„Launch Vehicle Digital Computer“ (LVDC) atliko pagrindinį vaidmenį „Apollo“ Mėnulio programoje, varydamas raketą „Saturn 5“. Kaip ir dauguma to meto kompiuterių, jis duomenis saugojo mažytėse magnetinėse šerdelėse. Šiame straipsnyje „Cloud4Y“ kalba apie LVDC atminties modulį iš „Deluxe“. Steve'as Jurvetsonas.
Šis atminties modulis buvo patobulintas septintojo dešimtmečio viduryje. Jis buvo sukurtas naudojant paviršiuje montuojamus komponentus, hibridinius modulius ir lanksčias jungtis, todėl jis buvo mažesnis ir lengvesnis nei įprastinė to meto kompiuterio atmintis. Tačiau atminties modulis leido išsaugoti tik 1960 4096 bitų žodžius.
Magnetinis atminties modulis. Šis modulis saugo 4K žodžius iš 26 duomenų bitų ir 2 pariteto bitų. Su keturiais atminties moduliais, kurių bendra talpa yra 16 384 žodžiai, jis sveria 2,3 kg ir yra 14 cm × 14 cm × 16 cm.
Nusileidimas Mėnulyje prasidėjo 25 m. gegužės 1961 d., kai prezidentas Kennedy paskelbė, kad Amerika pasodins žmogų į Mėnulį iki dešimtmečio pabaigos. Tam buvo panaudota trijų pakopų raketa Saturn 5 – pati galingiausia kada nors sukurta raketa. „Saturn 5“ buvo valdomas ir valdomas kompiuteriu (čia apie jį) trečioji nešančiosios raketos pakopa, pradedant nuo pakilimo į Žemės orbitą, o paskui pakeliui į Mėnulį. (Šiuo metu erdvėlaivis „Apollo“ atsiskyrė nuo „Saturn V“ raketos ir LVDC misija buvo baigta.)
LVDC sumontuotas pagrindiniame rėme. Apvalios jungtys matomos kompiuterio priekyje. Naudotos 8 elektros jungtys ir dvi skysčių aušinimui skirtos jungtys
LVDC buvo tik vienas iš kelių „Apollo“ kompiuterių. LVDC buvo prijungtas prie skrydžio valdymo sistemos, 45 kg analoginio kompiuterio. Laive esantis „Apollo Guidance Computer“ (AGC) nukreipė erdvėlaivį į Mėnulio paviršių. Komandų modulyje buvo vienas AGC, o mėnulio modulyje buvo antras AGC kartu su Abort navigacijos sistema, atsarginiu avariniu kompiuteriu.
„Apollo“ laive buvo keli kompiuteriai.
Įrenginių loginiai įrenginiai (ULD)
LVDC buvo sukurta naudojant įdomią hibridinę technologiją, vadinamą ULD, vieneto apkrovos įrenginį. Nors jie atrodė kaip integriniai grandynai, ULD moduliuose buvo keletas komponentų. Jie naudojo paprastus silicio lustus, kurių kiekvienas turėjo tik vieną tranzistorių arba du diodus. Šios matricos kartu su atspausdintais stora plėvele atspausdintais rezistoriais buvo sumontuotos ant keraminės plokštelės, kad būtų galima įdiegti tokias grandines kaip loginiai vartai. Šie moduliai buvo SLT modulių variantas (), skirtas populiariems IBM S/360 serijos kompiuteriams. IBM pradėjo kurti SLT modulius 1961 m., kol integriniai grandynai dar nebuvo komerciškai perspektyvūs, o 1966 m. IBM per metus pagamindavo daugiau nei 100 milijonų SLT modulių.
ULD moduliai buvo žymiai mažesni nei SLT moduliai, kaip matyti toliau esančioje nuotraukoje, todėl jie labiau tiko kompaktiškam kosminiam kompiuteriui ULD moduliuose vietoj metalinių SLT kaiščių buvo panaudotos keraminės pagalvėlės, o viršuje buvo metaliniai kontaktai paviršius vietoj kaiščių. Plokštės spaustukai laikė ULD modulį vietoje ir prijungti prie šių kaiščių.
