ESKO – ensimmäinen suomalainen tietokone Anu Mikkola

1. ESKO – ensimmäinen suomalainen tietokone Anu Mikkola Tietojenkäsittelytieteen historia –seminaari kevät 2005

2. ESKO – ensimmäinen tietokone • Taustaa • tietokoneiden sukupolvet • matematiikkakonekomitea • Rakentaminen • esitutkimus • päätös hankinnasta • rakennusvaihe • ESKOn tekninen ratkaisu • ESKOn tekemisen tavoite ja hyödyt • Yhteenveto

3. ESKO… • Seminaarityön tavoite: • millaisia koneita oli valittavissa kopioitavaksi v. 1954 • miksi päätettiin valita G1a kopioitavaksi • professorien Erkki Laurilan ja Rolf Nevalinnan vaikutus päätöksiin • Päälähteenä työssä Petri Pajun lisenssiaattityö ”Ensimmäinen suomalainen tietokone ESKO ja 1950-luvun suunnitelma kansallisesta laskentakeskuksesta”

4. TAUSTAA - Tietokoneiden sukupolvet ESKOn näkökulmasta • 1-sukupolvi: elektroniset tyhjiöputket • v. 1945 ENIAC • laskentakuntoon kytkemällä • peräkkäiset operaatiot ennalta määrättyjä ja yksiköihin rakennettuja • ohjelma ei ollut tallennettuna muistiin • käytti kymmenjärjestelmää • v. 1946 EDVAC • sarjallinen toiminta, käsky kerrallaan • käytti binäärijärjestelmää -> vähemmän tyhjiöputkia • von Neumannin tallentavan ohjelman periaate • 2-sukupolvi: transistorit • v. 1948 EDVACin periaate ruotsalaisessa BESKissä • Suomessa matematiikkakonetutkimus alkoi ennen II maailmansotaa • rakennus alkoi 5-10 vuotta myöhemmin kuin Englannissa, Saksassa, USA:ssa

5. Taustaa/ Tietokoneiden sukupolvet v. 1954 – 1962 Suomessa: Sukupolvi 1: 1954-60 ESKO TKK 1958 ENSI Postisäästöpankki 1960 Wegematic 1000 TuY (lahja Ruotsista) 1960 Wegematic 1000 HY/FLT (lahja Ruotsista) Sukupolvi 2: 1960 Elliott 803 A Kaapelitehdas 1960 Elliott 803B Kaapelitehdas 1961 Elliott 803 A TKK 1962 IBM 1620 HY/MLT

6. Matematiikkakonekomitea • prof. Erkki Laurila ehdotti matematiikkakonekomitean asettamista kirjeessä Helsingin yliopiston kanslerille Juhana Mybergille • Valtion luonnontieteellinen toimikunta päätti asettaa 14.4.1954 Suomen Akatemian alaisen Matematiikkakonekomitean • Komitean tehtävänä selvittää: • Suomessa esiintyvää matematiikkakoneiden tarvetta • tehdä ehdotuksia matematiikkakoneiden hankkimisesta tai rakentamisesta • Toimintaa rahoitti pääasiassa Valtion Luonnontieteellinen toimikunta (muita: Opetusministeriö, Jenny ja Antti Wihurin rahasto, Vakuutusyhtiö Salama Oy, Strömberg Ab, Oy Siemens Sähkö Ab) [Paju2002]

7. Matematiikkakonekomitea… • Komiteaa johtivat: • akateemikko, matemaatikko Rolf Nevanlinna (pj.) • teknillisen fysiikan professori Erkki Laurila (vpj.). • Muita jäseniä: • prof. Gustaf Järnefelt HY • prof. Pentti Laaksonen TKK • prof. Evert J Nyström TKK • dosentti Kari Karhunen Henkivakuutusyhtiö Suomi (myös reikäkorttiyhdistyksen perustajajäsen 1953) • kenraaliluutnantti Uolevi Poppius puolustusvoimat (myöh.kenr.lt.E. Roschier) • myöh. dipl.ins. Hans Andersin • myöh. fil.maist. Olli Varho

