Bir Bilgisayarın Merkezî Bir Kadrodan Uzakta Çalıştırılması
Howard Bromberg
MERKEZİ BİR KADRODAN UZAKTA
HOWARD BROMBERG
David Taylor Model Basin
Washington 7, D. C.
David Taylor Model Basin, Philadelphia’daki Remington-Rand Univac fabrikasında Donanma Bürosu için bir bakıma benzersiz bir bilgisayar tesisini sürdürmektedir. Temmuz 1955’in başlarında, Model Basin’de Univac zamanını kullanan belirli devlet yüklenicilerinin, bilgisayar sürelerini artırmadan zorlu gereksinimleri etkin biçimde karşılayamayacakları anlaşılmıştır. Model Basin’de gece gündüz çalıştığımızdan, ek süre taleplerinin orada karşılanamayacağı açıktı.
Artan sayıda yüksek öncelikli problem ve bunlar için çözüm olanağının bulunmamasıyla durum oldukça umutsuz bir hâl aldı. Sonuç olarak, gerçek gereksinim ve savunma ihtiyaçlarının aciliyeti nedeniyle Remington-Rand’den bir bilgisayar talep ettik ve onlar da Philadelphia’daki fabrikalarında bulunan bir bilgisayarın kullanılmasını önerdiler. Gerekli sözleşme düzenlemeleri yapıldıktan sonra, bir bilgisayar (daha doğrusu bir dizi bilgisayar), bir Unityper I, bir Uniprinter ve yüksek hızlı bir yazıcı, fırsat bulundukça kullanma esasına göre Temmuz’un son haftasında kullanımımıza sunuldu.
Remington-Rand fabrikasının artık bir devlet bilgisayar tesisi hâline gelmiş olmasının yanı sıra, tüm ekipmanların son montajı ve testleri ile özel bileşenlerin, manyetik bantların ve cıva tanklarının üretimi de burada gerçekleştiriliyordu. Geniş test alanında, sevkiyat için birleştirilen, test edilen ve sökülen beş tam bilgisayar bulunuyordu. Montaj yaklaşık iki hafta sürüyor ve testler üç ayda tamamlanıyordu. Çalışmalar, her ay yeni bir bilgisayar sevk edilecek şekilde kademeli olarak yürütülüyordu.
Benzer biçimde, beş yüksek hızlı yazıcı test istasyonunun her birinde her yedi haftada bir yazıcı tamamlanıyordu. Bir bilgisayar, iki ay test edildikten sonra kullanımımıza veriliyordu. Daha sonra bu makineyi kalan bir aylık süre boyunca kullanıyor, sürenin sonunda ise sevkiyat için sökülüyordu. Ardından masalarımızı, dosyalarımızı, bantlarımızı, yazıcımızı, daktilomuzu, deneyimlerimizi ve anılarımızı toplayarak, iki aylık test sürecini tamamlamış olan diğer bilgisayarlardan birine geçiyorduk.
Böylece, üzerinde çalıştığımız problemlerin yinelemeleri ve bu problemlerin yinelenen çalıştırmaları dışında, biz de bizzat büyük bir yinelemenin içinde yer almış oluyorduk.
Böyle bir kişileştirmeye izin verirseniz, her bilgisayarın, diğer tüm bilgisayar kişiliklerinden ayrı ve kendine özgü bir kişiliğe sahip olduğunu gördük. Belirli bir makineyle kısa süreli karşılaşmamız sırasında, onun çeşitli fobileri ve kompleksleriyle yakınlık derecesine varacak ölçüde tanışmamız ve en yüksek verimli zamanı elde edebilmek için bunları normalleştirmemiz gerekir. Bu tanılama ve giderme süreci, büyük ölçüde sabır, sorunsuz rutinler ve azımsanmayacak miktarda akıllı arıza giderme ile önleyici bakım gerektirir. Ancak insan ile bilgisayar arasındaki bu zeka engelini aşmayı başarır başaramaz, kısa tanışıklığımız sona erer; çünkü bu bilgisayar da sevk edilmek zorundadır ve yerine bir başkası gelir. Böylece ilerleme bizi daha az verimli alanlara iter; bir yineleme tamamlanır ve bir diğeri başlar, öncekinden yalnızca kişilik faktörüyle ayrılır.
