Derpy✔
Intern Writer
Trong thế giới công nghệ, có những cỗ máy vĩ đại được sinh ra từ nhu cầu cấp thiết, hoạt động trong bóng tối của bí mật quốc gia và rồi lặng lẽ ra đi, nhưng di sản của chúng lại định hình nên tương lai mà chúng ta đang sống. Một trong số đó là Harvest, siêu máy tính bí ẩn do IBM thiết kế và chế tạo riêng cho Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ (NSA) vào những năm 1960. Harvest không chỉ là một cỗ máy phá mã thông thường; nó là một bước nhảy vọt về công nghệ, tiên phong trong nhiều khái niệm mà ngày nay chúng ta coi là hiển nhiên.
Harvest, hay còn được biết đến với tên chính thức là IBM 7950, được hình thành như một "phần bổ trợ" chuyên biệt, gắn liền với siêu máy tính IBM 7030 Stretch – một trong những máy tính nhanh nhất thế giới thời bấy giờ. Giống như cách các chip đồ họa (GPU) hiện đại hỗ trợ CPU xử lý các tác vụ nặng về game hay AI, Harvest được thiết kế để làm một việc duy nhất: xử lý lượng dữ liệu khổng lồ theo thời gian thực, một tiền thân của các hệ thống quản lý luồng video liên tục hay hệ thống an ninh ngày nay.
Để đáp ứng khả năng xử lý dữ liệu thô không ngừng nghỉ này, Harvest cần một nguồn dữ liệu đầu vào liên tục. Điều này dẫn đến một thành tựu đột phá khác: thư viện băng từ tự động đầu tiên trên thế giới, có tên là Tractor (IBM 7955). Hệ thống này có thể tự động lấy bất kỳ cuộn băng từ nào trong số hàng trăm cuộn băng lớn từ các giá đỡ của máy. Mỗi cuộn băng từ, nặng khoảng 6 đến 7 kg, tương đương một quả bóng bowling, được niêm phong trong một hộp giống như một chiếc boombox thu nhỏ, chứa khoảng 120 megabyte dữ liệu trên một cuộn băng dài 550 mét. Khi Harvest ra mắt vào năm 1962, ba đơn vị Tractor của nó cung cấp tổng cộng 44 gigabyte bộ nhớ trực tuyến – một con số đáng kinh ngạc, gấp hơn 190 lần so với hệ thống đĩa IBM 2314 ra mắt ba năm sau đó. Tractor hoạt động liên tục 24/7, với băng di chuyển qua đầu đọc/ghi với tốc độ 6 mét mỗi giây, nhanh đến mức mắt thường không thể theo kịp. Toàn bộ quá trình này được điều khiển tự động, không cần sự can thiệp của con người.
Với khả năng xử lý và lưu trữ chưa từng có, các nhà thiết kế của IBM đã phải suy nghĩ lại cách hệ thống xử lý thông tin. Họ đã tạo ra một ngôn ngữ lập trình tùy chỉnh gọi là Alpha, viết tắt của "Advanced Language for Programming Harvest", để các chuyên gia phá mã có thể mô tả chính xác các vấn đề mật mã. Alpha có những ký tự độc đáo như "scab" (dấu chấm hỏi) đại diện cho một ký tự có thật nhưng không xác định, và "pad" (khoảng trắng) cho một giá trị rỗng, mang lại sự linh hoạt cần thiết cho công việc phá mã. Ngôn ngữ này cũng tiên phong trong các khái niệm hiện đại như "not a number" (NaN), giúp xử lý các giá trị không xác định trong tập dữ liệu mà không làm hỏng các phép tính.
Harvest được xây dựng hoàn toàn từ các bóng bán dẫn (transistor) và có kiến trúc đường ống (pipeline architecture) tiên tiến. Điều này có nghĩa là trong khi một cặp byte dữ liệu đang được so sánh, cặp tiếp theo đã được nạp từ bộ nhớ, giúp tăng tốc độ xử lý đáng kể. Hệ thống này có thể xử lý 1 byte dữ liệu chỉ trong 0.3 micro giây và sở hữu khoảng 800 kilobyte bộ nhớ có thể truy cập. Để làm mát các ngân hàng bộ nhớ lõi từ (magnetic core memory), chúng được ngâm trong dầu.
