Digitalni kompjuter Launch Vehicle (LVDC) igrao je ključnu ulogu u lunarnom programu Apollo, pokretajući raketu Saturn 5. Kao i većina kompjutera tog vremena, pohranjivao je podatke u sićušna magnetna jezgra. U ovom članku, Cloud4Y govori o LVDC memorijskom modulu iz Deluxe Steve Jurvetson.
Ovaj memorijski modul je poboljšan sredinom 1960-ih. Izgrađen je pomoću komponenti za površinsku montažu, hibridnih modula i fleksibilnih veza, što ga čini za red veličine manjim i lakšim od konvencionalne kompjuterske memorije tog vremena. Međutim, memorijski modul je dozvolio pohranjivanje samo 4096 riječi od 26 bita.
Memorijski modul sa magnetnim jezgrom. Ovaj modul pohranjuje 4K riječi od 26 bitova podataka i 2 bita pariteta. Sa četiri memorijska modula koji daju ukupan kapacitet od 16 riječi, težak je 384 kg i dimenzija 2,3 cm × 14 cm × 14 cm.
Slijetanje na Mjesec počelo je 25. maja 1961. godine, kada je predsjednik Kennedy najavio da će Amerika staviti čovjeka na Mjesec prije kraja decenije. Za to je korištena trostepena raketa Saturn 5, najmoćnija raketa ikada stvorena. Saturn 5 je kontrolisan i kontrolisan kompjuterom (ovde o njemu) treći stepen rakete-nosača, počevši od polijetanja u Zemljinu orbitu, a zatim na putu ka Mjesecu. (Svemirska letjelica Apollo se u ovom trenutku odvajala od rakete Saturn V, a misija LVDC je završena.)
LVDC je ugrađen u osnovni okvir. Kružni konektori su vidljivi na prednjoj strani računara. Korišćeno 8 električnih konektora i dva konektora za tečno hlađenje
LVDC je bio samo jedan od nekoliko kompjutera na Apollu. LVDC je bio povezan sa sistemom kontrole leta, analognim kompjuterom od 45 kg. Ugrađeni kompjuter za navođenje Apollo (AGC) vodio je letjelicu do površine Mjeseca. Komandni modul je sadržavao jedan AGC dok je lunarni modul sadržavao drugi AGC zajedno sa Abort navigacijskim sistemom, rezervnim računarom za hitne slučajeve.
Na Apollu je bilo nekoliko kompjutera.
Jedinični logički uređaji (ULD)
LVDC je kreiran upotrebom zanimljive hibridne tehnologije nazvane ULD, uređaj za jedinično opterećenje. Iako su izgledali kao integrirana kola, ULD moduli su sadržavali nekoliko komponenti. Koristili su jednostavne silikonske čipove, svaki sa samo jednim tranzistorom ili dvije diode. Ovi nizovi, zajedno sa štampanim otpornicima na debelom filmu, bili su postavljeni na keramičku pločicu za implementaciju kola kao što su logička kapija. Ovi moduli su bili varijanta SLT modula () dizajniran za popularne računare IBM S/360 serije. IBM je počeo da razvija SLT module 1961. godine, pre nego što su integrisana kola postala komercijalno održiva, a do 1966. godine IBM je proizvodio preko 100 miliona SLT modula godišnje.
ULD moduli su bili znatno manji od SLT modula, kao što se vidi na donjoj fotografiji, što ih čini pogodnijim za kompaktni svemirski računar. ULD moduli su koristili keramičke jastučiće umjesto metalnih pinova u SLT-u i imali su metalne kontakte na vrhu površine umjesto igle. Spojnice na ploči su držale ULD modul na mjestu i spojile na ove pinove.
Zašto je IBM koristio SLT module umjesto integriranih kola? Glavni razlog je bio taj što su integrirana kola još uvijek bila u povojima, budući da su izumljena 1959. godine. Godine 1963. SLT moduli su imali prednosti u pogledu cijene i performansi u odnosu na integrirana kola. Međutim, na SLT module se često gledalo kao na inferiorne u odnosu na integrisana kola. Jedna od prednosti SLT modula u odnosu na integrisana kola bila je u tome što su otpornici u SLT-ovima bili mnogo precizniji od onih u integrisanim kolima. Tokom proizvodnje, otpornici debelog filma u SLT modulima su pažljivo pjeskareni kako bi se uklonio otporni film dok ne postignu željeni otpor. SLT moduli su takođe bili jeftiniji od uporedivih integrisanih kola 1960-ih.
