AN/FSQ-7

24.08.2014

Der Computer, der den Kalten Krieg bestimmte

Whirlwind, SAGE, AN/FSQ-7 - drei Begriffe, die jedem Computerhistoriker bekannt sind, verbirgt sich dahinter doch ein Computersystem, das im Kalten Krieg entwickelt und zur Luftverteidigung bestimmt war. Der Rechner führte eine Vielzahl neuer Ideen und Konzepte in die Computertechnologie-Entwicklung ein. Kaum eine der zahlreichen Publikationen widmete sich bisher jedoch seinem Aufbau und seiner Funktionsweise. Der Computerhistoriker Prof. Dr. A Bernd Ulmann hat nun ein neues Buch zum AN/FSQ-7 veröffentlicht, das diese Lücke füllt. Stefan Höltgen hat mit ihm über die Hintergründe zum Buch gesprochen.

Bernd Ulmann mit seinem neuen Buch zum AN/FSQ-7. Bild: Maria Bürkle

Wie bist du auf die Idee gekommen, ein Buch zu einem Thema zu schreiben, zu dem es schon so viel zu lesen gibt?

Bernd Ulmann: Ich habe, wie wahrscheinlich die meisten anderen auch, schon Einzelnes von diesem Rechner gehört. Nachdem ich öffentlich zugängliche Bilder des Rechners gefunden hatte, wollte ich wissen, was dahinter steckt und dann tauchten vor drei oder vier Jahren die ersten Manuals bei bitsavers auf.

Was hat sich aus diesen Dokumenten neues ergeben?

B. Sie zeigen detailliert, wie diese Maschine mehr als alle nachfolgenden Rechner die Technik geprägt hat, die wir heute einsetzen - von Computernetzwerken über hoch ausfallsichere Systeme, grafischen Benutzeroberflächen, Multitasking bis hin zum Real-Time Data Break (sprich DMA-Zugriff): Das ist alles im AN/FSQ-7 vorweggenommen worden, ohne dass es je groß publik wurde.

Ein SAGE Control Room

Nach dem Bau des Rechners ist also eine "historische Lücke" entstanden, in der all diese Erfindungen gar nicht benutzt wurden oder bekannt waren und jetzt hält man vieles davon für Entwicklungen wesentlich späterer Zeiten?

Bernd Ulmann: Das mag zum Teil natürlich sein. Aber obwohl nie etwas in dem Maße nach außen gedrungen ist, hat der AN/FSQ-7 schon einen riesigen Einfluss gehabt, weil die meisten Entwickler nach Abschluss des Projektes in die Computerindustrie gegangen sind. Wenn man sich beispielsweise den Gründer von DEC anschaut, war letztlich er derjenige, der parallel zum Whirlwind-Projekt den Memory Test Computer entwickelt hat und in Kontakt mit Kernspeichern und Computerarchitektur kam. Schaut man sich vor diesem Hintergrund dann die PDP-1 an, stellt man fest, dass sie gar nicht so unähnlich zum Memory Test Computer ist und der wiederum hat viel von Whirlwind geerbt.

Declassiefied

War das Projekt so lange geheim gehalten oder hat sich dafür niemand interessiert?

Bernd Ulmann: Die ganzen Unterlagen sich schon in den 1980er-Jahren deklassifiziert worden, was aber auch schon ziemlich spät ist, wenn man überlegt, dass die ersten Überlegungen zu Whirlwind und damit zum späteren AN/FSQ-7 bis in die 1940er-Jahre zurück gehen.

Es gibt je ein paar frühere Monografien zu SAGE und dem Whirlwind, etwa Redmond und Smiths "Project Whirlwind" oder später "From Whrilwind to MITRE". Hast du noch neuere Quellen dazu aufgetan?

Bernd Ulmann: Ja, ich habe viele Leute kennengelernt, die teilweise vom damaligen Engineering waren und jetzt in ihren 80ern sind und teilweise jüngere Leute, die früher Wartungstechniker waren und dann solche, die sich selbst "Scope Dopes" nennen, also die, die an den grafischen Displays saßen und tagein, tagaus Luftraumbilder analysiert haben.

Ein "Scope Dope" mit Lichtpistole an einem SAGE-Display

Wie hast du die kennengelernt?

