La Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) ludis ŝlosilan rolon en la luna programo Apollo, veturante la raketon Saturn 5. Kiel la plej multaj tiamaj komputiloj, ĝi stokis datumojn en etaj magnetaj kernoj. En ĉi tiu artikolo, Cloud4Y parolas pri la LVDC-memormodulo de la luksoklasa Steve Jurvetson.
Tiu memormodulo estis plibonigita en la mez-1960-aj jaroj. Ĝi estis konstruita uzante surfac-muntajn komponentojn, hibridajn modulojn, kaj flekseblajn ligojn, igante ĝin grandordo pli malgranda kaj pli malpeza ol konvencia komputilmemoro de la tempo. Tamen, la memormodulo permesis stoki nur 4096 vortojn de 26 bitoj.
Magneta kerna memormodulo. Ĉi tiu modulo stokas 4K vortojn de 26 datumbitoj kaj 2 parecbitoj. Kun kvar memormoduloj donantaj totalan kapaciton de 16 vortoj, ĝi pezas 384 kg kaj mezuras 2,3 cm × 14 cm × 14 cm.
La surluniĝo komenciĝis la 25-an de majo 1961, kiam prezidanto Kennedy anoncis, ke Usono metos viron sur la lunon antaŭ la fino de la jardeko. Por tio oni uzis tri-ŝtupan raketon Saturn 5, la plej potenca raketo iam kreita. Saturno 5 estis kontrolita kaj kontrolita per komputilo (ĉi tie pri li) la tria etapo de lanĉo-veturilo, komencante de ekflugo en la orbiton de la Tero, kaj poste survoje al la Luno. (La kosmoŝipo Apollo disiĝis de la Saturn V-raketo ĉe ĉi tiu punkto, kaj la LVDC-misio estis kompletigita. )
La LVDC estas instalita en la baza kadro. Cirklaj konektiloj estas videblaj ĉe la fronto de la komputilo. Uzis 8 elektrajn konektilojn kaj du konektilojn por likva malvarmigo
La LVDC estis nur unu el pluraj komputiloj sur la Apolono. La LVDC estis ligita al la flugkontrolsistemo, 45 kg analoga komputilo. La enŝipa Apollo Guidance Computer (AGC) gvidis la kosmoŝipon al la luna surfaco. La komandmodulo enhavis unu AGC dum la luna modulo enhavis duan AGC kune kun la Abort navigaciosistemo, rezerva krizkomputilo.
Estis pluraj komputiloj sur la Apolono.
Unuaj Logikaj Aparatoj (ULD)
LVDC estis kreita per interesa hibrida teknologio nomata ULD, unuo-ŝarĝa aparato. Kvankam ili aspektis kiel integraj cirkvitoj, ULD-moduloj enhavis plurajn komponentojn. Ili uzis simplajn siliciajn blatojn, ĉiu kun nur unu transistoro aŭ du diodoj. Tiuj aroj, kune kun presitaj dikfilmaj presitaj rezistiloj, estis muntitaj sur ceramika oblato por efektivigi cirkvitojn kiel ekzemple logika pordego. Tiuj moduloj estis variaĵo de la SLT-moduloj () dizajnita por la popularaj IBM S/360-seriokomputiloj. IBM komencis evoluigi SLT-modulojn en 1961, antaŭ ol integraj cirkvitoj estis komerce realigeblaj, kaj antaŭ 1966, IBM produktis pli ol 100 milionojn da SLT-moduloj jare.
La ULD-moduloj estis signife pli malgrandaj ol la SLT-moduloj, kiel vidite en la suba foto, igante ilin pli taŭgaj por kompakta spaca komputilo.La ULD-moduloj uzis ceramikaj kusenetoj anstataŭe de la metalaj pingloj en la SLT, kaj havis metalajn kontaktojn sur la supro. surfaco anstataŭ pingloj. Klipoj sur la tabulo tenis la ULD-modulon en loko kaj konektitaj al ĉi tiuj pingloj.
