Die Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) het 'n sleutelrol gespeel in die Apollo-maanprogram, wat die Saturn 5-vuurpyl aangedryf het. Soos die meeste rekenaars van die tyd, het dit data in klein magnetiese kerne gestoor. In hierdie artikel praat Cloud4Y oor die LVDC-geheuemodule van die luukse Steve Jurvetson.
Hierdie geheuemodule is in die middel-1960's verbeter. Dit is gebou met behulp van oppervlak-gemonteerde komponente, hibriede modules en buigsame verbindings, wat dit 'n orde van grootte kleiner en ligter maak as die konvensionele rekenaargeheue van daardie tyd. Die geheuemodule het egter toegelaat om slegs 4096 woorde van 26 bisse te stoor.
Magnetiese kern geheue module. Hierdie module stoor 4K-woorde van 26 databisse en 2 pariteitbisse. Met vier geheuemodules wat 'n totale kapasiteit van 16 384 woorde gee, weeg dit 2,3 kg en meet 14 cm × 14 cm × 16 cm.
Die maanlanding het op 25 Mei 1961 begin toe president Kennedy aangekondig het dat Amerika 'n man voor die einde van die dekade op die maan sou plaas. Hiervoor is 'n drie-stadium Saturn 5-vuurpyl gebruik, die kragtigste vuurpyl wat nog ooit geskep is. Saturnus 5 is beheer en beheer deur 'n rekenaar (hier oor hom) die derde fase van 'n lanseervoertuig, vanaf opstyg in die Aarde se wentelbaan, en dan op pad na die Maan. (Die Apollo-ruimtetuig het op hierdie stadium van die Saturn V-vuurpyl geskei, en die LVDC-sending is voltooi.)
Die LVDC is in die basisraam geïnstalleer. Sirkelvormige verbindings is sigbaar aan die voorkant van die rekenaar. Gebruik 8 elektriese koppelstukke en twee koppelstukke vir vloeistofverkoeling
Die LVDC was net een van verskeie rekenaars aan boord van die Apollo. Die LVDC was gekoppel aan die vlugbeheerstelsel, 'n 45 kg analoog rekenaar. Die Apollo Guidance Computer (AGC) aan boord het die ruimtetuig na die maanoppervlak gelei. Die bevelmodule het een AGC bevat terwyl die maanmodule 'n tweede AGC bevat het saam met die Abort-navigasiestelsel, 'n ekstra noodrekenaar.
Daar was verskeie rekenaars aan boord van die Apollo.
Eenheid logiese toestelle (ULD)
LVDC is geskep met behulp van 'n interessante hibriede tegnologie genaamd ULD, unit load device. Alhoewel dit soos geïntegreerde stroombane gelyk het, het ULD-modules verskeie komponente bevat. Hulle het eenvoudige silikonskyfies gebruik, elk met net een transistor of twee diodes. Hierdie skikkings, saam met gedrukte dikfilm-gedrukte weerstande, is op 'n keramiekwafel gemonteer om stroombane soos 'n logiese hek te implementeer. Hierdie modules was 'n variant van die SLT-modules () ontwerp vir die gewilde IBM S/360-reeks rekenaars. IBM het SLT-modules in 1961 begin ontwikkel, voordat geïntegreerde stroombane kommersieel lewensvatbaar was, en teen 1966 het IBM meer as 100 miljoen SLT-modules per jaar vervaardig.
Die ULD-modules was aansienlik kleiner as die SLT-modules, soos gesien in die foto hieronder, wat hulle meer geskik maak vir 'n kompakte ruimterekenaar. Die ULD-modules het keramiekblokkies gebruik in plaas van die metaalpennetjies in die SLT, en het metaalkontakte aan die bokant gehad. oppervlak in plaas van penne. Knippe op die bord het die ULD-module in plek gehou en aan hierdie penne gekoppel.
Waarom het IBM SLT-modules in plaas van geïntegreerde stroombane gebruik? Die hoofrede was dat geïntegreerde stroombane nog in hul kinderskoene was, nadat hulle in 1959 uitgevind is. In 1963 het SLT-modules koste- en werkverrigtingvoordele bo geïntegreerde stroombane gehad. SLT-modules is egter dikwels as agteruit beskou in vergelyking met geïntegreerde stroombane. Een voordeel van SLT-modules bo geïntegreerde stroombane was dat die weerstande in SLT's baie meer presies was as dié in geïntegreerde stroombane. Tydens vervaardiging is die dikfilmweerstande in die SLT-modules versigtig gesandblaas om die weerstandsfilm te verwyder totdat hulle die verlangde weerstand bereik het. SLT-modules was ook goedkoper as vergelykbare geïntegreerde stroombane in die 1960's.
