Дигитални рачунар лансирног возила (ЛВДЦ) играо је кључну улогу у лунарном програму Аполо, покретајући ракету Сатурн 5. Као и већина компјутера тог времена, чувао је податке у сићушним магнетним језграма. У овом чланку, Цлоуд4И говори о ЛВДЦ меморијском модулу из делуке Стеве Јурветсон.
Овај меморијски модул је побољшан средином 1960-их. Изграђен је коришћењем компоненти за површинску монтажу, хибридних модула и флексибилних веза, што га чини за ред величине мањим и лакшим од конвенционалне рачунарске меморије тог времена. Међутим, меморијски модул је дозволио складиштење само 4096 речи од 26 бита.
Меморијски модул са магнетним језгром. Овај модул складишти 4К речи од 26 битова података и 2 бита паритета. Са четири меморијска модула који дају укупан капацитет од 16 речи, тежак је 384 кг и мери 2,3 цм × 14 цм × 14 цм.
Слетање на Месец почело је 25. маја 1961. године, када је председник Кенеди најавио да ће Америка поставити човека на Месец пре краја деценије. За то је коришћена тростепена ракета Сатурн 5, најмоћнија ракета икада створена. Сатурн 5 је контролисао и контролисао компјутер (овде о њему) трећи степен ракете-носача, почевши од полетања у Земљину орбиту, а затим на путу ка Месецу. (Свемирски брод Аполо се у овом тренутку одвајао од ракете Сатурн В, а мисија ЛВДЦ је завршена.)
ЛВДЦ је уграђен у основни оквир. Кружни конектори су видљиви на предњој страни рачунара. Коришћено 8 електричних конектора и два конектора за течно хлађење
ЛВДЦ је био само један од неколико рачунара на Аполу. ЛВДЦ је био повезан са системом контроле лета, аналогним рачунаром од 45 кг. Уграђени компјутер за навођење Аполо (АГЦ) водио је летелицу до површине Месеца. Командни модул је садржао један АГЦ док је лунарни модул садржао други АГЦ заједно са навигационим системом Аборт, резервним рачунаром за хитне случајеве.
На Аполу је било неколико компјутера.
Јединични логички уређаји (УЛД)
ЛВДЦ је креиран коришћењем занимљиве хибридне технологије назване УЛД, уређај за јединично оптерећење. Иако су изгледали као интегрисана кола, УЛД модули су садржали неколико компоненти. Користили су једноставне силиконске чипове, сваки са само једним транзистором или две диоде. Ови низови, заједно са штампаним отпорницима на дебелом филму, били су постављени на керамичку плочицу за имплементацију кола као што су логичка капија. Ови модули су били варијанта СЛТ модула () дизајниран за популарне рачунаре ИБМ С/360 серије. ИБМ је почео да развија СЛТ модуле 1961. године, пре него што су интегрисана кола постала комерцијално одржива, а до 1966. године ИБМ је производио преко 100 милиона СЛТ модула годишње.
УЛД модули су били знатно мањи од СЛТ модула, као што се види на слици испод, што иһ је чинило погоднијим за компактни свемирски рачунар. УЛД модули су користили керамичке јастучиће уместо металниһ пинова у СЛТ-у и имали су металне контакте на врһу површина уместо игле. Спојнице на плочи су држале УЛД модул на месту и спојиле на ове пинове.
Зашто је ИБМ користио СЛТ модуле уместо интегрисаних кола? Главни разлог је био тај што су интегрисана кола још увек била у повоју, будући да су измишљена 1959. године. Године 1963. СЛТ модули су имали предности у погледу цене и перформанси у односу на интегрисана кола. Међутим, на СЛТ модуле се често гледало као на инфериорне у односу на интегрисана кола. Једна од предности СЛТ модула у односу на интегрисана кола била је у томе што су отпорници у СЛТ-овима били много тачнији од оних у интегрисаним колима. Током производње, отпорници дебелог филма у СЛТ модулима су пажљиво пескарени да би се уклонио отпорни филм све док нису постигли жељени отпор. СЛТ модули су такође били јефтинији од упоредивих интегрисаних кола 1960-их.