Kodėl IBM vietoj integrinių grandynų naudojo SLT modulius? Pagrindinė priežastis buvo ta, kad integriniai grandynai vis dar buvo pradinėje stadijoje, nes buvo išrasti 1959 m. 1963 m. SLT moduliai turėjo pranašesnių sąnaudų ir našumo pranašumų, palyginti su integriniais grandynais. Tačiau SLT moduliai dažnai buvo vertinami kaip prastesni už integrinius grandynus. Vienas iš SLT modulių pranašumų prieš integrinius grandynus buvo tas, kad SLT rezistoriai buvo daug tikslesni nei integrinių grandynų. Gamybos metu storos plėvelės rezistoriai SLT moduliuose buvo kruopščiai nuvalyti smėliasrove, kad būtų pašalinta varžinė plėvelė, kol pasieks norimą varžą. SLT moduliai taip pat buvo pigesni už panašius integrinius grandynus septintajame dešimtmetyje.
LVDC ir susijusi įranga naudojo daugiau nei 50 skirtingų tipų ULD.
SLT moduliai (kairėje) yra žymiai didesni nei ULD moduliai (dešinėje). ULD dydis yra 7,6 mm × 8 mm
Žemiau esančioje nuotraukoje pavaizduoti vidiniai ULD modulio komponentai. Kairėje keraminės plokštės pusėje yra laidininkai, sujungti su keturiais mažyčiais kvadratiniais silicio kristalais. Tai atrodo kaip plokštė, tačiau atminkite, kad ji yra daug mažesnė už nagą. Juodi stačiakampiai dešinėje yra storos plėvelės rezistoriai, atspausdinti apatinėje plokštės pusėje.
ULD, vaizdas iš viršaus ir iš apačios. Matosi silicio kristalai ir rezistoriai. Nors SLT modulių rezistoriai buvo viršutiniame paviršiuje, ULD modulių rezistoriai buvo apačioje, o tai padidino tankį ir kainą.
Žemiau esančioje nuotraukoje parodytas ULD modulio silicio štampas, kuriame buvo įdiegti du diodai. Dydžiai neįprastai maži, palyginimui šalia yra cukraus kristalų. Kristalas turėjo tris išorines jungtis per varinius rutulius, lituotus į tris apskritimus. Apatiniai du apskritimai (dviejų diodų anodai) buvo legiruoti (tamsesnės sritys), o viršutiniame dešiniajame apskritime buvo katodas, prijungtas prie pagrindo.
Dviejų diodų silicio kristalo nuotrauka šalia cukraus kristalų
Kaip veikia magnetinė šerdies atmintis
Magnetinė šerdies atmintis buvo pagrindinė duomenų saugojimo forma kompiuteriuose nuo šeštojo dešimtmečio iki aštuntojo dešimtmečio ją pakeitė kietojo kūno saugojimo įrenginiai. Atmintis buvo sukurta iš mažyčių ferito žiedų, vadinamų šerdimis. Ferito žiedai buvo dedami į stačiakampę matricą, o per kiekvieną žiedą praėjo nuo dviejų iki keturių laidų, kad būtų galima skaityti ir rašyti informaciją. Žiedai leido išsaugoti vieną informacijos bitą. Šerdis buvo įmagnetinta naudojant srovės impulsą per laidus, einančius per ferito žiedą. Vienos šerdies įmagnetinimo kryptis gali būti pakeista siunčiant impulsą priešinga kryptimi.
Norint nuskaityti šerdies vertę, srovės impulsas įjungia žiedą į 0 būseną. Jei šerdis anksčiau buvo 1 būsenoje, kintantis magnetinis laukas sukūrė įtampą viename iš laidų, einančių per šerdį. Bet jei šerdis jau būtų 0 būsenoje, magnetinis laukas nepasikeistų ir jutimo laido įtampa nepakiltų. Taigi bito vertė šerdyje buvo nuskaityta iš naujo nustatant ją į nulį ir patikrinus skaitymo laido įtampą. Svarbi atminties ant magnetinių šerdžių ypatybė buvo ta, kad ferito žiedo skaitymo procesas sunaikino jo vertę, todėl šerdį teko „perrašyti“.