Yine de, bilgisayar hâlâ bilgisayardır ve uyumlu bir makineden tam olarak kontrol edilmemiş bir başkasına geçsek bile, önceki bilgisayar karşılaşmalarımızdan edindiğimiz anlayış ve deneyimle güçlenmiş olarak ilerleriz.
Esasen, varlık nedenimizin temel amacı, mümkün olan en yüksek üretken zamanı elde etmektir. Üretken zaman, makine verimliliğinin başka bir ifadesidir: bunu, bilgisayarda geçirilen zamanı dört kategoriye ayırarak elde ederiz: iyi zaman, duruş zamanı, üretken olmayan zaman ve kayıp zaman.
İyi zaman cennettir — her şey doğru çalışır; bunun tam karşıtı ise duruş zamanıdır. Üretken olmayan zaman, hatalı giriş ya da bir rutindeki yanlışlık gibi insan hatalarından dolayı boşa harcanan zamandır. Kayıp zaman ise makine arızasından kaynaklanır. İyi zaman ile üretken olmayan zamanın toplamının, toplam bilgisayar süresine bölünmesi bize makine verimliliğini ya da üretken zamanı verir. Ancak kullanılan makine sayısı, elde edilen üretken zaman miktarıyla hiçbir şekilde orantılı değildir.
Nihai verimliliğimizi belirleyen en büyük tek etken bakımdır; bu bakım, Remington-Rand tarafından haftada 144 saat esasına göre yürütülmekte, haftada iki ayrı sekiz saatlik dönem önleyici bakıma ayrılmaktadır. Esasen yeni bir makinede sürekli hata avına çıkmak anlamına gelen bu bakım türü, yorucu ve uzun vadede tatmin edici olmayan bir süreçtir. Üretim işlerine uygun bir bilgisayarı anında sağlama çabası, New York’taki Remington-Rand Hizmet Bürosu tarafından sağlanan operatörleri de etkilemektedir.
Bir Bilgisayarın İşletimi
Doğrudan bir üretim çalıştırmasında operatörün rolü ihmal edilebilir düzeydedir. Operatörler, çalışmalarımızı ve hizmet rutinlerimizi nispeten kısa sürede öğrenerek çalışma düzenimize uyum sağlamak zorundadır. Bu koşullara rağmen, bakım ve işletme uygulamalarımız ortalama yaklaşık %85’lik bir makine verimliliğinin gelişmesine katkıda bulunmuştur.
Bu tesis, programlama ve programcıların verimli işletim için gerekli olmaması gerçeğinden ötürü bir yenilik taşımaktadır. Programcı olmadan çalışıyoruz ve problemleri yürüten personelin üçte ikisinin daha önce hiçbir bilgisayar deneyimi yoktur. Kısa bir ön hazırlık döneminde temel ilkelere yönelik bir yönlendirmeden sonra, bu alana yeni giren bir kişinin problemlerimizin çalıştırılmasını etkin bir biçimde yürütebildiğini gördük. Bu yönlendirme, yerinde öğrenme yoluyla terminolojiye, ekipmana ve problem işletimine ilişkin kılavuzlara aşinalık kazanmayı içerir. Herhangi bir yaratıcı kodlama yapılmamaktadır; gerçekleştirilen tek kodlama, kontrol bantlarındaki ara sıra yapılan düzeltmeler ya da rutinlerin gözden geçirilmesi içindir. Birim yazımı ve kontrol bantı rutinlerini düzeltmek için gerekli yeterlilik düzeyine kolayca ulaşılmaktadır. Dolayısıyla, başvuru kaynağımızın, üzerinde çalıştığımız problemlere ait işletim talimatları kılavuzu olduğu açıktır. Bu talimatlar, her olasılık için eksiksiz ve doğru olmalıdır; çünkü tesisin verimliliğinin önemli bir bölümü bunlara bağlıdır.
