巨人计算机

目的和起源

1941年6月开始定期用无线电传输"屯兵"信息。英国密码破译者看到，它使用的是像电传系统一样的五位一体的密码。他们的研究还表明，这种编码是由一台有12个轮子（转子）的转子密码机完成的。每发送一条新信息，轮子首先要转到新的位置。信息的起始位置是由发送信息的操作员选择的。他用12个没有编码的字母告诉接收消息的操作员什么是起始位置。12个轮子可能的起始位置的总数确实非常多。

编码机将明文(电文的未编码版本)和它所产生的称为密钥流(看似随机的字符流)的字符流加在一起，制成密文(电文的编码版本)。这个毫无意义的密文是通过无线电传输的。在接收端，一台同样的机器去掉密钥流，生成电文的明文。

如果德国运营商总是正确地工作，那么没有两个消息会有相同的车轮起始位置。然而，错误还是犯了。他们帮助了英国的密码破译者。1941年8月30日，同一电文的两个版本，长近4000个字符，被发送的轮子起始位置相同。这个错误对研究密码破译者非常有用。一个叫约翰-蒂尔曼的密码破译者能够从这些电文中获得密钥流。

密码破解者试图从这些信息中找出机器的细节，但一开始他们失败了。后来，一个叫比尔-塔特的年轻密码破解者加入了他们的行列，他被委以重任。经过一番努力，他成功了，并对这台看不见的机器进行了逻辑描述。这项工作被称为"第二次世界大战中最伟大的智力成就"。图特研究出，这台机器通过结合两组五个轮子的效果来制造每个键流字符。他用希腊字母来命名这些轮子。他把五轮中的一组称为χ（"chi"）轮，而另一组称为ψ（"psi"）轮。他计算出χ轮在每一个新字符编码时移动一个位置。然而，ψ轮并不是定期移动的。他们只是在某些时候移动。ψ轮是否移动是由两个轮子控制的，他称这两个轮子为μ（"μ"）或"马达轮"。

马克斯-纽曼是布莱切利公园的数学家和密码破译者。他的工作是研究如何让一台机器破解"Tunny"信息。机器会对χ轮的许多可能的起始位置进行计算。通过计算得出的最大计数的起始位置很可能是正确的。第一台机器被称为"希斯-罗宾逊"。这台机器工作得不是很好。它有两个打孔的纸带，必须完全配合。一条带子上有连续循环的密码文本。第二条环形磁带包含编码机的轮子所产生的图案。当以每秒2000个字符的速度运行时，磁带经常会拉伸或断裂。有时磁带会不对齐，然后计数就会出错。

这台机器被英国人命名为"Tunny"。德国人用它来为秘密的电报机通信编码。直到二战结束，盟军才知道这是Lorenz SZ42。它有十个轮子，每个轮子有不同数量的凸轮。总共有501个凸轮，每个凸轮都可以放到升高（主动）或降低（非主动）的位置。

建筑巨人

汤米-弗劳尔斯在伦敦西北部多利斯山的邮局研究站工作。他被要求查看希斯-罗宾逊的机器。他认为这是一台弱小的机器他设计了一台电子机器来做同样的工作。它将用电子技术制作编码机的图案，这样就只需要一条纸带。1943年2月，他向马克斯-纽曼展示了这个设计。这个设计需要1500个热敏阀（真空管）。很少有人想到这么多阀门可以工作而不会出现很多故障。更多的希斯-罗宾逊机器被订购。然而，弗劳尔斯一直坚持着电子机器的想法。他得到了邮局研究站负责人的支持，他叫戈登-拉德利。汤米-弗劳尔斯和他的团队在1943年2月开始了"巨人"的工作。

带着信息的磁带必须高速读取。汤米-弗劳尔斯在磁带断裂之前，对读带机进行了高达9700个字母/秒（53英里/小时（85公里/小时））的测试。他选择了每秒5000个字符作为正常工作的好速度。这意味着纸带以40英尺/秒（12米/秒）或27.3英里/小时（43.9公里/小时）的速度移动。电子电路是由读取打孔带的链轮孔所产生的信号驱动的。

1943年12月，第一辆Colossus在Dollis Hill工作。然后他们把"巨人"号拆开并移到布莱切利公园。它在1944年1月18日到达那里哈里-芬森和唐-霍伍德把它重新组装起来2月5日，"巨人"号读出了它的第一条信息。在第一台"巨像"(Mark 1)之后，有9台Mark 2机器。每台机器有2400个阀门。它们更容易使用。它们可以被编程为以马克1型的五倍速度工作。1944年6月1日，一台Mark 2 Colossus首次投入使用。

起初，Colossus只是用来寻找用于信息的起始轮位置（称为轮子设置）。破译者研究出如何使用Mark 2来帮助找到轮子上凸轮的模式（轮子破译）。在战争结束时，有10台Colossus计算机在布莱切利公园工作。这意味着有非常多的信息被解码。

设计和使用

巨像号使用的是当时的新零件。它使用了真空管、晶闸管和光电倍增管。它用光从纸上读取。然后，它对每一个字母都做了一件特别的事；这件特别的事可以改变。它计算这个特殊的东西"真实"的频率。有许多真空管的机器是众所周知的，它们经常坏掉。它们在开机时坏得最多，所以Colossus机器只有在一个部件坏了的时候才会关闭。

Colossus是第一台可以拥有程序的电子数字机器。它不能像后来的机器那样变化多端。

• 它本身内部没有程序。一个人用插头、电线和开关来改变程序。就这样把它设置成一个新的东西来做。
• Colossus不是一台通用的机器，它只为一种破译代码而生：计数和布尔运算。它只为一种破译代码而生：计数和布尔运算。

