A Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) kulcsszerepet játszott az Apollo Hold-programban, a Saturn 5 rakétát hajtotta, és a legtöbb számítógéphez hasonlóan apró mágneses magokban tárolta az adatokat. Ebben a cikkben a Cloud4Y a deluxe LVDC memóriamoduljáról beszél Steve Jurvetson.
Ezt a memóriamodult az 1960-as évek közepén fejlesztették. Felületre szerelhető alkatrészek, hibrid modulok és rugalmas csatlakozások felhasználásával készült, így egy nagyságrenddel kisebb és könnyebb, mint az akkori hagyományos számítógépes memória. A memóriamodul azonban csak 4096 26 bites szó tárolását tette lehetővé.
Mágneses mag memória modul. Ez a modul 4 adatbitből és 26 paritásbitből álló 2K szót tárol. Négy memóriamodullal, amelyek teljes kapacitása 16 384 szó, 2,3 kg súlyú és 14 cm × 14 cm × 16 cm méretű.
A holdraszállás 25. május 1961-én kezdődött, amikor Kennedy elnök bejelentette, hogy Amerika az évtized vége előtt embert helyez a Holdra. Ehhez egy háromfokozatú Saturn 5 rakétát használtak, a valaha készült legerősebb rakétát. A Saturn 5-öt számítógép irányította és vezérelte (itt róla) egy hordozórakéta harmadik szakasza, amely a felszállástól a Föld pályájára indul, majd a Hold felé tart. (Az Apollo űrszonda ekkor vált el a Saturn V rakétától, és az LVDC küldetés befejeződött.)
Az LVDC az alapkeretbe van beépítve. A kör alakú csatlakozók a számítógép elején láthatók. 8 elektromos csatlakozót és két folyadékhűtéshez használt csatlakozót használtak
Az LVDC csak egy volt az Apollo fedélzetén lévő számos számítógép közül. Az LVDC a repülésirányító rendszerhez, egy 45 kg-os analóg számítógéphez volt csatlakoztatva. A fedélzeti Apollo Guidance Computer (AGC) vezette az űrhajót a Hold felszínére. A parancsnoki modul egy AGC-t, míg a holdmodul egy második AGC-t, valamint az Abort navigációs rendszert, egy tartalék vészhelyzeti számítógépet tartalmazott.
Az Apollo fedélzetén több számítógép is volt.
Unit Logic Devices (ULD)
Az LVDC egy érdekes hibrid technológia, az ULD, unit load device segítségével jött létre. Bár integrált áramköröknek tűntek, az ULD modulok több komponenst is tartalmaztak. Egyszerű szilícium chipeket használtak, mindegyik csak egy tranzisztorral vagy két diódával. Ezeket a tömböket a nyomtatott vastagrétegre nyomtatott ellenállásokkal együtt kerámia lapkára szerelték fel olyan áramkörök megvalósítására, mint például a logikai kapu. Ezek a modulok az SLT modulok változatai voltak () a népszerű IBM S/360 sorozatú számítógépekhez készült. Az IBM 1961-ben kezdett SLT-modulokat fejleszteni, mielőtt az integrált áramkörök kereskedelmileg életképesek lettek volna, és 1966-ra az IBM évente több mint 100 millió SLT-modult gyártott.
Az ULD modulok lényegesen kisebbek voltak, mint az SLT modulok, amint az az alábbi képen is látható, így alkalmasabbak egy kompakt űrszámítógéphez. Az ULD modulok kerámiabetéteket használtak az SLT fémcsapjai helyett, és fém érintkezőkkel a tetején csapok helyett felületre. A lapon lévő kapcsok tartották a helyén az ULD-modult, és csatlakoztak ezekhez a érintkezőkhöz.