Die LVDC en verwante toerusting het meer as 50 verskillende tipes ULD's gebruik.
SLT-modules (links) is aansienlik groter as ULD-modules (regs). ULD-grootte is 7,6 mm × 8 mm
Die foto hieronder toon die interne komponente van die ULD-module. Aan die linkerkant van die keramiekplaat is geleiers wat aan vier klein vierkantige silikonkristalle gekoppel is. Dit lyk soos 'n stroombaanbord, maar hou in gedagte dat dit baie kleiner as 'n vingernael is. Die swart reghoeke aan die regterkant is dik filmweerstande wat aan die onderkant van die plaat gedruk is.
ULD, bo- en onderaansig. Silikonkristalle en -weerstande is sigbaar. Terwyl SLT-modules weerstande op die boonste oppervlak gehad het, het ULD-modules weerstande aan die onderkant gehad, wat digtheid sowel as koste verhoog het.
Die foto hieronder toon 'n silikonmatrys van die ULD-module, wat twee diodes geïmplementeer het. Die groottes is buitengewoon klein, ter vergelyking, daar is suikerkristalle naby. Die kristal het drie eksterne verbindings gehad deur koperballetjies wat aan drie sirkels gesoldeer is. Die onderste twee sirkels (die anodes van die twee diodes) was gedoteer (donker areas), terwyl die boonste regterkantste sirkel die katode was wat aan die basis gekoppel is.
Foto van 'n twee-diode silikon kristal langs suikerkristalle
Hoe magnetiese kerngeheue werk
Magnetiese kerngeheue was vanaf die 1950's die hoofvorm van databerging in rekenaars totdat dit in die 1970's deur vastestofbergingstoestelle vervang is. Geheue is geskep uit klein ferrietringe wat kerns genoem word. Ferrietringe is in 'n reghoekige matriks geplaas en twee tot vier drade het deur elke ring gegaan om inligting te lees en te skryf. Die ringe het toegelaat dat een stukkie inligting gestoor word. Die kern is gemagnetiseer met behulp van 'n stroompuls deur die drade wat deur die ferrietring gaan. Die magnetiseringsrigting van een kern kan verander word deur 'n puls in die teenoorgestelde rigting te stuur.
Om die waarde van die kern te lees, het 'n stroompuls die ring in toestand 0 geplaas. As die kern voorheen in toestand 1 was, het die veranderende magneetveld 'n spanning geskep in een van die drade wat deur die kerne loop. Maar as die kern reeds in toestand 0 was, sou die magneetveld nie verander nie en die waarneemdraad sou nie in spanning styg nie. Die waarde van die bis in die kern is dus gelees deur dit na nul terug te stel en die spanning op die leesdraad na te gaan. ’n Belangrike kenmerk van geheue op magnetiese kerns was dat die proses van lees van ’n ferrietring die waarde daarvan vernietig het, dus moes die kern “herskryf” word.
Dit was ongerieflik om 'n aparte draad te gebruik om die magnetisering van elke kern te verander, maar in die 1950's is 'n ferrietgeheue ontwikkel wat op die beginsel van toeval van strome gewerk het. Die vierdraadstroombaan—X, Y, Sense, Inhibit—het alledaags geword. Die tegnologie het 'n spesiale eienskap van kerne wat histerese genoem word, ontgin: 'n klein stroom beïnvloed nie die ferrietgeheue nie, maar 'n stroom bo 'n drempel sal die kern magnetiseer. Wanneer bekragtig met die helfte van die vereiste stroom op een X-lyn en een Y-lyn, het slegs die kern waarin beide lyne gekruis het, genoeg stroom ontvang om te hermagnetiseer, terwyl die ander kerne ongeskonde gebly het.
Dit is hoe die geheue van IBM 360 Model 50 gelyk het. Die LVDC en Model 50 het dieselfde tipe kern gebruik, bekend as 19-32 omdat hul binnedeursnee 19 mils (0.4826 mm) was en hul buitenste deursnee 32 mils (0,8 mm) was ). Jy kan in hierdie foto sien dat daar drie drade deur elke kern loop, maar LVDC het vier drade gebruik.
Die foto hieronder toon een reghoekige LVDC geheue skikking. 8 Hierdie matriks het 128 X-drade wat vertikaal loop en 64 Y-drade wat horisontaal loop, met 'n kern by elke kruising. 'n Enkele leesdraad loop deur alle kerne parallel met die Y-drade. Die skryfdraad en die inhibeerdraad loop deur alle kerne parallel met die X-drade. Die drade kruis in die middel van die matriks; dit verminder die geïnduseerde geraas omdat die geraas van die een helfte die geraas van die ander helfte kanselleer.
