Příchod hackerů: žalud v kapse

Lukáš Erben 27. 1. 2015

Bez ohledu na to, jaký chytrý telefon máte právě v kapse, si můžete být téměř jisti jednou věcí: autorkou instrukční sady, kterou jeho procesor používá, je Sophie Wilsonová, která působila jako inženýr vývoje v dnes již téměř zapomenuté britské společnosti Acorn, která dala mobilnímu světu zkratku ARM.

V úvodu jsme opravdu neudělali překlep. Sophie Wilsonová byla mladým a geniálním inženýrem a technologem, který, tehdy ještě coby Roger Wilson, působil ve firmě, jež naučila Velkou Británii pracovat s počítači. Nechme tedy stranou otázku, zda Sophie patří nebo nepatří mezi “slavné ženy” úsvitu počítačového věku, transgender téma není pro fantastický příběh ARM (a Acornu) podstatné.

Acorn Computers

Acorn Computers

Stručně musíme pojmout také obsáhlou historii Acorn Computers, společnosti, která se zrodila na troskách neúspěšné spolupráce Chrise Curryho s geniálním (a poněkud excentrickým) Sirem Clivem Sinclairem. Z neúspěchu jejich společného podniku Science of Cambridge (SoC) se nakonec zrodily dvě slavné společnosti: Sinclair Research, jenž se stal díky Spectru celosvětově slavným a Acorn Computer (založený coby obchodní značka společnosti CPU – Cambridge Processor Unit), jehož jméno se mimo Velkou Británii nestalo příliš slavným, ale zato nosíme “potomky” jeho procesorů každý den v kapse (95% chytrých telefonů dnes běží na čipech s jádrem z rodiny ARM), nebo pohánějí naše chytré televizory (35%) a další spotřební elektroniku.

Jméno Acorn Computers bylo podle všeho zvoleno tak trochu jako reminiscence (nebo možná parodie) na Apple Computer. Ostatně logem společnosti je zelený renderovaný žalud doplněný o heslo “The choice of experience”. Zlí jazykové navíc tvrdí, že volba názvu byla dána i tím, že Acorn je v abecedě (a telefonních seznamech) před Apple. A dodávají, že pokud tomu tak je, ukazuje to, že jeho zakladatelé nebyli až takoví vizionáři – mohli přece předpokládat, že s nástupem digitálního věku budou papírové telefonní seznamy minulostí a svět ovládne vyhledávání podle klíčových slov.

Malý počítač s LED obrazovkou

Wilsonová se s Chrisem Currym a Hermannem Hauserem, kteří založili společnost CPU, seznámila coby student na Cambridge. V roce 1978 navrhla vůbec první počítač, který společnost uvedla na trh – Acorn System 1. Jednalo se, podobně jako v řadě dalších prvotin ve druhé polovině 70. let, spíše o experimentální zařízení. AS1 byl ale zajímavý tím že byl dodáván kompletní – včetně 25 tlačítkové klávesnice (hexadecimální plus funkční klávesy) a sedmimístného LED displeje. Počítač poháněl levný procesor MOS 6502 (už jsme o něm v seriálu v minulosti psali) a ve formě sady součástek k sestavení se od března 1979 prodával za pouhých 65 liber.

Acorn System 1 z roku 1979

Acorn System 1 z roku 1979

Následovaly další modely System 2, 3, 4 a 5 uváděné v letech 1980–83, které již byly klasickými osmibitovými počítači s alfanumerickou klávesnicí, procesorem 6502 a až 48 kB RAM. Acorn System ale nebyly tím, co mělo společnost se žaludem ve znaku skutečně proslavit.

První větší úspěch se dostavil v podobě domácího počítače Atom, který byl na svou dobu velmi dobře vybaven a ZX80 i 81 vedle něj vyhlíželi jako chudí příbuzní. Procesor byl opět populární a levný MOS 6502 a podle toho, zda jste si počítač koupili jako stavebnici nebo hotový a v závislosti na velikosti RAM (od 2 do 12 kB) stál 120 až 200 liber. To bylo sice více, než kolik stálo ZX 80/81 (nebo Spectrum), ale Atom nabízel například plnohodnotnou klávesnici.

