Lund Observatory
Research
Education
Library
Staff
Local events
Seminars
Resources
Links
Lund University



Historien om ASTOL

av Bo Nilsson

Jag ska här kortfattat redogöra för ASTOL's historia vad avser den tekniska delen. Jag undviker att blanda in aktörerna och deras motiv, liksom innehållet i verksamheten, och begränsar mig till utrustningen, när den införskaffades, vad den innehöll, samt förhållanden som påverkar bedömningen av dess ändamålsenlighet.

1. Perioden med densitometermätningar (70-talet).
2. Bildbehandlingsperioden (80-talet).
3. Serverperioden (90-talet).

1. Perioden med densitometermätningar (70-talet).

Lunds Observatoriums mätcenter ASTOL, "the ASTronomical Oracle in Lund", kan sägas ha sin början 1972 som ett datoriserat sätt att noggrant mäta spektra från fotografiska plåtar med en mikro-fotometer, en ombyggd Chalonge-Laffineur, som tidigare använts i åtminstone 20 år. Datorn som togs i bruk var från Hewlett-Packard, en HP 2114A med 8 kByte minne, där fanns en Olivetti-terminal, en remsläsare (tape reader), och en "tape punch", Facit 4070, samt en digital plotter, Complot DP-1-M2.

Datorn, som påstås ha haft en "operation time" av 2 µs, innehöll en AD-omvandlare, som till 10 bitars noggrannhet utförde en omvandling på 22 µs. Via ett interface styrdes en stegmotor, som maximalt tog ett steg på 8 ms. Stegningen kunde också skötas manuellt.

I huvudsak användes BASIC, som innehöll CALL-rutiner, med vars hjälp instrumentet och periferienheterna styrdes. Bakom CALL-rutinerna låg program skrivna i assembly. BASIC ansågs flexibelt av användarna. Det ansågs dock ta mycket minne i anspråk, och NFR:s utvärderingskommitté kritiserade senare (1979) bruket av detta språk som ineffektivt. Dock var språkets ineffektivitet säkert utan betydelse i jämförelse med fotometerns begränsningar.

1977 togs en betydligt snabbare två-dimensionell mikrodensitometer, PDS 1010A, från Perkin-Elmer i bruk. Den kontrollerades av en dator, Interdata 7/16, med 16 kB minne, som i sin tur kopplades till en HP 2112, den nya huvuddatorn, med 32 kB minne, och med ett antal periferienheter innefattande bl.a. 5 MB disk, HP12960A, två bandstationer HP7970B, Tektronix 4010 terminal (2000 tecken/sekund), Facit 4540 matrix printer (250 tecken/sekund), Facit 4023 remsläsare (300 bytes/sekund), Facit 4070 punch (50 bytes/sekund), en plotter, Houston DP-1M (300 steg/sekund). Programmeringsspråket var BASIC, eller som det hette, "ASTOL-BASIC".

Undanlagring av 4000 pixels, bildelement, till minidatorn HP2112 tog 0,24 sekunder, och därifrån till magnetband tog det 0,04 sekunder. Däremot tog det säkert mer än 10 sekunder för PDS:en att mäta upp 4000 pixels, så begränsningen sattes alltjämt av densitometern, ehuru snabbheten nu var betydligt större än tidigare (mer än 3 ggr). Dock var systemet också begränsat på det sättet att man inte kunde utnyttja en mättid för PDS:en på t.ex. 10 sekunder till databearbetning eller annan verksamhet.

Anläggningen användes dock flitigt, ibland var den bokad 2 veckor i förväg, även nattetid, inte bara av astronomer, även av fysiologer och fysiker, och av forskare från hela Sverige, även från institut runt om i Norden och i Tyskland.

Framme vid 1982 befinns HP2112-datorn bestyckad med 64 kB RAM, med operativsystemet RTE-II med möjlighet till programmering i FORTRAN IV, assembly och BASIC, ytterligare en 5MB disk, ytterligare en terminal, HP 2621, en HP plotter 7580A, som också omtalas nedan, och ett bildbehandlingssystem, Lexidata, och den utrustning som hörde till den, se nedan.

