Kompjuteri dixhital i mjetit lëshues (LVDC) luajti një rol kyç në programin hënor Apollo, duke drejtuar raketën Saturn 5. Si shumica e kompjuterëve të kohës, ai ruante të dhënat në bërthama të vogla magnetike. Në këtë artikull, Cloud4Y flet për modulin e memories LVDC nga luksoz Steve Jurvetson.
Ky modul memorie u përmirësua në mesin e viteve 1960. Ajo u ndërtua duke përdorur komponentë të montimit në sipërfaqe, module hibride dhe lidhje fleksibël, duke e bërë atë një renditje të madhësisë më të vogël dhe më të lehtë se memoria kompjuterike konvencionale e kohës. Sidoqoftë, moduli i memories lejoi të ruante vetëm 4096 fjalë nga 26 bit.
Moduli i kujtesës me bërthamë magnetike. Ky modul ruan fjalë 4K me 26 bit të dhënash dhe 2 bit të barazisë. Me katër module memorie që japin një kapacitet total prej 16 fjalësh, peshon 384 kg dhe ka përmasa 2,3 cm × 14 cm × 14 cm.
Zbarkimi në hënë filloi më 25 maj 1961, kur Presidenti Kennedy njoftoi se Amerika do të vendoste një njeri në Hënë para fundit të dekadës. Për këtë u përdor një raketë me tre faza Saturn 5, raketa më e fuqishme e krijuar ndonjëherë. Saturni 5 kontrollohej dhe kontrollohej nga një kompjuter (këtu rreth tij) faza e tretë e një mjeti lëshues, duke filluar nga ngritja në orbitën e Tokës, dhe më pas në rrugën e saj për në Hënë. (Anija kozmike Apollo po ndahej nga raketa Saturn V në këtë pikë dhe misioni LVDC u përfundua.)
LVDC është instaluar në kornizën bazë. Lidhësit rrethorë janë të dukshëm në pjesën e përparme të kompjuterit. Të përdorura 8 lidhëse elektrike dhe dy lidhëse për ftohje të lëngshme
LVDC ishte vetëm një nga disa kompjuterë në bordin e Apollo. LVDC u lidh me sistemin e kontrollit të fluturimit, një kompjuter analog 45 kg. Kompjuteri udhëzues Apollo në bord (AGC) e drejtoi anijen kozmike në sipërfaqen hënore. Moduli i komandës përmbante një AGC ndërsa moduli hënor përmbante një AGC të dytë së bashku me sistemin e navigimit Abort, një kompjuter rezervë urgjence.
Në bordin e Apollo kishte disa kompjuterë.
Pajisjet logjike të njësisë (ULD)
LVDC u krijua duke përdorur një teknologji hibride interesante të quajtur ULD, pajisje njësi ngarkese. Megjithëse dukeshin si qarqe të integruara, modulet ULD përmbanin disa komponentë. Ata përdorën çipa të thjeshtë silikoni, secila me vetëm një tranzistor ose dy dioda. Këto grupe, së bashku me rezistorët e printuar me film të trashë, u montuan në një vaferë qeramike për të zbatuar qarqe të tilla si një portë logjike. Këto module ishin një variant i moduleve SLT () i projektuar për kompjuterët e njohur të serisë IBM S/360. IBM filloi zhvillimin e moduleve SLT në 1961, përpara se qarqet e integruara të ishin komercialisht të zbatueshme, dhe deri në vitin 1966, IBM po prodhonte mbi 100 milionë module SLT në vit.
Modulet ULD ishin dukshëm më të vogla se modulet SLT, siç shihet në foton më poshtë, duke i bërë ato më të përshtatshme për një kompjuter kompakt hapësinor. Modulet ULD përdornin pads qeramike në vend të kunjave metalike në SLT dhe kishin kontakte metalike në krye sipërfaqe në vend të kunjave. Klipet në tabelë mbajtën modulin ULD në vend dhe u lidhën me këto kunja.
