Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) Сатурн 5 зымыранын басқаратын Аполлон ай бағдарламасында маңызды рөл атқарды.Ол уақыттың көптеген компьютерлері сияқты ол деректерді кішкентай магниттік ядроларда сақтайды. Бұл мақалада Cloud4Y люкс санатындағы LVDC жад модулі туралы айтады Стив Джурветсон.
Бұл жад модулі 1960 жылдардың ортасында жетілдірілді. Ол беткі құрамдас бөліктерді, гибридті модульдерді және икемді қосылымдарды қолдану арқылы құрастырылды, бұл оны сол кездегі кәдімгі компьютер жадына қарағанда кішірек және жеңілірек етеді. Дегенмен, жад модулі 4096 биттік 26 сөзді ғана сақтауға мүмкіндік берді.
Магниттік негізгі жад модулі. Бұл модуль 4 деректер биті және 26 паритет биті бар 2K сөздерді сақтайды. Жалпы сыйымдылығы 16 384 сөзді құрайтын төрт жад модулімен оның салмағы 2,3 кг және өлшемдері 14 см × 14 см × 16 см.
Айға қонуы 25 жылы 1961 мамырда президент Кеннеди Американың онжылдықтың соңына дейін Айға адам отырғызатынын жариялаған кезде басталды. Ол үшін үш сатылы Сатурн 5 зымыраны қолданылды, ол бұрын-соңды жасалған ең қуатты зымыран. Сатурн 5 компьютермен басқарылды және басқарылды (мұнда ол туралы) зымыран тасығыштың Жер орбитасына көтерілуінен бастап, содан кейін Айға баратын үшінші сатысы. (Осы кезде «Аполлон» ғарыш кемесі Сатурн V зымыранынан бөлініп шықты және LVDC миссиясы аяқталды.)
LVDC негізгі жақтауда орнатылған. Дөңгелек қосқыштар компьютердің алдыңғы жағында көрінеді. Сұйық салқындату үшін 8 электр қосқышы және екі қосқыш қолданылды
LVDC Аполлон бортындағы бірнеше компьютерлердің бірі ғана болды. LVDC ұшуды басқару жүйесіне, салмағы 45 кг аналогтық компьютерге қосылды. Борттық Apollo Guidance Computer (AGC) ғарыш кемесін Айдың бетіне бағыттады. Командалық модульде бір AGC, ал ай модулінде екінші AGC және Abort навигациялық жүйесі, қосалқы апаттық компьютер болды.
Аполлонның бортында бірнеше компьютерлер болды.
Бірлік логикалық құрылғылары (ULD)
LVDC ULD деп аталатын қызықты гибридті технологияны қолдану арқылы жасалған, бірлік жүктеме құрылғысы. Олар интегралдық схемаларға ұқсағанымен, ULD модульдері бірнеше құрамдастардан тұрады. Олар әрқайсысында бір ғана транзистор немесе екі диод бар қарапайым кремний чиптерін пайдаланды. Бұл массивтер басылған қалың пленкамен басылған резисторлармен бірге логикалық қақпа сияқты схемаларды жүзеге асыру үшін керамикалық пластинаға орнатылды. Бұл модульдер SLT модульдерінің нұсқасы болды () танымал IBM S/360 сериялы компьютерлеріне арналған. IBM SLT модульдерін әзірлеуді 1961 жылы, интегралдық микросхемалар коммерциялық тұрғыдан тиімді болғанға дейін бастады, ал 1966 жылға қарай IBM жылына 100 миллионнан астам SLT модульдерін шығарды.
Төмендегі фотода көрсетілгендей, ULD модульдері SLT модульдерінен айтарлықтай кішірек болды, бұл оларды ықшам кеңістіктік компьютер үшін қолайлы етеді.ULD модульдері SLT-дегі металл түйреуіштердің орнына керамикалық төсемдерді пайдаланды және үстіңгі жағында металл контактілері болды. түйреуіштердің орнына беті. Тақтадағы қыстырғыштар ULD модулін орнында ұстап, осы түйреуіштерге жалғанған.