LVDC i prateća oprema koristili su preko 50 različitih tipova ULD-ova.
SLT moduli (lijevo) su znatno veći od ULD modula (desno). ULD veličina je 7,6mm×8mm
Fotografija ispod prikazuje unutrašnje komponente ULD modula. Na lijevoj strani keramičke ploče nalaze se provodnici povezani sa četiri sićušna kvadratna silikonska kristala. Izgleda kao štampana ploča, ali imajte na umu da je mnogo manji od nokta. Crni pravokutnici na desnoj strani su otpornici debelog filma otisnuti na donjoj strani ploče.
ULD, pogled odozgo i odozdo. Vidljivi su kristali silikona i otpornici. Dok su SLT moduli imali otpornike na gornjoj površini, ULD moduli su imali otpornike na dnu, što je povećalo gustinu kao i cijenu.
Fotografija ispod prikazuje silikonsku matricu iz ULD modula, koja je implementirala dvije diode. Veličine su neobično male, za poređenje, u blizini se nalaze kristali šećera. Kristal je imao tri vanjske veze preko bakrenih kuglica zalemljenih na tri kruga. Dva donja kruga (anode dvije diode) su bila dopirana (tamnije oblasti), dok je gornji desni krug bio katoda spojena na bazu.
Fotografija silikonskog kristala s dvije diode pored kristala šećera
Kako radi memorija magnetnog jezgra
Memorija sa magnetnim jezgrom bila je glavni oblik skladištenja podataka u računarima od 1950-ih sve dok nije zamenjena čvrstim uređajima za skladištenje podataka 1970-ih. Memorija je stvorena od sićušnih feritnih prstenova zvanih jezgra. Feritni prstenovi su postavljeni u pravougaonu matricu, a dvije do četiri žice su prolazile kroz svaki prsten za čitanje i pisanje informacija. Prstenovi su dozvoljavali da se pohrani jedan bit informacija. Jezgro je magnetizirano pomoću strujnog impulsa kroz žice koje prolaze kroz feritni prsten. Smjer magnetizacije jednog jezgra mogao bi se promijeniti slanjem impulsa u suprotnom smjeru.
Da bi se očitala vrijednost jezgre, strujni impuls je doveo prsten u stanje 0. Ako je jezgro prethodno bilo u stanju 1, promjenjivo magnetsko polje stvorilo je napon u jednoj od žica koje prolaze kroz jezgra. Ali da je jezgro već u stanju 0, magnetsko polje se ne bi promijenilo i senzorska žica ne bi porasla na napon. Dakle, vrijednost bita u jezgri je očitana vraćanjem na nulu i provjeravanjem napona na žici za čitanje. Važna karakteristika memorije na magnetnim jezgrama bila je da je proces čitanja feritnog prstena uništio njegovu vrijednost, pa je jezgro moralo biti "prepisano".
Bilo je nezgodno koristiti posebnu žicu za promjenu magnetizacije svake jezgre, ali 1950-ih godina razvijena je feritna memorija koja je radila na principu podudarnosti struja. Četvorožični krug – X, Y, Sense, Inhibit – postao je uobičajen. Tehnologija je iskoristila posebno svojstvo jezgri zvano histereza: mala struja ne utječe na feritnu memoriju, ali struja iznad praga magnetizira jezgro. Kada se napoji sa pola potrebne struje na jednoj X liniji i jednoj Y liniji, samo jezgro u kojem su se obje linije ukrštale dobilo je dovoljno struje da se remagnetizira, dok su ostala jezgra ostala netaknuta.
Ovako je izgledala memorija IBM-a 360 Model 50. LVDC i Model 50 koristili su isti tip jezgra, poznat kao 19-32 jer im je unutrašnji prečnik bio 19 mils (0.4826 mm), a spoljni prečnik 32 mils (0,8 mm). Na ovoj fotografiji možete vidjeti da kroz svako jezgro prolaze tri žice, ali LVDC je koristio četiri žice.
Na slici ispod prikazan je jedan pravougaoni LVDC memorijski niz. 8 Ova matrica ima 128 X-žica koje se kreću okomito i 64 Y-žice koje se kreću horizontalno, sa jezgrom na svakoj raskrsnici. Jedna žica za čitanje prolazi kroz sva jezgra paralelno sa Y-žicama. Žica za pisanje i žica za blokiranje prolaze kroz sva jezgra paralelno sa X žicama. Žice se križaju u sredini matrice; ovo smanjuje inducirani šum jer buka iz jedne polovine poništava buku iz druge polovine.