2. Bildbehandlingsperioden (80-talet).

1980 utvecklades ASTOL till att också inbegripa bildbehandling, och för det syftet införskaffades en särskild dator, ett bildbehandlingssystem, Lexidata 3400, med 500 kB bildminne, motsvarande 640x512 pixels. Denna hanterades med ett särsilt operativsystem, IDOS. Till denna inköptes en avancerad färgmonitor, Barco, med diverse tillbehör, och också en svart/vit monitor. Vidare införskaffades en hardcopy maskin för produktion av färgbilder både på papper och film (dia, overhead) med databilder som utgångspunkt, Matrix 4007. Utrustningen kompletterades 1981 med en HP Plotter, HP7580A.

1982-83 inhandlades en HP minidator, HP9000/500, i ursprungsversionen innehållande 256 kB RAM. Operativsystemet var ett multi-user hpux. Till detta köptes en terminal, HP2622A, en Winchester-disk, HP 7914R, med 132 MB, och en multiplexer (för att få många terminalanslutningar).

Under de kommande åren uppgraderades minidatorn och dess periferi i flera avseenden. En tape-station, Cipher Cachestreamer 891, en floating CPU, 97043B, senare ytterligare en sådan CPU, ytterligare disk, 7937H med 571 MB och rack (1987), ytterligare RAM, 3 x 512 kB (1986), och 2 MB (1988), och senare ytterligare 2 MB, en ytterligare tape drive, HP7980A (1988). Det institutionella nätverket, LAN, påbörjades 1988, och maskinen försågs med ett LAN-interface, LAN/500 Link. Kontakt med Internet hade dock kunnat upprättas långt tidigare via ett telefon-modem.

Mot slutet av HP9000/500-datorns närvaro på institutionen, alltså 1989, var maskinen med periferi-enheter ett mycket imponerande bygge med 3 CPU:er, 7 MB RAM fördelade på de olika CPU:erna, 4 HP-terminaler av typ 2621-2622, en tape station, Cipher Cachestreamer, en disk HP 7937H och en HP 7914R med 700 MB tillsammans, en hardcopy- kamera, Matrix, en VHS video recorder Panasonic NV-G 12, en Facit printer liksom en HP laser printer, HP Laserjet Series II, en HP Plotter, HP 7580A, och nämnda Lexidata 3400, som anslöts till detta system, och till vilket i sin tur anslöts en Lexidata trackball MK II, den svart/vita monitorn, Cotyron PM 50, och nämnda färgmonitorn, Barco 3/51.

Prestandan hos HP9000/500 har uppskattats till 0,5 MIPS/CPU, vilket kanske motsvarar 0,3 Mflops totalt, bland dagens datorer inte så märkvärdigt. Men den var mångsidig och hade hög driftssäkerhet, och var, som nämnts, ett imponerande byggverk. Prislappen för hela systemet med dess ingående perifierienheter var över 1,5 miljoner efter rabatter (på 38 procent), men exklusive moms.

1986 hände en del saker som sprängde den gamla astoliska pastoralen. Dels skapades BSTOL genom att den s.k. "undervisningsdatorn" - en HP9000/320 med 4MB RAM, 44 MB disk, och floppydisk - donerades av HP till institutionen. Till den fogades 3 grafiska terminaler, och en terminal HP2621, en plotter, HP 7440, samt en printer, HP2225, som klarade 150 tecken per sekund. 320:an förutspåddes ett 5-årigt liv, vilket kom att stämma rätt bra.

Den andra remarkabla händelsen var "PC-utredningen", eller som det hette, "Datoriseringen av institutionen för Astronomi", där PC-datorer förordades som lämpliga i en hel del fall. Sedan dess har otaliga PC-datorer införskaffats, som desktop för forskare och andra anställda, för instrument och andra tekniska tillämpningar, studenter och laborationer, idag används ett 100-tal, en del med Linux installerat.

