De Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) spile in wichtige rol yn it Apollo-moanneprogramma, en driuwt de raket fan Saturn 5. Lykas de measte kompjûters fan 'e tiid, bewarre it gegevens yn lytse magnetyske kearnen. Yn dit artikel praat Cloud4Y oer de LVDC-ûnthâldmodule fan 'e deluxe Steve Jurvetson.
Dit ûnthâld module waard ferbettere yn 'e midden fan' e jierren '1960. It waard boud mei oerflak-mount komponinten, hybride modules, en fleksibele ferbinings, wêrtroch it in folchoarder fan grutte lytser en lichter as konvinsjonele kompjûter ûnthâld fan 'e tiid. De ûnthâldmodule mocht lykwols mar 4096 wurden fan 26 bits opslaan.
Magnetysk kearn ûnthâld module. Dizze module bewarret 4K-wurden fan 26 databits en 2 paritybits. Mei fjouwer ûnthâldmodules dy't in totale kapasiteit fan 16 wurden jouwe, waacht it 384 kg en mjit it 2,3 cm × 14 cm × 14 cm.
De moannelâning begûn op 25 maaie 1961, doe't presidint Kennedy oankundige dat Amearika foar it ein fan it desennium in man op 'e moanne sette soe. Dêrfoar waard in trije-stap Saturn 5 raket brûkt, de machtichste raket ea makke. Saturnus 5 waard regele en regele troch in kompjûter (hjir oer him) de tredde etappe fan in lansearauto, begjinnend fan opstijgen yn 'e baan fan' e ierde, en dan op 'e wei nei de moanne. (It Apollo-romteskip skiede op dit punt fan 'e Saturn V-raket, en de LVDC-missy wie foltôge.)
De LVDC is ynstalleare yn it basisframe. Circular Anschlüsse binne sichtber op 'e foarkant fan' e kompjûter. Brûkte 8 elektryske connectors en twa connectors foar floeibere koeling
De LVDC wie mar ien fan ferskate kompjûters oan board fan de Apollo. De LVDC wie ferbûn mei it fleankontrôlesysteem, in analoge kompjûter fan 45 kg. De onboard Apollo Guidance Computer (AGC) liede it romteskip nei it moanneflak. De kommandomodule befette ien AGC, wylst de moannemodule in twadde AGC befette tegearre mei it Abort-navigaasjesysteem, in ekstra needkomputer.
Der wiene ferskate kompjûters oan board fan de Apollo.
Unit Logic Devices (ULD)
LVDC waard makke mei in nijsgjirrige hybride technology neamd ULD, unit load apparaat. Hoewol't se seagen as yntegreare circuits, befette ULD-modules ferskate komponinten. Se brûkten ienfâldige silisiumchips, elk mei mar ien transistor of twa diodes. Dizze arrays, tegearre mei printe wjerstannen mei dikke film, waarden op in keramyske wafel monteare om circuits lykas in logyske poarte út te fieren. Dizze modules wiene in fariant fan 'e SLT-modules () ûntworpen foar de populêre IBM S/360-searje kompjûters. IBM begon SLT-modules te ûntwikkeljen yn 1961, foardat yntegreare circuits kommersjeel libbensfetber wiene, en troch 1966 produsearre IBM mear as 100 miljoen SLT-modules yn 't jier.
De ULD-modules wiene oanmerklik lytser as de SLT-modules, lykas te sjen op de foto hjirûnder, wêrtroch se mear geskikt binne foar in kompakte romtekomputer. oerflak ynstee fan pins. Clips op it bestjoer holden de ULD module yn plak en ferbûn mei dizze pins.
