Computers bij het Laboratorium Elektronische Ontwikkelingen voor de Krijgsmacht (LEOK) tot 1974

 
De initiatie van de digitale technieken is op het Laboratorium Elektronische Ontwikkelingen voor de Krijgsmacht (LEOK) begonnen binnen de toenmalige systeemgroep Data Handling. In ‘de buitenwereld’ kenmerkte zich de ‘state of the art’ door de toepassing van buizen en relais, totdat omstreeks 1958 de transistor als halfgeleider werd geïntroduceerd en als schakelelement zijn plaats veroverde. Toen dan ook in 1960 op het LEOK een aantal werkzaamheden afliepen, kwam er ruimte vrij om eigen kennis op te bouwen. In 1961 werd een begin gemaakt met het onderzoeken van de mogelijkheden van gebruik en toepassing van digitale technieken. Geëxperimenteerd werd met verschillende uitvoeringen van poortschakelingen, optelcircuits, schuifregisters en dergelijke. Daarbij werd gebruik gemaakt van circuitonderdelen die door andere laboratoria ter beschikking waren gesteld (o.a. Physisch laboratorium van de RijksVerdedigingsOrganisatie TNO (RVO-TNO) en het Shape Technical Centre (tegenwoordig het NATO Communications and Information Agency).

In 1962 werd de aldus opgedane ervaring toegepast in een project ten behoeve van de Koninklijke Landmacht. Daarvoor werd een ‘voertuigtestapparaat’ ontwikkeld, dat geschikt was om verschillende karakteristieken (snelheid, acceleratietijd, remweg) van een motorvoertuig te meten en vast te leggen en dat gebruikt kon worden voor het ijken van andere afstands- en snelheidsmeters.
De uit een impulsgever verkregen informatie werd daarbij verwerkt in digitale circuits, die waren samengesteld uit Philips circuitblokjes.
Bij de realisatie van dit project werden vooral ‘timing’-problemen ontmoet. Verbeteringen ten aanzien van de timing werden volledig doorgevoerd in een volgend project, bestemd voor de Koninklijke Luchtmacht (KLu), dat startte in januari 1963. Dat project had als doelstelling de radarhoogtemeting in het ‘Navigatiestation Noord-Holland‘, codenaam NS “N” – call sign Highway, te Den Helder (de term navigatiestation werd voor misleiding van het werkelijke operationele doel gebruikt) te automatiseren.

Navigatiestation: met behulp van radar moest het binnendringen van vijandelijke vliegtuigen worden geconstateerd, terwijl eigen vliegtuigen (onderscheppingsjagers)  tevens met behulp van radio in een zodanige positie moesten worden gebracht, dat de vijandelijke vliegtuigen konden worden onderschept. 

De omvang van dit project, genaamd Radar Informatie Verwerkende Apparatuur (RIVA) was in die tijd vrij groot voor het laboratorium, o.a. doordat meer systeem- en techniekgroepen bij de realisatie werden ingezet. De verwerking van de door middel van een video-integrator verkregen radarinformatie en het genereren van stuurgegevens voor de VI-antenne, vonden plaats in een digitale rekenaar van eigen ontwerp. Deze digitale rekenaar had als voornaamste karakteristieken:

• draadgeprogrammeerd, special purpose
• één adres instructiecode
• parallel werkend
• interruptfaciliteiten met prioriteitsniveaus
• kerngeheugen:
  • 512 programmawoorden van 17 bits
  • 128 woorden ‘levend’ geheugen
  • 64 woorden ‘dood’ geheugen.
• klokfrequentie ca. 100 kcycli/s
• instructietijden:
  • optellen/aftrekken: 60 microseconden
  • vermenigvuldigen/delen: 420 microseconden

De geheugens waren geheel met de hand vervaardigd. Vaste instructies en vaste data waren ‘eigenhandig’ ingevlochten. De bouwstenen, die in het ontwerp van de rekenaar werden toegepast, waren volgens ontwerp van het Physisch laboratorium RVO-TNO. De variabele programma-instructies werden met behulp van schakelaars op het bedieningspaneel ingebracht of gewijzigd.

