👳 👍🏽 👩 Speicher auf Magnetkernen in der Saturn 5-Rakete 💻 🅾️ 📹

, - (Launch Vehicle Digital Computer, LVDC), «», 5. , . Cloud4Y LVDC .

Dieses Speichermodul wurde Mitte der 1960er Jahre verbessert. Zu diesem Zweck wurden Komponenten für die Oberflächenmontage, Hybridmodule und flexible Verbindungen verwendet, wodurch es um eine Größenordnung kleiner und leichter als der damals übliche Computerspeicher war. Das Speichermodul durfte jedoch nur 4096 Wörter mit 26 Bit speichern .

Magnetkern-Speichermodul. Dieses Modul speichert 4K-Wörter aus 26 Datenbits und 2 Paritätsbits. Mit vier Speichermodulen mit einer Gesamtkapazität von 16.384 Wörtern wiegt es 2,3 kg und misst 14 cm × 14 cm × 16 cm.

Der Flug zum Mond begann am 25. Mai 1961, als Präsident Kennedy erklärte, dass Amerika vor Ende des Jahrzehnts einen Mann auf dem Mond landen würde. Hierfür wurde die dreistufige Rakete Saturn 5 verwendet, die stärkste Rakete, die jemals gebaut wurde. Saturn 5 wurde von einem Computer ( hier mehr dazu) der dritten Stufe der Trägerrakete gesteuert und gesteuert , beginnend mit dem Start in die Erdumlaufbahn und dann beim Übergang zum Mond. (Das Apollo-Schiff wurde in diesem Moment von der Saturn-5-Rakete getrennt und die LVDC-Aufgabe abgeschlossen).

LVDC ist im Grundrahmen installiert. Auf der Vorderseite des Computers sind runde Anschlüsse sichtbar. Verwendet 8 elektrische Anschlüsse und zwei Anschlüsse für die Flüssigkeitskühlung

LVDC war nur einer von mehreren Computern an Bord der Apollo. LVDC an ein Flugsteuerungssystem angeschlossen, einen 45-Pfund-Analogcomputer. Der Bordnavigationscomputer Apollo Guidance Computer (AGC) richtete das Raumschiff auf die Mondoberfläche. Das Befehlsmodul enthielt eine AGC, während das Mondmodul eine zweite AGC zusammen mit dem Abort-Navigationssystem, einem Backup-Notfallcomputer, enthielt .

An Bord von Apollo befanden sich mehrere Computer

Unit Logic Devices (ULD)

LVDC wurde unter Verwendung einer interessanten Hybridtechnologie namens ULD (Unit Load Device) erstellt. Obwohl sie wie integrierte Schaltkreise aussahen, enthielten ULD-Module mehrere Komponenten. Sie verwendeten einfache Siliziumkristalle, von denen jeder nur einen Transistor oder zwei Dioden hatte. Diese Matrizen wurden zusammen mit gedruckten Dickfilmwiderständen auf einer Keramikplatte montiert, um Schaltungen wie ein Logikgatter zu implementieren. Diese Module waren eine Variante der SLT-Module ( Solid Logic Technology ), die für die beliebten Computer der S / 360-Serie von IBM entwickelt wurden. IBM begann 1961 mit der Entwicklung von SLT-Modulen, bevor integrierte Schaltkreise kommerziell nutzbar wurden. Bis 1966 hatte IBM mehr als 100 Millionen SLT-Module pro Jahr hergestellt.

ULD-Module waren erheblich kleiner als SLT-Module, wie auf dem Foto unten zu sehen ist, was sie für einen kompakten Weltraumcomputer besser geeignet macht. ULD-Module verwendeten Keramikbeschichtungspads anstelle von Metallstiften im SLT und hatten Metallkontakte auf der Oberseite anstelle von Stiften. Die Klemmen auf der Platine hielten das ULD-Modul an Ort und Stelle und verbanden es mit diesen Stiften.