Pse IBM përdori module SLT në vend të qarqeve të integruara? Arsyeja kryesore ishte se qarqet e integruara ishin ende në fillimet e tyre, pasi u shpikën në vitin 1959. Në vitin 1963, modulet SLT kishin avantazhe në kosto dhe performancë ndaj qarqeve të integruara. Megjithatë, modulet SLT shpesh shiheshin si inferiorë ndaj qarqeve të integruara. Një nga avantazhet e moduleve SLT ndaj qarqeve të integruara ishte se rezistorët në SLT ishin shumë më të sakta se ato në qarqet e integruara. Gjatë prodhimit, rezistorët e filmit të trashë në modulet SLT u rrahën me kujdes për të hequr filmin rezistent derisa të arrinin rezistencën e dëshiruar. Modulet SLT ishin gjithashtu më të lira se qarqet e integruara të krahasueshme në vitet 1960.
LVDC dhe pajisjet përkatëse përdorën mbi 50 lloje të ndryshme ULD.
Modulet SLT (majtas) janë dukshëm më të mëdhenj se modulet ULD (djathtas). Madhësia ULD është 7,6mm×8mm
Fotografia më poshtë tregon komponentët e brendshëm të modulit ULD. Në anën e majtë të pllakës qeramike janë përcjellës të lidhur me katër kristale të vogla katrore silikoni. Duket si një tabelë qarku, por mbani në mend se është shumë më i vogël se një thonj. Drejtkëndëshat e zinj në të djathtë janë rezistorë të trashë filmi të printuar në pjesën e poshtme të pllakës.
Pamje ULD, lart dhe poshtë. Kristalet dhe rezistorët e silikonit janë të dukshme. Ndërsa modulet SLT kishin rezistorë në sipërfaqen e sipërme, modulet ULD kishin rezistorë në pjesën e poshtme, gjë që rriti densitetin si dhe koston.
Fotoja më poshtë tregon një llak silikoni nga moduli ULD, i cili zbatoi dy dioda. Madhësitë janë jashtëzakonisht të vogla, për krahasim, ka kristale sheqeri afër. Kristali kishte tre lidhje të jashtme përmes topave të bakrit të ngjitur në tre rrathë. Dy rrathët e poshtëm (anodat e dy diodave) u dopuan (zona më të errëta), ndërsa rrethi i sipërm djathtas ishte katoda e lidhur me bazën.
Fotografi e një kristali silikoni me dy dioda pranë kristaleve të sheqerit
Si funksionon memoria e bërthamës magnetike
Kujtesa e bërthamës magnetike ishte forma kryesore e ruajtjes së të dhënave në kompjuterë që nga vitet 1950 derisa u zëvendësua nga pajisjet e ruajtjes në gjendje të ngurtë në vitet 1970. Kujtesa u krijua nga unazat e vogla të ferritit të quajtur bërthama. Unazat e ferritit u vendosën në një matricë drejtkëndëshe dhe dy deri në katër tela kaluan nëpër secilën unazë për të lexuar dhe shkruar informacion. Unazat lejuan të ruhej një pjesë e informacionit. Bërthama u magnetizua duke përdorur një impuls aktual përmes telave që kalonin nëpër unazën e ferritit. Drejtimi i magnetizimit të një bërthame mund të ndryshohet duke dërguar një puls në drejtim të kundërt.
Për të lexuar vlerën e bërthamës, një impuls i rrymës e vendosi unazën në gjendjen 0. Nëse bërthama kishte qenë më parë në gjendjen 1, fusha magnetike në ndryshim krijoi një tension në një nga telat që kalonin nëpër bërthama. Por nëse bërthama do të ishte tashmë në gjendjen 0, fusha magnetike nuk do të ndryshonte dhe teli sensual nuk do të ngrihej në tension. Pra, vlera e bitit në bërthamë u lexua duke e rivendosur atë në zero dhe duke kontrolluar tensionin në telin e lexuar. Një tipar i rëndësishëm i kujtesës në bërthamat magnetike ishte se procesi i leximit të një unaze ferriti shkatërroi vlerën e saj, kështu që bërthama duhej "rishkruar".