Miért használt az IBM SLT modulokat az integrált áramkörök helyett? Ennek fő oka az volt, hogy az integrált áramkörök még gyerekcipőben jártak, mivel 1959-ben találták fel őket. 1963-ban az SLT-modulok költség- és teljesítményelőnyökkel rendelkeztek az integrált áramkörökhöz képest. Az SLT-modulokat azonban gyakran rosszabbnak tekintették az integrált áramköröknél. Az SLT-modulok egyik előnye az integrált áramkörökkel szemben, hogy az SLT-k ellenállásai sokkal pontosabbak, mint az integrált áramkörökké. A gyártás során az SLT-modulok vastagrétegű ellenállásait óvatosan homokfúvással távolították el, amíg el nem érték a kívánt ellenállást. Az 1960-as években az SLT-modulok olcsóbbak voltak, mint a hasonló integrált áramkörök.
Az LVDC és a kapcsolódó berendezések több mint 50 különböző típusú ULD-t használtak.
Az SLT modulok (balra) lényegesen nagyobbak, mint az ULD modulok (jobbra). Az ULD mérete 7,6 mm × 8 mm
Az alábbi képen az ULD modul belső alkatrészei láthatók. A kerámialap bal oldalán négy apró négyzet alakú szilíciumkristályhoz csatlakoztatott vezetők találhatók. Úgy néz ki, mint egy áramköri lap, de ne feledje, hogy sokkal kisebb, mint egy köröm. A jobb oldali fekete téglalapok vastag filmellenállások, amelyek a lemez alsó oldalára vannak nyomtatva.
ULD, felül és alulnézet. Szilícium kristályok és ellenállások láthatók. Míg az SLT-modulok felső felületén ellenállások voltak, az ULD-moduloknál az alsó részek voltak, ami növelte a sűrűséget és a költségeket.
Az alábbi képen egy szilícium szerszám látható az ULD modulból, amely két diódát valósított meg. A méretek szokatlanul kicsik, összehasonlításképpen cukorkristályok vannak a közelben. A kristálynak három külső kapcsolata volt három körre forrasztott rézgolyókon keresztül. Az alsó két kör (a két dióda anódjai) adalékolt (sötétebb területek), míg a jobb felső kör az alaphoz csatlakoztatott katód volt.
Fénykép egy kétdiódás szilíciumkristályról cukorkristályok mellett
Hogyan működik a mágneses magmemória
A mágneses magmemória volt a számítógépek fő adattárolási formája az 1950-es évektől egészen az 1970-es évekig, amíg fel nem váltották a szilárdtestalapú tárolóeszközökkel. A memóriát apró ferritgyűrűkből, úgynevezett magokból hozták létre. A ferritgyűrűket egy téglalap alakú mátrixba helyezték, és mindegyik gyűrűn két-négy vezetéket vezettek át az információk olvasásához és írásához. A gyűrűk lehetővé tették egy bit információ tárolását. A magot a ferritgyűrűn áthaladó vezetékeken keresztül áramimpulzus segítségével mágnesezték. Az egyik mag mágnesezési iránya az ellenkező irányú impulzus küldésével megváltoztatható.
A mag értékének leolvasásához egy áramimpulzus a gyűrűt 0 állapotba helyezte. Ha a mag korábban 1-es állapotban volt, a változó mágneses tér feszültséget hozott létre az egyik magon áthaladó vezetékben. De ha a mag már 0 állapotban lenne, a mágneses tér nem változna, és az érzékelő vezeték feszültsége nem emelkedne. Tehát a magban lévő bit értékét úgy olvastuk le, hogy nullára állítottuk, és ellenőriztük a feszültséget a leolvasó vezetéken. A mágneses magokon lévő memória fontos jellemzője volt, hogy a ferritgyűrű leolvasási folyamata tönkretette az értékét, ezért a magot "újra kellett írni".