Неліктен IBM интегралдық схемалардың орнына SLT модульдерін пайдаланды? Оның басты себебі 1959 жылы ойлап табылған интегралдық микросхемалардың әлі қалыптасу кезеңінде болды. 1963 жылы SLT модульдері интегралдық микросхемаларға қарағанда құны мен өнімділігі бойынша артықшылықтарға ие болды. Дегенмен, SLT модульдері жиі интегралды схемалардан төмен деп саналды. SLT модульдерінің интегралдық схемаларға қарағанда артықшылығының бірі - SLT-дегі резисторлар интегралдық схемаларға қарағанда әлдеқайда дәл болды. Өндіріс кезінде SLT модульдеріндегі қалың пленка резисторлары қажетті қарсылыққа жеткенше резистивті пленканы алып тастау үшін мұқият құммен тазартылды. SLT модульдері 1960 жылдардағы салыстырмалы интегралдық схемаларға қарағанда арзанырақ болды.
LVDC және тиісті жабдық 50-ден астам түрлі ULD түрлерін пайдаланды.
SLT модульдері (сол жақта) ULD модульдерінен (оң жақта) айтарлықтай үлкен. ULD өлшемі 7,6 мм × 8 мм
Төмендегі фотосуретте ULD модулінің ішкі компоненттері көрсетілген. Керамикалық пластинаның сол жағында төрт кішкентай төртбұрышты кремний кристалдарына қосылған өткізгіштер бар. Бұл схемаға ұқсайды, бірақ оның тырнақтан әлдеқайда аз екенін есте сақтаңыз. Оң жақтағы қара тіктөртбұрыштар - пластинаның астыңғы жағында басылған қалың пленкалы резисторлар.
ULD, жоғарғы және төменгі көрініс. Кремний кристалдары мен резисторлар көрінеді. SLT модульдерінің үстіңгі жағында резисторлар болғанымен, ULD модульдерінің төменгі жағында резисторлар болды, бұл тығыздықты, сондай-ақ құнын арттырады.
Төмендегі фотода екі диодты іске асырған ULD модулінен кремний матрицасы көрсетілген. Өлшемдері өте кішкентай, салыстыру үшін жақын жерде қант кристалдары бар. Кристаллдың үш шеңберге дәнекерленген мыс шарлары арқылы үш сыртқы байланысы болды. Төменгі екі шеңбер (екі диодтың анодтары) қоспаланған (қараңғы аймақтар), ал жоғарғы оң жақ шеңбер негізге қосылған катод болды.
Қант кристалдарының жанындағы екі диодты кремний кристалының фотосуреті
Магниттік негізгі жады қалай жұмыс істейді
Магниттік негізгі жады 1950 жылдардан бастап 1970 жылдары қатты күйдегі сақтау құрылғыларымен ауыстырылғанға дейін компьютерлерде деректерді сақтаудың негізгі түрі болды. Жад өзектер деп аталатын кішкентай феррит сақиналарынан жасалған. Феррит сақиналары тікбұрышты матрицаға орналастырылды және ақпаратты оқу және жазу үшін әрбір сақинадан екі-төрт сым өтті. Сақиналар бір бит ақпаратты сақтауға мүмкіндік берді. Өзек феррит сақинасы арқылы өтетін сымдар арқылы ток импульсінің көмегімен магниттелді. Бір ядроның магниттелу бағытын қарама-қарсы бағытта импульс жіберу арқылы өзгертуге болады.
Ядроның мәнін оқу үшін ток импульсі сақинаны 0 күйіне келтіреді. Егер ядро бұрын 1 күйде болса, өзгермелі магнит өрісі өзектер арқылы өтетін сымдардың бірінде кернеу тудырды. Бірақ егер ядро 0 күйінде болса, магнит өрісі өзгермейді және сезгіш сым кернеуде көтерілмейді. Сонымен, ядродағы биттің мәні оны нөлге қайтару және оқылатын сымдағы кернеуді тексеру арқылы оқылды. Магниттік ядролардағы жадтың маңызды ерекшелігі феррит сақинасын оқу процесі оның құндылығын жойды, сондықтан ядроны «қайта жазуға» тура келді.