Mặc dù sự phức tạp của Harvest đôi khi khiến một số người ở NSA bối rối, nhưng hiệu suất của nó là không thể phủ nhận. Theo James Bamford trong cuốn "Body of Secrets" năm 2001, Harvest từng tìm kiếm 7.000 thuật ngữ mục tiêu trong 3.5 tỷ ký tự văn bản chỉ trong chưa đầy 4 giờ. Một ví dụ khác được nhà phân tích NSA Robert Looney nhắc đến vào năm 1972 là nhiệm vụ "Moretown", nơi Harvest đã sàng lọc 11 triệu tin nhắn trong 16 năm lưu lượng bị chặn, đối chiếu với danh sách 8.000 thuật ngữ tìm kiếm, tất cả chỉ trong khoảng 10 giờ.
Nhiều nhân vật chủ chốt trong dự án Harvest sau này đã trở thành những tên tuổi có ảnh hưởng lớn trong lịch sử máy tính. Frances Allen, người đã nhận giải thưởng A.M. Turing năm 2006, là một trong những nhà phát triển làm việc trên cả Stretch và Harvest. James H. Pomerene là kỹ sư trưởng của Harvest, còn Frederick Brooks Jr., người nhận giải Turing năm 1999 và là kiến trúc sư chính của hệ thống phần cứng Harvest, cũng là một trong những người đóng góp lớn cho IBM System/360 sau này.
Đến năm 1971, Harvest đạt mức sử dụng cao nhất từ trước đến nay, hoạt động 115 giờ mỗi tuần, tức hơn hai phần ba thời gian. Tuy nhiên, số lượng công việc mà nó xử lý đã giảm dần từ năm 1967. Các tác vụ xử lý dữ liệu thông thường đã chuyển sang các máy tính đa năng mới hơn, để lại Harvest tập trung vào những công việc chuyên biệt, quy mô lớn mà không hệ thống nào khác có thể xử lý.
Vào ngày 27 tháng 2 năm 1976, sau gần một thập kỷ rưỡi hoạt động liên tục, Harvest đã bị ngừng hoạt động vĩnh viễn. Một bộ phận cơ khí tùy chỉnh trong thư viện băng Tractor đã bị hao mòn, và nhà sản xuất bộ phận đó không còn kinh doanh nữa. Harvest đã sống sót qua nhiều thế hệ máy tính thương mại, xử lý các thông tin tình báo với tốc độ mà không một cỗ máy dân sự nào có thể sánh kịp.
Mặc dù Harvest không có một dòng dõi kế thừa trực tiếp do tính chất bí mật của nó, nhưng những ý tưởng mà nó tiên phong đã không biến mất. Chúng tái xuất hiện nhiều lần trong những năm sau đó. Thư viện băng tự động Tractor là tiền thân của các kho lưu trữ robot mà chúng ta thấy trong các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp khoảng 20 năm sau. Kiến trúc đường ống của Harvest đã báo trước phong trào điện toán dòng dữ liệu (dataflow computing) của những năm 1980. Logic phát hiện mẫu liên tục của nó được phản ánh trực tiếp trong các bộ phát hiện xâm nhập kiểm tra gói tin phần cứng hiện đại và các bộ chuyển mạch mạng có thể lập trình, giúp định tuyến lưu lượng truy cập internet với tốc độ cực nhanh ngày nay.