Ishte e papërshtatshme të përdorej një tel të veçantë për të ndryshuar magnetizimin e çdo bërthame, por në vitet 1950, u zhvillua një memorie ferrite që funksiononte në parimin e rastësisë së rrymave. Qarku me katër tela - X, Y, Sense, Inhibit - është bërë i zakonshëm. Teknologjia shfrytëzoi një veti të veçantë të bërthamave të quajtur histeresis: një rrymë e vogël nuk ndikon në kujtesën e ferritit, por një rrymë mbi një prag do të magnetizonte bërthamën. Kur energjizohej me gjysmën e rrymës së kërkuar në një linjë X dhe një linjë Y, vetëm bërthama në të cilën kalonin të dy linjat mori rrymë të mjaftueshme për t'u rimagnetizuar, ndërsa bërthamat e tjera mbetën të paprekura.
Kështu dukej kujtesa e IBM 360 Model 50. LVDC dhe Model 50 përdorën të njëjtin lloj bërthame, të njohur si 19-32 sepse diametri i tyre i brendshëm ishte 19 mils (0.4826 mm) dhe diametri i tyre i jashtëm ishte 32 mils (0,8 mm). Ju mund të shihni në këtë foto se ka tre tela që kalojnë nëpër secilën bërthamë, por LVDC përdori katër tela.
Fotografia më poshtë tregon një grup memorie drejtkëndëshe LVDC. 8 Kjo matricë ka 128 tela X që funksionojnë vertikalisht dhe 64 tela Y që funksionojnë horizontalisht, me një bërthamë në çdo kryqëzim. Një tel i vetëm leximi kalon nëpër të gjitha bërthamat paralele me telat Y. Teli i shkrimit dhe teli i frenimit kalojnë nëpër të gjitha bërthamat paralele me telat X. Telat kryqëzohen në mes të matricës; kjo zvogëlon zhurmën e induktuar sepse zhurma nga njëra gjysma e anulon zhurmën nga gjysma tjetër.
Një matricë memorie ferriti LVDC që përmban 8192 bit. Lidhja me matricat e tjera kryhet përmes kunjave në pjesën e jashtme
Matrica e mësipërme kishte 8192 elementë, secili ruan një bit. Për të ruajtur një fjalë memorie, disa matrica bazë u shtuan së bashku, një për çdo bit në fjalë. Telat X dhe Y kaluan nëpër të gjitha matricat kryesore. Çdo matricë kishte një linjë të veçantë leximi dhe një linjë të veçantë penguese të shkrimit. Memoria LVDC përdori një grumbull prej 14 matricash bazë (më poshtë) që ruanin një "rrokë" 13-bitësh së bashku me një bit barazie.
Stacki LVDC përbëhet nga 14 matrica kryesore
Shkrimi në kujtesën e bërthamës magnetike kërkon tela shtesë, të ashtuquajturat linja frenimi. Çdo matricë kishte një linjë frenimi që kalonte nëpër të gjitha bërthamat në të. Gjatë procesit të shkrimit, rryma kalon nëpër linjat X dhe Y, duke rimagnetizuar unazat e zgjedhura (një për plan) në gjendjen 1, duke mbajtur të gjitha 1-të në fjalë. Për të shkruar një 0 në pozicionin e bitit, linja u aktivizua me gjysmën e rrymës së kundërt me vijën X. Si rezultat, bërthamat mbetën në vlerën 0. Kështu, linja e frenimit nuk lejoi që bërthama të kthehej në 1. Çdo fjalë e dëshiruar mund të shkruhet në kujtesë duke aktivizuar linjat përkatëse të frenimit.
Moduli i memories LVDC
Si është ndërtuar fizikisht një modul memorie LVDC? Në qendër të modulit të memories është një pirg me 14 grupe memorie feromagnetike të paraqitura më herët. Ai është i rrethuar nga disa borde me qark për të drejtuar telat X dhe Y dhe linjat e frenimit, linjat e leximit të biteve, zbulimin e gabimeve dhe gjenerimin e sinjaleve të nevojshme të orës.
Në përgjithësi, pjesa më e madhe e qarkut të lidhur me kujtesën është në logjikën e kompjuterit LVDC, jo në vetë modulin e memories. Në veçanti, logjika kompjuterike përmban regjistra për ruajtjen e adresave dhe fjalëve të të dhënave dhe konvertimin midis serisë dhe paraleles. Ai gjithashtu përmban qark për leximin nga linjat e bitit të lexuar, kontrollimin e gabimeve dhe klocking.
