Araç Dijital Bilgisayarını Başlat - Launch Vehicle Digital Computer
Fırlatma Aracı Dijital Bilgisayar ( LVDC ) için otomatik pilotu sağlanan bir bilgisayar oldu Satürn V Toprak için piyasaya gelen roket yörüngeye yerleştirilmesi . IBM'in Owego, New York'taki Elektronik Sistemler Merkezi tarafından tasarlanıp üretilmiş olup, Saturn V ve Saturn IB roketlerinin S-IVB aşamasına takılan Alet Biriminin ana bileşenlerinden biriydi . LVDC ayrıca Satürn donanımının lansman öncesi ve sonrası kontrolünü de destekledi. Fırlatma aracından bilgisayara sensör girişlerinden sinyal koşullandırma gerçekleştiren Fırlatma Aracı Veri Adaptörü (LVDA) ile birlikte kullanıldı .
Donanım
LVDC, saniyede 12190 talimat yürütme yeteneğine sahipti . Karşılaştırma için, 2012 dönemi bir mikroişlemci, 3 GHz'de döngü başına 4 talimatı yürütebilir ve saniyede 12 milyar talimata bir milyon kat daha hızlı ulaşabilir.
Ana saati 2.048 MHz'de çalıştı, ancak işlemler, her biti işlemek için 4 döngü, talimat fazı başına 14 bit ve talimat başına 3 faz ile, 82 μs'lik (168 saat döngüsü) temel bir talimat döngüsü süresi için bit-seri olarak gerçekleştirildi. ) basit bir ekleme için. Birkaç talimatın (çarpma veya bölme gibi) yürütülmesi, temel talimat döngüsünün birkaç katını aldı.
Bellek , her biri 14. eşlik bitine sahip 13 bitlik heceler biçimindeydi . Talimatlar tek hece boyutundayken, veri sözcükleri iki heceli (26 bit) idi. Ana bellek, 4.096 kelimelik bellek modülleri şeklinde rastgele erişimli manyetik çekirdekti . 8 adede kadar modül, maksimum 32.768 kelimelik bellek sağladı. Ultrasonik gecikme hatları geçici depolama sağladı.
Güvenilirlik için LVDC, üçlü yedekli mantık ve bir oylama sistemi kullandı. Bilgisayar üç özdeş mantık sistemi içeriyordu. Her mantık sistemi yedi aşamalı bir boru hattına bölündü . Boru hattındaki her aşamada, bir oylama sistemi, tüm boru hatlarında en popüler sonuç bir sonraki aşamaya geçirilecek şekilde, sonuçlar için çoğunluk oyu alacaktır. Bu, yedi aşamanın her biri için, üç boru hattından herhangi birindeki bir modülün arızalanabileceği ve LVDC'nin yine de doğru sonuçları üreteceği anlamına geliyordu. Sonuç, bir Apollo görevi için gereken birkaç saatten çok daha fazla olan 250 saatlik çalışma üzerinden %99,6'lık bir tahmini güvenilirlikti.
Toplam 16.384 kelime kapasiteli dört bellek modülüyle bilgisayar 72,5 lb (32.9 kg) ağırlığındaydı, 29,5 x 12,5 x 10,5 inç (750 mm × 320 mm × 270 mm) boyutundaydı ve 137 W tüketiyordu.
Yazılım mimarisi ve algoritmalar
LVDC komut sözcükleri, 4 bitlik bir işlem kodu alanına (en az anlamlı bitler) ve bir 9 bitlik işlenen adres alanına (en anlamlı bitler) bölünmüştür. Bu, on sekiz farklı talimat varken on altı olası işlem kodu değeriyle bıraktı: sonuç olarak, talimatların üçü aynı işlem kodu değerini kullandı ve hangi talimatın yürütüldüğünü belirlemek için adres değerinin iki bitini kullandı.
Bellek 256 kelimelik "sektörlere" bölündü. Adresin 8 biti bir sektör içindeki bir kelimeyi ve yazılım tarafından seçilebilir "mevcut sektör" veya "artık bellek" olarak adlandırılan global bir sektör arasında seçilen 9. biti belirtir.