Acorn Atom z roku 1980

Acorn Atom z roku 1980

Ani Atom ale neměl být zařízením, které Acorn skutečně proslaví.

PC pro BBC

V roce 1979 napsal a vydal britský psycholog a počítačový vědec Christopher Evans knihu “The Mighty Micro: The Impact of the Computer Revolution”. Ještě než na podzim téhož roku zemřel, stihl Evans vytvořit podle knihy scénář pro šestidílný dokument, který natočila a doslova pár dnů po jeho smrti odvysílala britská ITV.

Evans ve své knize předpověděl mimo jiné soumrak tištěných knih a časopisů, nebo to, že studenti budou za dvacet let, tedy na přelomu století, ke svému studiu nezbytně potřebovat osobní počítač a řadu dalších věcí, které se naplnily – byť ne vždy úplně přesně a tak rychle, jak Evans sám předpokládal. Kniha a zejména seriál měly v Británii obrovský ohlas a vedly k tomu, že se téma počítačů a počítačové gramotnosti stalo jednou ze společenských priorit diskutovaných na ministerstvech či v parlamentu.

Následovala typická kolečka politického lobbingu ze strany ministerstev a zainteresovaných vládních agentur, v nichž hrál významnou roli i Sir Clive Sinclair a jejichž cílem bylo vyvinout pro projekt rozvoje počítačové gramotnosti, který měla zastřešit BBC – systém „NewBrain“ (byl to shodou okolností tentýž projekt, kvůli kterému se Sinclair rozešel o pár let dříve s Currym). Vládní agentura ale „nezklamala“ – projekt měl zpoždění a bezpočet problémů a tak BBC musela hledat náhradu. Tu našla v podobě počítače, který měli v Acornu připravený k uvedení na trh. „Proton“ – nástupce Atomu, který nakonec dostal jméno BBC Micro.

Nejen školní počítač

Acorn byl pro projekt počítačové gramotnosti skvělou volbou. Díky kvalitní konstrukci, propracovanému operačnímu systému Acorn MOS, snadné rozšiřitelnosti, podpoře disketových mechanik a dokonce i pevných disků (s kapacitou 20 MB), či na svou dobu velké operační paměti (až 128 kB u modelu B+) se ukázal jako dobrá volba. Pro domácí uživatele byl pravda trochu drahý (235 liber za levnější model A a 335–400 liber za model B, což odpovídá zhruba 40 tisícům Kč v dnešních cenách), ale většina objednávek měla přicházet ze škol.

Skutečnost ale byla jiná – BBC Micro se prodávalo jak housky na krámě. Původní odhady prodeje (12 tisíc kusů) byly za celou dobu výroby modelů Micro (do roku 1994) překonány více než stonásobně a Acorn tak vyrobil na 1,5 milionů počítačů BBC.

BBC Micro – počítač který v 80. letech ovládl britské školy (i domácnosti).

BBC Micro – počítač, který v 80. letech ovládl britské školy (i domácnosti).

Už v době návrhu „Protonu“ si Wilsonová společně s dalšími inženýry v Acornu uvědomovali, že výkon procesoru MOS 6502 bude časem pro řadu náročnějších úloh, nebo dokonce využití v podnicích, slabý. Počítač byl proto vybaven slotem „Tube“ pro instalaci procesorové karty s výkonnějším CPU. MOS 6502 by v takovém případě sloužil pouze pro řízení I/O obvodů počítače. Právě myšlenka nabídnout rychlejší procesor, coby rozšíření stávajícího počítače, stála u zrodu procesorů ARM.

ARM: Acorn RISC Machine

Z firmičky se ziskem 3 tisíce liber v roce 1979 se během čtyř let stal gigant, který vydělával bezmála osmimístné částky. Společnost byla přetvořena na Acorn Computer Group a její inženýři se vrhli do hledání nového procesoru pro počítače, které by mohly v kancelářích konkurovat IBM PC nebo Apple Lisa.

Žádný se ale nezdál ideální – dokonce i „luxusní“ čipy, jako byla Motorola 68000 nebo NS 32016, byly v některých směrech horší než levný MOS 6502, zároveň ale bylo jasné, že pro nový grafický operační systém s okny (který byl po uvedení Apple Lisa pro Acorn jasnou budoucností) bude potřeba výkonný čip. Poté co dva z konstruktérů Acornu, Furber a Wilsonová, navštívili vývojovou laboratoř Western Design ve Phoenixu, kde byl připravován inovovaný model MOS 6502, došli k závěru, že nejlepší cestou bude navrhnout vlastní procesor.