Buvo nepatogu atskiru laidu keisti kiekvienos šerdies įmagnetinimą, tačiau šeštajame dešimtmetyje buvo sukurta ferito atmintis, kuri veikė srovių sutapimo principu. Keturių laidų grandinė – X, Y, Sense, Inhibit – tapo įprasta. Ši technologija išnaudojo ypatingą branduolių savybę, vadinamą histereze: nedidelė srovė neveikia ferito atminties, tačiau srovė, viršijanti slenkstį, įmagnetintų šerdį. Įjungus pusę reikiamos srovės vienoje X linijoje ir vienoje Y linijoje, tik ta šerdis, kurioje susikirto abi linijos, gavo pakankamai srovės pakartotinai įmagnetinti, o kitos šerdys liko nepažeistos.
Taip atrodė IBM 360 modelio 50 atmintis. LVDC ir Model 50 naudojo to paties tipo šerdį, žinomą kaip 19-32, nes jų vidinis skersmuo buvo 19 mylių (0.4826 mm), o išorinis - 32 mylios. (0,8 mm). Šioje nuotraukoje matote, kad per kiekvieną šerdį eina trys laidai, tačiau LVDC naudojo keturis laidus.
Žemiau esančioje nuotraukoje parodytas vienas stačiakampis LVDC atminties masyvas. 8 Šioje matricoje yra 128 X laidai, einantys vertikaliai, ir 64 Y laidai, einantys horizontaliai, su šerdimi kiekvienoje sankryžoje. Vienas skaitymo laidas eina per visas šerdis lygiagrečiai Y laidams. Rašymo laidas ir blokavimo laidas eina per visas šerdis lygiagrečiai X laidams. Laidai susikerta matricos viduryje; tai sumažina sukeliamą triukšmą, nes vienos pusės triukšmas panaikina kitos pusės triukšmą.
Viena LVDC ferito atminties matrica, turinti 8192 bitus. Sujungimas su kitomis matricomis atliekamas per kaiščius išorėje
Aukščiau pateiktoje matricoje buvo 8192 elementai, kurių kiekvienas saugo vieną bitą. Norėdami išsaugoti atminties žodį, buvo pridėtos kelios pagrindinės matricos, po vieną kiekvienam žodžio bitui. Laidai X ir Y praėjo per visas pagrindines matricas. Kiekviena matrica turėjo atskirą skaitymo eilutę ir atskirą rašymo slopinimo eilutę. LVDC atmintis naudojo 14 bazinių matricų (žemiau) krūvą, kurioje saugomas 13 bitų „skiemenas“ kartu su pariteto bitu.
LVDC steką sudaro 14 pagrindinių matricų
Norint įrašyti į magnetinę šerdies atmintį, reikėjo papildomų laidų, vadinamųjų slopinimo linijų. Kiekviena matrica turėjo vieną slopinimo liniją, einančią per visas joje esančias šerdis. Rašymo proceso metu srovė praeina per X ir Y linijas, permagnetindama pasirinktus žiedus (po vieną kiekvienoje plokštumoje) iki būsenos 1, išlaikant visus 1 žodyje. Norint įrašyti 0 bito padėtyje, linija buvo maitinama puse srovės, priešingos X linijai. Dėl to šerdys liko ties 0. Taigi slopinimo linija neleido šerdies apversti į 1. žodis gali būti įrašytas į atmintį aktyvuojant atitinkamas slopinimo eilutes.
LVDC atminties modulis
Kaip fiziškai sukonstruotas LVDC atminties modulis? Atminties modulio centre yra 14 feromagnetinių atminties matricų, parodytų anksčiau. Jį supa kelios plokštės su grandinėmis, skirtomis X ir Y laidams ir blokavimo linijoms valdyti, bitų nuskaitymo linijoms, klaidų aptikimui ir būtinų laikrodžio signalų generavimui.
Apskritai, dauguma su atmintimi susijusių grandinių yra LVDC kompiuterio logikoje, o ne pačiame atminties modulyje. Visų pirma, kompiuterinėje logikoje yra registrai, skirti saugoti adresus ir duomenų žodžius bei konvertuoti iš nuoseklaus ir lygiagretaus. Jame taip pat yra skaitymo iš nuskaitomų bitų eilučių, klaidų tikrinimo ir laikrodžio grandinės.