Problemleri yürüten kişiler, zorunlu olarak, problemlerin özünde bulunan ilkelerden ziyade "kesme noktası 1’i ayarlamak" ya da "blok dörde bölme" gibi işlemlerle daha fazla ilgilenmek durumundadır. Bununla birlikte, yürütülen problemlerin genel kapsamını anlamaları ve bilgisayarda çalışırken ortaya çıkan güçlükleri etkili biçimde analiz edebilmeleri için tüm verilerin, talimat bantlarının ve günlük denetleyici kontrol çıktılarının bir kopyasına sahip olmaları zorunludur. Her problem, problemin kendisine mümkün olan en az sayıda başvuruyla çalıştırılır.
Temelde üç farklı problem çalıştırıyoruz. Bunların tümü tamamen programlanmıştır ve ikisi yaklaşık iki yıldır Model Basin’de fiilî üretimde bulunmaktadır.
BETTIS 57
Problem BETTIS 57, gemi tahriki için nükleer reaktörlerin tasarımına bağlı ön inceleme çalışmalarına yardımcı olmak amacıyla Westinghouse Atomic Power Division’ın isteği üzerine David Taylor Model Basin Uygulamalı Matematik Laboratuvarı tarafından geliştirilmiştir. Tüm nötronların hızlı ya da yavaş olarak sınıflandırıldığı ve yalnızca bir uzay boyutunun dikkate alındığı son derece basitleştirilmiş bir fiziksel modele dayanıyordu. Sorun daha sonra, reaktörün sürekli bir reaksiyonu zar zor sürdürebilir hâle geldiği koşulun belirlenmesi olmuştur.
Problem sonlu fark yöntemleriyle ele alınmış, ortaya çıkan matris sisteminin en düşük özdeğerini elde etmek için standart yineleme yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem ayrıca, bileşenleri belirtilen ağ noktalarındaki nötron akı yoğunluğuyla orantılı olan karşılık gelen özvektörü de vermiştir.
Yukarıda anlatılanın biraz değiştirilmiş bir sürümü, şimdiye kadar BETTIS 57 üzerindeki üretim çalışmalarının çoğunda fiilen kullanılmıştır. Reaktörde bulunan “zehir” malzemesinin miktarının bir ölçüsü olan alfa parametresi tanıtılmıştır; problem artık ek olarak, özdeğer eta’nın belirtilmiş dar bir aralık içine düşmesini sağlayacak alfa değerinin belirlenmesini gerektirmektedir. Bu, alfa için iki standart varsayılan değerle başlanarak, daha iyi bir alfa değeri elde etmek üzere doğrusal enterpolasyon kullanılarak vb. yapılır. Hesaplamalar, ortalama olarak, her bir durum için yaklaşık yarım saat gerektirir.
MUG
İkinci programımız olan MUG, iki yıldan biraz daha uzun bir süre önce geliştirilmiş olup o zamandan beri çalışır durumdadır. Mühendislik bakış açısından MUG, bir reaktörün dijital bir benzeridir. Bu reaktör ya düzgün kesitlere sahiptir ya da bir dönel cisimdir. Her iki durumda da daireseldir. Dolayısıyla yalnızca iki uzay boyutu söz konusudur. Üçüncü bir boyut (bağımsız değişken) letarjidir; yani log E₀/E, burada E nötron enerjisidir. Letarji aralığı 3 ile 15 aralığa bölünür ve nötronlar buna göre “enerji grupları” ya da kısaca “gruplar” olarak sınıflandırılmış kabul edilir.
Bir MUG probleminin çözümündeki ilk adım, güç dağılımının varsayılmasıdır (burada kastettiğim tahmin etmektir); yani bir fisyonun çeşitli enerjilerde 2½ nötron ürettiği durumda, birim hacim başına birim zamanda gerçekleşen fisyon oranı. Daha sonra her bir regionette (yani iki uzay ve bir enerji aralığı) için, her tür nötron çarpışmasının gerçekleşme oranını hesaplarız; bunlar elastik saçılma, inelastik saçılma, soğurma ve fisyondur. Buradan yeni bir güç tahmini hesaplanır ve nötronların ayrıntılı bir muhasebesinden sonra bilgisayarın güç sonucu elde edilir.