Warum hat IBM SLTs anstelle von integrierten Schaltkreisen verwendet? Der Hauptgrund war, dass die integrierten Schaltkreise noch in den Kinderschuhen steckten und 1959 erfunden wurden. Im Jahr 1963 hatten SLT-Module Kosten- und Leistungsvorteile gegenüber integrierten Schaltkreisen. SLT-Module wurden jedoch im Vergleich zu integrierten Schaltkreisen häufig als rückwärts betrachtet. Einer der Vorteile von SLT-Modulen gegenüber integrierten Schaltkreisen bestand darin, dass die Widerstände in SLT viel genauer waren als in integrierten Schaltkreisen. Während der Herstellung wurden die Dickschichtwiderstände in den SLT-Modulen gründlich sandgestrahlt, um den Widerstandsfilm zu entfernen, bis sie den gewünschten Widerstand erreichten. SLTs waren in den 1960er Jahren auch billiger als vergleichbare integrierte Schaltkreise.

LVDC und zugehörige Geräte verwendeten mehr als 50 verschiedene ULD-Typen.

SLT-Module (links) sind deutlich größer als ULD-Module (rechts). Die Größe der ULD beträgt 7,6 mm × 8 mm.

Das Foto unten zeigt die internen Komponenten des ULD-Moduls. Links auf der Keramikplatte sind sichtbare Leiter zu sehen, die mit vier winzigen quadratischen Siliziumkristallen verbunden sind. Es sieht aus wie eine Leiterplatte, aber denken Sie daran, dass es viel kleiner als ein Nagel ist. Die schwarzen Rechtecke rechts sind Dickschichtwiderstände, die auf die Unterseite der Platte gedruckt sind.

ULD, Draufsicht und Unteransicht. Siliziumkristalle und Widerstände sind sichtbar. Während SLT-Module Widerstände auf der Oberseite hatten, hatten ULD-Module Widerstände auf der Unterseite, was sowohl die Dichte als auch die Kosten erhöhte

Auf dem Foto unten sehen Sie einen Siliziumkristall aus dem ULD-Modul, der zwei Dioden implementiert. Die Größen sind ungewöhnlich klein, zum Vergleich sind Zuckerkristalle in der Nähe. Der Kristall hatte drei äußere Verbindungen durch Kupferkugeln, die an drei Kreise gelötet waren. Die beiden unteren Kreise (Anoden der beiden Dioden) waren dotiert (dunklere Bereiche), während der obere rechte Kreis die mit der Basis verbundene Kathode war.

Fotografie eines Zwei-Dioden-Siliziumkristalls neben Zuckerkristallen

Wie der Magnetkernspeicher funktioniert

Magnetkernspeicher sind seit den 1950er Jahren die Hauptform der Datenspeicherung auf Computern, bis sie in den 1970er Jahren durch Halbleiterspeicher ersetzt wurden. Die Erinnerung wurde aus winzigen Ferritringen erzeugt, die als Kerne bezeichnet werden. Ferritringe wurden in einer rechteckigen Matrix angeordnet, und zwei bis vier Drähte wurden durch jeden Ring geführt, um Informationen zu lesen und zu schreiben. Ringe dürfen eine Information speichern. Der Kern wurde mit einem Stromimpuls durch Drähte magnetisiert, die durch einen Ferritring gingen. Die Magnetisierungsrichtung eines Kerns könnte durch Senden eines Impulses in die entgegengesetzte Richtung geändert werden.

Um den Kernwert abzulesen, verwandelte der Stromimpuls den Ring in den Zustand 0. Wenn sich der Kern zuvor im Zustand 1 befand, erzeugte ein sich änderndes Magnetfeld eine Spannung in einem der Drähte, die die Kerne durchdringen. Wenn sich der Kern jedoch bereits im Zustand 0 befände, würde sich das Magnetfeld nicht ändern und die Spannung im Sensordraht würde nicht ansteigen. Somit wurde der Bitwert im Kern gelesen, indem er auf Null zurückgesetzt und die Spannung am Erfassungsdraht überprüft wurde. Ein wichtiges Merkmal des Magnetkernspeichers war, dass der Prozess des Lesens eines Ferritrings seine Bedeutung zerstörte, sodass der Kern „neu geschrieben“ werden musste.