 

DICON

De periode van het RIVA-project is te beschouwen als de start van de eerste programmeringswerkzaamheden op het LEOK. Overigens deed in die tijd tevens de eerste ‘general purpose’ digitale computer zijn intrede op het LEOK, namelijk de DICON (‘digital controller’). Het ontwerp ervan was afkomstig van Hollandse SignaalApparaten (HSA), de machine was uitgerust met 192 adresplaatsen van ieder 18 bits. De codering was zuiver binair met vaste komma na het belangrijkste bit. Negatieve getallen werden weergegeven door hun complement t.o.v. 2. De machine ondersteunde automatische conversie van Gray-binair voor ingevoerde getallen in Gray-code. Het geheugen was variabel: zowel een getal (constante) als een instructie kon op elk geheugenadres worden ingeschreven (stored program). Het programma moest instructie voor instructie met de hand via toetsen worden ingelezen. De DICON is aanvankelijk gebruikt voor onderzoek van problemen met digitale servo’s en had dan ook enige synchrone A/D-omzetters en D/A-omzetters.

 

 

De ‘follow-up’ van het RIVA-project was het 3D-simulatorproject ten behoeve van de Koninklijke Marine (lopend van 1965 tot 1970). De 3D-simulator moest dienen voor het injecteren van gesimuleerde doelen en clutter in de 3D-radar. De simulator is tot begin 1975 in gebruik geweest, en een nadere beschrijving van het systeemconcept kan onder meer worden gevonden in het blad ROERING, 10, 2, december 1973, blz. 64-77. Voor de realisatie werd gestart met een huurcomputer van Ferranti; deze Hermescomputer (‘germanium-logica’) is van begin 1966 tot medio 1967 op het LEOK geweest en is te beschouwen als de eerste echte general purpose computer waarop programmeringswerkzaamheden werden uitgevoerd. 

In maart 1967 arriveerde de SIMulatie REKenaar (SIMREK), een Ferranti F2208, als projectcomputer op het LEOK. Het ontwerp was gebaseerd op de F1600 serie computers van Ferranti, op dat moment een moderne ‘militaire, vooral Navy’ computer. Het systeem had een geheugen van 8k woorden bij 24 bits; 2 microseconden cyclustijd, en 16 interruptkanalen. De SIMREK was voorzien van een snellezer voor 5 en 8 gats papierband, een snelponser voor 5 en 8 gats papierband, en een Datamec magneetbandeenheid (556 tekens/inch; 45 inch/s).

De levering verliep volgens schema, op enkele kleinigheden na, waaronder een ontbrekende schroevendraaier. Deze tekortkoming deed het Ministerie van Defensie beluiten de laatste termijnbetaling uit te stellen. Toen het misverstand uit de wereld geholpen was, leverde Ferranti een ‘gouden’ schroevendraaier met prijskaartje van f 152.927,–.     

De Koninklijke Marine heeft in het totaal drie systemen aangekocht. De Britse Royal Navy had ook diverse systemen waaronder de SIMREK. De SIMREK werd op het LEOK verder aangepast voor toepassing in de 3D-radarsimulator. De SIMREK kon maximaal 31 kunstmatige doelen met instelbare koers en vaart tegelijkertijd genereren voor de 3D-radar. 