1988 köptes ett nytt bildbehandlingssystem från ContextVision, GOP302E, ett demonstrationsexemplar. Den innehöll ett bord med en terminal och en grafisk display, en consol bestående av en Facit printer, samt diskutrymme på 160 MB, som senare kompletterades med ytterligare 690 MB. Ett LAN-interface för Ethernet ingick som kommunikationssätt med HP9000/500, och operativsystemet var SUN. GOP:ens kvalitet var dess snabba minneshantering, ett bildminne på 16 MB och ett displayminne på 10 MB. Den speciella minnes-elektroniken hade konstruerats i Linköping som grund för företaget ContextVision. Prislappen låg på knappa miljonen.

1989 efterträddes HP9000/500 av en ny HP-dator, HP9000/835, som införskaffades som uppgradering av hp9000/500. HP9000/835CH med extra RAM på 8 MB, med 3 multiplexer, och exklusive grafisk accelerator, hade ett listpris på drygt en halv miljon. Sedvanlig rabatt utgick med 38 procent, och för HP9000/500 utgick en returkredit på 166 396, och totalt pris för maskinvaran, och därutöver extra mjukvara, blev 190 000.

I priset ingick alltså en returnering av HP9000/500-minidatorn med dess CPU:er och minneskort, och detta utfördes verkligen. I returbrevet till Hewlett-Packard i Sverige skrevs följande minnesvärda ord av den tekniskt ansvarige:

"Maskinen beställdes per telex (!) den 30 nov 1982 och har, utan problem, varit i kontinuerlig drift sedan dess. Med 3 CPU:er och en mängd minneskort har den ett inbyggt reservdelslager som kunde ha gjort den odödlig. Jag kommer att sakna den."

Operativsystem för HP9000/835 var hpux 7.0, den innehöll en CPU och en flyttalsprocessor, 16 MB RAM, och påstods god för 2 Mflops, då närmast som en beskrivning av flyttalsprocessorn. Den hade två HPIB interface, en multiplexer med 18 kanaler för RS232, och LAN-interface. Viktiga periferi-enheter var 571 MB disk, bandstation HP7980A, samt bildbehandlingssystemet GOP.

Exakt samma maskin med samma bestyckning bortsett från GOP:en köptes för NOT's räkning, Nordiska Optiska Teleskopet på La Palma, som bearbetningsdator i kontorshuset, men det är en annan historia.

I det här skedet hade betydelsen av mätverksamheten med PDS:en minskat betydligt, om inte upphört helt, medan bildbehandlingen dominerade. Emellertid inleddes en ny verksamhet, den nätkommunikativa. En mailserver startades, och ett "primitivt surfande på nätet" förekom i god pionjäranda. En Xterminal inköptes för bildbehandling, vilket visade sig vara ett lyckat grepp.

3. Serverperioden (90-talet).

1992-93 inköptes (och uppgraderades) två HP 9000/720 workstations. "nastol" uppgraderades redan 1993 till en 735:a, medan "bstol" alltjämt behållits som en 720:a, men uppgraderats med mera RAM och disk, liksom nastol, både initialt och senare.

Diskutrymmet/RAM för nastol var länge 31,2 GB/272 MB, för bstol 8,5 GB/80 MB.

Operativsystemet, hpux 9, har i båda fallen uppgraderats ett antal gånger. Så småningom togs hpux 10.20 i bruk för både nastol och bstol. Denna version är lite speciell på det sättet att den är gjord både för 32-bitars datorer, som nastol och bstol, och datorer med 64 bitars databuss. Kanske är det därför den i råversionen var "buggy". Kanske tog sig HP rent av vatten över huvet, ty senare har den policyn övergetts, från och med version 11 riktar sig hpux endast till 64-bitars maskiner. Det betydde att nastol inte kunde uppgraderas ytterligare. Däremot har HP patchat upp 10.20 i mycket hög grad, inte bara eliminerat buggar, utan också infört "enhancements" från t.ex. utvecklingen av hpux 11. Det ligger (eller i varje fall låg) i linje med HP's strategi, att "fullända" varje version för sig, även äldre som 8 och 9, genom en omfattande "rekursiv" uppatchning. Denna kostnadsfria support har utnyttjats till fullo.