8. Rakentaminen/esitutkimus Nevalinna keväällä v. 54 Saksassa, Ruotsissa ja Sveitsissä Laurila syksyllä v. 54 uudestaan Saksaan Göttingeniin ESKOn perusratkaisu G1a-minimaalikoneesta osa osista ja piirustuksista Saksasta

9. Esitutkimus/BESK • Matematikmaskinnämnen tarjosi v. 54 kopioida BESK • BESK (Binär Elektronisk Sekvens Kalkylator) oli EDVACin kopio. • Besk: • oli ollut jonkin aikaa maailman nopein tietokone • ohjelmoitiin konekielellä, käyttäen symbolisia käskyjä ja heksadesimaalisia merkintöjä • KJ korvasi sisäänluku-, tulostus- ja erilaiset palveluohjelmat • ohjelma ja luvut tallennettuina koneen muistiin (von Neumannin periaate). • Päätös lähettää Tage Carlsson ja myöhemmin Hans Andersin stipendiaateiksi Ruotsiin [AnC93]

10. Esitutkimus/BESK… • Andersin ja Carlsson harjoittelivat laskemalla BESKillä ammusten lentoratoja ohjelmakirjaston muistissa olevan Runge-Kutta-menetelmän mukaista ohjelmaa käyttämällä. • BESKissä oli reikänauhoilla valmiina perusohjelmistoa: tavallisimpien funktioiden laskenta-, differentiaaliyhtälöiden integrointi- ja muita standardiohjelmia sekä matriisioperaatioita. Koneen käyttäjät pystyivät kopioimaan ne osat, joita he tarvitsivat laskuissaan. • Matematiikkakonekomitea päätti kuitenkin jättää valitsematta BESKiä, sillä sen rakentamisen arvioitiin tulevan kalliimmaksi kuin saksalaisen koneen kopiointi. [PAJ02]

11. Esitutkimus/G1a • Ennen G1a:sta Saksassa oli valmistunut v. 52 isoveli G1. • Päätettiin lähettää Hans Andersin ja Tage Carlssonin v.54 4 kk:ksi Göttingeniin stipendiaatteina • G1a rakennettiin Saksassa Dipl. Phys. WilhelmHopmannin johdolla. • Valmistumassa oli myös suurempi G2 ja G3 oli rakenteilla. [AnC93]

12. Esitutkimus/G1a.. • G1-minimaalikone oli lähtöisin Wilhelm Hopmannin työpöydältä: • Minimaalikoneen idea oli siinä, että haettiin konetta, jossa käytettävien rakenneosienmäärä olisi ollut mahdollisimman pieni mutta silti tarkoituksenmukainen. • 1950-luvulla oli vallalla teoria, että on olemassa jokin minimimäärä koneen rakenneosia ja tämän määrän alittuessa koneen laskentakyky putoaa nopeasti nollaan. G1a:n piti olla juuri tämän minimin yläpuolella. [LAU93]

13. Esitutkimus/G1a… • Minimaalikoneidean takia jokainen pienen koneen komponentti oli viritettävä äärimmilleen. • Tämä lisäsi koneen epäluetettavuutta (= korjaaminen ja kiertäminen vei rakentajilta aikaa). • Laitteen piti sijoittua fyysikoiden ja tiedemiesten apuvälineeksi suuren matematiikkakoneiden ja pöytälaskinten välille. [PAJ02]

14. Esitutkimus/G1a… • ESKOn valmistumista hidasti Hopmannin haavoittuvat piiriratkaisut, saksalaisten optimisti (lupaukset), hidas työtahti, virheet piirustuksissa, työn etenemisen sattumanvaraisuus • Lopulta Hopmannin jätti G1a-projektin hänen ja koneen rakentajan tri Hans Billingin riitaantuessa. • Saksalaisten G1a ei valmistunut koskaan valmiiksi asti • Suomen ESKO oli ainoa G1a-kone, joka valmistui. [AnC93]