Kényelmetlen volt külön vezetéket használni az egyes magok mágnesezettségének megváltoztatására, de az 1950-es években kifejlesztettek egy ferrit memóriát, amely az áramok egybeesésének elvén működött. A négyvezetékes áramkör – X, Y, Sense, Inhibit – általánossá vált. A technológia a magok hiszterézisnek nevezett különleges tulajdonságát használta ki: egy kis áramerősség nem befolyásolja a ferrit memóriát, de egy küszöbérték feletti áram mágnesezné a magot. Amikor egy X és egy Y vonalon a szükséges áram felével feszültség alá helyezték, csak az a mag kapott elegendő áramot, amelyen mindkét vonal keresztezi az újramágnesezést, míg a többi mag sértetlen maradt.
Így nézett ki az IBM 360 Model 50 memóriája.Az LVDC és a Model 50 azonos típusú magot használt, 19-32 néven, mert a belső átmérőjük 19 mil (0.4826 mm), a külső átmérője pedig 32 mil (0,8 mm). Ezen a képen látható, hogy mindegyik magon három vezeték fut keresztül, de az LVDC négy vezetéket használt.
Az alábbi képen egy téglalap alakú LVDC memóriatömb látható. 8 Ez a mátrix 128 függőlegesen futó X-vezetéket és 64 vízszintesen futó Y-vezetéket tartalmaz, mindegyik kereszteződésben egy maggal. Az Y-vezetékekkel párhuzamosan egyetlen leolvasó vezeték fut végig minden magon. Az íróhuzal és a tiltóhuzal az X vezetékekkel párhuzamosan halad át minden magon. A vezetékek a mátrix közepén keresztezik egymást; ez csökkenti az indukált zajt, mivel az egyik feléből származó zaj kioltja a másik feléből származó zajt.
Egy LVDC ferrit memóriamátrix, amely 8192 bitet tartalmaz. A többi mátrixhoz való csatlakozás a külső csapokon keresztül történik
A fenti mátrix 8192 elemet tartalmazott, mindegyik egy bitet tárol. Egy memóriaszó mentéséhez több alapvető mátrixot adtunk össze, egyet a szó minden bitjéhez. Az X és Y vezetékek áthaladtak az összes fő mátrixon. Minden mátrixnak külön olvasási és írásgátló sora volt. Az LVDC memória 14 alapmátrixból álló köteget használt (lent), amely egy 13 bites "szótagot" tárolt egy paritásbittel együtt.
Az LVDC verem 14 fő mátrixból áll
A mágneses magmemóriába való íráshoz további vezetékekre, az úgynevezett gátlási vonalakra volt szükség. Mindegyik mátrixban egy gátlási vonal futott át az összes magon. Az írási folyamat során az áram áthalad az X és Y vonalakon, újramágnesezve a kiválasztott gyűrűket (síkonként egyet) 1-es állapotba, miközben az összes 1-es a szóban marad. Ahhoz, hogy a bit pozícióba 0-t írhassunk, a vonalat az X vonallal ellentétes áram felével feszültség alá helyeztük, így a magok 0 értéken maradtak. 1. A megfelelő tiltó sorok aktiválásával bármilyen kívánt szót be lehet írni a memóriába.
LVDC memóriamodul
Hogyan épül fel fizikailag az LVDC memóriamodul? A memóriamodul közepén a korábban bemutatott 14 ferromágneses memóriatömbből álló köteg található. Számos kártya veszi körül, amelyek az X és Y vezetékek, valamint a tiltó vonalak meghajtására, bitolvasási vonalakra, hibaérzékelésre és a szükséges órajelek generálására szolgáló áramkörrel rendelkeznek.
Általában a memóriával kapcsolatos áramkörök többsége az LVDC számítógépes logikában található, nem magában a memóriamodulban. Különösen a számítógépes logika tartalmaz regisztereket a címek és adatszavak tárolására, valamint a soros és párhuzamos közötti konvertálásra. Tartalmaz továbbá áramkört az olvasási bitsorok olvasásához, hibaellenőrzéshez és órajelhez.
