Maurice Vincent Wilkes Tietojenkäsittelyn pioneeri

1. Maurice Vincent WilkesTietojenkäsittelyn pioneeri Raine Kauppinen Tietojenkäsittelytieteen historia 18.1.2001

2. Johdanto • Wilkes on todellinen tietojen-käsittelyn pioneeri, jonka ansioksi luetaan useat suuret edistysaskeleet • tunnetaan erityisesti EDSAC:n luojana • esitteli myös mm. mikrokoodin ja välimuistin periaatteet Wilkes

3. Nuoruusvuodet • syntyi 26.6.1913 Dudley Staffordshiressa, Englannissa • I maailmansota päättyi, kun Wilkes oli 5-vuotias • kiinnostui elektroniikasta ja tekniikasta jo hyvin nuorena; lempileluja patterit, lamput, kellot yms.

4. piti koulussa luonnontieteistä, erityisesti matematiikasta • tiesi jo 11-vuotiaana haluavansa tiede-mieheksi tai insinööriksi, joten keskittyi matematiikkaan ja fysiikkaan • kiinnostui radiotekniikasta, kun perheeseen hankittiin radiolaite vuonna 1924 • myöhemmin Wilkesin opettaja tutustutti hänet radioamatööritoimintaan

5. suoritti Morse-kokeen vuonna 1931 • samana vuonna aloitti myös opintonsa Cambridgen collegessa

6. Varhaiset yliopistovuodet • aloitti opinnot Cambridgen yliopistossa vuonna 1934 • tutki radioaaltojen käyttäytymistä ionosfäärissä, kirjoitti myös ensimmäisen kirjansa aiheesta • tutustui tutkimusten yhteydessä laskentaan käytettyihin laitteisiin ja menetelmiin

7. osallistui vuonna 1937 yliopiston uuden laskentalaboratorion suunnitteluun • ehdotettu nimi oli “Computing Laboratory”, mutta nimeksi tuli aluksi “Mathematical Laboratory” • Wilkes työskenteli laboratoriossa tutkimustensa parissa II maailmansotaan asti

8. II maailmansota • Wilkes palveli sodan aikana ilmavoimissa • palveluspaikkoina tutka-asemat • sai kokemusta armeijan käyttämästä tekniikasta, kuten suurin osa aikansa tiedemiehistä ja tutkijoista • tutkimus ja kehitystyötä, tehtävä Saksassa vuonna 1945

9. Suurten edistysaskeleiden aika • Wilkes palasi Cambridgeen vuonna 1945, jolloin hänet nimitettiin Mathematical Laboratoryn johtoon • Wilkes “korjasi suuren historiallisen ereh-dyksen” ja muutti laboratorion nimen muotoon “Computer Laboratory” vuotta myöhemmin

10. Wilkes kiinnostui tietokoneista yhä enem-män saatuaan käsiinsä von Neumannin raportin (toukokuussa 1946) • lopullinen sysäys, joka ohjasi Wilkesin tie-tokoneiden kehityksen pariin, oli kutsu Moore Schooliin, Philadelphiaan • kurssi elektronisista tietokoneista (kesällä 1946)

11. kurssi käsitteli mm. ENIAC-konetta ja EDVAC-koneen suunnittelua ja kehitystä • keskusteluja tietokoneiden tulevaisuudesta J. Mauchlyn ja J.P. Eckertin kanssa • vierailuja myös muualla Yhdysvalloissa (mm. Washington, MIT, Boston ja New York) • Yhdysvalloista paluun jälkeen Wilkes alkoi suunnitella pitkälti EDVAC:n suunnitel-miin perustuvaa tietokonetta

12. suunnitelman keskeinen idea oli muistiin talletettu ohjelma • ongelmana muisti; ratkaisu jo samana vuonna - T. Gold, jolla oli valmiit suunnitelmat sopivan muistin rakenta-miseksi (mercury tanks) • ongelman ratkettua EDSAC-tietokoneen rakennus alkoi Mercury delay line

13. EDSAC(Eletcronic Delay Storage Automatic Calculator) • valmistui 6.6.1949 • oli yhtäjaksoisessa käytössä vuoteen 1958, jolloin korvattiin seuraajallaan • EDSAC oli ensimmäinen muistiin talletet-tua ohjelmaa käyttävä tietokone; EDVAC, johon EDSAC suurelta osin perustui, valmistui noin 2 vuotta myöhemmin

14. EDSAC lyhyesti • 650 käskyä/s (500kHz) • 1024 17-bitin sanaa muistia • käytti maks. 30kW sähkövirtaa • “käyttöjärjestelmä” vei 31 sanaa (ROM) • teleprintterin tulostus n.7 merkkiä/s • koneeseen lisättiin nauha-asema v. 1952 (ei toiminut kunnolla!) EDSAC, W.Rennes ja M.Wilkes

15. EDSAC:iä käytettiin tieteelliseen lasken-taan, mm. meteorologiassa, genetiikassa, teoreettisessa kemiassa ja molekyyli-biologiassa • Lyons Computer kehitti EDSAC:iin perus-tuen LEO-tietokoneen, joka oli tarkoitettu toimistokäyttöön • LEO-tietokone menestyi niin hyvin, että siitä kehitettiin myös kaksi kehittyneempää versiota

16. Ohjelmointitekniikka “As soon as we started programming, we found to our surprise that it wasn't as easy to get programs right as we had thought. Debugging had to be discovered. I can remember the exact instant when I realized that a large part of my life from then on was going to be spent in finding mistakes in my own programs.” -- Maurice Wilkes discovers debugging, 1949