Әрбір ядроның магниттелуін өзгерту үшін жеке сымды пайдалану ыңғайсыз болды, бірақ 1950 жылдары токтардың сәйкестік принципі бойынша жұмыс істейтін феррит жады жасалды. Төрт сымды тізбек — X, Y, Sense, Inhibit — әдеттегідей болды. Технология ядролардың гистерезис деп аталатын ерекше қасиетін пайдаланды: шағын ток феррит жадына әсер етпейді, бірақ шекті мәннен жоғары ток ядроны магниттейді. Бір X сызығы мен бір Y сызығына қажетті токтың жартысы қосылған кезде, тек екі сызық қиылысатын өзек қайта магниттелу үшін жеткілікті ток алды, ал басқа ядролар бұзылмай қалды.
IBM 360 Model 50 жады осылай болды.LVDC және Model 50 19-32 деп аталатын ядроның бірдей түрін пайдаланды, себебі олардың ішкі диаметрі 19 миль (0.4826 мм) және сыртқы диаметрі 32 миль (0,8 мм) болды. ). Бұл фотода әрбір өзек арқылы үш сым өтетінін көруге болады, бірақ LVDC төрт сымды пайдаланды.
Төмендегі фотода бір тікбұрышты LVDC жады массиві көрсетілген. 8 Бұл матрицада тігінен өтетін 128 X сымы және көлденеңінен өтетін 64 Y сымы бар, олардың әрбір қиылысында өзегі бар. Жалғыз оқу сымы Y сымдарына параллель барлық өзектер арқылы өтеді. Жазу сымы мен тежеу сымы X сымдарына параллель барлық өзектер арқылы өтеді. Сымдар матрицаның ортасында қиылысады; бұл индукцияланған шуды азайтады, себебі бір жартысының шуы екінші жартысындағы шуды болдырмайды.
Құрамында 8192 бит бар бір LVDC феррит жады матрицасы. Басқа матрицалармен байланыс сыртқы жағындағы түйреуіштер арқылы жүзеге асырылады
Жоғарыдағы матрицада әрқайсысы бір битті сақтайтын 8192 элемент болды. Жад сөзін сақтау үшін сөздегі әрбір бит үшін бір-бірден бірнеше негізгі матрицалар қосылды. X және Y сымдары барлық негізгі матрицалардан өтті. Әрбір матрицада бөлек оқу жолы және бөлек жазуды тежеу сызығы болды. LVDC жады паритет битімен бірге 14-биттік «буын» сақтайтын 13 негізгі матрицадан тұратын стекті (төменде) пайдаланды.
LVDC стек 14 негізгі матрицадан тұрады
Магниттік негізгі жадыға жазу үшін тежеу сызықтары деп аталатын қосымша сымдар қажет болды. Әрбір матрицаның барлық ядролары арқылы өтетін бір тежеу сызығы болды. Жазу процесі кезінде ток X және Y сызықтары арқылы өтіп, таңдалған сақиналарды (әр жазықтықта бір) 1 күйіне қайта магниттейді, сөздегі барлық 1-ді сақтайды. Биттік позицияда 0 жазу үшін сызық X сызығына қарама-қарсы токтың жартысымен қуатталды.Нәтижесінде өзектер 0-де қалды. Осылайша, тежеу сызығы ядроның 1-ге ауысуына мүмкіндік бермеді. Кез келген қалаған сәйкес тежеу жолдарын белсендіру арқылы сөзді жадқа жазуға болады.
LVDC жад модулі
LVDC жад модулі физикалық түрде қалай құрастырылған? Жад модулінің ортасында бұрын көрсетілген 14 ферромагниттік жад массивінен тұратын стек бар. Ол X және Y сымдарын және тежеу сызықтарын, разрядты оқу сызықтарын, қателерді анықтауға және қажетті тактілік сигналдарды генерациялауға арналған схемасы бар бірнеше тақталармен қоршалған.
Жалпы, жадқа қатысты схемалардың көпшілігі жад модулінің өзінде емес, LVDC компьютер логикасында. Атап айтқанда, компьютерлік логикада мекенжайлар мен деректер сөздерін сақтауға және сериялық және параллельді түрлендіруге арналған регистрлер бар. Ол сондай-ақ оқылатын биттік жолдардан оқуға, қателерді тексеруге және сағатты есептеуге арналған схеманы қамтиды.