15. [AnC93]

16. Esitutkimus/G1a… • G1a:n alustava määrittelytyö ja perussuunnittelu tapahtui Göttingenissä Saksassa ja suomalaisille jäi vain toteutus ja rajallinen määrä omaa suunnittelutyötä. • Koneen pääarkkitehti Wilhelm Hopmann päätti ja ideoi nopealla tempolla muutoksia kone vastaamaan vaihtuviin vaatimuksiin. • suomalaisilla rakentajilla ei kokemusta/rohkeutta poiketa saksalaisten linjasta. • Rakentaminen oli Valtion luonnontieteellisen toimikunnan suurin voiman ponnistus -> • komitean oli käännyttävä anomaan rahoitusta muilta rahoittajilta [PAJ02]

17. Rakentaminen/ päätös hankinnasta • Professori Rolf Nevalinnan mukaan valmiin koneen ostaminen olisi tullut maksamaan useita 10 milj. • G1a:n kustannukset arviolta 6-8 miljoonaa. • Muiden koneiden rakentaminen noin 2xenemmän.(=BESK) • Saksalaisten vaatimus: rakennettava kone pääosin tieteellisiin tarkoituksiin. • Saksalaiset tarjosivat lisäksi 2:lle stipendiaatille 4 kk ilmaista opetusta GIa:n rakentamisesta. • Nevalinnan päätökseen mahdollisesti vaikuttivat: • Hän oli aiemmin opiskellut Göttingenissä • Hänellä oli henkilökohtaisia siteitä Saksaan [PAJ02]

18. Rakentaminen/Rakennusvaihe • ESKON rakentaminen aloitettiin huhtikuussa 1954 • prof. Erkki Laurilan johdolla • Tage Carlssonin työnohjauksessa • teknikko Veikko Jormon avustuksella • Muita rakentajia projektissa olivat: • Hans Andersin • matemaatikko Olli Varho • ja vaihteleva joukko Erkki Laurilan opiskelijoita. [PAJ02] • Konetta rakennettiin Teknisen korkeakoulun Kemian laboratorion ullakolla vanhan päärakennuksen piharakennuksessa.[SEP93]

19. Rakentaminen/Rakennusvaihe.. • Rakentaminen oli Tage Carlsson ja Hans Andersin suuri koitos, heillä oli tarkin käsitys ja suunnitelmat koneen käyttötarkoituksesta[LAU93]. • Dipl.ins. Tage Carlsson oli rakentamassa ESKOa sen valmistumiseen saakka -> Nokialle • mukana rakentamassa ensimmäistä analogiakonetta Laurilan johdolla • tekninen vastuu koneen rakentamisessa [AnC93] • Tage Carlsson yritti rakennustyön aikana muuttaa G1a:ta vastaamaan Puolustusvoimien tarpeita -> ei onnistunut [PAJ02]

20. Rakentaminen/Rakennusvaihe.. • Dipl.ins. Hans Andersin oli rakentamassa ESKOa v. 1956 asti • mukana rakentamassa ensimmäistä analogiakonetta -> diplomityö analogiakoneen kertolaskulaiteesta • Andersin piti Saksan matkalta palattuaan seminaariesitelmiä matkan anneista. [PAJ02] • ESKO-projektissa keskityttiin rakentamiseen, eikä opetukseen -> IBM:lle koulutus/myyntitehtäviin • matematiikkakonekomitean sihteerinä v. 1959 asti • NIM-peli -> Rolf Nevalinnan 60-vuotislahjaksi [AnC93] • Nevalinna ja Laurila kiistelivät koneen sijoituspaikasta: • Nevalinna: Helsingin yliopisto -> 2v • Laurila: Teknillinen tutkimuslaitos [PAJ02]

21. [AnC93]