ЛВДЦ и пратећа опрема користили су преко 50 различитих типова УЛД-ова.
СЛТ модули (лево) су знатно већи од УЛД модула (десно). УЛД величина је 7,6 мм × 8 мм
Фотографија испод приказује унутрашње компоненте УЛД модула. На левој страни керамичке плоче налазе се проводници повезани са четири сићушна квадратна силицијумска кристала. Изгледа као штампана плоча, али имајте на уму да је много мањи од нокта. Црни правоугаоници на десној страни су отпорници дебелог филма одштампани на доњој страни плоче.
УЛД, поглед одозго и одоздо. Видљиви су кристали силикона и отпорници. Док су СЛТ модули имали отпорнике на горњој површини, УЛД модули су имали отпорнике на дну, што је повећало густину као и цену.
На слици испод је приказана силиконска матрица из УЛД модула, која је имплементирала две диоде. Величине су необично мале, за поређење, у близини се налазе кристали шећера. Кристал је имао три спољне везе преко бакарних куглица залемљених на три круга. Два доња круга (аноде две диоде) су била допирана (тамније области), док је горњи десни круг био катода повезана са базом.
Фотографија силицијумског кристала са две диоде поред кристала шећера
Како функционише меморија магнетног језгра
Меморија са магнетним језгром била је главни облик складиштења података у рачунарима од 1950-их све док није замењена чврстим уређајима за складиштење података 1970-их. Меморија је створена од сићушних феритних прстенова званих језгра. Феритни прстенови су постављени у правоугаону матрицу и две до четири жице су пролазиле кроз сваки прстен за читање и писање информација. Прстенови су дозвољавали да се сачува један бит информација. Језгро је магнетизовано помоћу струјног импулса кроз жице које пролазе кроз феритни прстен. Смер магнетизације једног језгра могао би се променити слањем импулса у супротном смеру.
Да би се прочитала вредност језгра, струјни импулс је довео прстен у стање 0. Ако је језгро претходно било у стању 1, променљиво магнетно поље је створило напон у једној од жица које пролазе кроз језгра. Али да је језгро већ у стању 0, магнетно поље се не би променило и сензорна жица не би порасла на напон. Дакле, вредност бита у језгру је очитана ресетовањем на нулу и провером напона на жици за читање. Важна карактеристика меморије на магнетним језграма била је да је процес читања феритног прстена уништио његову вредност, па је језгро морало да се „преписује“.
Било је незгодно користити посебну жицу за промену магнетизације сваког језгра, али је педесетиһ година прошлог века развијена феритна меморија која је радила на принципу случајности струја. Четворожично коло — Кс, И, Сенсе, Инһибит — постало је уобичајено. Теһнологија је искористила посебно својство језгара које се зове һистереза: мала струја не утиче на феритну меморију, али струја изнад прага магнетизира језгро. Када се напаја половином потребне струје на једној Кс линији и једној И линији, само језгро у коме су се обе линије укрштале добило је довољно струје да се ремагнетише, док су друга језгра остала нетакнута.
Овако је изгледала меморија ИБМ 360 Модел 50. ЛВДЦ и Модел 50 користили су исти тип језгра, познат као 19-32 јер је њихов унутрашњи пречник био 19 мил (0.4826 мм), а спољни пречник 32 мил (0,8 мм). На овој фотографији можете видети да кроз свако језгро пролазе три жице, али ЛВДЦ је користио четири жице.
Фотографија испод приказује један правоугаони ЛВДЦ меморијски низ. 8 Ова матрица има 128 Кс-жица које се крећу вертикално и 64 И-жице које се крећу хоризонтално, са језгром на свакој раскрсници. Једна жица за читање пролази кроз сва језгра паралелно са И-жицама. Жица за писање и жица за инхибицију пролазе кроз сва језгра паралелно са Кс жицама. Жице се укрштају у средини матрице; ово смањује индуковану буку јер бука из једне половине поништава буку из друге половине.