它不是一台图灵完备的计算机，尽管艾伦-图灵在布莱切利公园。这个想法还没有被想到，其他早期的现代计算机大多都不是图灵完备的（比如：阿塔纳索夫-贝里计算机、哈佛大学的Mark I机电中继机、乔治-斯蒂比茨等人的贝尔实验室中继机，或者康拉德-祖斯的第一个计划）。计算机花了很长的时间才被用于多种用途，而不是仅仅是一个计算器，只用于解决一个难题。

影响和命运

巨像号电脑的用途是非常秘密的。即使在战争结束后的许多年里，Colossus本身也是高度保密的。这也是为什么Colossus在很长一段时间内不能被列入计算机硬件的历史。没有人知道那个弗劳斯和其他帮助制造它的人有多重要。

这台秘密计算机知道的人并不多，所以它对后来计算机的新设计没有什么直接影响，EDVAC是早期的设计，对后来的计算机设计影响最大。

一旦Colossus被制造出来，现在有些人知道可以制造出高速电子（没有电气继电器等运动部件）的数字计算设备，而且不会有太大的损坏。仅仅是这个知识，就足以对英国乃至美国早期计算机的设计产生很大的影响。知道Colossus的人在英国早期计算机领域很重要。1972年，Herman Goldstine写道。

英国有这样的活力（能量或动力），以至于它可以在战后马上开始在计算机领域进行许多计划周密、做得好的项目。

在写这篇文章的时候，戈尔茨坦并不知道Colossus的存在。他不知道它留给那些知道它的人的项目。比如艾伦-图灵（有Pilot ACE和ACE），以及马克斯-纽曼和I.J.古德（有曼彻斯特Mark 1和其他早期曼彻斯特计算机）等人。Brian Randell后来写道。

COLOSSUS项目是这种生命力（能量或动力）的重要来源，它在数字计算机发明的时间线中的重要性还没有得到很好的理解和认识。

巨像号的计划和机器从制造之初就是秘密。战争结束后，它们一直是保密的，当时温斯顿-丘吉尔下令将大部分Colossus机器销毁成"不比一个人的手大的零件"；汤米-弗劳尔斯本人在多利斯山的壁炉中烧掉了设计图。有些零件，改成无辜的样子，被带到纽曼在曼彻斯特大学的皇家学会计算机实验室。Colossus Mark 1被拆开，零件被送回邮局。两台Colossus电脑，以及两台复制的Tunny机器，被保留了下来。1946年4月，它们被搬到GCHQ位于伊斯科特的新总部。1952年至1954年期间，它们又随GCHQ迁往切尔滕纳姆。其中一台被称为Colossus Blue的电脑在1959年被拆开，另一台在1960年被拆开。在晚年，这些电脑被用于训练。在此之前，曾有人试图将它们改变（有时很好）用于其他用途。杰克-古德是战后第一个使用它的人，他让NSA用Colossus来做一些他们计划制造特殊用途机器的事情。Colossus还被用来对一次性垫带进行字母计数，以测试非随机性。

在这个时候，"巨像"仍然是个秘密，在它的任何技术细节都很重要之后，它仍然是个秘密。这是因为英国的情报机构使用了类似英格玛的机器，他们让其他国家的政府购买了这些机器。 然后这些机构用不同的方法破解了密码。然后，这些机构用不同的方法破解了密码。如果破译密码机器的知识广为人知的话，没有人会接受这些机器，相反，他们会开发出自己的加密方法，这些方法可能是英国部门无法破解的。随着通信转向数字传输，全数字加密系统在20世纪60年代开始普及，对这种秘密的需求慢慢消失了。

温特博森上校的《超秘密》一书于1975年问世。这打破了围绕"巨像"的秘密。此后，关于计算机的细节在70年代末开始公开。

2000年10月，GCHQ向国家公共档案局提交了一份500页的关于Tunny密码及其密码破译的技术报告----题为《关于Tunny的总报告》；完整的技术报告已上网。

再做一次

由托尼-萨利领导的一个小组建造了一个Colossus Mark 2的工作副本。计划书和机器已经被摧毁，但令人惊讶的是，其他材料没有被摧毁。它主要是在工程师的笔记本中，其中大部分是在美国。光学磁带阅读器可能是最大的问题，但它的设计者阿诺德-林奇博士能够根据自己的第一篇著作重新设计它。重建后的Colossus在白金汉郡米尔顿凯恩斯的H座Bletchley公园的国家计算机博物馆展出。这就是战争中使用9号巨像的地方。

2007年11月，为了纪念工作的结束和筹款（筹款）的开始，他们举办了一场比赛。这笔钱将帮助国家计算机博物馆举办密码竞赛，让重建后的巨像与世界各地的无线电业余爱好者竞争。最先听到并解码三条加密信息的人将获胜。这些信息将使用Lorenz SZ42进行加密，并从德国Heinz Nixdorf MuseumsForum计算机博物馆的无线电台进行传输。比赛由无线电业余爱好者Joachim Schüth轻松获胜。Schüth为这次活动做了充分的准备。他用Ada制作了自己的信号处理和密码破译程序。巨人队输了，因为他们想使用二战时期的收音机，。由于无线电条件不好，他们迟到了一天。冠军的1.4GHz笔记本电脑，运行自己的程序，用了不到一分钟就找到了所有12个车轮的设置。这位德国密码破解者说："我的笔记本以每秒120万个字母的速度破解密码 比Colossus快240倍如果比较两台电脑，可以说Colossus的速度为5.8MHz。这对于一台1944年制造的计算机来说，是非常快的。"

2006年，Tony Sale（右）掌管。他们正在用完成的机器破译一个加密的信息。从1994年开始，他的团队就在布莱切利公园建造一台新的Colossus计算机。

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