Při návrhu se inspirovali teoretickými pracemi projektu Berkeley RISC a rozhodli se vytvořit procesor s tzv. redukovanou instrukční sadou (RISC). Wilsonová začala s návrhem instrukční sady, která byla testována pomocí softwarové emulace na BBC Micro se dvěma procesory 6502. Poté co vše bylo otestováno a připraveno, bylo načase převést emulovanou teorii do praxe křemíkového čipu.

Projekt Acorn RISC Machine (ARM) byl oficiálně zahájen v říjnu 1983 a během následujících čtyř let spolykal celkem pět milionů liber. Výrobou čipu byla pověřena společnost VLSI, která první čip ARM vyrobila 26. dubna 1985 – a kupodivu již tento první vzorek po zapojení fungoval. Byla tu jen jedna záhada: ručička připojeného měřáku byla na nule. Zdálo se, že procesor funguje, aniž by spotřebovával jakoukoliv energii.

Nízká spotřeba: z nouze ctnost i náhoda

Jak později vysvětlil jeden ze zakladatelů Acornu Stephen Furber: ARM byl navržen pro stolní počítače a spotřeba tedy nehrála zásadní roli. Procesor ale měl být levný – a aby byl levný, muselo být možné jej zabudovat do plastového pouzdra, které velmi špatně odvádí teplo. Proto bylo třeba celý čip navrhnout tak, aby spotřebovával méně než 1W. Spotřeba procesoru byla ale ve skutečnosti tak nízká, že prototyp dokázal fungovat doslova „ze zbytkového proudu“, jak v rozhovoru pro The Register po letech vzpomínala Sophie Wilsonová.

Testovací deska, na kterou byl prototyp mikroprocesoru připojen, měla vadu: na vodičích, které měly procesor napájet, nebylo žádné napětí. Procesor tak vlastně běžel jen díky proudu, který „protékal“ z logických obvodů. Že může fungovat jen s minimem energie – to, pro co si ARM dnes celý svět tolik cení – na to jsme přišli vlastně jen náhodou.

Sophie Wilsonová v rozhovoru pro The Register.

ARM1 se stal mozkem rozšiřující karty pro BBC Micro, která byla základem vývojového kitu, na němž se zrodil první počítač s ARM procesorem – Acorn Archimedes. BBC Micro se pro vývoj projektů ARM používal díky rozhraní Tube ještě řadu let (poslední rozšiřující kit s procesorem ARM7TDMI a 64 MB RAM byl uveden na trh v roce 2006!)

Britské „Atari“

Ještě než si našly cestu do mobilních zařízení, poháněly procesory ARM2 na přelomu 80. a 90. let rozsáhlou rodinu osobních a domácích počítačů Acorn Archimedes. Jejich sláva byla sice omezena prakticky výhradně na ostrovy Albionu (hlavní konkurencí byly Commodore Amiga a Atari ST, oproti nimž měl ale Archimedes zhruba 4× vyšší výpočetní výkon – právě díky procesorům ARM2).

Archimedes navázal na úspěšné BBC Micro – mimo jiné obsahoval i jeho emulátor, ale také grafický operační systém Arthur (později RISC OS). Do prodeje se postupně dostalo několik desítek modelů včetně laptopu. Archimedes ale nedokázal čelit invazi PC a Maců v devadesátých letech. Acornu se navíc nepodařilo proniknout do lukrativního světa „byznysových“ počítačů a ani poslední pokus – síťové počítače ANC (Acorn Network Computing) z roku 1996, jejichž vývoj vedla také Sophie Wilsonová, nepřinesly úspěch.

Síťový počítač Acorn Netstation z roku 1996

Síťový počítač Acorn Netstation z roku 1996

ARM Ltd.

