🤹🏽 🌷 😖 Memoria en núcleos magnéticos en el cohete Saturno 5 👂🏽 💒 👨🏿‍🤝‍👨🏽

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

Este módulo de memoria se mejoró a mediados de la década de 1960. Para crearlo, se utilizaron componentes para montaje en superficie, módulos híbridos y conexiones flexibles, lo que lo hizo un orden de magnitud más pequeño y liviano que la memoria de computadora habitual de la época. Sin embargo, el módulo de memoria permitió almacenar solo 4096 palabras de 26 bits .

Módulo de memoria de núcleo magnético. Este módulo almacena palabras 4K de 26 bits de datos y 2 bits de paridad. Con cuatro módulos de memoria con una capacidad total de 16.384 palabras, pesa 2,3 kg y mide 14 cm × 14 cm × 16 cm.

El vuelo a la luna comenzó el 25 de mayo de 1961, cuando el presidente Kennedy declaró que Estados Unidos aterrizaría a un hombre en la luna antes del final de la década. Para esto, se usó el cohete de tres etapas Saturn 5, el cohete más poderoso jamás creado. Saturno 5 fue controlado y controlado por una computadora ( aquí hay más sobre esto) de la tercera etapa del vehículo de lanzamiento, comenzando desde el despegue hacia la órbita de la Tierra, y luego al moverse hacia la luna. (La nave Apollo en ese momento se separó del cohete Saturno-5, y se completó la tarea LVDC).

LVDC está instalado en el marco base. Los conectores redondos son visibles en la parte frontal de la computadora. Usó 8 conectores eléctricos y dos conectores para refrigeración líquida

LVDC fue solo una de varias computadoras a bordo del Apollo. LVDC conectado a un sistema de control de vuelo, una computadora analógica de 45 libras. La computadora de navegación a bordo del Apollo Guidance Computer (AGC) dirigió la nave espacial hacia la superficie de la luna. El módulo de comando contenía un AGC, mientras que el módulo lunar contenía un segundo AGC junto con el sistema de navegación Abortar, una computadora de emergencia de respaldo.

Había varias computadoras a bordo del Apollo

Dispositivos lógicos unitarios (ULD)

LVDC fue creado usando una interesante tecnología híbrida llamada ULD, dispositivo de carga unitaria. Aunque parecían circuitos integrados, los módulos ULD contenían varios componentes. Usaron cristales de silicio simples, cada uno de los cuales tenía solo un transistor o dos diodos. Estas matrices, junto con las resistencias impresas de película gruesa impresa, se montaron en una placa de cerámica para realizar circuitos como una puerta lógica. Estos módulos fueron una variante de los módulos de la Tecnología Solid Logic (SLT) desarrollados para las populares computadoras de la serie S / 360 de IBM. IBM comenzó a desarrollar módulos SLT en 1961, antes de que los circuitos integrados se volvieran comercialmente viables, y en 1966, IBM había producido más de 100 millones de módulos SLT por año.

Los módulos ULD eran significativamente más pequeños que los módulos SLT, como se puede ver en la foto a continuación, lo que los hace más adecuados para una computadora espacial compacta.Los módulos ULD usaban almohadillas de revestimiento cerámico en lugar de pasadores metálicos en el SLT, y tenían contactos metálicos en la superficie superior en lugar de pasadores. Las abrazaderas de la placa sostenían el módulo ULD en su lugar y se conectaban a estos pines.

¿Por qué IBM usó SLT en lugar de circuitos integrados? La razón principal fue que los circuitos integrados todavía estaban en su infancia, se inventaron en 1959. En 1963, los módulos SLT tenían ventajas de costo y rendimiento sobre los circuitos integrados. Sin embargo, los módulos SLT a menudo se consideraban hacia atrás en comparación con los circuitos integrados. Una de las ventajas de los módulos SLT sobre los circuitos integrados era que las resistencias en SLT eran mucho más precisas que en los circuitos integrados. Durante la fabricación, las resistencias de película gruesa en los módulos SLT se lijaron completamente para eliminar la película resistiva hasta que obtuvieron la resistencia deseada. Los SLT también eran más baratos que los circuitos integrados comparables en la década de 1960.

LVDC y equipos relacionados utilizaron más de 50 tipos diferentes de ULD.