Een LVDC ferriet geheue matriks wat 8192 bisse bevat. Verbinding met ander matrikse word uitgevoer deur penne aan die buitekant
Die matriks hierbo het 8192 elemente gehad, wat elkeen een bis stoor. Om 'n geheuewoord te stoor, is verskeie basiese matrikse saamgevoeg, een vir elke bis in die woord. Drade X en Y het deur al die hoofmatrikse geslinger. Elke matriks het 'n aparte leesreël en 'n aparte skryfinhibeerreël gehad. LVDC-geheue het 'n stapel van 14 basismatrikse (hieronder) gebruik wat 'n 13-bis "lettergreep" saam met 'n pariteitsbis stoor.
Die LVDC-stapel bestaan uit 14 hoofmatrikse
Om na magnetiese kerngeheue te skryf, het bykomende drade vereis, die sogenaamde inhibisielyne. Elke matriks het een inhibisielyn gehad wat deur al die kerne daarin loop. Tydens die skryfproses gaan stroom deur die X- en Y-lyne, en hermagnetiseer die geselekteerde ringe (een per vlak) na toestand 1, en hou al 1'e in die woord. Om 'n 0 by die bisposisie te skryf, is die lyn bekragtig met die helfte van die stroom teenoor die X-lyn. As gevolg hiervan het die kerns op 0 gebly. Die inhibeerlyn het dus nie toegelaat dat die kern na 1 omdraai nie. woord kan in die geheue geskryf word deur die ooreenstemmende inhibeerlyne te aktiveer.
LVDC geheue module
Hoe word 'n LVDC-geheuemodule fisies gebou? In die middel van die geheue module is 'n stapel van 14 ferromagnetiese geheue skikkings wat vroeër gewys is. Dit word omring deur verskeie borde met stroombane om die X- en Y-drade en die inhibeerlyne aan te dryf, bisleeslyne, foutopsporing en die opwekking van die nodige klokseine.
Oor die algemeen is die meeste van die geheueverwante stroombane in die LVDC-rekenaarlogika, nie in die geheuemodule self nie. Rekenaarlogika bevat veral registers vir die stoor van adresse en datawoorde en omskakeling tussen serieel en parallel. Dit bevat ook stroombane vir lees vanaf die leesbislyne, foutkontrolering en klok.
Geheuemodule wat sleutelkomponente wys. MIB (Multilayer Interconnection Board) is 'n 12-laag gedrukte stroombaanbord
Y geheue bestuurder bord
'n Woord in die kerngeheue word gekies deur die onderskeie X- en Y-lyne deur die hoofbordstapel te stuur. Kom ons begin deur die Y-drywerkring te beskryf en hoe dit 'n sein deur een van die 64 Y-lyne genereer. In plaas van 64 afsonderlike dryfkringe, verminder die module die aantal bane deur 8 "hoë" drywers en 8 "lae" drywers te gebruik. Hulle is bedraad in 'n "matriks" opset, so elke kombinasie van hoë en lae drywers kies verskillende rye. Dus, 8 "hoë" en 8 "lae" bestuurders kies een van die 64 (8 × 8) Y-lyne.
Y-bestuurderbord (voor) dryf die Y-kieslyne in die stapel borde aan
In die foto hieronder kan jy 'n paar van die ULD-modules (wit) en die paar transistors (goud) sien wat die Y-kieslyne dryf. Die "EI"-module is die hart van die drywer: dit verskaf 'n konstante spanningspuls (E) ) of stuur 'n konstante stroompuls (I) deur die seleksielyn. Die kieslyn word beheer deur die EI-module in spanningsmodus aan die een kant van die lyn te aktiveer en die EI-module in stroommodus aan die ander kant. Die resultaat is 'n puls met die korrekte spanning en stroom, voldoende om die kern te hermagnetiseer. Dit verg baie momentum om dit om te keer; die spanningspuls is vasgestel op 17 volt, en die stroom wissel van 180 mA tot 260 mA afhangende van die temperatuur.
Makrofoto van die Y-bestuurderbord wat ses ULD-modules en ses pare transistors toon. Elke ULD-module is gemerk met 'n IBM-deelnommer, moduletipe (byvoorbeeld "EI") en 'n kode waarvan die betekenis onbekend is
Die bord is ook toegerus met foutmonitor (ED)-modules wat bespeur wanneer meer as een Y-kieslyn gelyktydig geaktiveer word.Die ED-module gebruik 'n eenvoudige semi-analoog oplossing: dit som die insetspannings op met behulp van 'n netwerk van resistors. As die resulterende spanning bo die drempel is, word die sleutel geaktiveer.