Atminties modulis, kuriame rodomi pagrindiniai komponentai. MIB (Multlayer Interconnection Board) yra 12 sluoksnių spausdintinė plokštė
Y atminties tvarkyklės plokštė
Žodis pagrindinėje atmintyje parenkamas perduodant atitinkamas X ir Y eilutes per pagrindinės plokštės krūvą. Pradėkime nuo Y tvarkyklės grandinės aprašymo ir kaip ji generuoja signalą per vieną iš 64 Y eilučių. Vietoj 64 atskirų tvarkyklės grandinių, modulis sumažina grandinių skaičių naudodamas 8 „aukštas“ ir 8 „žemas“ tvarkykles. Jie yra prijungti prie „matricos“ konfigūracijos, todėl kiekvienas aukštų ir žemų tvarkyklių derinys pasirenka skirtingas eilutes. Taigi 8 „aukštos“ ir 8 „žemos“ tvarkyklės pasirenka vieną iš 64 (8 × 8) Y eilučių.
Y vairuotojo plokštė (priekyje) valdo Y Select eilutes lentų krūvoje
Žemiau esančioje nuotraukoje matote kai kuriuos ULD modulius (baltos spalvos) ir tranzistorių porą (aukso), kurios varo Y Select linijas. „EI“ modulis yra tvarkyklės širdis: jis tiekia pastovios įtampos impulsą (E). ) arba perduoda nuolatinės srovės impulsą (I) per pasirinkimo liniją. Pasirinkimo linija valdoma įjungiant EI modulį įtampos režimu viename linijos gale, o EI modulį srovės režimu kitame gale. Rezultatas yra impulsas su teisinga įtampa ir srove, kurios pakanka branduoliui pakartotinai įmagnetinti. Norint jį apversti, reikia daug pagreičio; įtampos impulsas yra fiksuotas 17 voltų, o srovė svyruoja nuo 180 mA iki 260 mA, priklausomai nuo temperatūros.
Y tvarkyklės plokštės makro nuotrauka, kurioje pavaizduoti šeši ULD moduliai ir šešios tranzistorių poros. Kiekvienas ULD modulis pažymėtas IBM dalies numeriu, modulio tipu (pvz., "EI") ir kodu, kurio reikšmė nežinoma.
Plokštėje taip pat sumontuoti klaidų monitoriaus (ED) moduliai, kurie aptinka, kai vienu metu įjungiama daugiau nei viena Y Select linija. ED modulyje naudojamas paprastas pusiau analoginis sprendimas: įvesties įtampas sumuoja naudodamas rezistorių tinklą. Jei gaunama įtampa viršija slenkstį, raktas suveikia.
Po tvarkyklės plokšte yra diodų matrica, kurioje yra 256 diodai ir 64 rezistoriai. Ši matrica konvertuoja 8 viršutines ir 8 apatines signalų poras iš tvarkyklės plokštės į 64 Y linijos jungtis, kurios eina per pagrindinį plokščių krūvą. Lankstūs kabeliai plokštės viršuje ir apačioje sujungia plokštę su diodų matrica. Du lankstūs kabeliai kairėje (nuotraukoje nematyti) ir dvi šynos dešinėje (viena matoma) sujungia diodų matricą su gyslų masyve. Lankstus kabelis, matomas kairėje, sujungia Y plokštę su likusiu kompiuteriu per I/O plokštę, o mažas lankstus kabelis apačioje dešinėje jungiasi prie laikrodžio generatoriaus plokštės.
X atminties tvarkyklės plokštė
X eilučių išdėstymas yra panašus į Y, išskyrus tai, kad yra 128 X linijų ir 64 Y. Kadangi X laidų yra dvigubai daugiau, po moduliu yra antroji X tvarkyklės plokštė. Nors X ir Y plokštės turi tuos pačius komponentus, laidai skiriasi.
Ši ir žemiau esanti lenta valdo X pasirinktas eilutes pagrindinių lentų krūvoje
Žemiau esančioje nuotraukoje matyti, kad kai kurie lentos komponentai buvo pažeisti. Vienas iš tranzistorių yra pasislinkęs, ULD modulis perlaužtas per pusę, o kitas nulaužtas. Sugedusiame modulyje matomi laidai kartu su vienu iš mažyčių silicio kristalų (dešinėje). Šioje nuotraukoje taip pat galite pamatyti vertikalių ir horizontalių laidžių takelių pėdsakus ant 12 sluoksnių spausdintinės plokštės.