Kial IBM uzis SLT-modulojn anstataŭ integrajn cirkvitojn? La ĉefkialo estis ke integraj cirkvitoj daŭre estis en sia infanaĝo, estinte inventitaj en 1959. En 1963, SLT-moduloj havis kostajn kaj spektaklovantaĝojn super integraj cirkvitoj. Tamen, SLT-moduloj ofte estis rigarditaj kiel pli malsuperaj ol integraj cirkvitoj. Unu el la avantaĝoj de SLT-moduloj super integraj cirkvitoj estis ke la rezistiloj en SLToj estis multe pli precizaj ol tiuj en integraj cirkvitoj. Dum fabrikado, la dikaj filmrezistiloj en la SLT-moduloj estis zorge sablaj por forigi la rezisteman filmon ĝis ili atingis la deziratan reziston. SLT-moduloj ankaŭ estis pli malmultekostaj ol kompareblaj integraj cirkvitoj en la 1960-aj jaroj.
La LVDC kaj rilata ekipaĵo uzis pli ol 50 malsamajn specojn de ULDoj.
SLT-moduloj (maldekstre) estas signife pli grandaj ol ULD-moduloj (dekstre). ULD-grandeco estas 7,6mm × 8mm
La suba foto montras la internajn komponantojn de la ULD-modulo. Sur la maldekstra flanko de la ceramika plato estas konduktiloj ligitaj al kvar etaj kvadrataj siliciaj kristaloj. Ĝi aspektas kiel cirkvito, sed memoru, ke ĝi estas multe pli malgranda ol ungo. La nigraj rektanguloj dekstraflanke estas dikaj filmrezistiloj presitaj sur la malsupra flanko de la plato.
ULD, supra kaj malsupra vido. Siliciaj kristaloj kaj rezistiloj estas videblaj. Dum SLT-moduloj havis rezistilojn sur la supra surfaco, ULD-moduloj havis rezistilojn sur la fundo, kio pliigis densecon same kiel koston.
La suba foto montras silician ĵetkubon de la ULD-modulo, kiu efektivigis du diodojn. La grandecoj estas nekutime malgrandaj, por komparo, estas sukerkristaloj proksime. La kristalo havis tri eksterajn ligojn tra kupraj buloj lutitaj al tri cirkloj. La malsupraj du cirkloj (la anodoj de la du diodoj) estis dopitaj (pli malhelaj areoj), dum la supra dekstra cirklo estis la katodo ligita al la bazo.
Foto de du-dioda silicia kristalo apud sukerkristaloj
Kiel funkcias magneta kernmemoro
Magneta kernmemoro estis la ĉefformo de datumstokado en komputiloj de la 1950-aj jaroj ĝis ĝi estis anstataŭigita per solidsubstancaj stokaj aparatoj en la 1970-aj jaroj. Memoro estis kreita el etaj feritaj ringoj nomataj kernoj. Feritaj ringoj estis metitaj en rektangulan matricon kaj du ĝis kvar dratoj pasis tra ĉiu ringo por legi kaj skribi informojn. La ringoj permesis ke unu peceto da informo estu stokita. La kerno estis magnetigita uzante kurentpulson tra la dratoj pasantaj tra la ferrita ringo. La direkto de magnetigo de unu kerno povus esti ŝanĝita sendante pulson en la kontraŭa direkto.
Por legi la valoron de la kerno, aktuala pulso metis la ringon en staton 0. Se la kerno antaŭe estis en stato 1, la ŝanĝiĝanta magneta kampo kreis tension en unu el la dratoj kurantaj tra la kernoj. Sed se la kerno jam estus en stato 0, la magneta kampo ne ŝanĝiĝus kaj la sensdrato ne plialtus en tensio. Do la valoro de la bito en la kerno estis legita rekomencigante ĝin al nulo kaj kontrolante la tension sur la legita drato. Grava trajto de memoro sur magnetaj kernoj estis ke la procezo de legado de ferrita ringo detruis ĝian valoron, tiel ke la kerno devis esti "reskribita".