Moduli i memories që tregon komponentët kryesorë. MIB (Multilayer Interconnection Board) është një bord qark i printuar me 12 shtresa
Pllaka drejtuese e memories Y
Një fjalë në memorien kryesore zgjidhet duke kaluar linjat përkatëse X dhe Y nëpër pirgun e tabelës kryesore. Le të fillojmë duke përshkruar qarkun e drejtuesit Y dhe se si ai gjeneron një sinjal përmes një prej 64 linjave Y. Në vend të 64 qarqeve të veçanta drejtuese, moduli zvogëlon numrin e qarqeve duke përdorur 8 drejtues "të lartë" dhe 8 drejtues "të ulët". Ata janë të lidhur në një konfigurim "matricë", kështu që çdo kombinim i drejtuesve të lartë dhe të ulët zgjedh rreshta të ndryshëm. Kështu, 8 drejtues "të lartë" dhe 8 "të ulët" zgjedhin një nga 64 (8 × 8) linjat Y.
Tabela e drejtuesit Y (përpara) drejton linjat e përzgjedhjes Y në grupin e tabelave
Në foton më poshtë mund të shihni disa nga modulet ULD (të bardhë) dhe çiftin e transistorëve (ari) që drejtojnë linjat e përzgjedhjes Y. Moduli "EI" është zemra e drejtuesit: ai furnizon një puls të tensionit konstant (E ) ose kalon një impuls të rrymës konstante (I) përmes linjës së përzgjedhjes. Linja e përzgjedhur kontrollohet duke aktivizuar modulin EI në modalitetin e tensionit në njërin skaj të linjës dhe modulin EI në modalitetin aktual në skajin tjetër. Rezultati është një impuls me tensionin dhe rrymën e duhur, i mjaftueshëm për të rimagnetizuar bërthamën. Duhet shumë vrull për ta kthyer atë; pulsi i tensionit është i fiksuar në 17 volt, dhe rryma varion nga 180 mA në 260 mA në varësi të temperaturës.
Fotografi makro e tabelës së drejtuesit Y që tregon gjashtë module ULD dhe gjashtë palë tranzistorë. Çdo modul ULD është etiketuar me një numër të pjesës IBM, llojin e modulit (për shembull, "EI") dhe një kod kuptimi i të cilit nuk dihet.
Pllaka është gjithashtu e pajisur me module të monitorimit të gabimeve (ED) që zbulojnë kur aktivizohet në të njëjtën kohë më shumë se një linjë përzgjedhjeje Y. Moduli ED përdor një zgjidhje të thjeshtë gjysmë analoge: përmbledh tensionet e hyrjes duke përdorur një rrjet rezistuesish. Nëse voltazhi që rezulton është mbi pragun, çelësi aktivizohet.
Nën tabelën e drejtuesit është një grup diodësh që përmban 256 dioda dhe 64 rezistorë. Kjo matricë konverton 8 çiftet e sipërme dhe 8 të poshtme të sinjaleve nga bordi i drejtuesit në 64 lidhje të linjës Y që kalojnë nëpër pirgun kryesor të tabelave. Kabllot fleksibël në pjesën e sipërme dhe të poshtme të tabelës e lidhin tabelën me grupin e diodave. Dy kabllo fleksibël në të majtë (nuk janë të dukshme në foto) dhe dy shirita në të djathtë (një e dukshme) lidhin matricën e diodës me grupin e bërthamave. Kablloja fleksibël e dukshme në të majtë lidh bordin Y me pjesën tjetër të kompjuterit nëpërmjet tabelës I/O, ndërsa kablloja e vogël fleksibël në fund djathtas lidhet me tabelën e gjeneratorit të orës.
X Memory Driver Board
Paraqitja për drejtimin e linjave X është e ngjashme me atë për Y, përveç se ka 128 linja X dhe 64 linja Y. Për shkak se ka dy herë më shumë tela X, moduli ka një tabelë të dytë drejtuese X poshtë tij. Megjithëse bordet X dhe Y kanë të njëjtat përbërës, instalimet elektrike janë të ndryshme.