Једна ЛВДЦ феритна меморијска матрица која садржи 8192 бита. Веза са другим матрицама се врши преко пинова са спољашње стране
Горња матрица је имала 8192 елемента, од којих је сваки чувао један бит. Да би се сачувала меморијска реч, неколико основних матрица је додато заједно, по једна за сваки бит у речи. Жице Кс и И провлачиле су се кроз све главне матрице. Свака матрица је имала засебну линију за читање и засебну линију за спречавање писања. ЛВДЦ меморија је користила стек од 14 основних матрица (испод) које чувају 13-битни "слог" заједно са паритетним битом.
ЛВДЦ стек се састоји од 14 главних матрица
За писање у меморију магнетног језгра биле су потребне додатне жице, такозване инхибиционе линије. Свака матрица је имала једну линију инхибиције која је пролазила кроз сва језгра у њој. Током процеса писања, струја пролази кроз Кс и И линије, ремагнетизујући изабране прстенове (један по равни) у стање 1, задржавајући све 1 у речи. Да би се уписала 0 на позицији бита, линија је била напајана са пола струје супротно од Кс линије. Као резултат тога, језгра су остала на 0. Дакле, линија инхибиције није дозволила језгру да се окрене на 1. Било који жељени реч се може уписати у меморију активирањем одговарајућих инхибицијских линија.
ЛВДЦ меморијски модул
Како је физички конструисан ЛВДЦ меморијски модул? У центру меморијског модула је сноп од 14 феромагнетних меморијских низова приказаних раније. Окружен је са неколико плоча са струјним колама за покретање Кс и И жица и инхибитних линија, линија за читање битова, детекције грешака и генерисања потребних сигнала такта.
Генерално, већина кола повезаних са меморијом налази се у ЛВДЦ рачунарској логици, а не у самом меморијском модулу. Конкретно, рачунарска логика садржи регистре за чување адреса и речи података и претварање између серијског и паралелног. Такође садржи кола за читање са читаних битних линија, проверу грешака и тактирање.
Меморијски модул који приказује кључне компоненте. МИБ (Мултилаиер Интерцоннецтион Боард) је 12-слојна штампана плоча
И меморијска управљачка плоча
Реч у меморији језгра се бира проласком одговарајућих Кс и И линија кроз стог главне плоче. Почнимо са описом И-дривер кола и како генерише сигнал кроз једну од 64 И-линије. Уместо 64 одвојена управљачка кола, модул смањује број кола коришћењем 8 "високих" драјвера и 8 "ниских" драјвера. Они су повезани у "матричну" конфигурацију, тако да свака комбинација високих и ниских драјвера бира различите редове. Дакле, 8 "високих" и 8 "ниских" возача бирају једну од 64 (8 × 8) И-линија.
И управљачка плоча (предња) покреће И одабране линије у гомилу плоча
На слици испод можете видети неке од УЛД модула (бели) и пар транзистора (злато) који покрећу линије за избор И. Модул "ЕИ" је срце драјвера: он даје импулс константног напона (Е ) или пропушта импулс константне струје (И) кроз линију за избор. Селектована линија се контролише активирањем ЕИ модула у напонском режиму на једном крају линије и ЕИ модула у режиму струје на другом крају. Резултат је импулс са исправним напоном и струјом, довољним за ремагнетизацију језгра. Потребно је много замаха да се то преокрене; напонски импулс је фиксиран на 17 волти, а струја се креће од 180 мА до 260 мА у зависности од температуре.
Макро фотографија И управљачке плоче која приказује шест УЛД модула и шест пари транзистора. Сваки УЛД модул је означен ИБМ бројем дела, типом модула (на пример, „ЕИ“) и кодом чије значење није познато
Плоча је такође опремљена модулима за праћење грешака (ЕД) који детектују када је истовремено активирано више од једне линије за одабир И. ЕД модул користи једноставно полуаналогно решење: сабира улазне напоне користећи мрежу отпорника. Ако је резултујући напон изнад прага, кључ се активира.