Jedna LVDC feritna memorijska matrica koja sadrži 8192 bita. Veza sa drugim matricama se vrši preko pinova sa vanjske strane
Gornja matrica je imala 8192 elementa, od kojih je svaki pohranio jedan bit. Da bi se sačuvala memorijska reč, nekoliko osnovnih matrica je zbrojeno, po jedna za svaki bit u reči. Žice X i Y provlačile su se kroz sve glavne matrice. Svaka matrica je imala zasebnu liniju za čitanje i zasebnu liniju za zabranu pisanja. LVDC memorija je koristila stog od 14 osnovnih matrica (ispod) koje pohranjuju 13-bitni "slog" zajedno sa bitom parnosti.
LVDC stog se sastoji od 14 glavnih matrica
Za pisanje u memoriju magnetnog jezgra bile su potrebne dodatne žice, takozvane inhibicione linije. Svaka matrica imala je jednu liniju inhibicije koja je prolazila kroz sva jezgra u njoj. Tokom procesa pisanja, struja prolazi kroz X i Y linije, remagnetizirajući odabrane prstenove (jedan po ravni) u stanje 1, zadržavajući sve 1 u riječi. Za pisanje 0 na poziciji bita, linija je bila napajana sa pola struje suprotno od X linije. Kao rezultat toga, jezgre su ostale na 0. Dakle, linija inhibicije nije dozvolila jezgru da se okrene na 1. Bilo koja željena riječ se može upisati u memoriju aktiviranjem odgovarajućih inhibicijskih linija.
LVDC memorijski modul
Kako je fizički konstruisan LVDC memorijski modul? U središtu memorijskog modula je hrpa od 14 feromagnetnih memorijskih nizova prikazanih ranije. Okružen je sa nekoliko ploča sa strujnim krugom za pokretanje X i Y žica i inhibitnih linija, linija za čitanje bitova, detekcije grešaka i generisanja potrebnih signala takta.
Općenito, većina kola povezanih s memorijom nalazi se u LVDC kompjuterskoj logici, a ne u samom memorijskom modulu. Konkretno, kompjuterska logika sadrži registre za pohranjivanje adresa i riječi podataka i pretvaranje između serijskog i paralelnog. Takođe sadrži kola za čitanje iz čitanih bitova, provjeru grešaka i taktiranje.
Memorijski modul koji prikazuje ključne komponente. MIB (Multlayer Interconnection Board) je 12-slojna štampana ploča
Y memorijska upravljačka ploča
Riječ u memoriji jezgra se bira prolaskom odgovarajućih X i Y linija kroz stog glavne ploče. Počnimo s opisom Y-driver kola i načina na koji generira signal kroz jednu od 64 Y-linije. Umjesto 64 odvojena upravljačka kola, modul smanjuje broj kola koristeći 8 "visokih" drajvera i 8 "niskih" drajvera. Oni su povezani u "matričnu" konfiguraciju, tako da svaka kombinacija visokih i niskih drajvera bira različite redove. Dakle, 8 "visokih" i 8 "niskih" vozača biraju jednu od 64 (8 × 8) Y-linija.
Y upravljačka ploča (prednja) pokreće Y odabrane linije u hrpi ploča
Na fotografiji ispod možete vidjeti neke od ULD modula (bijeli) i par tranzistora (zlatni) koji pokreću linije za odabir Y. Modul "EI" je srce drajvera: daje impuls konstantnog napona (E ) ili propušta impuls konstantne struje (I) kroz liniju za odabir. Odabir linije se kontrolira aktiviranjem EI modula u naponskom modu na jednom kraju linije i EI modula u strujnom modu na drugom kraju. Rezultat je impuls sa ispravnim naponom i strujom, dovoljnim za remagnetizaciju jezgra. Potrebno je mnogo zamaha da se to preokrene; naponski impuls je fiksiran na 17 volti, a struja se kreće od 180 mA do 260 mA u zavisnosti od temperature.
Makro fotografija Y upravljačke ploče koja prikazuje šest ULD modula i šest pari tranzistora. Svaki ULD modul je označen IBM brojem dijela, tipom modula (na primjer, "EI") i kodom čije značenje nije poznato
Ploča je također opremljena modulima za praćenje grešaka (ED) koji detektuju kada je istovremeno aktivirano više od jedne linije za odabir Y. ED modul koristi jednostavno poluanalogno rješenje: sabira ulazne napone koristeći mrežu otpornika. Ako je rezultirajući napon iznad praga, ključ se aktivira.
