Chika Supercomputer – Rapport

-
Chika Supercomputer
'97
Projekt til UngeForskere
Allan Krogh Jensen
Dec. 1996- Maj. 1997
Indledning
Sidste 6r udskrev Kommunedata en konkurrence.Hvor den der kunne bryde en kode, inden for en
mined ville blive belonnet med 50.000 kr. Opgavengik ud pi at finde de to faktorer, der ganget
med hinanden gav et oplyst t}24-bittal. Jeg fandt hurtigt ud af at det ville tage meget lang tid at
bryde den, med en almindelig PC'er. Derfor fik jeg den id6 at lave et programmeringssprog,kaldet
Chika, som skulle vrere specialisereti storetal. Programmetblev ikke frerdigt, til JP Forsker 1996,
men jeg provede alligevel at sendedet ind. Nu vil jeg si tage projektet op igen, men denne gang
med speciel designet og hjemme bygget supercomputermed tilhsrende operativ system og et faktor
oplosningsalgoritme.
Formfll
Formilet med projektet er at konstruereen computer der er specielt god til at arbejdemed store tal.
Den kan f.eks. bruges til at lave store koder, eller bryde store koder. Det vil sige den kan lave koder
som simpelthen ikke kan brydes. Eller den kan konkurrere med de amerikanskeuniversiteter om at
beregnedet hidtil storsteprimtal. Rekordeni GuinessRekordbog er et primtal med over 2,5
milliarder cifre. Denne rekord kan Chika Supercomputerdog ikke sli. Den har kun hukommelsetil
et tal pi max. 64.000 cifre. De andreenhederi computerenkan klare uendeliglangetal!
Teori
Chika er en helt ny type computer struktur, der som sagt er speciel god til store tal. Den arbejder
med tallene ciffervis, ligesom et menneskegar ph et stykke papir. Det gar at alle enheder,undtaget
hukommelseme,kan arbejdemed uendelig storetal. Den har i modsretningtil alle andre computere
ingen clock-frekvens. Alt data overfarselforegdr nir den enkelteproces er frerdig, jeg kalder det
"relativ clock-frekvens". I en normal computer udfores en opgavei mange trin, i Chika
"produktions" proces.Det gar at tallene
Supercomputerudfsres den i en automatisk forud opsat
ikke skal manipuleresnir de fsrst er kommet igennemproceduren.
Projektforlob
I november 1996 fandt jeg phatprave at skaffe pengetil opbygning af en supercomputer.Jeg sogte
fsrst stotte hos blandt andet SiemensNixdorf, Motorola og Philips, men uden resultat. Si sendtejeg
en ansogningind til Unibanks Opfinder Fond, det gav et positivt resultat,si jeg modtog 10.000kr.
fra dem. De plejer ellers ikke at give pengetil en opfindelseuden direkte kommerciel vcrdi. Men de
mente at det var en god id6 at bygge en computer der kan gore det sv&rer eller helt umuligt for
hackereat trenge ind i bankernessystemer.Dette gjorde at jeg nu havde den skonomiske baggrund
for at bygge computeren.Jeg har vedlagt en tidsplan fra december1996,og en fra marts 1997,
opgaverneer blevettrykket mereog meresarnmen!Og dajeg fik at vidde at UngeForskere1997
skulleafholdesallerede2.Maj kom dermeretryk p&.
herefterkunnetegningaf diagrammerbegynde.Det
Forstskulleteorierog koderbestemmes,
om dagen,satte
foregikmed et smartCAD systempi computer.NArjeg havdetegnetdiagrammerne
jeg typisk min computertil automatisk,udfradiagrammerne
at laveet print-layoutom natten.PA
KageTekniskeSkole,hvorjeg g&r,fik jeg lov til at fremstilleprintpladerne.Operativsystemet
Chika-OSkunnejeg ogsi brugetil mit programmeringsprojekt.
Opbygning
Supercomputerens
Aritmetiske-, logiske- og hukommelsesenhederer opbygget omkring et matrix net af forbindelser,
Connection Points (se tegning 2), dissemoduler styresaf en Execution Unit (se tegning 1), den
kontrollere alt datatrafik i computeren,eller processensvej i matrixen.
De aritmetiske enhederbestar af folgende: Adderings og subtraktionsenhed (se tegning 3). En
enhed,der kombineret med en andenaritmetisk enhedkan gentagedennesfunktion. F.eks. kan den
sammenmed adderingsenhedenvirke som en multiplikations enhed,ved gentagenaddition, den
kaldes Continued Arithmetics Unit (se tegning 4). En nu1-flyttende-enhed,den kan dividere med 10
ekstremthurtigt, den kaldes Zero Removing Unit (se tegning 5).