Memóriamodul, amely a legfontosabb alkatrészeket mutatja. A MIB (Multlayer Interconnection Board) egy 12 rétegű nyomtatott áramköri kártya
Y memória illesztőprogram kártya
Az alapmemóriában egy szót úgy választunk ki, hogy a megfelelő X és Y sorokat átadjuk a fő kártya veremén. Kezdjük azzal, hogy leírjuk az Y-meghajtó áramkört, és azt, hogyan generál jelet a 64 Y-vonal egyikén. A 64 különálló meghajtó áramkör helyett a modul 8 "magas" és 8 "alacsony" meghajtó használatával csökkenti az áramkörök számát. "Matrix" konfigurációban vannak bekötve, így a magas és alacsony meghajtók minden kombinációja más-más sorokat választ ki. Így 8 "magas" és 8 "alacsony" meghajtó választja ki a 64 (8 × 8) Y-vonal egyikét.
Y meghajtó kártya (elülső) hajtja meg az Y kijelölő sorokat a kártyakötegben
Az alábbi képen néhány ULD modul (fehér) és a tranzisztorpár (arany) látható, amelyek az Y select vonalakat hajtják meg. Az "EI" modul a meghajtó szíve: állandó feszültségimpulzust szolgáltat ( E) vagy állandó áramimpulzust (I) ad át a kiválasztási vonalon. A kiválasztó vonal vezérlése az EI modul feszültség üzemmódban történő aktiválásával történik a vonal egyik végén, és az EI modul áram üzemmódban a másik végén. Az eredmény egy megfelelő feszültségű és áramerősségű impulzus, amely elegendő a mag újramágnesezéséhez. Nagy lendület kell, hogy megfordítsa; a feszültségimpulzus 17 volton van rögzítve, az áramerősség pedig 180 mA és 260 mA között van a hőmérséklettől függően.
Makrófotó az Y illesztőprogramról, amelyen hat ULD modul és hat pár tranzisztor látható. Minden ULD modul egy IBM cikkszámmal, modultípussal (például "EI") és egy ismeretlen jelentésű kóddal van ellátva.
A kártya fel van szerelve hibafigyelő (ED) modulokkal is, amelyek érzékelik, ha egyidejűleg több Y-választó vonal aktiválódik.Az ED modul egy egyszerű félanalóg megoldást alkalmaz: ellenálláshálózat segítségével összegzi a bemeneti feszültségeket. Ha a kapott feszültség meghaladja a küszöbértéket, a kulcs kiold.
A meghajtókártya alatt egy diódasor található, amely 256 diódát és 64 ellenállást tartalmaz. Ez a mátrix átalakítja a 8 felső és 8 alsó jelpárt az illesztőprogram kártyájáról 64 Y-vonalú kapcsolattá, amelyek a fő kártyakötegen futnak át. A tábla tetején és alján található rugalmas kábelek kötik össze a kártyát a diódatömbhöz. Két flex kábel a bal oldalon (a képen nem látható) és két gyűjtősín a jobb oldalon (egy látható) köti össze a diódamátrixot a magokkal. A bal oldalon látható flexibilis kábel az I/O kártyán keresztül köti össze az Y-kártyát a számítógép többi részével, míg a jobb alsó sarokban lévő kis flexibilis kábel az óragenerátor kártyához csatlakozik.
X Memory Driver Board
Az X vonalak vezetésének elrendezése megegyezik az Y sémával, azzal a különbséggel, hogy 128 X vonal és 64 Y vonal van.. Mivel kétszer annyi X vezeték van, a modul alatt van egy második X meghajtókártya. Bár az X és Y táblák ugyanazokkal az alkatrészekkel rendelkeznek, a vezetékek eltérőek.
