Historie počítačů v Československu

• O projektu
• Fotogalerie
• Časová osa
• Kontakt
• English

Samočinný počítač SAPO

První návrh elektronkového matematického stroje prezentoval doc. Antonín Svoboda již v roce 1947 v Badatelském ústavu matematickém České akademie věd a umění [1]. Tehdejší návrh obsahoval některé základní rysy pozdějšího projektu SAPO (SAmočinný POčítač). Přípravný plán počítače byl vypracován v roce 1950 pod vedením doc. Svobody kolektivem pracovníků oddělení matematických strojů v rámci Ústředního ústavu matematického. Kromě tohoto pracoviště se na výzkumu a realizaci SAPO podílel ještě národní podnik Aritma-Vokovice, který realizoval výrobu reléové části stroje. Výroba bubnové paměti počítače byla svěřena národnímu podniku Tesla - Elektronika a její výzkum fyzikálnímu výzkumu závodů těžkého strojírenství [2]. Matematický stroj SAPO byl postaven pro výzkum metod používání samočinných počítačů, pro provádění technických a vědeckých výpočtů nepříliš velkého rozsahu a také pro získávání zkušeností v tomto oboru pro stavbu dalších počítacích strojů [3].

Technické parametry počítače SAPO

SAPO byl reléový počítač s magnetickou bubnovou pamětí o kapacitě 1 024 slov po 32 dvojkových číslicích. Pracoval ve dvojkové soustavě s pohyblivou řádovou čárkou. Vstup byl dvojkový nebo dekadický, děrnoštítkový. Stroj měl 7 000 relé a 400 elektronek a skládal se z ústřední paměti, řadiče a trojnásobné operační jednotky. Dosahoval operační rychlosti v průměru 10 000 operací za hodinu, tzn. 3 operace za sekundu, maximálně až 10 operací za sekundu [4]. Instrukce byla pětiadresová. Reléový princip, který byl již na počátku 50. let zastaralý, byl zvolen proto, že v době návrhu a výstavby počítače SAPO se v Československu nevyráběly vhodné elektronky a v důsledku přísného hospodářského embarga je nebylo možné opatřit ani v zahraničí [5]. Elektronek stroj využíval pouze doplňkově a jen jako zesilovačů nebo v klopných obvodech.

Z hlediska své konfigurace, rychlosti a stavebních prvků patřil tedy samočinný počítač SAPO ke strojům tzv. nulté počítačové generace. V době návrhu a konstrukce SAPO byly ve Spojených státech amerických a západní Evropě již běžně v provozu elektronkové počítače a na konci druhé poloviny 50. let se začaly prosazovat počítače tranzistorové.

Přestože základní stavební prvek počítače – relé rychle zastaral, můžeme říci, že počítač SAPO byl zkonstruován v tehdejší době na světové úrovni a v mnoha ohledech přišel i s průkopnickým řešením v oblasti konstrukce matematických strojů. Velký důraz byl při návrhu SAPO kladen na tzv. princip fault-tolerant, neboli na zabezpečení výpočtu proti poruchám a chybám na základě vícenásobné operační jednotky. Toto řešení použil SAPO jako první na světě a podruhé bylo použito až u počítače americké rakety Saturn ve vesmírném programu Apollo [6]. K použití vícenásobné operační jednotky se uchýlil tým doc. Svobody ve snaze předejít možným chybám, které by mohly v počítači vzniknout v důsledku nespolehlivé funkčnosti reléových součástek.