Ispod upravljačke ploče nalazi se niz dioda koji sadrži 256 dioda i 64 otpornika. Ova matrica pretvara 8 gornjih i 8 donjih parova signala sa upravljačke ploče u 64 Y-linijske veze koje prolaze kroz glavni stog ploča. Fleksibilni kablovi na vrhu i na dnu ploče povezuju ploču sa nizom dioda. Dva fleksibilna kabla sa leve strane (ne vidi se na fotografiji) i dve sabirnice sa desne strane (jedna vidljiva) povezuju diodnu matricu sa nizom jezgara. Fleksibilni kabl koji se vidi sa leve strane povezuje Y-ploču sa ostatkom računara preko I/O ploče, dok se mali fleksibilni kabl u donjem desnom uglu povezuje sa pločom generatora takta.
X memorijska upravljačka ploča
Raspored za pokretanje X linija je isti kao i Y šema, osim što ima 128 X linija i 64 Y linije. Pošto ima duplo više X žica, modul ima drugu X upravljačku ploču ispod sebe. Iako X i Y ploče imaju iste komponente, ožičenje je drugačije.
Ova ploča i ona ispod nje kontroliraju X odabranih redova u hrpi jezgrenih ploča
Fotografija ispod pokazuje da su neke komponente oštećene na ploči. Jedan od tranzistora je pomjeren, ULD modul je slomljen na pola, a drugi je odlomljen. Ožičenje je vidljivo na slomljenom modulu, zajedno sa jednim od sićušnih kristala silikona (desno). Na ovoj fotografiji možete vidjeti i tragove vertikalnih i horizontalnih provodljivih tragova na 12-slojnoj štampanoj ploči.
Krupni plan oštećenog dijela ploče
Ispod X upravljačkih ploča nalazi se X diodna matrica koja sadrži 288 dioda i 128 otpornika. Niz X-dioda koristi drugačiju topologiju od Y-diodne ploče kako bi se izbjeglo udvostručenje broja komponenti. Kao i Y-diodna ploča, ova ploča sadrži komponente postavljene okomito između dvije štampane ploče. Ova metoda se naziva "kordrvo" i omogućava da komponente budu čvrsto upakovane.
Makro fotografija niza X dioda koja prikazuje vertikalno postavljene diode od kordovog drveta između 2 štampane ploče. Dvije X upravljačke ploče nalaze se iznad diodne ploče, odvojene od njih poliuretanskom pjenom. Imajte na umu da su štampane ploče veoma blizu jedna drugoj.
Memory Amplifiers
Slika ispod prikazuje ploču pojačala za očitavanje. Ima 7 kanala za čitanje 7 bitova iz memorijskog steka; identična ploča ispod obrađuje još 7 bitova za ukupno 14 bita. Svrha senzorskog pojačala je da detektuje mali signal (20 milivolti) koji generiše jezgro koje se može remagnetiti i pretvoriti ga u 1-bitni izlaz. Svaki kanal se sastoji od diferencijalnog pojačala i bafera, nakon čega slijede diferencijalni transformator i izlazna stezaljka. Na lijevoj strani, 28-žični fleksibilni kabel se povezuje na memorijski stog, vodeći dva kraja svake senzorske žice do kola pojačala, počevši od MSA-1 (Memory Sense Amplifier) modula. Pojedinačne komponente su otpornici (smeđi cilindri), kondenzatori (crveni), transformatori (crni) i tranzistori (zlatni). Bitovi podataka izlaze iz ploča pojačivača senzora preko fleksibilnog kabla sa desne strane.
Ploča pojačala za očitavanje na vrhu memorijskog modula. Ova ploča pojačava signale iz senzorskih žica kako bi stvorila izlazne bitove
Write Inhibit Line Driver
Inhibit drajveri se koriste za pisanje u memoriju i nalaze se na donjoj strani glavnog modula. Postoji 14 inhibitnih linija, po jedna za svaku matricu na steku. Za pisanje 0 bita, aktivira se odgovarajući drajver za zaključavanje i struja kroz liniju zabrane sprečava jezgro da se prebaci na 1. Svaka linija se pokreće od strane ID-1 i ID-2 modula (drajver linije za zabranu pisanja) i par tranzistora. Precizni otpornici od 20,8 oma na vrhu i dnu ploče regulišu struju blokiranja. 14-žični fleksibilni kabl na desnoj strani povezuje drajvere sa 14 inhibitnih žica u hrpi ploča jezgra.