Kjo tabelë dhe ajo poshtë saj kontrollojnë X rreshta të zgjedhur në një pirg tabelash bazë
Fotografia më poshtë tregon se disa komponentë janë dëmtuar në tabelë. Njëri nga transistorët është zhvendosur, moduli ULD është thyer në gjysmë dhe tjetri është shkëputur. Lidhja elektrike është e dukshme në modulin e thyer, së bashku me një nga kristalet e vogla të silikonit (djathtas). Në këtë foto, mund të shihni gjithashtu gjurmët e gjurmëve përçuese vertikale dhe horizontale në një bord qarku të printuar me 12 shtresa.
Pamje nga afër e seksionit të dëmtuar të tabelës
Poshtë tabelave drejtuese X është një matricë e diodës X që përmban 288 dioda dhe 128 rezistorë. Vargu me diodë X përdor një topologji të ndryshme nga bordi i diodës Y për të shmangur dyfishimin e numrit të komponentëve. Ashtu si bordi i diodës Y, kjo tabelë përmban përbërës të montuar vertikalisht midis dy pllakave të qarkut të printuar. Kjo metodë quhet "kordon" dhe lejon që komponentët të paketohen fort.
Një fotografi makro e një grupi diodash X që tregon diodat prej druri të montuar vertikalisht midis 2 bordeve të qarkut të printuar. Dy pllakat drejtuese X qëndrojnë mbi tabelën e diodës, të ndara prej tyre me shkumë poliuretani. Ju lutemi vini re se bordet e qarkut të printuar janë shumë afër njëra-tjetrës.
Përforcues memorie
Fotografia më poshtë tregon tabelën e amplifikatorit të leximit. Ka 7 kanale për të lexuar 7 bit nga grumbulli i memories; bordi identik më poshtë trajton 7 bit të tjerë për gjithsej 14 bit. Qëllimi i amplifikatorit sens është të zbulojë sinjalin e vogël (20 milivolt) të gjeneruar nga bërthama e rimagnetizueshme dhe ta kthejë atë në një dalje 1-bit. Çdo kanal përbëhet nga një përforcues dhe tampon diferencial, i ndjekur nga një transformator diferencial dhe një kapëse dalëse. Në të majtë, një kabllo fleksibël me 28 tela lidhet me grumbullin e memories, duke çuar dy skajet e çdo teli sensual në një qark amplifikator, duke filluar me modulin MSA-1 (Memory Sense Amplifier). Komponentët individualë janë rezistorët (cilindrat kafe), kondensatorët (i kuq), transformatorët (i zi) dhe transistorët (ari). Bitët e të dhënave dalin nga tabelat e amplifikatorit të sensit nëpërmjet kabllit fleksibël në të djathtë.
Lexoni tabelën e amplifikatorit në krye të modulit të memories. Kjo tabelë amplifikon sinjalet nga telat sensuale për të krijuar bit dalje
Shkruani Inhibit Line Driver
Drejtuesit e inhibit përdoren për të shkruar në memorie dhe ndodhen në pjesën e poshtme të modulit kryesor. Ka 14 linja inhibit, një për secilën matricë në pirg. Për të shkruar një bit 0, aktivizohet drejtuesi përkatës i bllokimit dhe rryma përmes linjës së frenimit pengon kalimin e bërthamës në 1. Çdo linjë drejtohet nga një modul ID-1 dhe ID-2 (drejtuesi i linjës së frenimit të shkrimit) dhe një çift të tranzistorëve. Rezistenca me precizion 20,8 ohm në pjesën e sipërme dhe të poshtme të tabelës rregullon rrymën bllokuese. Kablloja fleksibël me 14 tela në të djathtë lidh drejtuesit me telat 14 frenues në pirgun e pllakave bazë.
Tabela e frenimit në fund të modulit të memories. Kjo tabelë gjeneron 14 sinjale inhibit të përdorura gjatë regjistrimit
Kujtesa e drejtuesit të orës
Drejtuesi i orës është një palë tabela që gjenerojnë sinjale të orës për modulin e memories. Sapo kompjuteri të nisë funksionimin e memories, sinjalet e ndryshme të orës të përdorura nga moduli i kujtesës gjenerohen në mënyrë asinkrone nga drejtuesi i orës së modulit. Pllakat e drejtimit të orës janë të vendosura në fund të modulit, midis stivës dhe tabelës së frenimit, kështu që tabelat janë të vështira për t'u parë.