De logiske enhederbestir af: En sammenligningsenhed,der kan sammenligneto tal og sende
forholdet direkte til registrenei I/O kortet, den kaldes CompareUnit (se tegning 6). En direkte
datalinie ind i matrix nettet, forbundet til VO kortet. De sekshukommelsesenhederstyrer
hastighedeni systemet,adressernegenereresintemt i enhederneefterh&ndensom dataeneleses eller
skrives, enhedernekaldes Memory Unit (se tegning 6).
Supercomputerenbliver styret af en PC (se senere),gennemdet omtalte I/O kort. Det er forbundet
til supercomputerenvia et 32 leders fladkabel. Supercomputerener udstyret med en 5 V
"subrack" kasse,salnmen
stromforsyning til 220 V,til eget forbrug. Den er indbygget i en sikaldt
de 20 andre printplader, i Europakort format.
PC Operativ Systemtil Supercomputeren
Til at styre supercomputerenbruges et selv-programmeretoperativsystemkaldet Chika-OS. Jeg har
vedlagt en "beta" version af programmet pi diskette,da programmet ikke er helt frerdigt endnu.
Filen hedderChika-OS.EXE.
Frogrammernetil supercomputeren,ksres ved at dereskoder sendestil I/O kortet. Instruks
syntaksentil supercomputerener vist pi plan 3. Tallene som computerenskal arbejdemed lagrespi
PC'erens harddisk, indtil de skal bruges,hvor efter de sendesgennemI/O kortet videre til
hukommelsesmodulerne i supercomputeren.Selve processenforegir i supercomputeren.NAr et tal
er ferdig behandletkan det sendesgennemI/O kortet ind pi PC'erens harddisk.
Algoritme til Faktoroplosning
ved programmet
Den algoritmesombliver brugttil at faktoroploseet tal, er domonstreret
"faktor.exe"pi denvedlagtediskette.Det er enversiontil ennormalPC'er,compiledfra Qbasic.
Der indskriveset tal (n) somsnskesoplosti to faktorer(p og q). Det gor algoritmenved at gangep
og q, og seom det giver tallet n. P forogeshver ganget q tal er efterprovet.Q trimessi resultatet
bliver si tretpi n sommulig, hvis resultatetbliver lig n, er faktorernefundet.Alt detteer svrrt at
forklaremedtekst,derforer der vedlagtet blokdiagramfor algoritmensombilag.
Konklusion
Projektet har miske vreret lidt for stort, til at kunne fnrdiggares pi fem mineder. Men jeg har
arbejdetmeget for at blive faerdigtil en eventuelfinale deltagelse2.Maj. Projektet har da dette blev
skrevethaft et budget pi lidt over 10.000kr., som jo for det meste er blevet betalt af Unibanks
Opfinder Fond. Jeg har vedlagt nogle billeder af supercomputeren,under montering, der er ogs6
nogle billeder af alle de notater og tegningerjeg har lavet. Det skal sigesat billederne er taget for
noget tid siden. Hvis i har nogle sporgsmfrlkan i bare kontakte mig.
Kildeliste
Jeghar fbetinformationfra falgendekilder:
af: P. E. Melsen
Digital Elektronik I
Digital Elektronik2
af: P. E. Melsen
RS Radio-PartsTekniskHotline
Internettet
Bilagsliste
,A
,
Papir:
Tegning 1
Tegning 2
Tegning 3
Tegning 4
Tegning 5
Tegning 6
Tegning 7
Tegning 8
Plan 1
Plan2
Plan 3
Diagram for ConnectionPoint Module
Diagram for Execution Unit
Diagram for Addition & SubtractionUnit
Diagram for Continued Arithmetics Unit
Diagram for Zero Removing Unit
Diagram for CompareUnit
Diagram for Memory Unit
Blokdiagram for algoritme til faktoroplosning.
Tidsplan fra December1996
Tidsplan fra Marts 1997
Syntaks og instrukstionssrettil supercomputeren.
Foto:
Et ark med foto
Diskette:
Chika-OS.exe
Faktor.exe
Chika Operativ Systemtil PC
Faktoroplosningsprogram til PC
Der er lavet bilag nok til to ringbind, men de er ikke alle vedlagt!
Venlig Hilsen:
Allan Krogh Jensen
Rodtjorneparken2L
4660StoreHeddinge
Tlf.: 53 70 4293
com
E-mail: chikadatalogics@hotmail.