Inhibiciona ploča na dnu memorijskog modula. Ova ploča generiše 14 inhibicijskih signala koji se koriste tokom snimanja
Memorija drajvera sata
Driver sata je par ploča koje generišu signale takta za memorijski modul. Jednom kada računar započne rad sa memorijom, upravljački program sata modula asinhrono generiše različite signale sata koje koristi memorijski modul. Ploče pogona sata nalaze se na dnu modula, između steka i ploče za blokiranje, tako da se ploče teško vide.
Ploče drajvera sata su ispod glavnog memorijskog steka, ali iznad ploče za zaključavanje
Komponente plave ploče na gornjoj fotografiji su potenciometri sa više okretaja, vjerovatno za podešavanje vremena ili napona. Otpornici i kondenzatori su također vidljivi na pločama. Dijagram prikazuje nekoliko MCD (Memory Clock Driver) modula, ali nijedan modul nije vidljiv na pločama. Teško je reći da li je to zbog ograničene vidljivosti, promjene kola ili prisutnosti druge ploče s ovim modulima.
Memorijska I/O ploča
Poslednja ploča memorijskog modula je I/O ploča, koja distribuira signale između ploča memorijskog modula i ostatka LVDC računara. Zeleni 98-pinski konektor na dnu povezuje se sa LVDC memorijskim kućištem, pružajući signale i napajanje iz računara. Većina plastičnih konektora je pokvarena, zbog čega su kontakti vidljivi. Razvodna ploča je povezana sa ovim konektorom pomoću dva 49-pinska fleksibilna kabla na dnu (vidi se samo prednji kabl). Ostali fleksibilni kablovi distribuiraju signale na X Driver Board (lijevo), Y Driver Board (desno), Sense Amplifier Board (gore) i Inhibit Board (dole). 20 kondenzatora na ploči filtriraju napajanje dovedeno do memorijskog modula.
U/I ploča između memorijskog modula i ostatka računara. Zeleni konektor na dnu povezuje se s računarom i ovi signali se putem ravnih kablova usmjeravaju na druge dijelove memorijskog modula
zaključak
Glavni LVDC memorijski modul pruža kompaktno i pouzdano skladištenje. U donju polovinu računara može se postaviti do 8 memorijskih modula. Ovo je omogućilo računaru da pohrani 32 26-bitne riječi ili 16 kiloriječi u redundantnom visoko pouzdanom "dupleksnom" načinu.
Jedna zanimljiva karakteristika LVDC-a je da se memorijski moduli mogu ogledati radi pouzdanosti. U "duplex" modu, svaka riječ je pohranjena u dva memorijska modula. Ako je došlo do greške u jednom modulu, ispravna riječ bi se mogla dobiti iz drugog modula. Iako je ovo pružalo pouzdanost, prepolovilo je memorijski otisak. Alternativno, memorijski moduli se mogu koristiti u "simplex" modu, pri čemu se svaka riječ pohranjuje jednom.
LVDC je mogao smjestiti do osam CPU memorijskih modula
Memorijski modul sa magnetnim jezgrom pruža vizuelni prikaz vremena kada je za skladištenje od 8 KB bio potreban modul od 5 funti (2,3 kg). Međutim, ovo sjećanje je bilo vrlo savršeno za svoje vrijeme. Takvi uređaji su prestali koristiti 1970-ih s pojavom poluvodičkih DRAM-a.
Sadržaj RAM memorije se čuva kada je napajanje isključeno, tako da je vjerovatno da modul još uvijek pohranjuje softver od posljednjeg korištenja računara. Da, da, tamo možete pronaći nešto zanimljivo i decenijama kasnije. Bilo bi zanimljivo pokušati povratiti ove podatke, ali oštećeno kolo stvara problem, tako da se sadržaj vjerovatno neće moći izvući iz memorijskog modula još jednu deceniju.
Šta još možete pročitati na blogu?
→
→
→
→
→
Pretplatite se na naše -kanal, da ne propustite sljedeći članak! Pišemo ne više od dva puta sedmično i samo poslovno. Također vas podsjećamo da Cloud4Y može pružiti siguran i pouzdan daljinski pristup poslovnim aplikacijama i informacijama potrebnim za kontinuitet poslovanja. Rad na daljinu je dodatna prepreka širenju korona virusa. Detalji su od naših menadžera.
izvor: www.habr.com