Operační jednotka SAPO se skládala ze tří nezávislých částí, přičemž každá aritmetická operace byla počítána souběžně třikrát nezávisle na sobě. V řadiči stroje bylo umístěno kontrolní zařízení, které srovnáním údajů ze tří souběžných operací vybíralo správný výsledek. V případě, že se jeden z výsledků vlivem náhodné poruchy odlišoval od ostatních dvou shodných, pokládal jej počítač za chybný a pokračoval dále s výsledkem správným. Možnost, že by se lišily všechny tři výsledky byla velmi nepravděpodobná, ale kdyby přesto nastala provedl by SAPO početní operaci znovu, aniž by musel přerušit celý výpočet. Kontrolní obvody byly navrženy tak, že prověřovaly i svou vlastní činnost. Počítač byl zajištěn proti jedné chybě kdekoliv ve svém systému. V místech, kde mohlo vzniknout současně více chyb, byla zajištěna kontrola k zachycení všech chyb [7]. Chyby vzniklé v jednotlivých místech počítače se protokolovaly a zaznamenával je elektrický psací stroj. Zvláštností stroje byla rovněž pětiadresová instrukce, které SAPO využíval ve své době také jako jediný na světě [8]. Vícenásobná operační jednotka a paralelní zapojení systému se vlivem součástkové základny zákonitě projevily na celkové plošné rozloze počítače, který zabíral ve starobylém domě v Praze na Loretánském náměstí č. 3 několik rozlehlých místností [9].

Schéma počítače SAPO

Pramen: TŮMA, J., Náš život s počítači. Praha 1990.

Výzkum, vývoj a výroba počítače SAPO

Při realizaci počítače SAPO narážel doc. Svoboda se svým týmem (V. Černý, Z. Pokorný, J. Oblonský, Z. Korvas a další) [10] na četné problémy a to zejména v oblasti součástkové základny. Podle původních předpokladů měl být počítač hotov někdy na přelomu let 1955 nebo 1956. Národní podnik Aritma, který měl na starosti dodávku potřebných relé, nedokázal však jejich výrobu zajistit včas a vývoj SAPO se tak dostával do výrazného časového skluzu [11]. Konstrukční práce na počítač zpomalovalo také nedostatečné vybavení Ústavu matematických strojů vhodnými dílnami a odpovídajícími finančními prostředky a potřebným počtem pracovníků. Na doc. Svobodu a jeho kolegy byl vyvíjen neoprávněný nátlak ze strany vedení ČSAV a dokonce i přímo z vlády, aby samočinný počítač co nejdříve dokončili. Pochybnosti o smyslu a výkonnosti projektu SAPO, jež se vyskytly ve vedení ČSAV, obhajoval doc. Svoboda na zasedání prezidia Akademie na začátku června 1956 těmito slovy:

„Hospodářská účinnost SAPO nejde vyčíslit, protože dosud nechodí. Je to první stroj na světě, je to první myšlenka. Jak dlouho potrvají zkoušky: chodí na nás už přímí zájemci, kteří by dokonce chtěli SAPO pro sebe, zvláště optici, za druhé vojenští zájemci u nás…“

„SAPO nebude možno využít příští rok, ale příštím rokem začneme už počítat. Uvažte jen, že dr. Černý kreslil schéma celých 14 měsíců a při tom v ústavě i spal. Jsem přesvědčen, že tento stroj je dobrý a žádám o důvěru. Vystavím stroj a uvidíme, co to dělá, začneme s tím počítat a uvidíme, kolik odborných úloh za rok náš ústav udělá. Celkem jde o to, jestli tu vznikne škola matematických strojů. Je nesporné, že je tu skutečně několik lidí, kteří umí navrhovat matematické stroje. Máme tu dorost, který když jim dáte materiál Vám může opatřit všechno a ručím Vám za to, že s tímto kolektivem věc postavíme. Zaměřit kritiku celého stroje na počet operací za vteřinu - to nevím jestli je bezpečná metoda. Znovu prosím o rok důvěry...“ [12]

Vedení ČSAV se na tomto zasedání následně usneslo, že dokončit SAPO v původní koncepci je předmětem všeobecného zájmu a termín spuštění samočinného počítače byl stanoven na rok 1957.

V lednu 1957 apeloval dopisem zaslaným hlavnímu vědeckému sekretáři ČSAV Františku Šormovi na urychlené dokončení SAPO přímo předseda vlády Viliam Široký.