Estis maloportune uzi apartan draton por ŝanĝi la magnetigon de ĉiu kerno, sed en la 1950-aj jaroj, ferrita memoro estis evoluigita, kiu funkciis laŭ la principo de koincido de fluoj. La kvardrata cirkvito—X, Y, Sense, Inhibit—fariĝis ordinara. La teknologio ekspluatis specialan econ de kernoj nomita histerezo: malgranda fluo ne influas la feritan memoron, sed fluo super sojlo magnetigus la kernon. Kiam energiigita kun duono de la postulata fluo sur unu X-linio kaj unu Y-linio, nur la kerno en kiu ambaŭ linioj krucis ricevis sufiĉe da kurento por remagnetigi, dum la aliaj kernoj restis sendifektaj.
Tiel aspektis la memoro pri la IBM 360 Modelo 50. La LVDC kaj la Modelo 50 uzis la saman specon de kerno, konata kiel 19-32 ĉar ilia interna diametro estis 19 mils (0.4826 mm) kaj ilia ekstera diametro estis 32 mils. (0,8 mm). Vi povas vidi en ĉi tiu foto, ke estas tri dratoj trairante ĉiun kernon, sed LVDC uzis kvar dratojn.
La malsupra foto montras unu rektangulan LVDC-memoraron. 8 Ĉi tiu matrico havas 128 X-dratojn kurantajn vertikale kaj 64 Y-dratojn kurantajn horizontale, kun kerno ĉe ĉiu intersekciĝo. Ununura legita drato trairas ĉiujn kernojn paralele al la Y-dratoj. La skriba drato kaj la inhibicia drato trairas ĉiujn kernojn paralele al la X-dratoj. La dratoj krucas en la mezo de la matrico; tio reduktas la induktitan bruon ĉar la bruo de unu duono nuligas la bruon de la alia duono.
Unu LVDC-ferita memormatrico enhavanta 8192 bitojn. Ligo kun aliaj matricoj estas efektivigita per pingloj ekstere
La matrico supre havis 8192 elementojn, ĉiu stokante unu biton. Por konservi memorvorton, pluraj bazaj matricoj estis aldonitaj kune, unu por ĉiu bito en la vorto. Dratoj X kaj Y serpentumis tra ĉiuj ĉefaj matricoj. Ĉiu matrico havis apartan legolinion kaj apartan skribinhibitlinion. LVDC-memoro uzis stakon de 14 bazmatricoj (malsupre) stokantaj 13-bitan "silabon" kune kun egalpeco.
La LVDC-stako konsistas el 14 ĉefaj matricoj
Skribi al magneta kernmemoro postulis pliajn dratojn, la tielnomitajn inhibiciajn liniojn. Ĉiu matrico havis unu inhibician linion kurantan tra ĉiuj kernoj en ĝi. Dum la skribprocezo, kurento pasas tra la X kaj Y-linioj, remagnetigante la elektitajn ringojn (unu per aviadilo) al ŝtato 1, konservante ĉiujn 1ojn en la vorto. Por skribi 0 ĉe la bita pozicio, la linio estis energiigita kun duono de la fluo kontraŭa al la linio X. Kiel rezulto, la kernoj restis ĉe la valoro 0. Tiel, la inhibicia linio ne permesis al la kerno turni al. 1. Ĉiu dezirata vorto povus esti skribita al memoro aktivigante la respondajn inhibiciajn liniojn.
LVDC-memormodulo
Kiel LVDC-memormodulo estas fizike konstruita? En la centro de la memormodulo estas stako de 14 feromagnetaj memortabeloj montritaj pli frue. Ĝi estas ĉirkaŭita de pluraj tabuloj kun cirkulado por movi la X kaj Y-dratojn kaj la inhibiciajn liniojn, peclegitajn liniojn, erardetekto, kaj generante la necesajn horloĝsignalojn.
Ĝenerale, la plej granda parto de la memor-rilata cirkulado estas en la LVDC komputila logiko, ne en la memormodulo mem. Aparte, komputila logiko enhavas registrojn por stoki adresojn kaj datumvortojn kaj konverti inter seria kaj paralela. Ĝi ankaŭ enhavas cirkuladon por legado de la legitaj bitlinioj, erarkontrolado kaj horloĝado.