Wêrom brûkte IBM SLT-modules ynstee fan yntegreare circuits? De wichtichste reden wie dat yntegreare circuits noch yn 'e berneskuon wiene, nei't se yn 1959 útfûn binne. Yn 1963 hiene SLT-modules kosten- en prestaasjesfoardielen boppe yntegreare circuits. SLT-modules waarden lykwols faak sjoen as inferior foar yntegreare circuits. Ien fan 'e foardielen fan SLT-modules boppe yntegreare circuits wie dat de wjerstannen yn SLT's folle krekter wiene as dy yn yntegreare circuits. By de fabrikaazje waarden de dikke filmwjerstannen yn 'e SLT-modules foarsichtich sânblast om de resistive film te ferwiderjen oant se de winske wjerstân berikten. SLT-modules wiene ek goedkeaper as fergelykbere yntegreare circuits yn 'e jierren 1960.
De LVDC en besibbe apparatuer brûkten mear as 50 ferskillende soarten ULD's.
SLT-modules (lofts) binne signifikant grutter as ULD-modules (rjochts). ULD grutte is 7,6mm × 8mm
De foto hjirûnder lit de ynterne komponinten fan 'e ULD-module sjen. Oan 'e lofterkant fan' e keramyske plaat binne diriginten ferbûn mei fjouwer lytse fjouwerkante silisiumkristallen. It liket op in circuit board, mar hâld der rekken mei dat it is folle lytser as in fingernail. De swarte rjochthoeken oan de rjochterkant binne dikke film wjerstannen printe op 'e ûnderkant fan' e plaat.
ULD, boppe en ûnder werjefte. Silisiumkristallen en wjerstannen binne sichtber. Wylst SLT modules hie wjerstannen op de boppeste oerflak, ULD modules hie wjerstannen op de boaiem, dy't ferhege tichtheid likegoed as kosten.
De foto hjirûnder lit in silisium die fan 'e ULD-module sjen, dy't twa diodes ymplementearre. De maten binne ûngewoan lyts, foar fergeliking binne d'r sûkerkristallen yn 'e buert. It kristal hie trije eksterne ferbinings troch koperen ballen soldered oan trije sirkels. De ûnderste twa sirkels (de anodes fan de twa diodes) waarden doped (tsjusterere gebieten), wylst de boppeste rjochter sirkel wie de kathode ferbûn oan de basis.
Foto fan in twa-diode silisium kristal neist sûkerkristallen
Hoe magnetyske kearnûnthâld wurket
Magnetysk kearnûnthâld wie de wichtichste foarm fan gegevensopslach yn kompjûters út 'e 1950's oant it yn 'e 1970's ferfongen waard troch solid state opslachapparaten. Unthâld waard makke út lytse ferritringen neamd kearnen. Ferritringen waarden yn in rjochthoekige matrix pleatst en twa oant fjouwer triedden troch elke ring gongen om ynformaasje te lêzen en te skriuwen. De ringen lieten ien bytsje ynformaasje wurde opslein. De kearn waard magnetisearre mei in strompuls troch de triedden dy't troch de ferritring passe. De rjochting fan magnetisaasje fan ien kearn koe wurde feroare troch in puls yn 'e tsjinoerstelde rjochting te stjoeren.
Om de wearde fan 'e kearn te lêzen, sette in aktuele puls de ring yn steat 0. As de kearn earder yn steat 1 west hie, makke it feroarjende magnetyske fjild in spanning yn ien fan 'e triedden dy't troch de kearnen rinne. Mar as de kearn al yn steat 0 wie, soe it magnetyske fjild net feroarje en soe de sintried net yn spanning opkomme. Sa waard de wearde fan 'e bit yn' e kearn lêzen troch it werom te setten nei nul en it kontrolearjen fan de spanning op 'e lêsdraad. In wichtich skaaimerk fan ûnthâld op magnetyske kearnen wie dat it proses fan it lêzen fan in ferritring syn wearde ferneatige, sadat de kearn "opnij skreaun" wurde moast.