Bernd Ulmann: Ich habe einfach Mails gestreut. Ich habe mich zum Beispiel an den Kurator der Webseite radomes.org (über historische Radar-Installationen) gewandt, ob er meine Bitte um Kontakt zu Leuten aus der Zeit weiterleiten würde - das gab ein sehr positives Echo. Da hat sich dann zum Beispiel ein Captain der US Air Force gemeldet, der früher Chef des Wartungstrupps einer Installation war. Einen anderen sehr ergiebigen Kontakt habe ich über Flickr bekommen. Dort habe ich einfach mal nach "SAGE" gesucht und stieß auf ein paar Bilder, die definitiv nicht in einem Museum aufgenommen worden sind. Und da stellte sich heraus, dass die von einem Mann stammen, der in den 1970er-Jahren dort gearbeitet hat. Der hatte verbotenerweise eine alte Kamera (aus den 1940er-Jahren) in die Installation geschmuggelt und dann Langzeitbelichtungen gemacht. Außerdem hatte der natürlich noch viele interessante "Hands on"-Berichte, aus denen ich erfahren habe, wie es damals wirklich war.

Neues über alte Maschinen

Was haben dir deine Quellen denn neues über den AN/FSQ-7 verraten? Hast du mal ein Beispiel?

Bernd Ulmann: Was ich vorher wirklich nicht wusste, ist, dass man in den späten 1970er-Jahren noch einmal einen Anlauf unternommen hat, um die zu Tausenden pro Maschine verbauten Pentoden durch halbleiterbasierte Fetrons zu ersetzen. Ich kannte diese Bauelemente vorher nicht einmal. Über Umwegen habe ich aus einer Air-Force-Zeitschrift Seiten bekommen, wo das damals als neues Entwicklungsprojekt von SAGE beschrieben wurde. Aus den Originalunterlagen ist das zum Beispiel gar nicht erkenntlich.

Dass da in den 1970er-Jahren noch Verbesserungen und Erweiterungen vorgenommen wurden, ist ja schon bemerkenswert. Einer Tabelle in deinem Buch kann man entnehmen, dass der letzte AN/FSQ-7 erst 1984 abgeschaltet wurde. Was macht man denn mit solch einem Computer Mitte der 1980er-Jahre?

Bernd Ulmann: Eigentlich dasselbe wie in den 1950er- und -60er-Jahren: Luftraumüberwachung. Aber zu dieser Zeit liefen die Computer im Wesentlichen nur noch als Cold Standby, bis die neue Systeme deren Aufgaben völlig übernommen hatten.

Displaybild des SAGE-Monitors bei der Luftraumüberwachung

… Während sich alles herum verändert hat: die Radaranlagen, Telefonsysteme usw.?

Bernd Ulmann: Bei den Radaranlagen hat sich glaube ich bis in die späten 1970er-Jahren hinein gar nicht so viel getan, was die Datenübermittlung angeht - nicht zuletzt, weil man Kompatibilität zu den SAGE-Modems wahren musste.

Abschreckungsmaschinerie

Einer der frühesten Kritikpunkte an SAGE ist, dass das System erst operativ wurde, als gerade die ICBMs in der strategische Kriegsführung auftauchten. Damit war es dann gleich obsolet, weil es zur Detektion angreifender Flugzeuge konzipiert war.

Bernd Ulmann: Gegen diesen Kritikpunkt kann man auch gar nichts einwenden. Nichtsdestotrotz ist natürlich die Frage, was man mit SAGE außerdem erzielen wollte. Die abschreckende Wirkung solch einer Technologie ist schließlich unbestreitbar. Denn für einen Angriffskrieg ist es ja ein Unterschied, ob man gleich mit ICBMs losschlägt oder ob man es erst einmal "nur" mit Langstreckenbombern angeht, selbst wenn sie mit Nuklearwaffen bestückt sind.

Und gegen solche Fälle war der komplette nordamerikanische Kontinent abgesichert?

Bernd Ulmann: Ja. Sogar in Kanada gab es eine Installation. Wobei ein Angriff zugegebenermaßen sicherlich trotzdem möglich gewesen wäre. In den 1960er-Jahren ist ja sogar einmal ein übergelaufener MIG-Pilot auf einer Air-Force-Basis gelandet, auf der sich eine SAGE-Installation befand, die den aber nicht sah, weil er so tief flog. Da kann man allerdings weniger dem Computer als den Radar-Installationen einen Vorwurf machen bzw. das Können des Piloten loben.

Eine oberirdische SAGE-Anlage

Hat die Tatsache, dass fast alle SAGE-Anlagen oberirdisch gebaut wurden, auch etwas mit deren Abschreckungsfunktion zu tun? So etwas gab es ja bei vielen Schutzanlagen, um dem Feind zu zeigen, dass man auf Angriffe vorbereitet ist.

Bernd Ulmann: Das steht zu hoffen. Ich fürchte aber, dass das vor allem durch die Kosten diktiert war. Allein die Installation in Kanada war unterirdisch - und deshalb exorbitant teuer. Deshalb hat man die SAGE-Anlagen zum Großteil fernab besiedelter Gebiete installiert, weil klar war, dass das Primärziele sind. Ursprünglich war sogar geplant, die Anlagen alle unterirdisch zu installieren, aber dann wurde das dem Kongress zu teuer.