Memormodulo montranta ŝlosilajn komponantojn. MIB (Multilayer Interconnection Board) estas 12-tavola presita cirkvito
Y memora ŝofortabulo
Vorto en kernmemoro estas elektita pasante la respektivajn X kaj Y-liniojn tra la ĉeftabulostako. Ni komencu priskribante la Y-ŝoforan cirkviton kaj kiel ĝi generas signalon per unu el la 64 Y-linioj. Anstataŭ 64 apartaj ŝoforcirkvitoj, la modulo reduktas la nombron da cirkvitoj uzante 8 "altajn" ŝoforojn kaj 8 "malaltajn" ŝoforojn. Ili estas kabligitaj en "matrica" agordo, do ĉiu kombinaĵo de altaj kaj malaltaj ŝoforoj elektas malsamajn vicojn. Tiel, 8 "altaj" kaj 8 "malaltaj" ŝoforoj elektas unu el la 64 (8 × 8) Y-linioj.
Y-ŝoforestraro (antaŭa) movas la Y-elektliniojn en la stako de tabuloj
En la suba foto vi povas vidi kelkajn el la ULD-moduloj (blankaj) kaj la paron da transistoroj (oraj) kiuj kondukas la elektajn liniojn Y. La modulo "EI" estas la koro de la ŝoforo: ĝi liveras konstantan tensiopulson (E). ) aŭ pasas konstantan kurentpulson (I) tra la elektlinio. La elektita linio estas kontrolita aktivigante la EI-modulon en tensioreĝimo ĉe unu fino de la linio kaj la EI-modulo en nuna reĝimo ĉe la alia fino. La rezulto estas pulso kun la ĝusta tensio kaj kurento, sufiĉaj por remagnetigi la kernon. Necesas multe da impeto por turni ĝin; la tensiopulso estas fiksita je 17 voltoj, kaj la kurento varias de 180 mA ĝis 260 mA depende de la temperaturo.
Makrofoto de la Y-ŝoforestraro montrante ses ULD-modulojn kaj ses parojn de transistoroj. Ĉiu ULD-modulo estas etikedita kun IBM-partnumero, modulospeco (ekzemple, "EI"), kaj kodo kies signifo estas nekonata
La tabulo ankaŭ estas ekipita per erarmonitoraj (ED) moduloj kiuj detektas kiam pli ol unu Y-elekta linio estas aktivigita samtempe.La ED-modulo uzas simplan duonanaloga solvo: ĝi sumigas la enigajn tensiojn uzante reton de rezistiloj. Se la rezulta tensio estas super la sojlo, la ŝlosilo estas ekigita.
Sub la ŝofortabulo estas diodaro enhavanta 256 diodojn kaj 64 rezistilojn. Ĉi tiu matrico konvertas la 8 suprajn kaj 8 malsuprajn parojn de signaloj de la ŝoforestraro en 64 Y-liniajn ligojn kiuj kuras tra la ĉefa stako de tabuloj. Flekseblaj kabloj ĉe la supro kaj malsupro de la tabulo ligas la tabulon al la diodaro. Du flekseblaj kabloj maldekstre (ne videblaj en la foto) kaj du busbaroj dekstre (unu videbla) ligas la diodan matricon al la aro de kernoj. La flekskablo videbla maldekstre ligas la Y-tabulon al la resto de la komputilo per la I/O-tabulo, dum la malgranda flekskablo malsupre dekstre konektas al la horloĝa generatora tabulo.
X Memora Ŝofora Estraro
La aranĝo por stiri la X-liniojn estas la sama kiel la Y-skemo, krom ekzistas 128 X-linioj kaj 64 Y-linioj. Ĉar ekzistas duoble pli multaj X-dratoj, la modulo havas duan X-ŝofortabulo sub ĝi. Kvankam la X kaj Y-tabuloj havas la samajn komponentojn, la drataro estas malsama.