Eind 60-er jaren begon het LEOK met de reservering van gelden voor een eigen computersysteem en een eigen Rekencentrum. Het primaire doel was het aanschaffen van een process-control computer met als nevenvoorwaarde dat er voldoende support software en randapparatuur bij zou zijn voor programmaontwikkeling en wetenschappelijk rekenwerk. Uit het marktonderzoek resulteerde de aanschaf van een computersysteem op basis van de Ferranti FM 1600B-computer (meer: Ferranti FM 1600B historie), aanbevolen op grond van prijs, levertijd en kwaliteit van instructierepertoire, de organisatie van de in- en uitvoer, en al opgebouwde kennis met de SIMREK in het 3D-simulatorproject.
Na enige vertraging werd de bestelling eind 1969 geplaatst zodat er na de aflevering van de 3D-simulator in 1970 voor het LEOK een ‘computerloostijdperk’ aanbrak. Wel konden op de SIMREK computer in Den Helder nog beperkte werkzaamheden worden uitgevoerd. Desondanks moest de in die tijd opgerichte Rekenafdeling en programmeergroep zich toch hoofdzakelijk beperken tot het voorbereiden van de komst van de eigen Ferranti FM1600B computer. Gelukkig werd het einde van deze periode vervroegd doordat de RAREK-computer (=radarrekenaar) uit het 3D-project vrijgekomen was en aan het LEOK ter beschikking werd gesteld. In de zomer van 1971 werd de eigen FM1600B op het LEOK in bedrijf gesteld. Onderstaande, bij de overdracht gemaakte, foto’s geven een indruk van het systeem.

Het computersysteem bestond uit de centrale verwerkingseenheid, 16 Kbyte geheugen (later 40 Kbyte) en 22 interruptkanalen. De volgende standaardrandapparatuur was aangesloten op die interruptkanalen:

• ponsbandlezer en -ponser, resp. 300 en 100 tekens/seconde
• teletype type ASR 33 (10 tekens/s)
• regeldrukker 300 regels/minuut
• vierling magneetbandeenheid, 9 tracks, 556/800 bpi, 75 inch/seconde
• plotter met 100 incrementen/seconde
• operatorbedieningspaneel
• (en later) een Tektronix 4010 grafische terminal. 

Aan software kwamen beschikbaar compilers voor ALGOL 60, FORTRAN II en CORAL 64, een assembler voor FIXPAC, een subroutine-bibliotheek en toepassingsprogramma’s. CORAL 64 was destijds de NAVO programmeerstandaard, blokgestructureerd zoals Algol 60, voor toepassingen in real-time omgevingen. De vertaler (compiler) has zes passes! Berekeningen konden gedaan worden in integer, floating point, of fixed point (waarbij de komma steeds op een ander punt terechtkwam). Voordeel was optimale nauwkeurigheid bij maximale snelheid.
FIXPAC (FixedPoint Autocode) was de assembler. De instructies waren gebaseerd op drie adressen, bijv. Va=Vb+Vc  [V werd met de Griekse letter ‘nu’, een klein rond v-tje geschreven].

De programma-invoer vond eerst plaats vanaf 5-gats ponsband. Bij compilatie van het programma in verschillende fasen verscheen de tussencode eveneens in ponsband. De bediening geschiedde door middel van het operatorpaneel. Al snel is door het LEOK een eigen besturingssysteem ontwikkeld om vanaf magneetband te werken. Na deze aanpassing herkende de bootstrap magneetband als “boot device”. We noemden dat “BOS”. Daarna werd een groter besturingssysteem “EOS” geladen vanaf magneetband met een simpele commandostructuur en een zeer universele IO-interface. Een zelfgeschreven teksteditor, zoals die van de PDP 8, completeerde het geheel. Compilers werden gedecompileerd en aangepast om van de IO-interface gebruik te gaan maken (“Ik herinner mij nog dat Pim O. maanden heeft zitten zweten op de Algol compiler, die toen eindelijk de daarna legendarische regel “zo is het goed jongens” produceerde”). Het geheel werd bediend vanaf een Tektronix beeldstation met geheugenscherm, zodat wij van de lawaaïge teletype af waren. Het besturingssysteem hebben wij terug kunnen verkopen aan Ferranti: we kregen een extra blok geheugen. EOS is ook nog toegepast met een schijfeenheid in plaats van magneetband, bij het Mech Lua trainer project.