Till detta ska nämnas de många Xterminaler (14 styckna), från vilka utspridda användare på institutionen har kunnat kommunicera med maskinerna.

Den totala kostnaden inklusive senare uppgraderingar ligger på över 1,1 miljoner efter rabatt men exklusive moms, drift, service, och periferienheter som printrar och dylikt, dock ingick DAT och CDROM i ursprungsköpet.

Vad var kvaliteten i maskinerna nastol/bstol? Framför allt tre saker, för det första en stark utvecklingsmiljö, en plattform för programmering i en modern miljö utan inskränkningar, t.ex. med användande av X Window System, och andra koncept. I detta avseende har maskinerna kanske inte utnyttjats särskilt mycket, men det är en annan historia.

Den andra kvaliteten var att de kunde användas som kommunikativa servrar, mailserver, webserver, osv. I detta avseende har nastol använts i hög grad. Under 8 år var den accessbar som institutions-server i olika avseenden ungefär 99,95 procent av tiden. Den ``kraschade'' den 21 augusti 2000, och ersattes då som en nödlösning av den betydligt svagare maskinen bstol, men med många av nastols tidigare diskar, och med nastols identitet. Vad gäller stabilitet och driftssäkerhet vid för maskinen avsedd belastning skall dock bstol klassas som något bättre än nastol. Gällande nätverksamheten måste påpekas, att institutionen varit beroende av LDC, Lunds Universitets Datacentral, som driver det s.k. lunet.

Den tredje kvaliteten är att maskinerna har en viss beräkningskapacitet, för 735:an och Linpack1000x1000 angiven till 120 Mflops (J.Dongarra). Maskinerna har också använts för forskningsberäkningar, t.ex. bildbehandling och beräkningar för HIPPARCOS, varvid installerade produkter liksom egenutvecklad programvara kommit till användande. Vad gäller bildverksamheten ansågs det inte längre intressant med en särskild bildbehandlingsmaskin. GOP:en ingick visserligen i ASTOL-systemet ännu en tid, men fick en alltmer minskad betydelse.

Vid det tillfälle maskinerna inköptes ansågs 735:an, då försedd med den nya typen av mikroprocessor, RISC, "Reduced Instruction Set Computing", introducerad 1986, som en maskin med mycket goda prestanda för sin prisklass. 735:an använder PA7100, en 99 MHz RISC CPU, medan 720 använder HP-PA RISC 1.1, 50MHz. Jämförelser mellan sex maskiner, varibland 735:an och 720:an ingick, utfördes av Bo Thidé, Inst. för rymdfysik, avd.f.Uppsala, Okt 27, 1992 ("The World's Best UNIX Workstations? A Comprehensive Benchmark Comparison"), och resultatet ger 735:an en mycket markant tätplats. Detta spelade säkert stor roll för det slutliga valet av inköp. Värdet av denna jämförelse kan emellertid diskuteras, valet av datorer i testet synes godtyckligt, och ingen referens finns t.ex. till den tidens bästa superdatorer. Det intressanta i denna analys är egentligen bara mängden av tester (12 styckna), och de olika innebörd dessa har, och därför hur svårt det är att ange en dators prestanda i en siffra. Låt mig kort sammanfatta de använda testen på följande sätt.