It wie ûngemaklik om in aparte tried te brûken om de magnetisaasje fan elke kearn te feroarjen, mar yn 'e jierren 1950 waard in ferritûnthâld ûntwikkele dat wurke op it prinsipe fan tafal fan streamingen. It fjouwer-wire circuit-X, Y, Sense, Inhibit-is gewoan wurden wurden. De technology brûkte in spesjale eigenskip fan kearnen neamd hysteresis: in lytse stroom hat gjin ynfloed op it ferritûnthâld, mar in stroom boppe in drompel soe de kearn magnetisearje. Wannear't bekrêftige mei de helte fan 'e fereaske stroom op ien X-line en ien Y-line, krige allinich de kearn wêryn beide linen oerstutsen genôch stroom om te remagnetisearjen, wylst de oare kearnen yntakt bleaunen.
Dit is hoe't it ûnthâld IBM 360 Model 50 der útseach. ). Jo kinne sjen op dizze foto dat der trije triedden rinne troch eltse kearn, mar LVDC brûkt fjouwer triedden.
De foto hjirûnder toant ien rjochthoekige LVDC ûnthâld array. 8 Dizze matrix hat 128 X-wires dy't fertikaal rinne en 64 Y-wires dy't horizontaal rinne, mei in kearn op elke krusing. In inkele reade tried rint troch alle kearnen parallel oan de Y-wires. De skriuwdraad en de ynhiberingsdraad rinne troch alle kearnen parallel oan de X-draden. De triedden krúse yn 'e midden fan' e matrix; dit ferminderet it opwekke lûd om't it lûd fan 'e iene helte it lûd fan' e oare helte annulearret.
Ien LVDC ferrit ûnthâld matrix befettet 8192 bits. Ferbining mei oare matriks wurdt útfierd troch pinnen oan 'e bûtenkant
De boppesteande matrix hie 8192 eleminten, elk opslach ien bit. Om in ûnthâldwurd te bewarjen, waarden ferskate basismatriksen byinoar tafoege, ien foar elk bit yn it wurd. Wires X en Y slangen troch alle haadmatriksen. Elke matrix hie in aparte lêsline en in aparte skriuwhinderline. LVDC-ûnthâld brûkte in stapel fan 14 basismatriksen (ûnder) dy't in 13-bit "lettergreep" opslaan tegearre mei in pariteitsbit.
De LVDC-stapel bestiet út 14 haadmatriksen
Skriuwen nei magnetyske kearn ûnthâld fereasket ekstra triedden, de saneamde remming rigels. Elke matrix hie ien ynhibysjeline dy't troch alle kearnen rûn. Tidens it skriuwen proses giet stroom troch de X- en Y-rigels, remagnetizing de selektearre ringen (ien per fleantúch) ta steat 1, hâld alle 1s yn it wurd. Om by de bitposysje in 0 te skriuwen, waard de line bekrêftige mei de helte fan de stroom tsjinoer de line X. Dêrtroch bleaunen de kearnen op de wearde 0. Sadwaande liet de ynhiberingsline de kearn net omslaan nei 1. Elts winske wurd koe wurde skreaun nei it ûnthâld troch it aktivearjen fan de oerienkommende inhibit rigels.
LVDC ûnthâld module
Hoe is in LVDC ûnthâld module fysyk konstruearre? Yn it sintrum fan it ûnthâld module is in steapel fan 14 ferromagnetic ûnthâld arrays werjûn earder. It wurdt omjûn troch ferskate boerden mei circuits om de X- en Y-draden en de ynhiberingslinen te riden, bitlêslinen, flaterdeteksje en it generearjen fan de nedige kloksinjalen.
Yn it algemien, it grutste part fan it ûnthâld-relatearre circuitry is yn de LVDC kompjûter logika, net yn it ûnthâld module sels. Benammen kompjûterlogika befettet registers foar it bewarjen fan adressen en gegevenswurden en it konvertearjen tusken serial en parallel. It befettet ek circuits foar it lêzen fan 'e lêsbitrigels, flaterkontrôle en klokken.