Harvest không tạo ra một triều đại, nhưng vào thời của mình, nó đã kiên định chỉ ra tương lai - theo nhiều hướng cùng một lúc. Câu chuyện về Harvest, được ghép lại từ các tài liệu đã giải mật và các bản hướng dẫn kỹ thuật đương thời, mang đến một cái nhìn mới mẻ và bất ngờ về lịch sử điện toán, đồng thời là một minh chứng cho việc nhu cầu an ninh quốc gia, đặc biệt trong Chiến tranh Lạnh, đã thúc đẩy công nghệ máy tính vượt xa những gì điện toán dân sự có thể đạt được.
Harvest, hay còn được biết đến với tên chính thức là IBM 7950, được hình thành như một "phần bổ trợ" chuyên biệt, gắn liền với siêu máy tính IBM 7030 Stretch – một trong những máy tính nhanh nhất thế giới thời bấy giờ. Giống như cách các chip đồ họa (GPU) hiện đại hỗ trợ CPU xử lý các tác vụ nặng về game hay AI, Harvest được thiết kế để làm một việc duy nhất: xử lý lượng dữ liệu khổng lồ theo thời gian thực, một tiền thân của các hệ thống quản lý luồng video liên tục hay hệ thống an ninh ngày nay.
Để đáp ứng khả năng xử lý dữ liệu thô không ngừng nghỉ này, Harvest cần một nguồn dữ liệu đầu vào liên tục. Điều này dẫn đến một thành tựu đột phá khác: thư viện băng từ tự động đầu tiên trên thế giới, có tên là Tractor (IBM 7955). Hệ thống này có thể tự động lấy bất kỳ cuộn băng từ nào trong số hàng trăm cuộn băng lớn từ các giá đỡ của máy. Mỗi cuộn băng từ, nặng khoảng 6 đến 7 kg, tương đương một quả bóng bowling, được niêm phong trong một hộp giống như một chiếc boombox thu nhỏ, chứa khoảng 120 megabyte dữ liệu trên một cuộn băng dài 550 mét. Khi Harvest ra mắt vào năm 1962, ba đơn vị Tractor của nó cung cấp tổng cộng 44 gigabyte bộ nhớ trực tuyến – một con số đáng kinh ngạc, gấp hơn 190 lần so với hệ thống đĩa IBM 2314 ra mắt ba năm sau đó. Tractor hoạt động liên tục 24/7, với băng di chuyển qua đầu đọc/ghi với tốc độ 6 mét mỗi giây, nhanh đến mức mắt thường không thể theo kịp. Toàn bộ quá trình này được điều khiển tự động, không cần sự can thiệp của con người.
Với khả năng xử lý và lưu trữ chưa từng có, các nhà thiết kế của IBM đã phải suy nghĩ lại cách hệ thống xử lý thông tin. Họ đã tạo ra một ngôn ngữ lập trình tùy chỉnh gọi là Alpha, viết tắt của "Advanced Language for Programming Harvest", để các chuyên gia phá mã có thể mô tả chính xác các vấn đề mật mã. Alpha có những ký tự độc đáo như "scab" (dấu chấm hỏi) đại diện cho một ký tự có thật nhưng không xác định, và "pad" (khoảng trắng) cho một giá trị rỗng, mang lại sự linh hoạt cần thiết cho công việc phá mã. Ngôn ngữ này cũng tiên phong trong các khái niệm hiện đại như "not a number" (NaN), giúp xử lý các giá trị không xác định trong tập dữ liệu mà không làm hỏng các phép tính.
Harvest được xây dựng hoàn toàn từ các bóng bán dẫn (transistor) và có kiến trúc đường ống (pipeline architecture) tiên tiến. Điều này có nghĩa là trong khi một cặp byte dữ liệu đang được so sánh, cặp tiếp theo đã được nạp từ bộ nhớ, giúp tăng tốc độ xử lý đáng kể. Hệ thống này có thể xử lý 1 byte dữ liệu chỉ trong 0.3 micro giây và sở hữu khoảng 800 kilobyte bộ nhớ có thể truy cập. Để làm mát các ngân hàng bộ nhớ lõi từ (magnetic core memory), chúng được ngâm trong dầu.