Een project uit die tijd dat gebruik maakte van de Ferranti was Torpeval (2D fase). Hierbij werd aan boord van marineschepen opgenomen informatie op het LEOK bewerkt en gepresenteerd in plots en in tabelvorm. Om de regeldrukker en plotter te kunnen bereiken moest dit project in assemblercode worden geprogrammeerd. Later werden de ALGOL en FORTRAN compiIer tot dit doel door LEOK aangepast, met het voordeel van sneller en gemakkelijker programmeren. Op hardwaregebied werd in die periode de hiervoor noodzakelijke geheugenuitbreiding tot 32K gerealiseerd en de display-terminal aangekoppeld.

Het systeem werd ingezet voor:

• Verwerking van informatie die op locatie was verzameld (o.a. kalibratiecorrecties onderzeeboten; mijnenjacht)
• Systeemsimulaties
• Laboratoriumautomatisering (technische documentatie; productie van printkaarten)
• Programmeerprojecten
• Softwareontwikkeling van besturingssystemen

Een ander project was geruisanalyse van door de Koninklijke Marine opgenomen ‘geruis’. De data van de analoge opnamen werd eerst gedigitaliseerd en daarna via het Display Console naar de SIMREK gestuurd die het lopend op moest slaan. De SIMREK had slechts één magneetbandeenheid. Daarom was het een hele opgave om in stukjes en beetjes te zorgen dat de gedigitaliseerde data goed op de magneetband werd georganiseerd.

Eind 1969 werd er een 2400 baud synchrone terminal-verbinding gelegd met de CDC 6400 van het Physisch Laboratorium RVO-TNO. Twee medewerkers van het Prins Maurits Laboratorium TNO hadden protocol Mode4A (UT-200) programmatuur ontwikkeld die een kaartlezer en printer simuleerden. Dat was geïmplementeerd in Basic Plus, de standaardtaal voor het Resource Time Sharing System (RSTS/E) besturingssysteem voor PDP-11’s. Basic Plus was overigens een compleet ongestructureerde Basic-uitwas. Het kende statement modifiers: voorwaardes die je nog eens achter een Basic statement kon frommelen. De sport in die dagen was om je hele programma in zo’n minimaal aantal Basic coderegels te programmeren, waarbij één regel makkelijk een halve pagina kon vullen.

In  die periode waren er plannen om de RAREK te koppelen aan de CDC 6400 en de FM1600B uit te rusten met een time-sharing operating multi-user systeem. Voordat het zover was, werd de Ferranti vervangen door een Digital Equipment Corp. PDP 11/60. Later werd dit aangevuld met een Digital Equipment Corp. PDP 11/44 en een PDP 11/34. 
Het grote project van het LEOK uit die tijd is de Mech Lua (Luchtafweer) Trainer (MLT) die ook werkte op FM1600B computers van Ferranti. Deze zijn tot in 1998 (!) in Ede in gebruik geweest. Een TNO medewerker constateerde begin 1998: “Het is verwonderlijk om een dergelijke computer nog te zien werken en het maakt ook nog niet een al te aftandse indruk”.

Anekdote: Marineblauwe ponsband

Een belangrijk project vereiste de verwerking van vele honderden meters ponsband opgenomen aan boord van Nederlandse marineschepen. De Ferranti was echter voorzien van een ‘ultramoderne’ ponsbandlezer, een met lichtcellen. Probleem was dat de Koninklijke Marine mechanisch te lezen witte ponsband gebruikte. De lichtcellen van de Ferranti ponsbandlezer waren zo gevoelig dat deze door de witte ponsband heen lazen. Kortom, de volle breedte van de ponsband werd als “gaten” herkend. Bij gebrek aan ponsband dupliceringsapparatuur was er slechts één oplossing: enkele flessen Oost-Indische inkt werden geleegd in een prullenbak waarna de ponsbanden handmatig werden doorgevoerd door het hoofd van de systeemgroep. Na droging kon de inmiddels blauwe ponsband probleemloos gelezen worden.
 
Terug Volgende
 

Verantwoording

Informatie op deze pagina is deels ontleend aan het Gedenkboek “LEOK 1950 – 1975”.
De enige hardware nog aanwezig in het museum is de trainingskoepel van de Mech Lua trainer en de gouden schroevendraaier.