Испод управљачке плоче налази се низ диода који садржи 256 диода и 64 отпорника. Ова матрица конвертује 8 горњих и 8 доњих парова сигнала са управљачке плоче у 64 И-линијске везе које пролазе кроз главни скуп плоча. Флексибилни каблови на врху и на дну плоче повезују плочу са низом диода. Два флексибилна кабла са леве стране (не види се на фотографији) и две сабирнице са десне стране (једна видљива) повезују диодну матрицу са низом језгара. Флексибилни кабл који се види са леве стране повезује И-плочу са остатком рачунара преко И/О плоче, док се мали флексибилни кабл у доњем десном углу повезује са плочом генератора такта.
Кс меморијска управљачка плоча
Распоред за покретање Кс линија је исти као и И шема, осим што има 128 Кс линија и 64 И линије. Пошто има двоструко више Кс жица, модул има другу Кс управљачку плочу испод себе. Иако Кс и И плоче имају исте компоненте, ожичење је другачије.
Ова плоча и она испод ње контролишу Кс изабраних редова у гомилу основних плоча
Фотографија испод показује да су неке компоненте оштећене на плочи. Један од транзистора је померен, УЛД модул је поломљен на пола, а други је одломљен. Ожичење је видљиво на сломљеном модулу, заједно са једним од сићушних силицијумских кристала (десно). На овој фотографији можете видети и трагове вертикалних и хоризонталних проводних стаза на 12-слојној штампаној плочи.
Крупни план оштећеног дела плоче
Испод Кс управљачкиһ плоча налази се Кс диодна матрица која садржи 288 диода и 128 отпорника. Низ Кс-диода користи другачију топологију од плоче И-диоде да би се избегло удвостручење броја компоненти. Као и И-диодна плоча, ова плоча садржи компоненте постављене вертикално између две штампане плоче. Ова метода се назива "корно дрво" и омогућава да се компоненте чврсто упакују.
Макро фотографија низа Кс диода која приказује вертикално постављене диоде од кордовог дрвета између 2 штампане плоче. Две плоче Кс драјвера се налазе изнад диодне плоче, одвојене од њих полиуретанском пеном. Имајте на уму да су штампане плоче веома близу једна другој.
Мемори Амплифиерс
На слици испод приказана је плоча појачала за очитавање. Има 7 канала за читање 7 битова из меморијског стека; идентична плоча испод рукује са још 7 битова за укупно 14 бита. Сврха појачивача чула је да детектује мали сигнал (20 миливолти) који генерише језгро које се може ремагнетити и претворити га у 1-битни излаз. Сваки канал се састоји од диференцијалног појачала и бафера, праћеног диференцијалним трансформатором и излазном стезаљком. Са леве стране, флексибилни кабл са 28 жица се повезује са меморијским стеком, водећи два краја сваке сензорске жице до кола појачала, почевши од МСА-1 (Мемори Сенсе Амплифиер) модула. Појединачне компоненте су отпорници (смеђи цилиндри), кондензатори (црвени), трансформатори (црни) и транзистори (златни). Битови података излазе из плоча појачивача чула преко флексибилног кабла са десне стране.
Плоча појачала за очитавање на врху меморијског модула. Ова плоча појачава сигнале са сензорских жица да би створила излазне битове
Упишите управљачки програм за блокирање линије
Инхибит драјвери се користе за писање у меморију и налазе се на доњој страни главног модула. Постоји 14 инхибицијских линија, по једна за сваку матрицу на стеку. За писање 0 бита, активира се одговарајући драјвер за закључавање и струја кроз линију инхибиције спречава језгро да се пребаци на 1. Сваку линију покреће ИД-1 и ИД-2 модул (драјвер линије за забрану писања) и пар транзистора. Прецизни отпорници од 20,8 ома на врху и дну плоче регулишу струју блокирања. Флексибилни кабл са 14 жица на десној страни повезује драјвере са 14 инхибитних жица у снопу плоча са језгром.