Unthâld module showing kaai komponinten. MIB (Multilayer Interconnection Board) is in 12-laach printe circuit board
Y ûnthâld bestjoerder board
In wurd yn 'e kearn ûnthâld wurdt selektearre troch in trochjaan de respektivelike X- en Y linen troch de wichtichste board stack. Litte wy begjinne mei it beskriuwen fan it Y-sjauffeur-circuit en hoe't it in sinjaal genereart troch ien fan 'e 64 Y-linen. Yn stee fan 64 aparte bestjoerder circuits, de module fermindert it oantal circuits troch it brûken fan 8 "hege" bestjoerders en 8 "lege" bestjoerders. Se wurde bedrade yn in "matrix" konfiguraasje, sadat elke kombinaasje fan hege en lege bestjoerders ferskate rigen selektearje. Sa, 8 "hege" en 8 "lege" bestjoerders selektearje ien fan de 64 (8 × 8) Y-rigels.
Y driver board (front) driuwt de Y selektearje rigels yn de steapel boards
Op de foto hjirûnder kinne jo guon fan 'e ULD-modules (wyt) en it pear transistors (goud) sjen dy't de Y-selekteare rigels oandriuwe. De "EI"-module is it hert fan 'e bestjoerder: it leveret in konstante spanningspuls (E) ) of giet in konstante hjoeddeistige puls (I) troch de seleksje line. De selekteare line wurdt regele troch it aktivearjen fan de EI-module yn spanningsmodus oan ien ein fan 'e line en de EI-module yn hjoeddeistige modus oan' e oare ein. It resultaat is in puls mei de juste spanning en stroom, genôch om de kearn te remagnetisearjen. It duorret in protte momentum om it om te draaien; de spanningspuls is fêst op 17 volt, en de stroom rint fan 180 mA oant 260 mA ôfhinklik fan de temperatuer.
Makrofoto fan it Y-bestjoerderboerd mei seis ULD-modules en seis pearen transistors. Elke ULD-module is markearre mei in IBM-dielnûmer, moduletype (bygelyks "EI"), en in koade wêrfan de betsjutting ûnbekend is
It bestjoer is ek foarsjoen fan flater monitor (ED) modules dy't detect as mear as ien Y selektearje line wurdt aktivearre tagelyk. De ED module brûkt in ienfâldige semy-analoge oplossing: it somt de ynfier voltages mei help fan in netwurk fan wjerstannen. As de resultearjende spanning boppe de drompel is, wurdt de kaai aktivearre.
Under de bestjoerder board is in diode array mei dêryn 256 diodes en 64 wjerstannen. Dizze matrix konvertearret de 8 boppeste en 8 ûnderste pearen fan sinjalen fan it bestjoerderboerd yn 64 Y-line-ferbiningen dy't troch de haadstapel fan boards rinne. Fleksibele kabels oan de boppe- en ûnderkant fan it bestjoer ferbine it bestjoer mei de diode array. Twa flexkabels links (net sichtber op 'e foto) en twa busbars oan' e rjochterkant (ien sichtber) ferbine de diodematrix oan 'e array fan kearnen. De flex kabel sichtber oan de linkerkant ferbynt de Y-board mei de rest fan 'e kompjûter fia de I / O board, wylst de lytse flex kabel oan de ûnderkant rjochts oanslút op de klok generator board.
X Unthâld Driver Board
De yndieling foar it riden fan de X-linen is fergelykber mei dy foar de Y, útsein dat der 128 X-linen en 64 Y-linen binne. Om't der twa kear safolle X-wires binne, hat de module in twadde X-bestjoerderboerd derûnder. Hoewol de X- en Y-boerden deselde komponinten hawwe, is de bedrading oars.
Dit boerd en de iene dêrûnder kontrolearje X selektearre rigen yn in steapel kearnboerden
De foto hjirûnder lit sjen dat guon ûnderdielen waarden skansearre op it boerd. Ien fan 'e transistors is ferpleatst, de ULD-module is yn' e helte brutsen, en de oare is ôfbrutsen. De bedrading is sichtber op 'e brutsen module, tegearre mei ien fan' e lytse silisiumkristallen (rjochts). Op dizze foto kinne jo ek sjen de spoaren fan fertikale en horizontale conductive spoaren op in 12-laach printe circuit board.