Onder die drywerbord is 'n diode-skikking wat 256 diodes en 64 resistors bevat. Hierdie matriks omskep die 8 boonste en 8 onderste pare seine vanaf die drywerbord in 64 Y-lynverbindings wat deur die hoofstapel borde loop. Buigsame kabels aan die bo- en onderkant van die bord verbind die bord met die diode-skikking. Twee buigbare kabels aan die linkerkant (nie sigbaar op die foto nie) en twee busstawe aan die regterkant (een sigbaar) verbind die diodematriks met die reeks kerne. Die buigkabel wat aan die linkerkant sigbaar is, verbind die Y-bord met die res van die rekenaar via die I/O-bord, terwyl die klein buigkabel regs onder aan die klokgeneratorbord verbind.
X Memory Driver Board
Die uitleg vir die dryf van die X-lyne is soortgelyk aan dié vir die Y, behalwe dat daar 128 X-lyne en 64 Y-lyne is. Omdat daar twee keer soveel X-drade is, het die module 'n tweede X-dryfbord daaronder. Alhoewel die X- en Y-borde dieselfde komponente het, is die bedrading anders.
Hierdie bord en die een daaronder beheer X geselekteerde rye in 'n stapel kernborde
Die foto hieronder wys dat sommige komponente op die bord beskadig is. Een van die transistors is verplaas, die ULD-module is in die helfte gebreek, en die ander is afgebreek. Die bedrading is sigbaar op die stukkende module, saam met een van die klein silikonkristalle (regs). Hierdie foto toon ook spore van vertikale en horisontale spore op 'n 12-laag gedrukte stroombaanbord.
Close-up van die beskadigde gedeelte van die bord
Onder die X-dryfborde is 'n X-diodematriks wat 288 diodes en 128 resistors bevat. Die X-diode-skikking gebruik 'n ander topologie as die Y-diode-bord om te verhoed dat die aantal komponente verdubbel word. Soos die Y-diodebord, bevat hierdie bord komponente wat vertikaal tussen twee gedrukte stroombaanborde gemonteer is. Hierdie metode word "koordhout" genoem en laat die komponente styf verpak word.
'n Makrofoto van 'n X-diode-skikking wat vertikaal gemonteerde koordhoutdiodes tussen 2 gedrukte stroombaanborde wys. Die twee X-dryfborde sit bo die diodebord, van hulle geskei deur poliuretaanskuim. Neem asseblief kennis dat die gedrukte stroombane baie naby aan mekaar is.
Geheue versterkers
Die foto hieronder toon die uitleesversterkerbord. Het 7 kanale om 7 bisse van die geheuestapel te lees; die identiese bord hieronder hanteer nog 7 stukkies vir 'n totaal van 14 bisse. Die doel van die waarnemingsversterker is om die klein sein (20 millivolt) wat deur die hermagnetiseerbare kern gegenereer word op te spoor en dit in 'n 1-bis-uitset te verander. Elke kanaal bestaan uit 'n differensiële versterker en buffer, gevolg deur 'n differensiële transformator en uitsetklem. Aan die linkerkant word 'n 28-draad-buigkabel aan die geheuestapel gekoppel, wat die twee ente van elke waarneemdraad na 'n versterkerbaan lei, wat begin met die MSA-1 (Memory Sense Amplifier)-module. Die individuele komponente is resistors (bruin silinders), kapasitors (rooi), transformators (swart) en transistors (goud). Die databisse verlaat die waarnemingsversterkerborde via die buigsame kabel aan die regterkant.
Uitleesversterkerbord aan die bokant van die geheuemodule. Hierdie bord versterk die seine vanaf die waarnemingsdrade om uitsetbits te skep
Skryf Inhibit Line Driver
Inhibeerbestuurders word gebruik om na die geheue te skryf en is aan die onderkant van die hoofmodule geleë. Daar is 14 inhibeerlyne, een vir elke matriks op die stapel. Om 'n 0-bis te skryf, word die ooreenstemmende slotdrywer geaktiveer en die stroom deur die inhibeerlyn verhoed dat die kern na 1 oorskakel. Elke lyn word aangedryf deur 'n ID-1 en ID-2 module (skryf inhibeerlyndrywer) en 'n paar van transistors. Presisie 20,8 ohm-weerstande aan die bo- en onderkant van die bord reguleer die blokkeerstroom. Die 14-draad-buigkabel aan die regterkant verbind die drywers aan die 14 inhibeerdrade in die stapel kernborde.