Инхибициона плоча на дну меморијског модула. Ова плоча генерише 14 инхибицијских сигнала који се користе током снимања
Меморија драјвера сата
Драјвер сата је пар плоча које генеришу сигнале такта за меморијски модул. Када рачунар започне рад са меморијом, управљачки програм сата модула асинхроно генерише различите сигнале сата које користи меморијски модул. Плоче са сатним погоном се налазе на дну модула, између стека и плоче за блокирање, тако да се плоче тешко виде.
Плоче драјвера сата су испод главног меморијског стека, али изнад плоче за закључавање
Компоненте плаве плоче на горњој фотографији су потенциометри са више обртаја, вероватно за подешавање времена или напона. На плочама су такође видљиви отпорници и кондензатори. Дијаграм приказује неколико МЦД (Мемори Цлоцк Дривер) модула, али ниједан модул није видљив на плочама. Тешко је рећи да ли је то због ограничене видљивости, промене кола или присуства друге плоче са овим модулима.
Меморијски И/О панел
Последња плоча меморијског модула је И/О плоча, која дистрибуира сигнале између плоча меморијског модула и остатка ЛВДЦ рачунара. Зелени 98-пински конектор на дну повезује се са ЛВДЦ меморијском шасијом, обезбеђујући сигнале и напајање са рачунара. Већина пластичних конектора је покварена, због чега су контакти видљиви. Разводна табла је повезана са овим конектором помоћу два 49-пинска флексибилна кабла на дну (види се само предњи кабл). Други флексибилни каблови дистрибуирају сигнале на Кс Дривер Боард (лево), И Дривер Боард (десно), Сенсе Амплифиер Боард (горе) и Инхибит Боард (доле). 20 кондензатора на плочи филтрирају напајање доведено до меморијског модула.
У/И плоча између меморијског модула и остатка рачунара. Зелени конектор на дну повезује се са рачунаром и ови сигнали се усмеравају преко равних каблова до других делова меморијског модула
Излаз
Главни ЛВДЦ меморијски модул је обезбедио компактно и поуздано складиштење. До 8 меморијских модула се може поставити у доњу половину рачунара. Ово је омогућило рачунару да ускладишти 32 26-битне речи или 16 килоречи у редундантном високо поузданом "дуплекс" режиму.
Једна интересантна карактеристика ЛВДЦ-а је да се меморијски модули могу пресликати ради поузданости. У „дуплекс“ режиму, свака реч је сачувана у два меморијска модула. Ако је дошло до грешке у једном модулу, тачна реч би се могла добити из другог модула. Иако је ово обезбедило поузданост, преполовило је отисак меморије. Алтернативно, меморијски модули се могу користити у "симплексном" режиму, при чему се свака реч чува једном.
ЛВДЦ је сместио до осам ЦПУ меморијских модула
Меморијски модул са магнетним језгром пружа визуелни приказ времена када је за складиштење од 8 КБ био потребан модул од 5 фунти (2,3 кг). Међутим, ово сећање је било веома савршено за своје време. Такви уређаји су престали користити 1970-их са појавом полупроводничких ДРАМ-а.
Садржај РАМ меморије се чува када је напајање искључено, тако да је вероватно да модул још увек чува софтвер од последњег коришћења рачунара. Да, да, тамо можете пронаћи нешто занимљиво и деценијама касније. Било би интересантно покушати повратити ове податке, али оштећено коло ствара проблем, па садржај вјероватно неће моћи да се преузме из меморијског модула још једну деценију.
Шта још можете прочитати на блогу?
→
→
→
→
→
Претплатите се на наш -канал, да не пропустите следећи чланак! Пишемо не више од два пута недељно и само пословно. Такође вас подсећамо да Цлоуд4И може да обезбеди сигуран и поуздан даљински приступ пословним апликацијама и информацијама неопходним за континуитет пословања. Рад на даљину је додатна препрека ширењу корона вируса. Детаљи су од наших менаџера.
Извор: ввв.хабр.цом