Pllakat e drejtuesit të orës janë poshtë grumbullit të memories kryesore, por mbi tabelën e kyçjes
Komponentët e tabelës blu në foton e mësipërme janë potenciometra me shumë rrotullime, me sa duket për rregullimin e kohës ose tensionit. Rezistorët dhe kondensatorët janë gjithashtu të dukshëm në dërrasa. Diagrami tregon disa module MCD (Memory Clock Driver), por asnjë module nuk është e dukshme në tabela. Është e vështirë të thuhet nëse kjo është për shkak të dukshmërisë së kufizuar, ndryshimit të qarkut ose pranisë së një bordi tjetër me këto module.
Paneli I/O i memories
Pllaka e fundit e modulit të memories është pllaka I/O, e cila shpërndan sinjale ndërmjet bordeve të modulit të memories dhe pjesës tjetër të kompjuterit LVDC. Lidhësi jeshil 98-pin në fund lidhet me shasinë e memories LVDC, duke siguruar sinjale dhe energji nga kompjuteri. Shumica e lidhësve plastikë janë thyer, duke i bërë kontaktet të dukshme. Bordi i shpërndarjes është i lidhur me këtë lidhës me dy kabllo fleksibël me 49 kunja në fund (duket vetëm kablloja e përparme). Kabllot e tjera fleksibël shpërndajnë sinjale në X Driver Board (majtas), Y Driver Board (djathtas), Sense Amplifier Board (lart) dhe Inhibit Board (poshtë). 20 kondensatorë në tabelë filtrojnë energjinë e furnizuar në modulin e memories.
Bordi I/O ndërmjet modulit të memories dhe pjesës tjetër të kompjuterit. Lidhësi i gjelbër në pjesën e poshtme lidhet me kompjuterin dhe këto sinjale drejtohen përmes kabllove të sheshta në pjesë të tjera të modulit të memories
Prodhim
Moduli kryesor i memories LVDC siguron ruajtje kompakte dhe të besueshme. Deri në 8 module memorie mund të vendosen në gjysmën e poshtme të kompjuterit. Kjo i lejoi kompjuterit të ruante 32 Fjalë 26-bit ose 16 kilofjalë në modalitetin "duplex" të tepërt shumë të besueshëm.
Një tipar interesant i LVDC ishte se modulet e memories mund të pasqyroheshin për besueshmëri. Në modalitetin "duplex", çdo fjalë ruhej në dy module memorie. Nëse ka ndodhur një gabim në një modul, fjala e saktë mund të merret nga një modul tjetër. Ndërsa kjo siguronte besueshmëri, ajo e zvogëloi gjurmën e kujtesës në gjysmë. Përndryshe, modulet e memories mund të përdoren në modalitetin "simplex", me çdo fjalë të ruajtur një herë.
LVDC strehoi deri në tetë module memorie CPU
Moduli i memories së bërthamës magnetike ofron një paraqitje vizuale të kohës kur ruajtje 8 KB kërkonte një modul 5 paund (2,3 kg). Megjithatë, ky kujtim ishte shumë i përsosur për kohën e tij. Pajisjet e tilla ranë në mospërdorim në vitet 1970 me ardhjen e DRAM-ve gjysmëpërçuese.
Përmbajtja e RAM-it ruhet kur është fikur energjia, kështu që ka të ngjarë që moduli të ruajë ende softuerin nga hera e fundit që është përdorur kompjuteri. Po, po, atje mund të gjesh diçka interesante edhe dekada më vonë. Do të ishte interesante të provoni të rikuperoni këto të dhëna, por qarku i dëmtuar krijon një problem, kështu që përmbajtja ndoshta nuk do të mund të merret nga moduli i memories për një dekadë tjetër.
Çfarë tjetër mund të lexoni në blog?
→
→
→
→
→
Regjistrohu në tonë -kanal, për të mos humbur artikullin e radhës! Ne shkruajmë jo më shumë se dy herë në javë dhe vetëm për punë. Ju kujtojmë gjithashtu se Cloud4Y mund të sigurojë qasje të sigurt dhe të besueshme në distancë në aplikacionet e biznesit dhe informacionin e nevojshëm për vazhdimësinë e biznesit. Puna në distancë është një pengesë shtesë për përhapjen e koronavirusit. Detajet janë nga menaxherët tanë.
Burimi: www.habr.com