Es war unpraktisch, einen separaten Draht zu verwenden, um die Magnetisierung jedes Kerns zu ändern, aber in den 1950er Jahren wurde ein Ferritspeicher entwickelt, der nach dem Prinzip der Stromanpassung arbeitet. Eine Vierdrahtschaltung - X, Y, Lesen, Verbieten - ist allgemein anerkannt. Die Technologie verwendete eine spezielle Eigenschaft der Kerne, die als Hysterese bezeichnet wird: Ein kleiner Strom beeinflusst den Ferritspeicher nicht, aber ein Strom, der höher als der Schwellenwert ist, würde den Kern magnetisieren. Wenn eine Leitung X und eine Leitung Y mit der Hälfte des erforderlichen Stroms versorgt wurden, erhielt nur der Kern, in dem beide Leitungen gekreuzt waren, ausreichend Strom für die Magnetisierungsumkehr, während die anderen Kerne intakt blieben.

IBM 360 Model 50. LVDC 50 , 19-32, 19 (0.4826 ), 32 (0,8 ). , , LVDC

Das Foto unten zeigt eine rechteckige LVDC-Speichermatrix. 8 Diese Matrix besteht aus 128 vertikal verlaufenden X-Drähten und 64 horizontal verlaufenden Y-Drähten mit einem Kern an jeder Kreuzung. Der einzige Lesedraht verläuft durch alle Drähte parallel zu den Y-förmigen Drähten. Der Schreibdraht und der Sperrdraht verlaufen durch alle Drähte parallel zu den X-Drähten. Die Drähte schneiden sich in der Mitte der Matrix; Dies reduziert das induzierte Rauschen, da das Rauschen der einen Hälfte das Rauschen der anderen Hälfte neutralisiert.

Eine LVDC-Ferritspeichermatrix mit 8192 Bits. Die Verbindung zu anderen Matrizen erfolgt über Stifte an der Außenseite

Die obige Matrix hatte 8192 Elemente, von denen jedes ein Bit sparte. Um das Speicherwort zu erhalten, wurden mehrere Grundmatrizen addiert, eine für jedes Bit im Wort. Die Drähte X und Y gingen durch die Schlange durch alle Hauptmatrizen. Jede Matrix hatte eine separate Zeile zum Lesen und eine separate Zeile zum Verbot des Schreibens. Der LVDC- Speicher verwendete einen Stapel von 14 Basismatrizen (unten), die eine 13-Bit-Silbe zusammen mit einem Paritätsbit speichern.

Der LVDC-Stapel besteht aus 14 Hauptmatrizen

Das Schreiben in den Speicher auf Magnetkernen erforderte zusätzliche Drähte, die sogenannten Verbotsleitungen. Jede Matrix hatte eine Verbotslinie, die alle Kerne durchbohrte. Während des Aufzeichnungsprozesses fließt der Strom durch die Linien X und Y und magnetisiert die ausgewählten Ringe (einen pro Ebene) in den Zustand 1, wobei alle 1 im Wort bleiben. Um 0 an der Bitposition zu schreiben, wurde die Leitung mit der Hälfte des Stroms entgegengesetzt zur X-Leitung gespeist. Infolgedessen blieben die Kerne bei 0. Somit erlaubte die Verbotsleitung nicht, dass der Kern auf 1 umschlug. Jedes gewünschte Wort konnte durch Aktivieren der entsprechenden Verbotsleitungen in den Speicher geschrieben werden.

LVDC-Speichermodul

Wie ist das LVDC-Speichermodul physisch aufgebaut? In der Mitte des Speichermoduls befindet sich ein Stapel von 14 zuvor gezeigten ferromagnetischen Speichermatrizen. Es ist von mehreren Leiterplatten mit einer Schaltung zur Steuerung der X- und Y-Drähte und Verbotsleitungen, Bitleitungen, Fehlererkennung und der Erzeugung der erforderlichen Taktsignale umgeben.

Im Allgemeinen befinden sich die meisten speicherbezogenen Schaltungen in der Computerlogik des LVDC und nicht im Speichermodul selbst. Insbesondere enthält die Logik des Computers Register zum Speichern des Adress- und Datenworts und der Umwandlung zwischen seriell und parallel. Es enthält auch eine Leseschaltung für Bitleitungen, Fehlerprüfung und Taktung.