In deinem Buch lässt du auch durchblicken, dass auch die Ingenieurszunft einiges vom AN/FSQ-7 gelernt hat.

Bernd Ulmann: Immens viel! Allein so etwas wie Packaging: Das war das erste mal, dass man einen Rechner so gebaut hat, dass er wartungsfreundlich ist. In den Annals of the History of the Computer gab es mal ein Sonderheft über SAGE und ein Sonderheft über die IBM 701, die ja sogar etwas früher als der AN/FSQ-7 entstanden ist, viel kompakter gebaut, aber im Vergleich deutlich schwerer wartbar war. Man muss den kompletten Rechner abschalten um ein Modul herausnehmen zu können. Bei AN/FSQ-7 konnte man im laufenden Betrieb Module wechseln und es lief einfach weiter. Deswegen ist der Rechner auch so groß geworden.

Floor Plan einer AN/FSQ-7-Installation

Elektronik, Informatik und ihre Geschichte(n)

Man kann sich des Verdachts kaum erwehren, dass du auch so etwas wie einen Brückenschlag von der Geschichte zur Elektronik und Informatik des Computers vollziehen wolltest. Gerade zur Elektronik und Programmierung bekommt dein Buch schon beinahe didaktische Züge.

Bernd Ulmann: Das fand ich persönlich auch am interessantesten. Ich komme ja eigentlich aus der Analogcomputer-Geschichte und finde Röhrenrecher ebenfalls unglaublich faszinierend. Mit Transistoren ist es deutlich einfacher als mit Röhren Digitalelektronik zu realisieren, denn bei Röhrenelektronik braucht man ganz viele unterschiedliche Arbeitsspannungen, was bei SAGE ziemlich elegant gelöst worden ist. Als ich bei bitsavers die Wartungsmanuals gefunden habe, konnte ich diese Schaltungen "sezieren" und herausfinden, wie zum Beispiel solch ein High-Speed-Flipflop funktionierte. Das war für mich eine echte Entdeckungsreise.

Dein Buch liefert damit die erste öffentliche Darstellung dieser Elektronik?

Bernd Ulmann: Außer in den Wartungsmanuals ist mir nichts bekannt, wo so etwas mal in der Feinheit beschrieben wurde. Ich habe auch für Whirlwind versucht, ein paar Grundschaltungen darzustellen. Auf Whirlwind geht das System letztlich zurück. Als ich 1993 zum ersten mal in den USA war, gehörte das Computer History Museum noch zu DEC und war in Boston. Die hatten Teile von Whirlwind, allerdings ohne Hintergrundinformation ausgestellt. Man sah da ein paar Röhren-Racks, wusste, dass das Whirlwind-Teile sind, aber weder, wofür die gebaut wurden, noch wie der Rechner funktionierte oder wie seine Architektur war. Dort kam ich aber darauf, dass Whirlwind nur die Vorstufe zu etwas noch Beeindruckenderem war.

SAGE Control Room: Bilder des Displays wurden automatisch auf 35-mm-Film entwickelt und auf eine Leinwand projiziert

Dein Buch ist sowohl historisch als auch elektronisch als auch informatisch sehr "spezialistisch". Hat das viele Auseinandersetzungen mit dem Lektorat gegeben?

Bernd Ulmann: (lacht) Ich musste höchstens eine halbe Stunde auf meinen Lektor einreden, bis er es wirklich für ein gutes Projekt hielt.

Wahrscheinlich hat geholfen, dass du schon gleich am Anfang klarmachst, welchen Gewinn die Informatik aus dem Computer gezogen hat, so dass sein detailliertes Verständnis eben auch die historischen und technischen Grundlagen dieser Disziplin vor Augen führt.

Bernd Ulmann: Was heutzutage diesbezüglich noch am meisten "impact" besitzt, sind die Real-Time-Systeme. Das erste mal, dass man einen speicherprogrammierten Digitalcomputer genommen hat, um von außen kommende Daten in Echtzeit untersuchen zu können und auch ein Feedback zu geben. Mit diesem Digitalrechner war es ja sogar möglich, eine Abfangrakete direkt in ein Ziel zu steuern. Eine andere wichtige Technologie sind die grafischen Benutzeroberflächen. Wenn man überlegt, dass die Anfänge in die 1940er-Jahre zurückreichen und die damals schon Vektor-Displays hatten, die nicht nur Flugbahnen abbilden konnten, sondern sogar noch Zusatzinformationen einblendeten und ein grafisches Eingabegerät (beim Militär natürlich kein Lichtgriffel, sondern eine Lichtpistole), mit der man den Angreifer abschießen konnte... Und dann Computernetzwerke: In den 1940er-Jahren Modems zu bauen, die immerhin 1200 bzw. 1300 Bit pro Sekunde erreichen, ist wirklich beeindruckend. Noch 40 Jahre später hat man mit 300 Baud Daten übers Telefonnetz ausgetauscht.