Негізгі компоненттерді көрсететін жад модулі. MIB (Multilayer Interconnection Board) — 12 қабатты баспа схемасы
Y жады драйвер тақтасы
Негізгі жадтағы сөз сәйкес X және Y жолдарын негізгі тақта стекінен өткізу арқылы таңдалады. Y-драйвер тізбегін сипаттаудан бастайық және оның 64 Y-сызығының біреуі арқылы сигналды қалай жасайтынын көрсетейік. 64 бөлек драйвер схемасының орнына модуль 8 «жоғары» драйверді және 8 «төмен» драйверді пайдалану арқылы тізбектер санын азайтады. Олар «матрицалық» конфигурацияда сымды, сондықтан жоғары және төмен драйверлердің әрбір комбинациясы әртүрлі жолдарды таңдайды. Осылайша, 8 «жоғары» және 8 «төмен» драйверлер 64 (8 × 8) Y-жолының біреуін таңдайды.
Y драйвер тақтасы (алдыңғы) тақталар дестесінде Y таңдау сызықтарын жүргізеді
Төмендегі фотода сіз Y таңдау сызықтарын жүргізетін ULD модульдерінің кейбірін (ақ) және транзисторлар жұбын (алтын) көре аласыз «EI» модулі драйвердің жүрегі болып табылады: ол тұрақты кернеу импульсін (E) береді. ) немесе таңдау сызығы арқылы тұрақты ток импульсін (I) өткізеді. Таңдау желісі желінің бір ұшында кернеу режимінде EI модулін және екінші жағында ток режимінде EI модулін белсендіру арқылы басқарылады. Нәтиже - ядроны қайта магниттеу үшін жеткілікті дұрыс кернеу мен ток бар импульс. Оны айналдыру үшін көп серпін қажет; кернеу импульсі 17 вольтта бекітілген, ал ток температурасына байланысты 180 мА-дан 260 мА-ға дейін өзгереді.
Алты ULD модулі мен алты жұп транзисторды көрсететін Y драйвер тақтасының макро фотосуреті. Әрбір ULD модулі IBM бөлігінің нөмірімен, модуль түрімен (мысалы, «EI») және мағынасы белгісіз кодпен белгіленеді.
Сондай-ақ, тақтада бір уақытта бірнеше Y таңдау сызығы белсендірілгенін анықтайтын қате мониторы (ED) модульдері бар.ED модулі қарапайым жартылай аналогты шешімді пайдаланады: ол резисторлар желісін пайдаланып кіріс кернеулерін қосады. Егер алынған кернеу шекті мәннен жоғары болса, кілт іске қосылады.
Драйвер тақтасының астында 256 диод пен 64 резистордан тұратын диодтық массив бар. Бұл матрица драйвер тақтасынан 8 жоғарғы және 8 төменгі жұп сигналдарды негізгі тақталар дестелері арқылы өтетін 64 Y-сызық қосылымдарына түрлендіреді. Тақтаның жоғарғы және төменгі жағындағы икемді кабельдер тақтаны диод массивіне қосады. Сол жақтағы екі икемді кабель (фотосуретте көрінбейді) және оң жақтағы екі шина (бір көрінетін) диод матрицасын өзектер массивіне қосады. Сол жақта көрінетін икемді кабель Y-тақтасын компьютердің қалған бөлігіне енгізу/шығару тақтасы арқылы қосады, ал төменгі оң жақтағы шағын икемді кабель сағат генераторының тақтасына қосылады.
X жады драйвер тақтасы
X сызықтарын жүргізу схемасы Y үшін ұқсас, тек 128 X сызығы және 64 Y сызығы бар. X сымдары екі есе көп болғандықтан, модульдің астында екінші X драйвер тақтасы бар. X және Y тақталарының құрамдас бөліктері бірдей болса да, сымдар әртүрлі.
Бұл және оның астындағы тақта негізгі тақталар дестесінде таңдалған X жолдарды басқарады
Төмендегі фотосуретте тақтада кейбір компоненттердің зақымдалғаны көрсетілген. Транзисторлардың бірі ығысқан, ULD модулі жартысы бұзылған, ал екіншісі үзілген. Сымдар кішкентай кремний кристалдарының бірімен (оң жақта) сынған модульде көрінеді. Бұл фотода сіз 12 қабатты баспа платасында тік және көлденең өткізгіш жолдардың іздерін де көре аласыз.