Ĉi tiu tabulo kaj tiu sub ĝi kontrolas X elektitajn vicojn en stako de kernaj tabuloj
La suba foto montras, ke iuj komponantoj estis difektitaj sur la tabulo. Unu el la transistoroj estas delokigita, la ULD-modulo estas rompita en duono, kaj la alia estas derompita. La drataro estas videbla sur la rompita modulo, kune kun unu el la etaj siliciaj kristaloj (dekstre). En ĉi tiu foto, vi ankaŭ povas vidi la spurojn de vertikalaj kaj horizontalaj konduktaj spuroj sur 12-tavola presita cirkvito.
Deproksima foto de la difektita sekcio de la tabulo
Sub la X-ŝoforestraroj estas X-diodmatrico enhavanta 288 diodojn kaj 128 rezistilojn. La X-dioda aro uzas malsaman topologion ol la Y-dioda tabulo por eviti duobligi la nombron da komponentoj. Kiel la Y-dioda tabulo, ĉi tiu tabulo enhavas komponantojn muntitajn vertikale inter du presitaj cirkvitoj. Ĉi tiu metodo nomiĝas "korda ligno" kaj permesas al la komponantoj esti malloze pakitaj.
Makrofoto de X-diodaro montranta vertikale muntitajn kordlignodiodojn inter 2 presitaj cirkvitoj. La du X-ŝofortabuloj sidas super la diodotabulo, apartigitaj de ili per poliuretana ŝaŭmo. Bonvolu noti, ke la presitaj cirkvitoj estas tre proksimaj unu al la alia.
Memoraj Amplifiloj
La malsupra foto montras la legan amplifilan tabulon. Havas 7 kanalojn por legi 7 bitojn el la memorstako; la identa tabulo malsupre pritraktas 7 pliajn bitojn por entute 14 bitoj. La celo de la sensamplifilo estas detekti la malgrandan signalon (20 milivoltoj) generitan de la remagnetigebla kerno kaj igi ĝin 1-bita eligo. Ĉiu kanalo konsistas el diferenciga amplifilo kaj bufro, sekvita per diferenciga transformilo kaj produktaĵkrampo. Maldekstre, 28-drata fleksebla kablo konektas al la memorstako, kondukante la du finojn de ĉiu sensdrato al amplifila cirkvito, komencante per la modulo MSA-1 (Memory Sense Amplifier). La individuaj komponentoj estas rezistiloj (brunaj cilindroj), kondensiloj (ruĝaj), transformiloj (nigraj), kaj transistoroj (oro). La datumaj bitoj eliras la sensajn amplifilajn tabulojn per la fleksebla kablo dekstre.
Legu amplifiltabulo ĉe la supro de la memormodulo. Ĉi tiu tabulo plifortigas la signalojn de la sensdratoj por krei produktaĵbitojn
Skribu Inhibit Line Driver
Inhibit-ŝoforoj kutimas skribi al memoro kaj situas sur la malsupra flanko de la ĉefmodulo. Estas 14 inhibiciaj linioj, unu por ĉiu matrico sur la stako. Por skribi 0 biton, la responda seruro-ŝoforo estas aktivigita kaj la fluo tra la inhibicia linio malhelpas la kernon ŝanĝi al 1. Ĉiu linio estas movita per ID-1 kaj ID-2-modulo (skribi malhelpa linio-ŝoforo) kaj paro. de transistoroj. Precizecaj 20,8 omoj-rezistiloj ĉe la supro kaj malsupro de la tabulo reguligas la blokantan kurenton. La 14-drata flekskablo dekstre ligas la ŝoforojn al la 14 inhibiciaj dratoj en la stako de kernaj tabuloj.
Inhibicia tabulo ĉe la fundo de la memormodulo. Ĉi tiu tabulo generas 14 inhibiciajn signalojn uzatajn dum registrado
Memoro de horloĝŝoforo
La horloĝŝoforo estas paro de tabuloj kiuj generas horloĝsignalojn por la memormodulo. Post kiam la komputilo komencas memoroperacion, la diversaj horloĝsignaloj uzitaj per la memormodulo estas generitaj nesinkrone per la horloĝŝoforo de la modulo. La horloĝveturadtabuloj situas ĉe la fundo de la modulo, inter la stako kaj la inhibicia tabulo, do la tabuloj estas malfacile videblaj.