Ein Speichermodul, das Schlüsselkomponenten anzeigt. MIB (Multilayer Interconnection Board) ist eine 12-lagige Leiterplatte

Speichertreiberplatine Y.

Das Wort im Speicher auf Magnetkernen wird ausgewählt, indem die entsprechenden Zeilen X und Y durch den Hauptstapel der Platinen geführt werden. Beginnen wir mit einer Beschreibung der Y-Treiberschaltung und wie sie ein Signal über eine der 64 Y-Leitungen erzeugt. Anstelle von 64 separaten Treiberschaltungen reduziert das Modul die Anzahl der Schaltungen, indem 8 "hohe" Treiber und 8 "niedrige" Treiber verwendet werden. Sie sind in einer „Matrix“ -Konfiguration verbunden, sodass jede Kombination von High- und Low-Treibern unterschiedliche Leitungen auswählt. Somit wählen 8 "hohe" und 8 "niedrige" Treiber eine von 64 (8 × 8) Y-Linien aus.

Die Y-Treiberplatine (vorne) steuert die Y-Auswahllinien im Kartenstapel

Auf dem Foto unten sehen Sie einige der ULD-Module (weiß) und Transistorpaare (golden), die die Y-Auswahlleitungen steuern. Das „EI“ -Modul ist das Herzstück des Treibers: Es liefert einen konstanten Spannungsimpuls (E) oder lässt einen konstanten Stromimpuls (I) durch. durch die Linie der Wahl. Die Auswahlleitung wird durch die Aktivierung des EI-Moduls im Spannungsmodus an einem Ende der Leitung und des EI-Moduls im Strommodus am anderen Ende gesteuert. Das Ergebnis ist ein Impuls mit der richtigen Spannung und dem richtigen Strom, die ausreichen, um den Kern wieder zu magnetisieren. Es braucht viel Schwung, um es umzudrehen; Der Spannungsimpuls ist fest auf 17 Volt eingestellt und der Strom reicht je nach Temperatur von 180 mA bis 260 mA.

Makrofoto einer Treiberplatine Y mit sechs ULD-Modulen und sechs Transistorpaaren. Jedes ULD-Modul ist mit einer IBM Teilenummer, einem Modultyp (z. B. „EI“) und einem Code gekennzeichnet, dessen Wert unklar ist. Die

Karte verfügt außerdem über ED-Module (Error Tracking), die erkennen, wenn mehr als eine Auswahlzeile Y gleichzeitig aktiviert ist. Das ED-Modul verwendet eine einfache semi-analoge Lösung: Sie summiert die Eingangsspannungen über ein Netzwerk von Widerständen. Wenn die resultierende Spannung über dem Schwellenwert liegt, wird der Schlüssel ausgelöst.

Unter der Treiberplatine befindet sich ein Diodenarray mit 256 Dioden und 64 Widerständen. Diese Matrix wandelt die 8 oberen und 8 unteren Signalpaare von der Treiberplatine in Verbindungen mit 64 Y-Leitungen um, die durch den Hauptplatinenstapel verlaufen. Flexible Kabel oben und unten auf der Platine verbinden die Platine mit dem Diodenarray. Zwei flexible Kabel links (auf dem Foto nicht sichtbar) und zwei Busse rechts (einer davon ist sichtbar) verbinden das Diodenarray mit dem Array der Kerne. Das links sichtbare flexible Kabel verbindet die Y-Karte über die E / A-Karte mit dem Rest des Computers, und das kleine flexible Kabel in der unteren rechten Ecke wird mit der Taktplatine verbunden.

X-Speichertreiberkarte

Das Schema zum Verwalten von X-Leitungen ähnelt Y, außer dass 128 X-Leitungen und 64 Y-Leitungen vorhanden sind. Da doppelt so viele X-Drähte vorhanden sind, befindet sich unter dem Modul eine zweite X-Treiberplatine. Obwohl die X- und Y-Platinen die gleichen Komponenten haben, ist die Verkabelung unterschiedlich.