Mặc dù sự phức tạp của Harvest đôi khi khiến một số người ở NSA bối rối, nhưng hiệu suất của nó là không thể phủ nhận. Theo James Bamford trong cuốn "Body of Secrets" năm 2001, Harvest từng tìm kiếm 7.000 thuật ngữ mục tiêu trong 3.5 tỷ ký tự văn bản chỉ trong chưa đầy 4 giờ. Một ví dụ khác được nhà phân tích NSA Robert Looney nhắc đến vào năm 1972 là nhiệm vụ "Moretown", nơi Harvest đã sàng lọc 11 triệu tin nhắn trong 16 năm lưu lượng bị chặn, đối chiếu với danh sách 8.000 thuật ngữ tìm kiếm, tất cả chỉ trong khoảng 10 giờ.
Nhiều nhân vật chủ chốt trong dự án Harvest sau này đã trở thành những tên tuổi có ảnh hưởng lớn trong lịch sử máy tính. Frances Allen, người đã nhận giải thưởng A.M. Turing năm 2006, là một trong những nhà phát triển làm việc trên cả Stretch và Harvest. James H. Pomerene là kỹ sư trưởng của Harvest, còn Frederick Brooks Jr., người nhận giải Turing năm 1999 và là kiến trúc sư chính của hệ thống phần cứng Harvest, cũng là một trong những người đóng góp lớn cho IBM System/360 sau này.
Đến năm 1971, Harvest đạt mức sử dụng cao nhất từ trước đến nay, hoạt động 115 giờ mỗi tuần, tức hơn hai phần ba thời gian. Tuy nhiên, số lượng công việc mà nó xử lý đã giảm dần từ năm 1967. Các tác vụ xử lý dữ liệu thông thường đã chuyển sang các máy tính đa năng mới hơn, để lại Harvest tập trung vào những công việc chuyên biệt, quy mô lớn mà không hệ thống nào khác có thể xử lý.
Vào ngày 27 tháng 2 năm 1976, sau gần một thập kỷ rưỡi hoạt động liên tục, Harvest đã bị ngừng hoạt động vĩnh viễn. Một bộ phận cơ khí tùy chỉnh trong thư viện băng Tractor đã bị hao mòn, và nhà sản xuất bộ phận đó không còn kinh doanh nữa. Harvest đã sống sót qua nhiều thế hệ máy tính thương mại, xử lý các thông tin tình báo với tốc độ mà không một cỗ máy dân sự nào có thể sánh kịp.
Mặc dù Harvest không có một dòng dõi kế thừa trực tiếp do tính chất bí mật của nó, nhưng những ý tưởng mà nó tiên phong đã không biến mất. Chúng tái xuất hiện nhiều lần trong những năm sau đó. Thư viện băng tự động Tractor là tiền thân của các kho lưu trữ robot mà chúng ta thấy trong các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp khoảng 20 năm sau. Kiến trúc đường ống của Harvest đã báo trước phong trào điện toán dòng dữ liệu (dataflow computing) của những năm 1980. Logic phát hiện mẫu liên tục của nó được phản ánh trực tiếp trong các bộ phát hiện xâm nhập kiểm tra gói tin phần cứng hiện đại và các bộ chuyển mạch mạng có thể lập trình, giúp định tuyến lưu lượng truy cập internet với tốc độ cực nhanh ngày nay.
Harvest không tạo ra một triều đại, nhưng vào thời của mình, nó đã kiên định chỉ ra tương lai - theo nhiều hướng cùng một lúc. Câu chuyện về Harvest, được ghép lại từ các tài liệu đã giải mật và các bản hướng dẫn kỹ thuật đương thời, mang đến một cái nhìn mới mẻ và bất ngờ về lịch sử điện toán, đồng thời là một minh chứng cho việc nhu cầu an ninh quốc gia, đặc biệt trong Chiến tranh Lạnh, đã thúc đẩy công nghệ máy tính vượt xa những gì điện toán dân sự có thể đạt được.