17. EDSAC:n valmistumisen jälkeen Wilkes keskittyi ohjelmointitekniikoiden tutkimi-seen • Wilkes päätyi nopeasti aliohjelmakirjastojen välttämättömyyteen • kirja aiheesta vuonna 1951 • ensimmäinen kurssi Tietojenkäsittelytie-teestä Cambridgessa vuonna 1953

18. Mikro-ohjelmoitava ohjausyksikkö • Wilkes ei ollut tyytyväinen EDSAC:n ohjausyksikköön (CU); se sisälsi paljon piirejä ja logiikkaa (random logic) • ajatus siitä, että ohjausyksikön pitäisi itses-sään olla pieni tietokone, jolla oma käsky-kanta ja suoritettava ohjelma (mikrokoodi)

19. ajatukset julki vuonna 1951 Manchesterissä pidetyssä konferenssissa • myös muita ajatuksia hyvästä tietokoneen rakenteesta • toteutuksen esteenä liian kehittymätön muisti; ensimmäinen toteutus EDSAC 2 vuonna 1958 • mikro-ohjelmoitava keskusyksikkö kaupallisissa koneissa vasta 60-luvulla (IBM System/360, v.1964)

20. EDSAC 2 • Wilkes aloitti EDSAC 2:n suunnittelun jo vuonna 1951, mutta joutui jälleen odotta-maan muistiteknologian kehittymistä • core memory (MIT) vuonna 1953 • EDSAC 2 pystyttiin toteuttamaan, joskin jonkin verran suunniteltua hitaammin

21. EDSAC 2 valmistui vuonna 1958 ja se korvasi edeltäjänsä kokonaan 11. heinä-kuuta samana vuonna • kaikin puolin paranneltu versio edeltäjäs-tään • parempi muistiteknologia (core memory) • mikro-ohjelmoitava ohjausyksikkö, trace-ominaisuus mikrokoodissa • 1024 sanan muisti (pieni!) • käytössä vuoteen 1965

22. Jonotusta EDSAC 2:n käyttöajan varaamiseksi

23. Välimuisti • Wilkes esitteli lyhyessä artikkelissaan vuon-na 1965 idean, jota hän kutsui orjamuistiksi • nimeksi vakiintui myöhemmin välimuisti • tuli nopeasti käyttöön (merkittävä nopeuden lisäys!), esimerkiksi IBM System/360 Model 85, v. 1968

24. Myöhemmät vuodet yliopistolla • EDSAC 2:n jälkeen Wilkes kiinnostui tieto-liikenneverkoista • osallistui aihetta käsittelevään konferenssiin (Delft) vuonna 1960 • kiinnostusta myös tietokonegrafiikkaan, erityisesti CAD:iin • perusti CAD-ryhmän Cambridgeen v.1965

25. CAP Computer • 60-luvulla alettiin tutkia myös moniajoa • Wilkes kirjoitti aiheesta kirjan perustuen kokemuksiinsa MIT:ssä (Compatible Time-Sharing System) ja Cambridgessa (Cambridge Multple Access System) • huomio kiinnittyi moniajon laitteistotukeen, esimerkiksi muistin suojaukseen laitteisto-tasolla

26. projekti, jonka yhtey-dessä rakennettiin ko-keellinen laitteisto • muistin suojaus toteu-tettu laitteiston avulla • projektin tulokset julki vuonna 1979 • aiheeseen laajaa mielen-kiintoa 70-luvulla, ei kuitenkaan vakiintunut CAP Computer

27. Cambridge Ring • Wilkes oli alkanut tutkia tietoliikenne-verkkoja jo 60-luvulla • vuonna 1974 puolijohdeteknologia oli kehittynyt riittävästi laajakaistaisten paikal-lisverkkojen toteuttamiseksi niiden avulla • kokeellinen Cambridge Ring -verkko, tulokset julkistettiin 1975

28. siirtonopeus 10 Mb/s • aikaisempia ratkaisuja luotettavampi ja helpompi ylläpitää • laajaan käyttöön, pohja-na myös useille myö-hemmille verkoille, esimerkiksi Cambridge Model Distributed System, v. 1980 Cambrige Ring

29. Yliopistolta yritysmaailmaan • Wilkes jäi eläkkeelle yliopistolta vuonna 1980 • siirtyi työskentelemään DEC:in insinööriosastolle Yhdysval-toihin • toimi myös MIT:ssä profes-sorina Tuore eläkeläinen

30. palasi Englantiin vuonna 1986 • toimi Olivetin tutkimusosaston johtokun-nassa ja myöhemmin strategiakonsulttina • myös AT&T:n konsulttina • kirjoittanut eläkkeelle jäämisensä jälkeen kaksi kirjaa, Memoirs of a Computer Pioneer (1985) ja Computing Perspectives (1995)

31. Loppusanat • tietojenkäsittelyn pioneeri sanan varsinai-sessa merkityksessä • tärkein saavutus EDSAC • muita tärkeitä ideoita erityisesti mikro-ohjelmointi ja välimuisti

32. arvostusta kuvaavat ehkä parhaiten useat kunniajäsenyydet eri tieteen ja tietojenkäsittelyn järjestöissä yms. ... • honorary Doctor of Science, Cambridge (1993) • Distinguished Fellow of the British Computer Society • Fellow of ACM • Fellow of the Royal Academy of Engineering • Foreign Associate of U.S. National Academy of Sciences • Foreign Associate of U.S. National Academy of Engineering

33. ... ja useat tunnustukset ja palkinnot • Turing Lecture (1967) • Eckert-Mauchly Award (1980) • Kyoto Prize for Advanced Technology (1992)

34. Lisätietoa • kirjat • EDSAC:n 50-vuotistapah-tuman kotisivut, http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99 Tietojenkäsittelynarvostettu pioneeri