Diese und die darunter liegende Karte steuert die X ausgewählten Zeilen im Stapel der Kernkarten.

Das Foto unten zeigt, dass einige Komponenten auf der Karte beschädigt wurden. Einer der Transistoren ist vorgespannt, das ULD-Modul ist in zwei Hälften geteilt und der andere ist defekt. Die Verkabelung ist auf dem defekten Modul sichtbar, einer der winzigen Siliziumkristalle (rechts) ist dort ebenfalls sichtbar. Auf diesem Foto sehen Sie auch Spuren vertikaler und horizontaler Leiterbahnen auf einer 12-lagigen Leiterplatte.

Nahaufnahme der beschädigten Platte

Unter den Treiberplatinen X befindet sich eine Matrix von Dioden X, die 288 Dioden und 128 Widerstände enthält. Das X-Dioden-Array verwendet eine andere Topologie als die Y-Diodenplatine, um eine Verdoppelung der Anzahl der Komponenten zu vermeiden. Wie die Y-Diodenplatine enthält diese Platine Komponenten, die vertikal zwischen zwei Leiterplatten montiert sind. Diese Methode wird als "Cordwood" bezeichnet und ermöglicht es Ihnen, Komponenten dicht zu verpacken.

Ein Makrofoto der Matrix der Diode X zeigt vertikal montierte Dioden gemäß der Cordwood-Technik zwischen 2 Leiterplatten. Über der Diodenplatine befinden sich zwei X-Treiberplatinen, die durch Polyurethanschaum von diesen getrennt sind. Bitte beachten Sie, dass die Leiterplatten sehr nahe beieinander liegen.

Speicherverstärker

Das Foto unten zeigt die ausgelesene Verstärkerplatine. Hat 7 Kanäle zum Lesen von 7 Bits aus dem Speicherstapel; Die identische Karte unten verarbeitet weitere 7 Bits, insgesamt 14 Bits. Das Ziel des Leseverstärkers besteht darin, ein schwaches Signal (20 Millivolt), das von einem magnetisierbaren Kern erzeugt wird, zu erfassen und in einen 1-Bit-Ausgang umzuwandeln. Jeder Kanal besteht aus einem Differenzverstärker und einem Puffer, gefolgt von einem Differenztransformator und einem Ausgangs-Latch. Auf der linken Seite wird ein flexibles 28-adriges Kabel mit dem Speicherstapel verbunden, das die beiden Enden jedes Lesekabels zur Verstärkerschaltung führt, beginnend mit dem MSA-1-Modul (Speicherleseverstärker). Die einzelnen Komponenten sind Widerstände (braune Zylinder), Kondensatoren (rot), Transformatoren (schwarz) und Transistoren (gold). Die Datenbits verlassen die ausgelesenen Verstärkerplatinen über das Flexkabel rechts.

Verbotstreiber werden verwendet, um in den Speicher an der Unterseite des Hauptmoduls zu schreiben. Es gibt 14 gesperrte Linien, eine für jede Matrix auf dem Stapel. Um 0 Bits zu schreiben, wird der entsprechende Sperrtreiber aktiviert und der Strom durch die Sperrleitung verhindert, dass der Kern auf 1 umschaltet. Jede Leitung wird von einem ID-1- und ID-2-Modul (Schreibsperrleitungstreiber) und einem Transistorpaar angesteuert. Hochpräzise 20,8-Ohm-Widerstände oben und unten auf der Platine steuern den Sperrstrom. Das 14-adrige Flexkabel auf der rechten Seite verbindet die Treiber mit den 14 Sperrdrähten im Stapel der Kernplatinen.

Verbotsplatine an der Unterseite des Speichermoduls. Diese Karte erzeugt 14 Sperrsignale, die während der Aufnahme verwendet werden.

Uhrentreiberspeicher

Ein Takttreiber ist ein Kartenpaar, das Taktsignale für ein Speichermodul erzeugt. Sobald der Computer den Speicherbetrieb startet, werden verschiedene vom Speichermodul verwendete Taktsignale vom Modultakttreiber asynchron erzeugt. Die Clock-Laufwerksplatinen befinden sich am unteren Rand des Moduls zwischen dem Stapel und der Sperrplatine, sodass die Platine schwer zu erkennen ist.