Close-up fan it skansearre diel fan it bestjoer
Under de X-bestjoerderboerden is in X-diodematrix mei 288 diodes en 128 wjerstannen. De X-diode array brûkt in oare topology as de Y-diode board om ferdûbeling fan it oantal komponinten te foarkommen. Lykas it Y-diode board, befettet dit boerd komponinten dy't fertikaal monteare binne tusken twa printe circuit boards. Dizze metoade wurdt "cordwood" neamd en lit de komponinten strak ynpakt wurde.
In makrofoto fan in X-diode-array dy't fertikaal monteare cordwood-diodes sjen lit tusken 2 printe circuit boards. De twa X-bestjoerders sitte boppe it diodeboerd, fan har skieden troch polyurethane skom. Tink derom dat de printe circuit boards tige ticht by elkoar binne.
Unthâld Amplifiers
De foto hjirûnder lit it readout-fersterkerboerd sjen. Hat 7 kanalen foar it lêzen fan 7 bits út it ûnthâld stack; de identike boerd hjirûnder behannelet 7 mear bits foar in totaal fan 14 bits. It doel fan 'e sinfersterker is om it lytse sinjaal (20 millivolt) te detektearjen dat wurdt generearre troch de remagnetisearbere kearn en it omsette yn in 1-bit útfier. Elk kanaal bestiet út in differinsjaaloperator en buffer, folge troch in differinsjaaloperator transformator en útfier clamp. Links is in 28-draads flexkabel oanslút op de ûnthâldstapel, dy't de twa úteinen fan elke sindraad liedt nei in fersterkerkring, begjinnend mei de MSA-1 (Memory Sense Amplifier) module. De yndividuele komponinten binne wjerstannen (brune silinders), kondensatoren (read), transformators (swart) en transistors (goud). De gegevens bits ferlitte de sin fersterker boards fia de fleksibele kabel oan de rjochterkant.
Readout amplifier board oan de boppekant fan it ûnthâld module. Dit boerd fersterket de sinjalen fan 'e sinjalen om útfierbits te meitsjen
Skriuw Inhibit Line Driver
Inhibit bestjoerders wurde brûkt om te skriuwen nei it ûnthâld en leit oan 'e ûnderkant fan' e wichtichste module. D'r binne 14 inhibit rigels, ien foar elke matrix op 'e stapel. Om in 0-bit te skriuwen, wurdt de korrespondearjende slotbestjoerder aktivearre en de aktuele troch de inhibitline foarkomt dat de kearn oerstapt nei 1. Eltse line wurdt dreaun troch in ID-1 en ID-2 module (skriuw inhibit line driver) en in pear fan transistors. Precision 20,8 ohm wjerstannen oan de boppe- en ûnderkant fan it bestjoer regulearje de blokkearjende stroom. De 14-wire flex kabel oan de rjochterkant ferbynt de bestjoerders mei de 14 inhibit triedden yn 'e steapel kearn boards.
Inhibition board oan de ûnderkant fan it ûnthâld module. Dit boerd genereart 14 inhibitsignalen dy't brûkt wurde by opname
Klok bestjoerder ûnthâld
De klok stjoerprogramma is in pear boards dy't generearje klok sinjalen foar it ûnthâld module. Sadree't de kompjûter begjint in ûnthâld operaasje, de ferskate klok sinjalen brûkt troch it ûnthâld module generearre asynchronously troch de module syn klok stjoerprogramma. De klok drive boards lizze oan de ûnderkant fan de module, tusken de steapel en de inhibit board, sadat de planken binne dreech te sjen.
De klok stjoerprogramma boards binne ûnder de wichtichste ûnthâld stack mar boppe it slot board
De blauwe boardkomponinten op 'e foto hjirboppe binne multi-turn potentiometers, nei alle gedachten foar timing of voltage oanpassing. Wjerstannen en kondensators binne ek sichtber op 'e planken. It diagram toant ferskate MCD (Memory Clock Driver) modules, mar gjin modules binne sichtber op 'e planken. It is lestich om te sizzen as dit komt troch beheinde sichtberens, in circuit feroaring, of de oanwêzigens fan in oar boerd mei dizze modules.