On sekiz olası LVDC talimatı şunlardı:
Talimat | işlem kodu | fonksiyon |
---|---|---|
HOP |
0000 | Yürütmeyi programın farklı bir bölümüne aktarın. Modern bir 'atlama' talimatından farklı olarak, işlenen adresi aslında atlanacak adresi belirtmedi, ancak adresi belirten 26 bitlik bir 'HOP sabitine' işaret etti. |
MPY |
0001 | İşlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğini akümülatör kaydının içeriğiyle çarpın. Bu talimatın tamamlanması dört talimat döngüsü aldı, ancak programın yürütülmesini durdurmadı, bu nedenle diğer talimatlar bitmeden yürütülebilir. Sonuç bilinen bir kayıtta bırakıldı. |
SUB |
0010 | İşlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğini akümülatör kaydından çıkarın. |
DIV |
0011 | İşlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğini akümülatöre bölün. Bu talimatın tamamlanması sekiz talimat döngüsü aldı, ancak programın yürütülmesini durdurmadı. |
TNZ |
0100 | Akümülatör içeriği sıfır değilse, talimat yürütmesini belirtilen işlenen adresine aktarır. |
MPH |
0101 | İşlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğini akümülatör kaydının içeriğiyle çarpın. MPY'den farklı olarak, bu komut çarpma tamamlanana kadar yürütmeyi durdurur. |
AND |
0110 | Mantıksal olarak VE akümülatörün içeriği ile işlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriği. |
ADD |
0111 | İşlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğini akümülatör kaydına ekleyin. |
TRA |
1000 | Yürütmeyi işlenen adresinde belirtilen bellek konumuna aktarın. Adres mevcut talimat sektörü içindedir; işlenenin 9. (artık) biti heceyi seçer. |
XOR |
1001 | İşlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğiyle akümülatörün içeriğini mantıksal olarak XOR yapın. |
PIO |
1010 | Proses girişi veya çıkışı: Veri Adaptörü aracılığıyla harici donanımla iletişim kurun. "Düşük sıralı adres bitleri, A1 ve A2, işlemin bir giriş mi yoksa çıkış talimatı mı olduğunu belirler. Yüksek sıralı adres bitleri, A8 ve A9, veri içeriğinin ana bellekten, artık bellekten veya akümülatörden aktarılıp aktarılmadığını belirler." |
STO |
1011 | Akümülatör kaydının içeriğini işlenen adresinde belirtilen bellek konumunda saklayın. |
TMI |
1100 | Akümülatör içeriği negatifse yürütmeyi belirtilen işlenen adresine aktarın. |
RSU |
1101 | Akümülatörün içeriği, işlenen adresinde belirtilen bellek konumunun içeriğinden çıkarılır ve sonuç akümülatörde bırakılır. |
SHR |
01 1110 | Akümülatörün içeriği, işlenen adresindeki bir değere bağlı olarak en fazla iki bit kaydırılır. Bu komut, işlenen adres bitlerinin sıfır olması durumunda da akümülatörü temizleyebilir. |
CDS |
x0 1110 | Veri sektörünü değiştirin. |
EXM |
11 1110 | Yürütmeyi, yürütülmeden önce sonraki komutun işlenen adresindeki değişiklikleri de belirten işlenen adresine bağlı olarak sekiz adresten birine aktarın. |
CLA |
1111 | (Akümülatörü temizleyin ve) belleği yükleyin. |
Programlar ve algoritmalar
Uçuşta LVDC, araç rehberliği için her 2 saniyede bir büyük bir hesaplama döngüsü ve durum kontrolü için saniyede 25 kez küçük bir döngü çalıştırdı. Küçük döngü, her 40 ms'de bir özel kesme tarafından tetiklenir ve çalışması 18 ms sürer.
Apollo Rehberlik Bilgisayarı yazılımının aksine, LVDC'de çalışan yazılım kaybolmuş gibi görünüyor. Donanımın taklit edilmesi oldukça basit olsa da, yazılımın geriye kalan tek kopyaları muhtemelen NASA sitelerinde sergilenen kalan Satürn V roketlerinin Alet Birimi LVDC'lerinin çekirdek belleğindedir .
kesintiler
LVDC, harici olaylar tarafından tetiklenen bir dizi kesintiye de yanıt verebilir.