Тақтаның зақымдалған бөлігін жақыннан түсіру
X драйвер тақталарының астында 288 диод пен 128 резистордан тұратын X диодтық матрицасы бар. X-диод массиві құрамдастардың санын екі есе көбейтпеу үшін Y-диод тақтасына қарағанда басқа топологияны пайдаланады. Y-диод тақтасы сияқты, бұл тақтада екі баспа платасының арасында тігінен орнатылған компоненттер бар. Бұл әдіс «корд ағашы» деп аталады және компоненттердің тығыз оралуына мүмкіндік береді.
2 баспа платасының арасында тігінен орнатылған корд ағашы диодтарын көрсететін X диод массивінің макрофотосуреті. Екі X драйвер тақтасы диод тақтасының үстінде орналасқан, олардан полиуретанды көбікпен бөлінген. Баспа схемалары бір-біріне өте жақын екенін ескеріңіз.
Жад күшейткіштері
Төмендегі фотосуретте оқу күшейткіш тақтасы көрсетілген. Жад стекінен 7 бит оқуға арналған 7 арнасы бар; Төмендегі бірдей тақта жалпы саны 7 бит болатын тағы 14 битті өңдейді. Сезім күшейткішінің мақсаты - қайта магниттелетін ядродан жасалған шағын сигналды (20 милливольт) анықтау және оны 1-биттік шығысқа айналдыру. Әрбір арна дифференциалды күшейткіш пен буферден, одан кейін дифференциалды трансформатордан және шығыс қысқыштан тұрады. Сол жақта 28 сымды икемді кабель жад стекіне қосылып, әрбір сенсорлық сымның екі ұшын MSA-1 (Memory Sense Amplifier) модулінен бастап күшейткіш тізбегіне апарады. Жеке құрамдас бөліктер резисторлар (қоңыр цилиндрлер), конденсаторлар (қызыл), трансформаторлар (қара) және транзисторлар (алтын) болып табылады. Деректер биттері оң жақтағы икемді кабель арқылы сезгіш күшейткіш тақталардан шығады.
Жад модулінің жоғарғы жағындағы оқу күшейткіш тақтасы. Бұл тақта шығыс биттерін жасау үшін сезгіш сымдардан сигналдарды күшейтеді
Inhibit Line драйверін жазыңыз
Inhibit драйверлері жадқа жазу үшін пайдаланылады және негізгі модульдің төменгі жағында орналасқан. Стектегі әрбір матрица үшін 14 тежеу сызығы бар. 0 бит жазу үшін сәйкес құлыптау драйвері іске қосылады және тежеу желісі арқылы өтетін ток ядроның 1-ге ауысуын болдырмайды. Әрбір жол ID-1 және ID-2 модулімен (жазуды тежеу жолының драйвері) және жұп арқылы басқарылады. транзисторлар. Тақтаның жоғарғы және төменгі жағындағы дәлдігі 20,8 Ом резисторлар блоктау тогын реттейді. Оң жақтағы 14 сымды икемді кабель драйверлерді негізгі тақталар дестеіндегі 14 тежегіш сымдарға қосады.
Жад модулінің төменгі жағындағы тыйым салу тақтасы. Бұл тақта жазу кезінде қолданылатын 14 тежеу сигналын жасайды
Сағат драйверінің жады
Сағат драйвері - жад модулі үшін сағат сигналдарын жасайтын тақталар жұбы. Компьютер жад жұмысын бастағаннан кейін, жад модулі пайдаланатын әртүрлі тактілік сигналдар модульдің сағат драйвері арқылы асинхронды түрде жасалады. Сағат жетектерінің тақталары модульдің төменгі жағында, стек пен тежеу тақтасының арасында орналасқан, сондықтан тақталарды көру қиын.