22. ESKOn tekninen ratkaisu • ESKOssa oli yli 450 elektroniputkea, 2 000 puolijohdediodia, 220 ferriittirengasta, 4 000 vastusta ja kondensaattoria. • käsiteltävät numerot luettiin 1840 sanaa sis. magneettisesta rumpumuistista • mikro-ohjelmoitu käyttäen ferriittirengasketjua käskyjen osatoimintojen ohjaamiseksi, mikä teki uusien käskyjen lisäämisestä varsin joustavaa. [AnC93]

23. ESKOn tekninen ratkaisu.. • matemaattinen käskyvalikoima oli monipuolinen ja aritmetiikka toimi aina liukulukujen kanssa. • koneen hitaus (20 yhteenlaskua / s) tuli siitä, että suorituksen ohjaus tapahtui lukemalla reikänauhalle lävistettyjä käskyjä. Ohjelmasilmukka saatiin aikaan liimaamalla ohjelmanauha renkaaksi. Hypyt aliohjelmiin tapahtuivat käynnistämällä se nauhanlukija, jolla ko. aliohjelmanauha oli (lukijoita oli yhteensä 10 kpl). • tulokset kirjoitettiin sähkökirjoituskoneella (14 merkkiä / s) tai lävistettiin nauhalle (60 mrk / s). [AnC93]

24. Rakentamisen tavoite ja hyödyt • Eri lähteissä ristiriitoja mikä oli tavoite: • Nevalinna: tavoitteena saada Suomeen käytettäväksi oma matematiikkakone • Laurila: kokemusta rakentamisesta & oppi • Andersin, Carlsson: toimiva kone • Kaikki olivat samaa mieltä, että lopputulos oli vanhanaikainen jo syntyessään! [PAJ02]

25. Rakentamisen tavoite ja hyödyt.. • Nevalinna halusi suosia matemaatikkoja ja uskoi tiedemiesten hyötyvän koneesta • Laurila uskoi opiskelijoiden saavan matematiikkakonetekniikan ja käytön asiantuntemusta projektissa -> onnistui • Lisäksi pyrkimys saada matematiikkakeskus Suomeen, jossa opetusta, tutkimustyötä, koneiden kehittelyä ja rakentamista [PAJ02]

26. Yhteenveto • ESKOa rakennettiin 6 vuotta/30 htv • ESKO oli pettymys Puolustusvoimien ballistiselle toimistolle, vaikka Carlsson oli yrittänyt ottaa huomioon nauhaohjauksen joustamattomuuden -> joutuivat vuokraamaan reikäkorttikoneen IBM:ltä v.55 • Matematiikkakomitea yritti estellä muiden rakennus/hankinta päätöksiä -> ei auttanut, postisäästöpankin Ensi 1958 • työryhmä teki pieniä innovaatioita: Carlsson-Befehl [AnC93] • koneen rakennus sai pientä julkisuutta -> pidettiin edelleen tiedemiesten puuhailuna [PAJ02]

27. Yhteenveto.. • Lopputulokseen vaikuttivat: • II maailmansota viivästi Suomen kehitystä • Rolf Nevanlinnan saksalaismielisyys • yleislakko 1956 hidasti muiden päätöksiä, joten ESKO sai noin vuoden lisäaikaa, mutta sekään ei auttanut • Kuitenkin jotain hyvääkin: • matematiikkakonekomitea aloitti Suomessa yhteistoiminnan tietojenkäsittelyn alalla • Laurilan tietokone/laskentakeskus idea vuonna 1955 • Helsingin yliopiston, Postisäästöpankin ja Kaapelitehtaan laskentakeskus • ensimmäistä koulutusta tietojenkäsittelyssä/tekniikassa • rakentajista kasvoi asiantuntijoita, jotka myöhemmin siirtyivät johtaviin tehtäviin yritysmaailmassa • kansa sai tuntumaa alaan lehtikirjoituksista

28. [AnC93]

29. [AnC93]

30. [AnC93]