La horloĝŝoforestraroj estas sub la ĉefmemorstako sed super la serurestraro
La bluaj tabulkomponentoj en la foto supre estas multturnaj potenciometroj, supozeble por tempo aŭ tensioĝustigo. Rezistoj kaj kondensiloj ankaŭ estas videblaj sur la tabuloj. La diagramo montras plurajn modulojn MCD (Memory Clock Driver), sed neniuj moduloj estas videblaj sur la tabuloj. Estas malfacile diri ĉu tio estas pro limigita videbleco, cirkvitoŝanĝo aŭ la ĉeesto de alia tabulo kun ĉi tiuj moduloj.
Memoro I/O Panelo
La lasta memormodultabulo estas la I/O-tabulo, kiu distribuas signalojn inter la memormodulestraroj kaj la resto de la LVDC-komputilo. La verda 98-stifta konektilo ĉe la fundo konektas al la LVDC-memorĉasio, provizante signalojn kaj potencon de la komputilo. Plej multaj el la plastaj konektiloj estas rompitaj, tial la kontaktoj estas videblaj. La distribua tabulo estas konektita al ĉi tiu konektilo per du 49-pinglaj flekseblaj kabloj ĉe la fundo (nur la antaŭa kablo estas videbla). Aliaj flekskabloj distribuas signalojn al la X Driver Board (maldekstre), Y Driver Board (dekstre), Sense Amplifier Board (supro), kaj Inhibit Board (malsupre). 20 kondensiloj sur la tabulo filtras la potencon provizitan al la memormodulo.
La I/O-tabulo inter la memormodulo kaj la resto de la komputilo. La verda konektilo ĉe la fundo konektas al la komputilo kaj ĉi tiuj signaloj estas direktitaj tra plataj kabloj al aliaj partoj de la memormodulo.
konkludo
La ĉefa LVDC-memormodulo disponigis kompaktan, fidindan stokadon. Ĝis 8 memormoduloj povus esti metitaj en la malsupran duonon de la komputilo. Tio permesis al la komputilo stoki 32 26-bitaj vortoj aŭ 16 kilovortoj en redunda tre fidinda "dupleksa" reĝimo.
Unu interesa trajto de LVDC estis ke memormoduloj povus esti spegulitaj por fidindeco. En "dupleksa" reĝimo, ĉiu vorto estis stokita en du memormoduloj. Se eraro okazis en unu modulo, la ĝusta vorto povus esti akirita de alia modulo. Dum tio disponigis fidindecon, ĝi duonigis la memorpiedsignon. Alternative, la memormoduloj povas esti uzitaj en "simpleksa" reĝimo, kun ĉiu vorto stokita unufoje.
LVDC alĝustigis ĝis ok CPU-memormodulojn
La magneta kerna memormodulo disponigas vidan reprezenton de la tempo kiam 8 KB-stokado postulis 5-funtan (2,3 kg) modulon. Tamen ĉi tiu memoro estis tre perfekta por sia tempo. Tiaj aparatoj maluziĝis en la 1970-aj jaroj kun la apero de semikonduktaĵaj DRAMoj.
La enhavo de RAM estas konservita kiam la potenco estas malŝaltita, do verŝajne la modulo ankoraŭ konservas programaron de la lasta fojo, kiam la komputilo estis uzata. Jes, jes, tie oni povas trovi ion interesan eĉ jardekojn poste. Estus interese provi reakiri ĉi tiujn datumojn, sed la difektita cirkvito kreas problemon, do la enhavo probable ne povos esti reprenita de la memormodulo dum alia jardeko.
Kion alian vi povas legi en la blogo?
→
→
→
→
→
Abonu nian -kanalo, por ne maltrafi la sekvan artikolon! Ni skribas ne pli ol dufoje semajne kaj nur pri komerco. Ni ankaŭ memorigas vin, ke Cloud4Y povas provizi sekuran kaj fidindan foran aliron al komercaj aplikaĵoj kaj informoj necesaj por komerca kontinueco. Fora laboro estas plia baro al la disvastiĝo de koronavirus. Detaloj estas de niaj administrantoj.
fonto: www.habr.com