Ez és az alatta lévő tábla X kiválasztott sort vezérel egy kötegben
Az alábbi képen látható, hogy néhány alkatrész megsérült a táblán. Az egyik tranzisztor elmozdult, az ULD modul félbe, a másik pedig letört. A vezetékek láthatók a törött modulon, valamint az egyik apró szilíciumkristály (jobbra). Ezen a fotón egy 12 rétegű nyomtatott áramköri lapon függőleges és vízszintes vezető pályák nyomai is láthatók.
Közeli kép a tábla sérült részéről
Az X meghajtó kártyák alatt egy X dióda mátrix található, amely 288 diódát és 128 ellenállást tartalmaz. Az X-dióda tömb más topológiát használ, mint az Y-dióda kártya, hogy elkerülje az összetevők számának megkétszerezését. Az Y-dióda kártyához hasonlóan ez a kártya két nyomtatott áramköri kártya közé függőlegesen elhelyezett alkatrészeket tartalmaz. Ezt a módszert "cordwood"-nak nevezik, és lehetővé teszi az alkatrészek szorosan összecsomagolását.
Makrófotó egy X diódatömbről, amelyen függőlegesen rögzített kordfa diódák láthatók 2 nyomtatott áramköri lap között. A két X meghajtókártya a diódatábla felett helyezkedik el, poliuretán habbal elválasztva tőlük. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a nyomtatott áramköri lapok nagyon közel vannak egymáshoz.
Memória erősítők
Az alábbi képen a leolvasó erősítő kártya látható. 7 csatornával rendelkezik 7 bit kiolvasásához a memóriaveremből; az alábbi azonos tábla további 7 bitet kezel, összesen 14 bitet. A szenzoros erősítő célja, hogy az újramágnesezhető mag által generált kis jelet (20 millivolt) érzékelje és 1 bites kimenetté alakítsa. Minden csatorna differenciálerősítőből és pufferből, majd differenciáltranszformátorból és kimeneti bilincsből áll. A bal oldalon egy 28 vezetékes flexibilis kábel csatlakozik a memóriaveremhez, amely az érzékelő vezetékek két végét egy erősítő áramkörhöz vezeti, kezdve az MSA-1 (Memory Sense Amplifier) modullal. Az egyes alkatrészek ellenállások (barna hengerek), kondenzátorok (piros), transzformátorok (fekete) és tranzisztorok (arany). Az adatbitek a jobb oldali flexibilis kábelen keresztül lépnek ki a szenzoros erősítő lapokból.
Olvasóerősítő kártya a memóriamodul tetején. Ez a kártya felerősíti az érzékelő vezetékek jeleit, hogy kimeneti biteket hozzon létre
Írjon Inhibit Line Driver-t
Az Inhibit illesztőprogramok a memóriába írásra szolgálnak, és a fő modul alsó részén találhatók. 14 gátló vonal van, egy a verem minden mátrixához. A 0 bit írásához aktiválódik a megfelelő zármeghajtó, és a tiltóvonalon átfolyó áram megakadályozza, hogy a mag 1-re váltson. Minden vonalat egy ID-1 és ID-2 modul (írásgátló vonal-illesztőprogram) és egy pár hajt meg. tranzisztorok. A kártya tetején és alján precíziós 20,8 ohmos ellenállások szabályozzák a blokkoló áramot. A jobb oldali 14 vezetékes flexibilis kábel köti össze a meghajtókat a maglapok kötegében lévő 14 blokkoló vezetékkel.
Gátlási kártya a memóriamodul alján. Ez a kártya 14 rögzítés közben használt tiltó jelet generál
Órameghajtó memória
Az órameghajtó egy pár kártya, amely órajeleket generál a memóriamodul számára. Amint a számítógép memóriaműveletet kezd, a memóriamodul által használt különböző órajeleket a modul óra-illesztőprogramja aszinkron módon generálja. Az óra meghajtó kártyái a modul alján, a verem és a tiltó tábla között helyezkednek el, így a táblák nehezen láthatók.