Na konci 80. let se objevila řada projektů, které zkoumaly možnosti využití procesorů ARM v přenosných zařízeních – mimo jiné rané typy tabletů pro elektronické knihy a časopisy. Zásadní zlom pro ARM přišel v podobě Apple – společnost už koncem 80. let experimentovala s počítačem pod názvem Mobius, který měl být poháněn ARM RISC, ten byl ale nakonec z obav přílišné konkurence pro Mac odstaven „k ledu“. Pak ale přišel projekt osobního digitálního asistenta (PDA) Newton pro nějž bylo třeba architekturu ARM upravit. Apple i Acorn se shodli, že podobné projekty by nejlépe zaštítila samostatná společnost a tak v listopadu 1990 vzniká ARM Ltd. v níž mají po 43% Apple Computer a Acorn Group. Třetím investorem a prvním uživatelem licencí ARM se pochopitelně stává VLSI.

Architektura a procesory ARM se tak stávají na Acornu nezávislé a postupně nacházejí cestu do řady zařízení – některá z těch starších si možná také pamatujete: Konzole 3DO, GameBoy Advance, Apple iPod, Navigace Garmin Pilot (modely z konce 90. let), Psion 5mx a Revo, Apple Newton, HP Jornada a jiné. Dnes procesory s architekturou ARM pohánějí, jak jsme již zmínili v úvodu, 95 % chytrých telefonů.

widgety

Síťově-transgenderní epilog

Acorn na konci devadesátých let získal peníze z úpisu akcií ARM Holdings a rozhodl se oprášit slávu svých počítačů. Žlutá „Phoebe“ ale nakonec na trh nedorazila (což bylo asi moudré rozhodnutí) a Acorn se pod novým názvem Element 14 pustil vcelku úspěšně do nového byznysu v oblasti síťových technologií ADSL a IP televize (v pozadí navíc proběhla řada majetkových přesunů a změn). Už v roce 2000 jej koupil Broadcom a udělal z něj svou DSL divizi.

Sophie Wilsonová na odborné přednášce v roce 2009

Sophie Wilsonová na odborné přednášce v roce 2009

Pro Broadcom dnes pracuje i Sophie Wilsonová coby vedoucí oddělení návrhu integrovaných obvodů v jeho britské pobočce v Cambridge. Na veřejnosti se vyjma odborných konferencí příliš neobjevuje, zahrála si ale v dramatizaci počítačové historie Micro Men, kterou natočila BBC. Nehrála ale pochopitelně svou někdejší postavu (Rogera Wilsona) – objevila se v jedné z rolí vedlejších. V posledních pěti letech získala řadu uznání a ocenění včetně „Fellow of the Royal Society“.

Odkazy

Videa

Texty

Našli jste v článku chybu?
Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

120na80.cz: Co je padesátkrát sladší než cukr?

Co je padesátkrát sladší než cukr?

Lupa.cz: Další Češi si nechali vložit do těla čip

Další Češi si nechali vložit do těla čip

120na80.cz: Na různou rýmu různá homeopatie

Na různou rýmu různá homeopatie

Lupa.cz: Cimrman má hry na YouTube i vlastní doodle

Cimrman má hry na YouTube i vlastní doodle

Podnikatel.cz: Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?

Vitalia.cz: 5 chyb, které děláme při skladování potravin

5 chyb, které děláme při skladování potravin

DigiZone.cz: Digi Slovakia zařazuje stanice SPI

Digi Slovakia zařazuje stanice SPI

DigiZone.cz: Wimbledon na Nova Sport až do 2019

Wimbledon na Nova Sport až do 2019

DigiZone.cz: Ginx TV: pořad o počítačových hráčích

Ginx TV: pořad o počítačových hráčích

Podnikatel.cz: Byla finanční manažerka, teď cvičí jógu

Byla finanční manažerka, teď cvičí jógu

DigiZone.cz: Parlamentní listy: kde končí PR...

Parlamentní listy: kde končí PR...

DigiZone.cz: Světový pohár v přímém přenosu na ČT

Světový pohár v přímém přenosu na ČT

Vitalia.cz: Pryč se zastaralým stravováním ve školách

Pryč se zastaralým stravováním ve školách

Vitalia.cz: Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

DigiZone.cz: Funbox 4K v DVB-T2 má ostrý provoz

Funbox 4K v DVB-T2 má ostrý provoz

Vitalia.cz: Tradiční čínská medicína a rakovina

Tradiční čínská medicína a rakovina