1. Testet MIPS (av Bill Joy) tolkar användartiden som ett mått på CPU-tiden,

2. Dhrystone favoriserar snabb stränghantering och systemanrop, men t.ex. inte flyttalsberäkning,

3. Whetstone gynnar trigonometriska funktioner och annat som hänger ihop med den matematiska co-processorn,

4. Linpack mäter (dvs favoriserar) hårdvarans flyttalskapacitet och kvaliteten och tillgängligheten av maskinens "run-time libraries", liksom också storleken och snabbheten hos cache-minnet,

5. Utah gynnar CPU-hastighet, C kompilatorns kvalitet, liksom cache-minne och "disk-throughput",

6. Tools är känslig för kvaliteten i UNIX implementationen,

7. Byte reagerar särskilt på "multi-user" kapaciteten,

8. Saxer avkänner särskilt en kombinerad prestanda av disk och filsystem, t.ex. NFS throughput,

9. C Test gynnar C kompilatorns kvalitet, liksom CPU-hastighet, och filsytemens throughput, men också t.ex. litenheten hos .o filerna,

10. Doduc är känsligt för cache-storlek och matematisk coprocessor,

11. BSD är känsligt för CPU-hastighet, minneshantering, C kompilatorn och UNIX-implementationen, och slutligen

12. Musbus, som är designat för att inte favorisera någon speciell egenskap.

Av dessa tester framstår 735:an som minst dubbelt så bra som sina konkurrenter. I senare tester (se t.ex. "Performance of Various Computers Using Standard Linear Equations Software", J.Dongarra, University of Tennesse, July 3, 1998) hävdar sig 735:an relativt bra alltjämt, ungefär 35 procent av en SGI Origin 2000 (195 MHz, 1 proc.), som Lunarc-1 var uppbyggd av, eller 16 procent av en DEC 8200 5/625 (612 MHz, 1 proc.), som 1998 låg i ett pris runt miljonen, eller 2 procent av en Hitachi S-3800/180 (2 ns, 1 proc.), dvs en 1-processors superdator i toppklass 1998. Slutsatsen är att nastol vid inköpstillfället nog var en utmärkt "compute server" i sin prisklass.

I någon liten grad har nastol (och bstol) använts i utbildningen (laborationer), och utöver detta har den som god multi-usermaskin använts som "desktop" för ett antal användare. I det senare avseendet har vissa brister i nastol kommit i öppen dager (när modern voluminös programvara tagits i bruk), som t.ex "för lite RAM", eller "för lite disk-utrymme", eller "för få file descriptors", varför den senare i ringa grad användes på det sättet.

En bit in på 1990-talet har man på institutionen frågat sig i diverse animerade diskussioner hur behovet av kommunikativa servertjänster framgent ska tillfredsställas. Redan hösten 1999 togs, som ett litet test, en ordinär "Linuxburk", Redhat 5.1, 200MB RAM, 10 GB disk, i bruk som primär mail- och webserver, pc80 kallad, dock med nastol som viktig stödjande "sekundärserver". Den 12:e januari 2001 togs dock ett avgörande steg mot ett nytt system, vars innehåll ligger utanför denna redogörelse. Slutdatum för nastol/pc80 som kommunikativ server sattes till sommaren 2001, och där sätter vi naturligt slutpunkten för ASTOL, liksom för denna historia om ASTOL, må oraklet hädanefter vila i frid.

Fenomenet ASTOL är dock intressant, särskilt den mellersta perioden med minidatorn, eftersom den kring sig samlade många av institutionens astronomer i egenskap av "högteknologiskt under" - som förr astrografen eller meridiancirkeln kunde göra. Sådant är produktivt för forskningen, och därför var ASTOL ett välfunnet namn.


Lund den 26 april 2001
Bo Nilsson, bo@astro.lu.se



Lund Observatory, Box 43, SE-221 00 Lund, Sweden
Visiting address: Sölvegatan 27
Phone: +46 46 22 27300, Fax: +46 46 22 24614
Publisher: Bengt Söderström
E-mail: webmaster@astro.lu.se
Last updated: 2002, May 15

Back to Local information home page