Die Clock-Treiberplatinen befinden sich unterhalb des Hauptspeicherstapels, jedoch oberhalb der Sperrplatine

Die blauen Komponenten der Platine auf dem Foto oben sind Potentiometer mit mehreren Windungen, vermutlich zum Einstellen von Zeit oder Spannung. Auf den Platinen sind auch Widerstände und Kondensatoren sichtbar. Das Diagramm zeigt mehrere MCD-Module (Memory Clock Driver), auf den Karten sind jedoch keine Module sichtbar. Es ist schwer zu sagen, ob dies auf eingeschränkte Sichtbarkeit, Schaltungsänderungen oder das Vorhandensein einer anderen Karte mit diesen Modulen zurückzuführen ist.

Speicher-E / A-Bereich

Die letzte Speichermodulkarte ist das E / A-Panel, das die Signale zwischen den Speichermodulkarten und dem Rest des LVDC-Computers verteilt. Der grüne 98-polige Anschluss an der Unterseite ist mit dem LVDC-Speichergehäuse verbunden und liefert Signale und Strom vom Computer. Die meisten Kunststoffverbinder sind defekt, wodurch die Kontakte sichtbar sind. Die Verteilerplatine ist über zwei 49-polige flexible Kabel an der Unterseite mit diesem Anschluss verbunden (nur das vordere Kabel ist sichtbar). Andere flexible Kabel verteilen die Signale auf die X-Treiberplatine (links), die Y-Treiberplatine (rechts), die Leseverstärkerplatine (oben) und die Verbotsplatine (unten). 20 Kondensatoren auf der Platine filtern die dem Speichermodul zugeführte Leistung.

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Das LVDC-Kernspeichermodul bot einen kompakten, zuverlässigen Speicher. In der unteren Hälfte des Computers können bis zu 8 Speichermodule platziert werden. Dies ermöglichte es dem Computer, 32 Kilovorde mit 26-Bit-Wörtern oder 16 Kilowörter im übermäßig zuverlässigen "Duplex" -Modus zu speichern .

Ein interessantes Merkmal von LVDC war, dass Speichermodule aus Gründen der Zuverlässigkeit gespiegelt werden können. Im "Duplex" -Modus wurde jedes Wort in zwei Speichermodulen gespeichert. Wenn in einem Modul ein Fehler aufgetreten ist, kann das richtige Wort von einem anderen Modul abgerufen werden. Dies bot zwar Zuverlässigkeit, halbierte jedoch den Speicherbedarf. Alternativ können Speichermodule im "Simplex" -Modus verwendet werden, wobei jedes Wort einmal gespeichert wird.

LVDC bot Platz für bis zu acht CPU-Speichermodule

Ein Magnetkern-Speichermodul bietet eine visuelle Darstellung der Zeit, als ein 5-Pfund-Modul (2,3 kg) zum Speichern von 8 KB erforderlich war. Diese Erinnerung war jedoch für seine Zeit sehr perfekt. Ähnliche Geräte wurden in den 1970er Jahren mit dem Aufkommen des Halbleiter-DRAM nicht mehr verwendet.

Der Inhalt des Arbeitsspeichers wird beim Ausschalten gespeichert, sodass das Modul wahrscheinlich noch Software speichert, seit Sie den Computer das letzte Mal verwendet haben. Ja, ja, dort finden Sie auch nach Jahrzehnten noch etwas Interessantes. Es wäre neugierig zu versuchen, diese Daten wiederherzustellen, aber eine beschädigte Schaltung verursacht ein Problem, sodass der Inhalt wahrscheinlich für ein weiteres Jahrzehnt nicht aus dem Speichermodul extrahiert werden kann.

Was ist sonst noch nützlich, um im Cloud4Y- Blog zu lesen

→Ostereier auf topografischen Karten der Schweiz
→ Computermarken der 90er Jahre, Teil 1
→ Wie die Mutter des Hackers das Gefängnis betrat und den Computer des Chefs infizierte
→ Diagnose von Netzwerkverbindungen auf dem virtuellen EDGE-Router
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