Sugadintos lentos dalies vaizdas iš arti
Po X tvarkyklių plokštėmis yra X diodų matrica, kurioje yra 288 diodai ir 128 rezistoriai. X diodų matrica naudoja kitokią topologiją nei Y diodo plokštė, kad būtų išvengta dvigubo komponentų skaičiaus. Kaip ir Y-diodo plokštėje, šioje plokštėje yra komponentai, sumontuoti vertikaliai tarp dviejų spausdintinių plokščių. Šis metodas vadinamas "cordwood" ir leidžia sandariai supakuoti komponentus.
X diodų matricos makronuotrauka, kurioje pavaizduoti vertikaliai sumontuoti laivo medžio diodai tarp 2 spausdintinių plokščių. Dvi X vairuotojų plokštės yra virš diodų plokštės, atskirtos nuo jų poliuretano putomis. Atkreipkite dėmesį, kad spausdintinės plokštės yra labai arti viena kitos.
Atminties stiprintuvai
Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta nuskaitymo stiprintuvo plokštė. Turi 7 kanalus 7 bitams nuskaityti iš atminties krūvos; žemiau esanti identiška plokštė tvarko dar 7 bitus, iš viso 14 bitų. Jutimo stiprintuvo paskirtis – aptikti mažą signalą (20 milivoltų), generuojamą pakartotinai įmagnetinamos šerdies, ir paversti jį 1 bito išvestimi. Kiekvienas kanalas susideda iš diferencialinio stiprintuvo ir buferio, po kurio yra diferencialinis transformatorius ir išvesties gnybtas. Kairėje pusėje 28 laidų lankstus kabelis jungiamas prie atminties krūvos, vedantis du kiekvieno jutimo laido galus į stiprintuvo grandinę, pradedant nuo MSA-1 (Memory Sense Amplifier) modulio. Atskiri komponentai yra rezistoriai (rudi cilindrai), kondensatoriai (raudoni), transformatoriai (juodi) ir tranzistoriai (auksiniai). Duomenų bitai iš jutimo stiprintuvo plokščių išeina per lankstų kabelį dešinėje.
Nuskaitymo stiprintuvo plokštė atminties modulio viršuje. Ši plokštė sustiprina signalus iš jutimo laidų, kad sukurtų išvesties bitus
Rašykite Inhibit Line tvarkyklę
Inhibit tvarkyklės naudojamos rašyti į atmintį ir yra pagrindinio modulio apačioje. Yra 14 slopinimo eilučių, po vieną kiekvienai krūvos matricai. Norint įrašyti 0 bitą, suaktyvinama atitinkama užrakto tvarkyklė, o srovė per blokavimo liniją neleidžia šerdiui persijungti į 1. Kiekviena linija yra valdoma ID-1 ir ID-2 modulio (rašymo blokavimo linijos tvarkyklė) ir pora. tranzistorių. Tikslūs 20,8 omų rezistoriai plokštės viršuje ir apačioje reguliuoja blokavimo srovę. 14 laidų lankstus kabelis dešinėje sujungia tvarkykles su 14 blokavimo laidų pagrindinių plokščių krūvoje.
Slopinimo plokštė atminties modulio apačioje. Ši plokštė generuoja 14 blokavimo signalų, naudojamų įrašymo metu
Laikrodžio tvarkyklės atmintis
Laikrodžio tvarkyklė yra plokščių pora, kuri generuoja atminties modulio laikrodžio signalus. Kai kompiuteris pradeda atminties operaciją, įvairius atminties modulio naudojamus laikrodžio signalus asinchroniškai generuoja modulio laikrodžio tvarkyklė. Laikrodžio pavaros plokštės yra modulio apačioje, tarp kamino ir blokavimo plokštės, todėl plokštes sunku įžiūrėti.
