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秘密的冷战 IBM 超级计算机仅为一个任务而建

Hacker News2026年8月26日 05:09

工人在国家安全局总部安装 Harvest (IBM 7950)。这两个控制台配置了 Stretch 系统的通用主机和 Harvest 的流处理协处理器的设置,后者专为高速分析拦截、密码和代码而设计。在冷战最严峻的时期,一台极为专业化的计算机是如此机密,以至于世界都不知道它的存在。它的工作速度比当时的任何其他计算机快了多达 200 倍。它是美国国家安全局的主要密码处理器,自 1962 年古巴导弹危机起,直到越战,以及 1975 年赫尔辛基协定后才停止运行。机器停止工作的唯一原因是其活动部件最终损坏。Harvest 计算机的重要性不仅在于它的功能,还在于它的运行时期。在 14 年的时间里,它是处理国家安全局最敏感拦截信息的引擎,那时的信号情报与任何非核武器的战略武器一样重要。Harvest 是由 IBM 为国家安全局设计和制造的第一台机器之一,专门针对不断涌入的大数据集进行操作,这为今天的计算机管理实时视频流和安全系统奠定了基础。它也是首批作为附加装置构建的机器之一——一个专门的助手,旨在极为出色地完成一个特定的任务,安装在一台通用计算机上。Harvest 的模块化设计类似于 1960 年代的图形芯片,现代 CPU 利用这些芯片来处理大型视频游戏和人工智能运算。所有这些原始的计算能力意味着 Harvest 也需要源源不断的数据流来运行。这导致了另一个开创性的成就:世界上第一台自动磁带库,能够从机器的机架上机器人取出数百个大型磁带盒中的任何一卷。鉴于 Harvest 前所未有的处理和存储能力,机器的设计者自然而然地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,让破解代码者能够严谨地描述密码学问题,正如当时的科学家使用新兴的 Fortran 语言来描述方程和数据处理算法一样。在马里兰州的福特米德,国家安全局的数据中心托管着当时世界上最快的计算机之一——虽然因为其敏感和高安全级的破译代码及寻找密码的工作,鲜有讨论。国家密码博物馆 Harvest 的故事是由解密文件、当代手册和技术概述拼凑而成,提供了计算机历史的新视角。它还为如何满足国家安全需求,特别是在冷战期间,推动计算机技术超越解密和民用计算的极限提供了案例研究。Harvest 独特的历史揭示了一个愿景远超时代的算法、编码、内存和硬件架构。但这台机器只能为了一个独特的目的制造一次,然后最终被悄然退役。国家安全局的秘密机器的核心 IBM 1960 年时代的标志性晶体管化主机 IBM 7030,更广为人知的是 Stretch,为 Harvest(正式称为 IBM 7950)提供了前端。IBM 在 1961 年至 1963 年间将 Stretch 交付给八到九个客户,大多是科学研究实验室。从 1950 年代后半期开始设计和原型开发,Stretch 引入了现在标准的八位字节概念。在其运营的前三年中,Stretch 是非机密世界中速度最快的计算机,尽管它未能满足 IBM 设定的比 Stretch 的前身 IBM 704 快 100 倍的激进目标。当 IBM 的工程师们在纽约州波基普西设计和制造 Stretch 时,公司也在悄悄讨论一台将专门为国家安全局建造的新系统。当时,国家安全局现有的破译计算机——大型的批处理机器,需要人工操作员手动安排每次磁带运行——正在努力跟上来自全球海量拦截消息流的速度。该机构需要的是一台能够全天候自动处理不断涌入数据流的机器。这一需求深刻地影响了 Harvest 的设计。IBM 的 Harvest 系统是为国家安全局的代码破解量身定制的,将 IBM 7030 Stretch 主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,包括拖拉机自动磁带库。两个单元共享两种类型的内存:一个大的主存储器和一个较小的、更快的存储器。当 Stretch 切换到流模式时,Harvest 从内存中获取两个数据流 P 和 Q,并并行处理它们,然后以称为 R 的第三个流返回结果。Chris Philpot 在两次向 NSA 提交失败的提案后,IBM 在 1958 年终于获得了合同:一台基于 Stretch 的机器,辅以定制的协处理器。

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