Bir Satürn IB için bu kesintiler şunlardı:
LVDC Veri Kelime Biti | fonksiyon |
---|---|
1 |
LVDC'ye dahili |
2 |
Yedek |
3 |
Eşzamanlı Bellek Hatası |
4 |
Komut Şifre Çözücü Kesintisi |
5 |
Kılavuz Referans Yayını |
6 |
S-IVB Motor Kesmesinin Manuel Başlatılması |
7 |
S-IB Dıştan Takma Motorlarda Kesinti |
8 |
S-IVB Motor Çıkışı |
9 |
RCA-110A Kesintisi |
10 |
S-IB Düşük Yakıt Seviyesi Sensörleri Kuru |
11 |
RCA-110A Kesintisi |
Bir Satürn V için bu kesintiler şunlardı:
LVDC Veri Kelime Biti | fonksiyon |
---|---|
1 | Küçük Döngü Kesintisi |
2 | Anahtar Seçici Kesintisi |
3 | Bilgisayar Arayüzü Birimi Kesintisi |
4 | Geçici Kontrol Kaybı |
5 | Komut Alıcı Kesintisi |
6 | Kılavuz Referans Yayını |
7 | S-II Yakıt Tükenmesi/Motor Kesintisi |
8 | S-IC Yakıt Tükenmesi/Motor Kesintisi |
9 | S-IVB Motor Çıkışı |
10 | Program Geri Dönüşümü (RCA-110A Kesintisi) |
11 | S-IC İçten Takmalı Motor Çıkışı |
12 | LVDA/RCA-110A Kesme Komutu |
İnşaat
LVDC yaklaşık 30 inç (760 mm) genişliğinde, 12,5 inç (320 mm) yüksekliğinde ve 10.5 inç (270 mm) derinliğindeydi ve 80 pound (36 kg) ağırlığındaydı. Şasi, yüksek sertliği, düşük ağırlığı ve iyi titreşim sönümleme özellikleri nedeniyle seçilen magnezyum-lityum alaşımı LA 141'den yapılmıştır. Kasa, bilgisayar tarafından harcanan 138 watt gücü ortadan kaldırmak için soğutucunun dolaştırıldığı duvarlarla ayrılmış 3 x 5 hücre matrisine bölündü. Hücre duvarlarındaki yuvalarda elektronik "sayfaları" vardı. LVDC'yi bilgisayarın duvarlarından sirküle ederek soğutma kararı o zamanlar benzersizdi ve LVDC ve LVDA'nın (bu teknik kullanılarak kısmen soğutulmuş) üç boyutlu paketleme nedeniyle tek bir soğuk plaka konumuna yerleştirilmesine izin verdi. Enstrüman Ünitesindeki çoğu ekipmanı soğutmak için kullanılan soğuk plakalar, kullanılan ekipman çeşitliliği için çok yönlü olmasına rağmen, uzay görünümünden verimsizdi. LA 141 alaşımı IBM tarafından Gemini klavyesinde, okuma birimlerinde ve küçük miktarlarda bilgisayarda kullanılmıştı ve LVDC'nin daha büyük çerçevesi, o sırada dökülen en büyük LA 141 kütüklerinden üretildi ve ardından çerçeveye CNC ile işlendi. .
Bir sayfa, arka arkaya iki adet 2,5-3 inç (64-76 mm) karttan ve kasaya ısı iletmek için bir magnezyum-lityum çerçeveden oluşuyordu. 12 katmanlı panolar sinyal, güç ve toprak katmanlarını içeriyordu ve katmanlar arasındaki bağlantılar kaplanmış deliklerle yapıldı.