Die Geburtsstunde des Software Engineering

Ein Vorzug bei der Entwicklung des AN/FSQ-7 war, dass die Ingenieure von Beginn an wussten, wofür der Rechner eingesetzt wird, um so die passende Architektur und Peripherie zu gestalten - bis hin zur Implementierung der Maschinensprache, bei der berücksichtigt werden konnte, ob man einen Multiplikationsbefehl eher braucht als einen Divisionsbefehl (weil sehr häufig Koordinatentransformation stattfinden mussten).

Bernd Ulmann: Eigentlich ist das auch die Geburtsstunde des Software Engineering, weil man zum ersten mal mit einem Problem konfrontiert war, das viel zu groß für einen einzelnen Programmierer und auch zu groß für eine überschaubare Gruppe von Programmierern war. Am Ende entwickelten über 800 Programmierer die Software; das musste ja auch koordiniert werden. Schaut man sich die ersten Vorgehensmodelle an, hat man auf der einen Seite die program specifications und parallel dazu die machine specifications. Dabei ist man wirklich von dem Ansatz ausgegagen, dass ein Problem einerseits software- andererseits hardwaretechnisch gelöst wird.

Wurde da mit Assemblern programmiert?

Bernd Ulmann: Vom Whirlwind hatte man schon Assembler aber - wie es so schön in einem Zitat heißt - haben "echte Programmierer" natürlich, zumindest zu Beginn, direkt in Oktal programmiert, weil sie Assembler für Teufelszeug gehalten haben.

Assembler-Programmierung in Arbeitsgruppen-Teilung kann aber auch in die Hose gehen.

Bernd Ulmann: Stimmt. Aber so, wie die Software strukturiert war, gab es ganz viele quasi nebenläufige Routinen, die unglaublich sauber definierte Schnittstellen besaßen und ihren Datenaustausch über einen zentralen Kommunikationspool leisten. So ein bisschen Objektorientierung ist da schon drin …

Gab es denn auch höhere Programmiersprachen für das System? Um etwa Standards zu etablieren?

Bernd Ulmann: Ja, die gab es. Aber nur ein kleiner Teil der Software wurde in einer höheren Sprache, nämlich JOVIAL, entwickelt. Ein Abkömmling von IAL (International Algorythmic Language - also ALGOL). Da wurde in den späten 1960er-Jahren ein eigener Compiler entwickelt. Die Sprache wird übrigens vereinzelt bis heute eingesetzt - etwa im B-52H-Bomber, in dem noch einiges an JOVIAL-Code drin ist. Und es gibt sogar eine Firma, die bis heute JOVIAL-Compiler für sehr seltsame CPUs baut.

Anekdoten

Um den AN/FSQ-7 rankt sich ja auch einen Haufen skurriler Anekdoten … etwa das Pin-up-Girl auf dem Vektor-Display.

Bernd Ulmann: Da hat übrigens wirklich jemand herausgefunden, was das "Vor-Bild" für diese Strichgrafik war. Man weiß mittlerweile, auf welches Kalenderblatt das Mädchen zurückgeht.

Vermutlich früheste Computer-Kunst: Ein Pin-up-Girl auf dem SAGE-Display. Alle Abbildungen stammen aus dem Buch bzw. dem Fundus Bernd Ulmanns

Und dann war das ja auch der erste Computer mit eingebautem Zigarettenhalter und Aschenbecher.

Bernd Ulmann: Genau. Die Konsole hatten alle Aschenbecher installiert, was übrigens allgemein üblich war. Ich dachte auch immer, das wäre eher eine Ausnahme. In dem Buch "When Computers went to Sea" geht es um vor allem digitale Feuerleit-Rechner für Navi-Applikationen. Auf den Fotos darin sieht man auch, dass selbst die Radar-Konsolen alle Aschenbecher eingebaut hatten.

Außerdem gibt es wohl kein Mainframe-System, das so oft im Kino zu sehen war, wie AN/FSQ-7. Was waren denn das für Installationen, die da in den Filmen zu sehen waren?

Bernd Ulmann: Der Computer taucht in 66 Filmen auf. Die ersten AN/FSQ-7-Installationen sind schon in den 1960er-Jahren aus Kostenersparnis wieder abgebaut worden. Was verblüffend ist, ist, dass das auf der einen Seite ein Top-Secret-Projekt ist, auf der anderen Seite landen die Maschinenkonsolen dann bei Film-Prop-Firmen und werden ganz offen in Filmen gezeigt. Dort sind die Konsolen bis heute noch zu finden. Es gibt sogar eine Firma, von der man sich eine solche Konsole leihen kann.

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