Bu muhasebe süreci, iş dünyasına özgü bir probleme benzer; çünkü burada her bir regionette için enerji bakımından kaç nötronun girdiği, enerji bakımından kaçının çıktığı, uzay bakımından kaçının girdiği, uzay bakımından kaçının çıktığı, fisyon sonucu kaçının doğduğu ve soğurma sonucunda kaçının yok olduğu kaydedilmelidir. Bu yöntem, 500 bloğa kadar çıktıyı hesaba katabilir. Makine tarafından hesaplanan güç, yinelemeli bir sürecin bir adımının sonucudur ve bir sonraki çalıştırma için güç tahmini olarak kullanılır. Dolayısıyla tek bir problemi yapmak için ardışık yaklaştırma yöntemi gereklidir. Bunun sonucu, yeni bir problemin ilk çalıştırması için gücün oldukça iyi bir tahminidir.
DİJİTAL BİLGİSAYARLARDA SÖZCÜK UZUNLUĞU
(13. sayfadan devam)
İşleyiş
Başlangıç için iyi bir tahmin yoksa, bu yinelemeli yöntem, gerekli adım sayısının görece fazla olması nedeniyle son derece yorucu olabilir. Bununla birlikte, her biri bir öncekine göre yalnızca küçük bir tasarım veya bileşim değişikliği içeren bir problem dizisine uygulandığında etkili olabilir. Bu durum, girdilerin önceki problemlerden hazırlandığı için giriş hazırlığını da önemli ölçüde basitleştirir.
MUG problemleri için hesaplamalar, problem başına ortalama yaklaşık bir buçuk saat gerektirir.
Üçüncü problemimiz, BETTIS 54 adı verilen iki boyutlu bir problemdir. Bunun temel denklemleri, BETTIS 57’ninkilerle aşağı yukarı aynıdır. Kullanılan geometri, daha önce kullanılan r–θ veya r–φ yerine X–Y’dir. Bu problemde kullanılan reaktör tanımı daha esnektir. Problem, sınırların ağ boyunca tanımlanmasına izin veren düzgün bir ağ kullanır ve kaba bir ağdan ince bir ağa otomatik olarak ilerleyebilir.
Böyle iki gruplu bir kodla, 12 veya 13 güç yinelemesinden oluşan tek bir problemin çözümü için çoğu zaman iki tam vardiya harcamak gerekir. Bu durum, elbette, nokta sayısına ve yakınsama hızına bağlıdır. Hem BETTIS 57 hem de MUG problemleri, oldukça geniş bölgeler üzerinde iki kısmi diferansiyel denklemin eşzamanlı çözümünü içerir.
Reaktörlerin tasarımı, çözümlerini gerçekleştirmek için mevcut makine zamanından daha fazla problem yapılmasını gerektirir. Bu nedenle güçlüklerimiz, problemlerin kendilerinden değil, çözümlerinde yer alan etmenlerden kaynaklanmaktadır; zira bunlar zaten kodlanmıştır. Bununla birlikte, bu durum kodlanmış bir programda zorluklar ortaya çıkma olasılığını ortadan kaldırmaz.
Bu durumda temel güçlükleri üç ana kategoriye ayırabiliriz: personel kaynaklı aksaklıklar, öncelik talepleri ve bilgisayar arızaları. Personel kaynaklı aksaklıklar iki alt kategoriye ayrılmalıdır: makine üzerinde fiilen çalışılırken kaybedilen zaman ve giriş–çıkış hazırlığındaki hatalar. İlki görece yaygındır. Bu, yanlış bantların kullanılması, işletim kılavuzuna yeterince aşina olunmaması ve bizim durumumuzda, aynı problemleri daha önce çalıştıran kişinin nerede kaldığının bilinmemesini içerir.
Personelimiz haftadan haftaya ve çoğu zaman günden güne değişmektedir. Bu durum, elbette, ilgili çeşitli laboratuvarların gereksinimlerine bağlıdır. Washington’daki David Taylor Model Basin, Pittsburgh’daki Westinghouse Atomic Power Division ve Schenectady’deki General Electric Knolls Atomic Power Laboratory’nin her biri, fiziksel olarak bir vardiyadan sorumludur.