Сағат драйверлерінің тақталары негізгі жад стекінен төмен, бірақ құлыптау тақтасының үстінде
Жоғарыдағы фотосуреттегі көк тақта компоненттері уақытты немесе кернеуді реттеуге арналған көп айналымды потенциометрлер болып табылады. Тақталарда резисторлар мен конденсаторлар да көрінеді. Диаграмма бірнеше MCD (Memory Clock Driver) модулін көрсетеді, бірақ тақталарда ешқандай модульдер көрінбейді. Бұл шектеулі көріну, схеманың өзгеруі немесе осы модульдері бар басқа тақтаның болуына байланысты екенін айту қиын.
Жад енгізу/шығару тақтасы
Жад модулінің соңғы тақтасы жад модулінің тақталары мен LVDC компьютерінің қалған бөлігі арасында сигналдарды тарататын енгізу/шығару тақтасы болып табылады. Төменгі жағындағы жасыл 98 істікшелі қосқыш LVDC жад шассиіне қосылып, компьютерден сигналдар мен қуат береді. Пластикалық қосқыштардың көпшілігі сынған, сондықтан контактілер көрінеді. Тарату тақтасы осы қосқышқа төменгі жағындағы екі 49 істікшелі икемді кабель арқылы қосылған (тек алдыңғы кабель көрінеді). Басқа икемді кабельдер сигналдарды X драйвер тақтасына (сол жақта), Y драйвер тақтасына (оң жақта), Sense күшейткіш тақтасына (жоғарғы) және тыйым салу тақтасына (төменде) таратады. Тақтадағы 20 конденсатор жад модуліне берілетін қуатты сүзеді.
Жад модулі мен компьютердің қалған бөлігі арасындағы енгізу/шығару тақтасы. Төменгі жағындағы жасыл қосқыш компьютерге қосылады және бұл сигналдар жалпақ кабельдер арқылы жад модулінің басқа бөліктеріне жіберіледі.
қорытынды
Негізгі LVDC жад модулі ықшам, сенімді сақтауды қамтамасыз етті. Компьютердің төменгі жартысына 8 жад модуліне дейін орналастыруға болады. Бұл компьютерге 32 сақтауға мүмкіндік берді 26 биттік сөздер немесе артық сенімді «дуплекс» режимінде 16 килосөздер.
LVDC бір қызықты ерекшелігі жад модульдерін сенімділік үшін шағылыстыруға болатындығы болды. «Дуплекс» режимінде әрбір сөз екі жад модулінде сақталды. Егер бір модульде қате орын алса, дұрыс сөзді басқа модульден алуға болады. Бұл сенімділікті қамтамасыз еткенімен, жад ізін екі есе қысқартты. Сонымен қатар, жад модульдерін әр сөзді бір рет сақтай отырып, «simplex» режимінде пайдалануға болады.
LVDC сегізге дейін CPU жад модулін орналастырады
Магниттік негізгі жад модулі 8 КБ жад 5 фунт (2,3 кг) модульді қажет ететін уақытты көрнекі түрде көрсетеді. Дегенмен, бұл есте сақтау өз уақыты үшін өте жақсы болды. Мұндай құрылғылар 1970 жылдары жартылай өткізгіш DRAM пайда болған кезде қолданыстан шығып қалды.
Жедел жадтың мазмұны қуат өшірілгенде сақталады, сондықтан модуль компьютерді соңғы пайдаланған кезден бастап бағдарламалық құралды әлі де сақтауы мүмкін. Иә, иә, онда сіз ондаған жылдардан кейін де қызықты нәрсені таба аласыз. Бұл деректерді қалпына келтіруге тырысу қызықты болар еді, бірақ зақымдалған схема ақаулық тудырады, сондықтан мазмұнды жад модулінен тағы он жыл бойы шығарып алу мүмкін болмауы мүмкін.
Блогта тағы не оқуға болады?
→
→
→
→
→
Біздің жазылым -арна, келесі мақаланы жіберіп алмау үшін! Біз аптасына екі реттен көп емес және тек бизнес бойынша жазамыз. Сондай-ақ, Cloud4Y іскери қолданбаларға және бизнес үздіксіздігі үшін қажетті ақпаратқа қауіпсіз және сенімді қашықтан қол жеткізуді қамтамасыз ете алатынын еске саламыз. Қашықтан жұмыс істеу коронавирустың таралуына қосымша кедергі болып табылады. Толық мәліметтер біздің менеджерлерден.
Ақпарат көзі: www.habr.com