0,3 x 0,3 x 0,07 inç (7,6 mm × 7,6 mm × 1,8 mm) boyutlarında 35 alümina kareye kadar yeniden akışla bir panoya lehimlenebilir. Bu alümina karelerin üst tarafında ipek ekranlı iletkenler ve alt tarafında ipek ekranlı dirençler vardı. Her biri bir transistör veya iki diyot içeren 0,025 x 0,025 inç (0,64 mm x 0,64 mm) yarı iletken yongaları üst tarafa yeniden akışla lehimlenmiştir. Modülün tamamına birim mantık aygıtı adı verildi. Birim mantık aygıtı (ULD), IBM'in Katı Mantık Teknolojisi (SLT) modülünün daha küçük bir versiyonuydu , ancak klip bağlantıları vardı. Çipler ve iletken desenler arasındaki temaslar için bakır toplar kullanıldı.
Elektronik yapının hiyerarşisi aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
SEVİYE | BİLEŞEN | MALZEME | IBM DÖNEMİ |
---|---|---|---|
1 | Transistör, diyot | 0,025 x 0,025 inç (0,64 mm × 0,64 mm) silikon | - |
2 | 14'e kadar transistör, diyot ve direnç | 0,3 x 0,3 x 0,07 inç (7,6 mm × 7,6 mm × 1,8 mm) alümina | ULD (Birim Mantık Aygıtı) |
3 | 35 ULD'ye kadar | 2,5 x 3 inç (64 mm × 76 mm) baskılı devre kartı | MIB (Çok Katmanlı Ara Bağlantı Kartı) |
4 | İki MIB | Magnezyum-lityum çerçeve | Sayfa |
Galeri
Ayrıca bakınız
- Apollo Rehberlik Bilgisayarı
- Apollo PGNCS birincil uzay aracı rehberlik sistemi
- Gemini Uzay Aracı Araç Bilgisayarı (OBC)
Notlar
Referanslar
- IBM, Satürn V Fırlatma Aracı Dijital Bilgisayarı, Birinci Cilt: Genel Tanım ve Teori , 30 Kasım 1964
- IBM, Satürn V Kılavuz Bilgisayarı, Altı Aylık İlerleme Raporu, 1 Nisan - 30 Eylül 1963 , 31 Ekim 1963; Arşiv
- Bellcomm, Inc, Fırlatma Aracı Dijital Bilgisayarı (LVDC) için Bellek Gereksinimleri , 25 Nisan 1967
- Boeing, Satürn V Fırlatma Aracı Rehberlik Denklemleri, SA-504 , 15 Temmuz 1967
- Haeussermann, Walter (Temmuz 1970). Satürn Fırlatma Aracının Navigasyon, Yönlendirme ve Kontrol Sisteminin Tanımı ve Performansı (PDF) . NASA TN D-5869 .
- NASA Marshall Uzay Uçuşu Merkezi, Satürn V Uçuş Kılavuzu SA-503 , 1 Kasım 1968
- NASA Marshall Uzay Uçuşu Merkezi, Skylab Satürn IB Uçuş Kılavuzu , 30 Eylül 1972
- MM Dickinson, JB Jackson, GC Randa. IBM Uzay Rehberlik Merkezi, Owego, NY. "Satürn V Başlatma Aracı Dijital Bilgisayar ve Veri Adaptörü." Güz Ortak Bilgisayar Konferansı Tutanakları, 1964, sayfa 501-516.
- S. Bonis, R. Jackson ve B. Pagnani. IBM Uzay Rehberlik Merkezi, Owego, NY. "Bir Fırlatma-Araç Yönlendirme Bilgisayarı için Mekanik ve Elektronik Paketleme." Uluslararası Elektronik Devre Paketleme Sempozyumu 21–24 Ağustos 1964. Sayfa 226-241.
- IBM, Apollo Study Report, Cilt 2. IBM Space Guidance Center, Owego, NY, 1 Ekim 1963. 133 sayfa. Virtual AGC'de de mevcuttur ( 63-928-130 için arama yapın ).
- NASA MSFC, Astrionics Sistem El Kitabı Satürn Fırlatma Araçları NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi, 1 Kasım 1968. MSFC No. IV-4-401-1. IBM No. 68-966-0002. 419 sayfa. Bölüm 15, LVDC ve Fırlatma Aracı Veri Adaptörü hakkındadır.