Şu anda New York’taki Combustion Engineering için de başka bir tür problem üzerinde çalışmaktayız. Model Basin her hafta vardiyasını ya Westinghouse ya da General Electric için çalıştırır; böylece iki haftada bir laboratuvarlardan biri mevcut tüm zamanın üçte ikisini kontrol eder.
Tüm problemlerimiz Pittsburgh ya da Schenectady kaynaklıdır ve çözülmesi gereken problem sayısının, çözüm için mevcut bilgisayar zamanından fazla olduğu türden oldukları için yeterli bir birikim oluşturabilmekteyiz. Merkezî bir yapının olmaması, bizi iletişimle ilgili bir güçlüğün içine sokmakta ve bu da personel kaynaklı aksaklıkların ikinci türünü teşvik etme eğilimi göstermektedir.
Bununla birlikte, söz konusu problemle aşina olmayabilecek bir kişiye telefonla niceliksel girdi verilerinin iletilmesi, en iyi ihtimalle tehlikelidir. Bu problemlerin doğası öyledir ki, herhangi bir homojen grupta her problem bir öncekinin sonucuna bağlıdır. Bir problemin sonuçları incelenirken, aynı doğrultuda yapılacak daha ileri hesaplamaların o kadar gereksiz ve israf niteliğinde olduğu görülebilir ki, derhal değişikliklerin yapılması gerekir.
Girdi verilerinin doğru biçimde kabul edilmesi, hata olasılığını hiçbir şekilde ortadan kaldırmaz; çünkü problemler çalıştırılırken her kişi bu değişiklikleri ya da yeni verileri yeniden yazmak ve düzeltme okumasını yapmak zorundadır. Bilgisayar ile yazıcı arasında gidip gelmek kesinlikle yıpratıcıdır ve bu engeller etkin biçimde aşıldıktan sonra bile bir problem bilgisayardan çıkarılıp daha yüksek öncelikli bir problemle değiştirilebilir.
Her kişinin çalıştırılan her tür problemle aşina olması gerektiği anlaşılmaktadır. Personelimizin önemli bir çoğunluğunun bu alana aşina olmadığı göz önüne alındığında, benim akademik yetkinlik olarak adlandıracağım, genellikle ayrıntılara dikkat etmeyi içeren bir sorunla karşı karşıyayız.
Acemi kişi, yargıda bulunmasına izin verecek kadar kapsamlı bir anlayışa sahip olana dek yargısını askıya alarak, bilinçli biçimde kendini sınırlamalıdır. Dolayısıyla, belirli ayrıntıların genelliklerden önce ustalıkla kavranması, bir tür akademik yetkinliğin geliştirilmesidir.
İlgilendiğimiz ayrıntı, problemlerin çözümünde üretimi içeren husustur. İnsanları, başlangıçta hiçbir şey bilmedikleri problemlerin çözümlerini doğru biçimde yerine getirmek zorunda oldukları bir alanla tanıştırmak, belki de mümkün olan en iyi sistem değildir.
Hesaplamanın hataya açık olduğu kuşkusuzdur. Ancak bu, insan unsurunu içermeyen hesaplama işlemlerinden farklıdır. Bu kurulumun doğası, etkili olabilmesi için hata kaynağının derhal tanınmasını ve ardından ortadan kaldırılmasını gerektirir.
Bizim durumumuzda işletimsel prosedürleri aşırı derecede basitleştirmek gereklidir. Bu sadelik yaklaşımı en başından beri bizimle birliktedir. Süreçleri ilk başlattığımızda, halihazırda yazılmış bazı girdi verilerine ve bir hizmet rutinleri bandına sahiptik. Verilerimizi düzeltebildik ve test bantlarını sınayabildik; böylece ilk günün ilk saati içinde çalışmaya başlamış olduk.
Başlangıçtan başlamak yerine, normalde yapılması gereken programlamanın önemli bir kısmı önceden kurulmuş olarak, bir bakıma ortalara yakın bir noktadan işe girdik. Programlamanın ortadan kaldırılmasını kesinlikle savunmuyoruz. Ancak yalnızca üretim amaçlı çalıştırmalarla ilgilenen böyle bir kurulumda, programcıların sürekli yerleşik olmamasının karmaşıklıkları azalttığını ve üretken olmayan faaliyetleri düşürdüğünü söylüyoruz.