Laikrodžio tvarkyklės plokštės yra žemiau pagrindinės atminties krūvos, bet virš užrakto plokštės
Aukščiau esančioje nuotraukoje mėlynos plokštės komponentai yra kelių posūkių potenciometrai, tikriausiai skirti laikui arba įtampai reguliuoti. Ant plokščių taip pat matomi rezistoriai ir kondensatoriai. Diagramoje pavaizduoti keli MCD (Memory Clock Driver) moduliai, tačiau plokštėse modulių nesimato. Sunku pasakyti, ar taip yra dėl riboto matomumo, grandinės pakeitimo ar kitos plokštės su šiais moduliais.
Atminties I/O skydelis
Paskutinė atminties modulio plokštė yra įvesties / išvesties plokštė, kuri paskirsto signalus tarp atminties modulio plokščių ir likusio LVDC kompiuterio. Žalia 98 kontaktų jungtis apačioje jungiasi prie LVDC atminties korpuso, tiekdama signalus ir maitinimą iš kompiuterio. Dauguma plastikinių jungčių sulūžę, todėl ir matosi kontaktai. Prie šios jungties skirstomoji plokštė yra sujungta dviem 49 kontaktų lanksčiais kabeliais apačioje (matomas tik priekinis laidas). Kiti lankstieji kabeliai paskirsto signalus į X tvarkyklės plokštę (kairėje), Y tvarkyklės plokštę (dešinėje), „Sense Amplifier Board“ (viršuje) ir „Inhibit Board“ (apačioje). 20 kondensatorių plokštėje filtruoja atminties moduliui tiekiamą maitinimą.
Įvesties / išvesties plokštė tarp atminties modulio ir likusio kompiuterio. Apačioje esanti žalia jungtis jungiama prie kompiuterio ir šie signalai plokščiais kabeliais nukreipiami į kitas atminties modulio dalis.
Produkcija
Pagrindinis LVDC atminties modulis suteikė kompaktišką ir patikimą saugyklą. Apatinėje kompiuterio pusėje galima įdėti iki 8 atminties modulių. Tai leido kompiuteriui išsaugoti 32 26 bitų žodžiai arba 16 kiložodžių pertekliniu labai patikimu „dvipusio“ režimu.
Viena įdomi LVDC ypatybė buvo ta, kad atminties moduliai gali būti atspindimi dėl patikimumo. „Dvipusio“ režimu kiekvienas žodis buvo saugomas dviejuose atminties moduliuose. Jei viename modulyje įvyko klaida, teisingą žodį galima gauti iš kito modulio. Nors tai užtikrino patikimumą, atminties kiekį sumažino per pusę. Arba atminties moduliai gali būti naudojami "simplex" režimu, kai kiekvienas žodis įrašomas vieną kartą.
LVDC talpino iki aštuonių procesoriaus atminties modulių
Magnetinės šerdies atminties modulis vaizdžiai atvaizduoja laiką, kai 8 KB saugykloje reikėjo 5 svarų (2,3 kg) modulio. Tačiau šis prisiminimas buvo labai tobulas savo laikui. Tokie įrenginiai buvo nebenaudojami aštuntajame dešimtmetyje, atsiradus puslaidininkinėms DRAM.
RAM turinys išsaugomas išjungus maitinimą, todėl tikėtina, kad modulyje vis dar saugoma programinė įranga iš paskutinio kompiuterio naudojimo. Taip, taip, ten galima rasti ką nors įdomaus net po dešimtmečių. Būtų įdomu pabandyti atkurti šiuos duomenis, tačiau dėl pažeistos grandinės kyla problemų, todėl turinio iš atminties modulio greičiausiai nepavyks gauti dar dešimtmetį.
Ką dar galite perskaityti tinklaraštyje?
→
→
→
→
→
Užsiprenumeruokite mūsų -kanalas, kad nepraleistumėte kito straipsnio! Rašome ne dažniau kaip du kartus per savaitę ir tik darbo reikalais. Taip pat primename, kad „Cloud4Y“ gali suteikti saugią ir patikimą nuotolinę prieigą prie verslo programų ir informacijos, reikalingos veiklos tęstinumui. Nuotolinis darbas yra papildoma kliūtis koronaviruso plitimui. Išsamią informaciją pateikia mūsų vadybininkai.
Šaltinis: www.habr.com