Az óravezérlő kártyái a fő memóriaverem alatt, de a zárpanel felett találhatók
A fenti képen látható kék táblaelemek többfordulatú potenciométerek, feltehetően az időzítés vagy a feszültség beállítására szolgálnak. A táblákon ellenállások és kondenzátorok is láthatók. Az ábrán több MCD (Memory Clock Driver) modul látható, de egyetlen modul sem látható a kártyákon. Nehéz megmondani, hogy ez a korlátozott látási viszonyok, az áramkörváltás vagy egy másik kártya jelenléte miatt van-e ezekkel a modulokkal.
Memória I/O panel
Az utolsó memóriamodul-kártya az I/O-kártya, amely elosztja a jeleket a memóriamodul-kártyák és az LVDC számítógép többi része között. Az alján található zöld 98 tűs csatlakozó az LVDC memóriaházhoz csatlakozik, jeleket és tápellátást biztosítva a számítógépről. A műanyag csatlakozók nagy része eltört, ezért látszanak az érintkezők. Ehhez az aljzathoz két 49 tűs flexibilis kábel köti össze az elosztótáblát (csak az elülső kábel látható). Más rugalmas kábelek az X Driver Board (balra), az Y Driver Board (jobbra), a Sense Amplifier Board (fent) és az Inhibit Board (alul) felé osztják el a jeleket. Az alaplapon található 20 kondenzátor szűri a memóriamodul áramellátását.
Az I/O kártya a memóriamodul és a számítógép többi része között. Az alján található zöld csatlakozó a számítógéphez csatlakozik, és ezeket a jeleket lapos kábeleken keresztül továbbítják a memóriamodul más részeihez.
Teljesítmény
A fő LVDC memóriamodul kompakt, megbízható tárolást biztosított. Legfeljebb 8 memóriamodul helyezhető el a számítógép alsó felében. Ez lehetővé tette a számítógép számára a 32 tárolását 26 bites szavak vagy 16 kiloszó redundáns, rendkívül megbízható "duplex" módban.
Az LVDC egyik érdekes tulajdonsága az volt, hogy a memóriamodulokat a megbízhatóság érdekében tükrözni lehetett. „Duplex” módban minden szó két memóriamodulban volt tárolva. Ha az egyik modulban hiba lépett fel, a megfelelő szót egy másik modulból lehetett lekérni. Ez ugyan megbízhatóságot biztosított, de felére csökkentette a memóriaterületet. Alternatív megoldásként a memóriamodulok "simplex" módban is használhatók, minden szó egyszeri tárolásával.
Az LVDC legfeljebb nyolc CPU memóriamodult fogadott el
A mágneses mag memóriamodul vizuálisan ábrázolja azt az időt, amikor a 8 KB-os tároláshoz 5 font (2,3 kg) modulra volt szükség. Ez az emlék azonban nagyon tökéletes volt a maga idejében. Az ilyen eszközök az 1970-es években a félvezető DRAM-ok megjelenésével megszűntek.
A RAM tartalma a tápellátás kikapcsolásakor is megmarad, így valószínű, hogy a modul még mindig a számítógép utolsó használatából származó szoftvereket tárolja. Igen, igen, ott még évtizedek múltán is lehet találni valami érdekeset. Érdekes lenne megpróbálni visszaállítani ezeket az adatokat, de a sérült áramkör problémát okoz, így a tartalmat valószínűleg még egy évtizedig nem lehet visszakeresni a memóriamodulból.
Mit olvashatsz még a blogon?
→
→
→
→
→
Iratkozzon fel a -csatorna, hogy ne maradj le a következő cikkről! Hetente legfeljebb kétszer írunk, és csak üzleti ügyben. Emlékeztetünk arra is, hogy a Cloud4Y biztonságos és megbízható távoli hozzáférést biztosít az üzleti alkalmazásokhoz és az üzletmenet folytonosságához szükséges információkhoz. A távmunka további akadálya a koronavírus terjedésének. A részleteket menedzsereinktől kapjuk.
Forrás: will.com