Unthâld I / O Panel
De lêste ûnthâld module board is de I / O board, dy't distribuearret sinjalen tusken it ûnthâld module boards en de rest fan 'e LVDC kompjûter. De griene 98-pin-ferbining oan 'e ûnderkant ferbynt mei it LVDC-ûnthâldchassis, en leveret sinjalen en krêft fan' e kompjûter. De measte fan 'e plestik Anschlüsse binne brutsen, dat is wêrom't de kontakten binne sichtber. De distribúsje board is ferbûn mei dizze connector troch twa 49-pin fleksibele kabels oan de ûnderkant (allinne de foarkant kabel is sichtber). Oare flexkabels fersprieden sinjalen nei it X Driver Board (lofts), Y Driver Board (rjochts), Sense Amplifier Board (boppe), en Inhibit Board (ûnder). 20 capacitors op it bestjoer filterje de macht levere oan it ûnthâld module.
De I / O board tusken it ûnthâld module en de rest fan 'e kompjûter. De griene ferbining oan 'e ûnderkant makket ferbining mei de kompjûter en dizze sinjalen wurde troch platte kabels nei oare dielen fan' e ûnthâldmodule stjoerd
konklúzje
De wichtichste LVDC-ûnthâldmodule levere kompakte, betroubere opslach. Oant 8 ûnthâld modules koenen wurde pleatst yn de ûnderste helte fan 'e kompjûter. Hjirmei koe de kompjûter 32 opslaan 26-bit wurden as 16 kilowurden yn oerstallige heul betroubere "duplex" modus.
Ien nijsgjirrich skaaimerk fan LVDC wie dat ûnthâld modules koenen wurde spegele foar betrouberens. Yn "duplex" modus waard elk wurd opslein yn twa ûnthâld modules. As der in flater barde yn ien module, koe it juste wurd fan in oare module krigen wurde. Hoewol dit betrouberens levere, snijde it de ûnthâldfoetôfdruk yn 'e helte. As alternatyf, it ûnthâld modules kinne brûkt wurde yn "simplex" modus, mei elk wurd opslein ien kear.
LVDC ûnderbrocht maksimaal acht CPU-ûnthâldmodules
De magnetyske kearnûnthâldmodule jout in fisuele foarstelling fan 'e tiid doe't 8 KB opslach in 5-pûn (2,3 kg) module fereaske. Dit ûnthâld wie lykwols heul perfekt foar syn tiid. Sokke apparaten foelen yn 'e jierren '1970 yn ûnbrûk mei de komst fan semiconductor DRAM's.
De ynhâld fan RAM wurdt bewarre as de macht wurdt útskeakele, dus it is wierskynlik dat de module noch opslacht software út de lêste kear dat de kompjûter waard brûkt. Ja, ja, dêr kinne jo ek tsientallen jierren letter wat nijsgjirrichs fine. It soe nijsgjirrich wêze om te besykjen om dizze gegevens werom te heljen, mar de skansearre circuits makket in probleem, sadat de ynhâld nei in oar desennium wierskynlik net fan 'e ûnthâldmodule kin wurde ophelle.
Wat kinne jo mear lêze op it blog?
→
→
→
→
→
Ynskriuwe op ús -kanaal, om it folgjende artikel net te missen! Wy skriuwe net mear as twa kear yn 'e wike en allinnich op saaklik. Wy herinnerje jo ek dat Cloud4Y feilige en betroubere tagong op ôfstân kin leverje oan saaklike applikaasjes en ynformaasje nedich foar saaklike kontinuïteit. Wurk op ôfstân is in ekstra barriêre foar de fersprieding fan coronavirus. Details binne fan ús managers.
Boarne: www.habr.com