gdyż możliwości jej wykorzystania były zdecydowanie większe niż maszyny UMC‑1.

Od października 1965 roku jedna Odra 1003 pracowała w Dolnośląskim Biurze Projektów Górniczych do obliczeń związanych z projektem technologii i maszyn do kopalń odkrywkowych. Przy pomocy Odry 1003 obliczano stateczność kopalni odkrywkowych i dynamikę ich rozwoju. Na potrzeby tak specjalistycznych obliczeń, stworzono bazę 30 programów umożliwiających realizację tego typu zagadnień. Maszynę Odra 1003 wykorzystano podczas opracowania technologicznego kopalni odkrywkowej w Bełchatowie i kopalni "Jóźwin".

Ponadto, maszyny były już tradycyjnie wykorzystywane przy obliczeniach naukowych związanych z geodezją, geologią, hydrologią.

Nie wykluczone, że Odra 1003 była też pierwszą, polską maszyną cyfrową służącą nie do końca legalnej rozrywce. Już w trakcie pierwszych testów maszyny jakie odbywały się w 1963 roku powstała na nią pierwsza gra Marienbad napisana przez jednego z matematyków Elwro - Witolda Podgórskiego. Gra była oparta na starej, chińskiej grze Nim. Gra polegała na zbieraniu "kamieni" pionków i w oryginale była przeznaczona dla dwóch graczy. Pionki w ilości od 15 do 60 szt. dzieliło się na trzy kupki liczące przynajmniej cztery pionki. Każda kupka powinna zawierać inną ilość pionków. Gra polegała na tym, że w swoim ruchu gracz zabierał z jednej kupki dowolną ilość pionków. Przegrywał ten, który zabierał ostatni pionek. Witold Podgórski bardzo utrudnił rozgrywkę, w której przeciwnikiem człowieka była właśnie Odra 1003. Umożliwił on stworzenie 8 tysięcy kupek zawierających do 1 bln pionków każda. Przy takich maksymalnych ustawieniach rozgrywki, Odra potrzebowała nawet godzinę na obliczenie swojego następnego ruchu. Maszyna okazała się jednak niepokonana, a jedyna osoba która potrafiła pokonać był autor gry - Witold Podgórski. Gra Marienbard była dostępna między innymi na Odrze 1003 zainstalowanej w Wojskowej Akademii Technicznej na której zainteresowani mogli podjąć wyzwanie pokonania Odry 1003, aczkolwiek zabawa na komputerze nie była dobrze postrzegana przez dowództwo uczelni.

Pierwsze egzemplarze Odry 1003 nie były pozbawione wad. Pojawiające się awarie wynikały głównie z awarii używanych podzespołów, co było prawdziwą bolączką ówczesnego przemysłu. Problemy z uszkodzeniami pamięci bębnowych, niesprawne kondensatory styrofleksowe, tranzystory i łączówki były przyczyną wielu awarii i opóźnień w dostawach pierwszej serii maszyn. Zakłady Elwro utworzyły specjalną Sekcję Niezawodności Maszyn Matematycznych, która starała się na bieżąco usuwać ewentualne awarie, dokumentować je i nanosić niezbędne poprawki w kolejnych egzemplarzach maszyn. Ze względu na wagę i rozmiary Odry 1003, naprawy prowadzone były zazwyczaj u "klienta". Dzięki takiemu podejściu do odbiorcy końcowego, zakłady Elwro cieszyły się dobrą opinią, a Sekcja Niezawodności Maszyn Matematycznych miała ogromny wkład w ulepszenie technologii produkcji maszyn (Odry 1003 z kolejnych lat były zdecydowanie mniej awaryjne) i mogła wysondować potrzeby klientów, którzy oczekiwali od elwrowskich maszyn nie tylko większej niezawodności, ale także znacznie bogatszego i różnorodnego wyposażenia. Nie trudno się tu oprzeć wrażeniu, że Elwro choć były zakładem państwowym, stosowały szeroko praktyki cechujące ówczesnych producentów komputerów i elektroniki użytkowej z za "żelaznej kurtyny". Jak wynika z powyższego, obsługa maszyn Elwro wymagała mobilności, to też na potrzeby Elwro przeznaczono pojazd służbowy (marka niestety nie znana) na którym napisano "Elwro-Service".

Zakłady Elwro powołały także Dział Obsługi Technicznej Maszyn Matematycznych, które zajmowały się prowadzeniem szkoleń w zakresie obsługi, eksploatacji i programowania Odry 1003, montażu wstępnego u klienta oraz obsługą pogwarancyjną. Dział Obsługi Technicznej posiadał też części zamienne do maszyn, które wymagały serwisowania.

Przy produkcji Odry 1003 wprowadzono także system kontroli stosowanej już przy maszynach UMC‑1. Każda Odra 1003 przed dostarczeniem do odbiorcy końcowego (montażu dokonywała zawsze ekipa techniczna Elwro) była składana i testowana przez 300 godzin. Po pozytywnym przejściu testu, maszyny pakowano i montowano już w miejscu docelowej pracy.

W 1964 roku zrezygnowano już z produkcji UMC‑1 i jego miejsce na taśmach zajęła Odra 1003 co przełożyło się na wyprodukowanie 32 egzemplarzy komputera w 1965 rok (łączna wartość produkcji 82 mln 920 tys. zł.

Odra 1003 prezentowana była także gościom zagranicznym, którzy bardzo pozytywnie wypowiadali się o możliwościach polskiej maszyny cyfrowej. Odra 1003 trafiła więc do NRD, ZSRR, Czechosłowacji i Węgier. Na potrzeby tych odbiorców, zakłady Elwro przygotowały nie tylko dokumentację techniczną, ale przeprowadzono szkolenia w języku rosyjskim i niemieckim. Także na terenie tych państw, montażu i serwisu Odry 1003 dokonywali pracownicy Elwro. Zgodnie z dokumentacją Elwro, z serii 32 wyprodukowanych w 1965 roku maszyn, aż 25 egzemplarzy trafiło do odbiorców za granicę. Pozostałe 7 egzemplarzy trafiło do uczelni, ośrodków naukowych i hut na terenie kraju, między innymi do huty "Łabędy" w Gliwicach i Huty "Kościuszko" w Chorzowie, gdzie latem 1966 roku wizytował ją osobiście towarzysz Edward Gierek.

Choć inżynierowie Elwro czerpali z doświadczeń "konkurencji" zarówno krajowej jak i zagranicznej, udało im się stworzyć dobrą maszynę o unikatowej i całkowicie własnej konstrukcji. Choć zespół pracujący nad Odrą 1003 odniósł bezdyskusyjny sukces, bynajmniej nie spoczął na laurach. Inżynier Andrzej Zasada, któremu Odra zawdzięcza swoją pamięć bębnową brał udział w wielu międzynarodowych targach zarówno jako obserwator jak i osoba odpowiedzialna za prezentacje Odry 1003. Miał wówczas stwierdzić:

Zespół badawczy Elwro rozpoczął pracę nad kolejną, jeszcze nowocześniejszą maszyną cyfrową, ale to już kolejna historia.