„Československo musí dohnat i v tomto úseku (myšleno výpočetní techniky) světový vývoj. Dnešní stav je zatím neuspokojivý. Při tom možnosti rychlého rozvinutí výroby samopočítačů za pomoci Ústavu matematických strojů, vedeného doc. A. Svobodou, nebylo zatím dostatečně využito. Dokončení velkého samopočítače SAPO je již zpožděno o 2 roky a opožďuje se dále...“

„Soudím proto, že by bylo účelné, abyste věnoval současnému stavu prací na samočinném počítači SAPO a vývoji středního samopočítače osobně pozornost, tak aby bylo možno zajistit urychlené dokončení SAPO do konce roku 1957 a zhotovení prototypu samopočítače do konce roku 1958.“ [13]

V rámci postupujících prací na projektu pronikaly postupně k veřejnosti informace o tomto samočinném počítači. V březnu 1957 vystoupili doc. Svoboda a ing. Černý v Čs. televizi v pořadu 9. lekce televizní polytechniky, aby představili poprvé široké veřejnosti počítač SAPO. Vzápětí se pak objevily zprávy o tomto čs. samočinném počítači i zahraničním tisku. Takto např. referoval o SAPO francouzský list Ľ Humanité v článku z dubna 1957: „SAPO pracuje rychle“

Realizované československým ústavem matematických strojů „SAPO“ jest elektronická kalkulačka, jejíž zařízení rozprostírají se na ploše 100 m². Jeho bubnová elektromagnetická paměť může obsáhnout až 1024 čísel jdoucích až do 32 jednotek do čtverce. „SAPO“ zpracuje v několika hodinách a bez omylu práce, které by bylo dokončilo více osob ve dvou měsících. [14]

SAPO byl úspěšně oživen v Ústavu matematických strojů na Loretánském náměstí v září roku 1957 a na podzim tohoto roku poskytl i první výpočty [15]. V únoru následujícího roku byl dán do provozu v kompletní sestavě [16]. Počítač pracoval s občasnými poruchami a výpadky na vědeckotechnických výpočtech prakticky celé další dva roky. V únoru 1960 však došlo vlivem prachu k požáru v reléové části stroje, jiskřící kontakty zapálily loužičku oleje, kterým byla relé promazávána. Požár sice poškodil pouze asi 2 % z celkového zařízení, ale vzhledem k zastaralosti základního logického elementu, tj. relé nebylo uznáno za hospodárné počítač dále opravovat. V roce 1962 byl SAPO rozmontován a některá zařízení z něj byla rozdána středním odborným školám pro výuku studentů nebo Národnímu technickému muzeu v Praze [17]. Zbývající část stroje byla v témže roce zlikvidována [18]. Několik patentů a myšlenek z něj bylo později použito v reléovém kalkulačním děrovači T 520, jenž vyráběl n.p. Aritma-Vokovice.

Během funkčního období počítače SAPO se na něm řešily kromě např. experimentálních úloh z matematické lingvistiky, ale také konkrétní úlohy pro různé podniky. Např. pro Ministerstvo hutí a rudných dolů, pro Astronomický ústav ČSAV, Avii, Ocelářský ústav, Ústav tepelné techniky, Laboratoř automatizace a telemechaniky, celkem zhruba pro 38 podniků [19]. SAPO pomohl rovněž spočítat konfiguraci logických obvodů svého dokonalejšího nástupce elektronkového počítače EPOS 1 (Elektronický POčítací Stroj).

Závěr

Při zhodnocení významu počítače SAPO můžeme konstatovat, že tento první samočinný počítač, který vyprojektoval kolektiv doc. Svobody v Ústavu matematických strojů, přispěl spíše než k řešení vědeckých výpočtů a matematických problémů k získání cenných zkušeností se stavbou matematických strojů u nás. Nezanedbatelným přínosem spojeným s jeho konstrukcí a provozem byla také výchova první generace mladých odborníků, kteří svoje znalosti na něm získané později bohatě zúročili při stavbě a navrhování počítačů v následujících letech.