Orijinal kodlamayı yapan programcılar zaman zaman danışman olarak çağrılmakta ve artık iyileştirmeler ile daha iyi kodlar üzerinde çalışmakta serbesttirler.
Özetlemek gerekirse, dokuz ayı biraz aşan bir sürede yaklaşık beş bin saatlik bilgisayar zamanını kullandık ve üç binden fazla problemi başarıyla çözdük.
problem çözümleri.
Ve bazı yönlerden girdi-çıktı düzenini yavaşlatmak zorunda olan merkezden uzaklık eksikliği, ilgili problemlerin aciliyetiyle birleşmiş olsa da, yine de elde edilen sonuçlardan bir şey eksiltmemektedir.
Bu bilgisayar kurulumunun dokuz aylık süresi boyunca, insan ve maddi kaynakların en uygun kullanımını sağlamaya çalıştık. Otomasyonun temel ilkeleri, daha büyük ve daha iyi şeyler için yerine getirilmiş bir ön koşul olarak insanların insanlar tarafından kullanılmasını kabul ediyor gibi görünmektedir. Ancak yalnızca üretim işine adanmış bir organizasyonda bu, yerine getirilmiş bir koşul önceliği olarak değerlendirilemez.
Verimliliği artırmanın bir aracı olarak kaynakları denetlemeye yönelik her girişimde, makinenin rolü göz ardı edilemez. Bu rol yanlış anlaşılabilir. Bir bilgisayar, insan unsurunu yavaş, sıkıcı ve sanatsal olmayan yaklaşımdan çıkararak azami verimliliğe ulaştırmak amacıyla düzenin içine yerleştirilmiş bir katalizördür; bu yaklaşım evrensel bir her derde deva gibi görünmektedir. Bilgisayarın rolünü sabit kabul edersek, yani her zaman bir işi insan unsurundan daha hızlı ve belki de daha iyi yapabileceğini varsayarsak, o zaman “homo-automation” ile ilgilenebilir ve insanın yeteneğinin en avantajlı biçimde kullanılmasını sağlayabiliriz.
Otomasyon
Bu kurulumda, bilgisayarın denenmiş ve doğrulanmış problemler üzerindeki kapasitesini kabul ediyoruz; böylece organizasyon ve analizlerin çoğu, girdi-çıktı sisteminin kararlılığını sürekli artırma isteğini içermektedir. Bu da uzaktan veri işleme sorusunu gündeme getirir. Böyle bir sistemin mükemmelleştirilmesiyle, merkezi bir kadrodan uzakta bulunan bir bilgisayar kurulumu daha da tatmin edici hale gelir; çünkü girdi hazırlığı ve girdi-çıktı iletimi için gereken süre ihmal edilebilir düzeye iner.
Bir üretim kurulumunun etkinliğini belirleyen en büyük tek etken, belirli bir problemle ilgili tüm süreçlerin hangi hızda yürütüldüğüdür. Bilgisayar zamanının her dakikasını hesaba katan verimlilik raporlarımıza bakılırsa, diğer tüm bilgisayar kurulumları gibi göründüğümüzü iddia ediyorum.
Bu belirli elektronik bilgisayar kurulumu ile ilgili olguların bir sonucu olarak, şu anda birçok kişi tarafından benimsenmiş bazı izlenim ve görüşlerin, sunulan kanıtlar ışığında, artık ya birer efsane ya da en azından şüpheli olarak değerlendirilmesi gerektiğini önermek isterim. Sorgulanması gereken görüşler şunları içerir:
- Deneyimli personel, başarılı bir yüksek hızlı bilgisayar kurulumu için gerekli bir ön koşuldur.
- Hiçbir bilgisayar kurulumu genel bir kadro ya da kadrolar dışında etkili biçimde çalışamaz.
- Programcılar ve programlama, tüm bilgisayar kurulumlarının kalbidir.
- Yalnızca ideal koşullar ideal sonuçlar üretir.