Inhibisiebord aan die onderkant van die geheuemodule. Hierdie bord genereer 14 inhibeerseine wat tydens opname gebruik word
Klok bestuurder geheue
Die klokbestuurder is 'n paar borde wat klokseine vir die geheuemodule genereer. Sodra die rekenaar 'n geheue-operasie begin, word die verskillende klokseine wat deur die geheuemodule gebruik word asynchronies deur die module se klokbestuurder gegenereer. Die klokaandrywingborde is aan die onderkant van die module, tussen die stapel en die inhibeerbord geleë, so die borde is moeilik om te sien.
Die klokbestuurderborde is onder die hoofgeheuestapel, maar bokant die slotbord
Die blou bord komponente in die foto hierbo is multi-draai potensiometers, vermoedelik vir tydsberekening of spanning aanpassing. Weerstande en kapasitors is ook sigbaar op die borde. Die diagram toon verskeie MCD (Memory Clock Driver) modules, maar geen modules is sigbaar op die borde nie. Dit is moeilik om te sê of dit te wyte is aan beperkte sigbaarheid, 'n stroombaanverandering of die teenwoordigheid van 'n ander bord met hierdie modules.
Geheue I/O-paneel
Die laaste geheuemodulebord is die I/O-bord, wat seine tussen die geheuemoduleborde en die res van die LVDC-rekenaar versprei. Die groen 98-pen connector aan die onderkant koppel aan die LVDC geheue onderstel, verskaf seine en krag vanaf die rekenaar. Die meeste van die plastiekverbindings is stukkend, en daarom is die kontakte sigbaar. Die verdeelbord is aan hierdie koppelstuk gekoppel deur twee 49-pen buigsame kabels aan die onderkant (slegs die voorste kabel is sigbaar). Ander buigbare kabels versprei seine na die X Driver Board (links), Y Driver Board (regs), Sense Amplifier Board (bo) en Inhibit Board (onder). 20 kapasitors op die bord filtreer die krag wat aan die geheuemodule verskaf word.
Die I/O-bord tussen die geheuemodule en die res van die rekenaar. Die groen koppelstuk aan die onderkant koppel aan die rekenaar en hierdie seine word deur plat kabels na ander dele van die geheue module gelei
Output
Die hoof LVDC geheue module het kompakte, betroubare berging verskaf. Tot 8 geheuemodules kan in die onderste helfte van die rekenaar geplaas word. Dit het die rekenaar toegelaat om 32 te stoor 26-bis woorde of 16 kilowoorde in oortollige hoogs betroubare "dupleks" modus.
Een interessante kenmerk van LVDC was dat geheuemodules vir betroubaarheid weerspieël kon word. In "dupleks"-modus is elke woord in twee geheuemodules gestoor. Indien 'n fout in een module voorgekom het, kon die korrekte woord uit 'n ander module verkry word. Alhoewel dit betroubaarheid verskaf het, het dit die geheue-voetspoor in die helfte gesny. Alternatiewelik kan die geheuemodules in "eenvoudige" modus gebruik word, met elke woord een keer gestoor.
LVDC het tot agt SVE-geheuemodules geakkommodeer
Die magnetiese kerngeheuemodule bied 'n visuele voorstelling van die tyd toe 8 KB-berging 'n 5-pond (2,3 kg) module benodig het. Hierdie herinnering was egter baie perfek vir sy tyd. Sulke toestelle het in die 1970's in onbruik geraak met die koms van halfgeleier-DRAM's.
Die inhoud van RAM word bewaar wanneer die krag afgeskakel word, so dit is waarskynlik dat die module steeds sagteware stoor van die laaste keer dat die rekenaar gebruik is. Ja, ja, daar kan jy selfs dekades later iets interessant vind. Dit sal interessant wees om hierdie data te probeer herwin, maar die beskadigde stroombaan skep 'n probleem, so die inhoud sal waarskynlik vir nog 'n dekade nie uit die geheuemodule gehaal kan word nie.
Wat kan jy nog op die blog lees?
→
→
→
→
→
Teken in op ons -kanaal, om nie die volgende artikel te mis nie! Ons skryf nie meer as twee keer per week nie en slegs vir besigheid. Ons herinner jou ook daaraan dat Cloud4Y veilige en betroubare afstandtoegang kan verskaf tot besigheidstoepassings en inligting wat nodig is vir besigheidskontinuïteit. Afgeleë werk is 'n bykomende hindernis vir die verspreiding van koronavirus. Besonderhede is van ons bestuurders.
Bron: will.com