Harvest (IBM 7950)：冷战时期美国国家安全局用于密码分析的超级计算机

在冷战最激烈的时期，一台非常专业的计算机是如此秘密，以至于全世界都不知道它的存在。它运行作业的速度是同时代任何其他计算机的 200 倍。它是美国国家安全局的主要密码处理器，从 1962 年古巴导弹危机到越南战争，再到 1975 年《赫尔辛基协议》，一直在运行。只有当其运动部件最终失效时，机器才停止运行。 Harvest 计算机之所以重要，是因为它的本质和运行时间。 14 年来，它一直是处理 NSA 最敏感拦截的引擎，当时信号情报就像是除了弹头之外的任何战略武器。 Harvest 由 IBM 为 NSA 设计和制造，是第一批设计用于对冲过的巨大数据集进行操作的机器之一，它是当今实时管理连续视频流和安全系统的计算机的先驱。它也是第一批作为附加组件构建的机器之一——一个专门的助手，旨在出色地完成一项工作，连接到通用计算机上。 Harvest 的模块化设计就像当今图形芯片的 1960 年代版本，CPU 用于运行密集型视频游戏和人工智能处理负载。所有这些原始处理能力意味着 Harvest 还需要不间断的数据流来运行。这带来了另一项开创性成就：世界上第一个自动化磁带库，可以自动从机器机架中取出数百个大型磁带盒中的任何一个。鉴于 Harvest 前所未有的处理和存储能力，机器的设计者自然需要重新思考他们的系统如何处理信息。因此IBM编写了一种名为Alpha的定制编程语言，让密码破译者能够严格地描述密码问题，就像当时的科学家使用新兴语言Fortran来描述方程和数据处理算法一样。在马里兰州米德堡，美国国家安全局的一个数据中心托管着当时世界上最快的计算机之一——尽管由于其敏感、高安全性的密码破译和密码搜索工作而很少被讨论。国家密码学博物馆 Harvest 的故事由解密文件、当代手册和技术概述拼凑而成，为计算历史提供了一个新的、意想不到的前景。它还提供了一个案例研究，说明国家安全需求（尤其是在冷战期间）如何推动计算机技术超越非机密民用计算所能实现的范围。 Harvest 独特的历史揭示了其富有远见的算法、编码、内存和硬件架构，有时甚至领先于时代数十年。但这台机器也只为了一个单一目的而制造过一次，然后最终悄然退役。 NSA 秘密机器的核心 IBM 具有里程碑意义的 1960 年晶体管化大型机 IBM 7030（更广为人知的名称为 Stretch）为 Harvest（正式名称为 IBM 7950）提供了前端。从 1961 年到 63 年，IBM 向八九个客户提供了 Stretch，其中大部分是科学研究实验室。 Stretch 在 20 世纪 50 年代后半叶进行了设计和原型设计，引入了现在的 8 位字节标准概念。在运行的前三年里，Stretch 是世界上非机密最快的计算机，尽管它未能实现 IBM 的远大目标，即运行速度是 Stretch 的前身 IBM 704 的 100 倍。当纽约州波基普西市的 IBM 工程师设计和构建 Stretch 时，该公司也在悄悄讨论将为 NSA 构建的新系统。当时，美国国家安全局现有的密码分析计算机（大型批处理机器，需要操作员手动安排每次磁带运行）正在努力跟上来自全球各地的截获消息流量的庞大速度。该机构需要的是一台能够全天候自动处理源源不断的输入数据的机器。仅这一要求就深刻地塑造了 Harvest 的设计。 IBM 的 Harvest 系统是为 NSA 定制的密码破译系统，将 IBM 7030 Stretch 大型机与定制的数据流处理器配对。 Stretch 处理普通计算和输入/输出，包括 Tractor 自动磁带库。两个单元共享两种内存：一个大的主存储体和一个更小、更快的存储体。当 Stretch 切换到流模式时，Harvest 从内存中提取两个数据流 P 和 Q，并行处理它们，并将结果作为第三个流返回，称为 R。 Chris Philpot 在两次向 NSA 提出失败的提案后，1958 年 IBM 终于获得了合同：一台基于 Stretch 的机器，由定制协处理器增强，并带有革命性的基于磁带的存储系统，称为 Tractor。 Stretch 的强项是用于科学计算的浮点数学。 IBM 设计它主要是为了从事核武器设计和天气预报等前沿研究的实验室。经过