Los módulos SLT (izquierda) son significativamente más grandes que los módulos ULD (derecha). El tamaño del ULD es de 7.6 mm × 8 mm.

La foto a continuación muestra los componentes internos del módulo ULD. A la izquierda, en la placa de cerámica, hay conductores visibles conectados a cuatro pequeños cristales cuadrados de silicio. Parece una placa de circuito impreso, pero tenga en cuenta que es mucho más pequeña que un clavo. Los rectángulos negros a la derecha son resistencias de película gruesa impresas en la parte inferior de la placa.

ULD, vista superior e inferior. Los cristales de silicio y las resistencias son visibles. Mientras que los módulos SLT tenían resistencias en la superficie superior, los módulos ULD tenían resistencias en la parte inferior, lo que aumentaba la densidad y el costo

En la foto a continuación, puede ver un cristal de silicio del módulo ULD, que implementa dos diodos. Los tamaños son inusualmente pequeños; en comparación, los cristales de azúcar están cerca. El cristal tenía tres conexiones externas a través de bolas de cobre soldadas a tres círculos. Los dos círculos inferiores (ánodos de los dos diodos) estaban dopados (áreas más oscuras), mientras que el círculo superior derecho era el cátodo conectado a la base.

Fotografía de un cristal de silicio de dos diodos junto a cristales de azúcar

Cómo funciona la memoria de núcleo magnético

La memoria de núcleo magnético ha sido la principal forma de almacenamiento de datos en las computadoras desde la década de 1950, hasta que en la década de 1970 fue reemplazada por dispositivos de memoria de semiconductores. La memoria se creó a partir de pequeños anillos de ferrita llamados núcleos. Los anillos de ferrita se organizaron en una matriz rectangular, y de dos a cuatro cables pasaron a través de cada anillo para leer y escribir información. Anillos permitidos para almacenar un poco de información. El núcleo fue magnetizado con un pulso de corriente a través de cables que pasan a través de un anillo de ferrita. La dirección de magnetización de un núcleo podría cambiarse enviando un pulso en la dirección opuesta.

Para leer el valor del núcleo, el pulso actual convirtió el anillo en el estado 0. Si el núcleo estaba anteriormente en el estado 1, un campo magnético cambiante creó un voltaje en uno de los cables que penetraban en los núcleos. Pero si el núcleo ya estuviera en el estado 0, el campo magnético no cambiaría y el voltaje no aumentaría en el cable de detección. Por lo tanto, el valor de bit en el núcleo se leyó restableciéndolo a cero y verificando el voltaje en el cable de detección. Una característica importante de la memoria del núcleo magnético fue que el proceso de lectura de un anillo de ferrita destruyó su significado, por lo que el núcleo tuvo que ser "reescrito".

Era inconveniente usar un cable separado para cambiar la magnetización de cada núcleo, pero en la década de 1950 se desarrolló una memoria de ferrita que funciona según el principio de las corrientes coincidentes. Un circuito de cuatro hilos (X, Y, lectura, prohibición) se ha aceptado generalmente. La tecnología utilizaba una propiedad especial de los núcleos llamada histéresis: una pequeña corriente no afecta la memoria de ferrita, pero una corriente superior al valor umbral magnetizaría el núcleo. Cuando se suministró energía con la mitad de la corriente requerida a una línea X y una línea Y, solo el núcleo en el que se cruzaron ambas líneas recibió suficiente corriente para la reversión de la magnetización, mientras que los otros núcleos permanecieron intactos.

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

La foto a continuación muestra una matriz de memoria LVDC rectangular. 8 Esta matriz tiene 128 cables X que se ejecutan verticalmente y 64 cables Y que se ejecutan horizontalmente, con un núcleo en cada intersección. El único cable de lectura pasa a través de todos los cables paralelos a los cables en forma de Y. El cable de escritura y el cable de prohibición pasan por todos los cables paralelos a los cables X. Los cables se cruzan en el medio de la matriz; esto reduce el ruido inducido, porque el ruido de una mitad neutraliza el ruido de la otra mitad.

Una matriz de memoria de ferrita LVDC que contiene 8192 bits. La conexión a otras matrices es a través de pines en el exterior

La matriz anterior tenía 8192 elementos, cada uno de los cuales guardaba un bit. Para preservar la palabra de memoria, se agregaron varias matrices básicas, una para cada bit de la palabra. Los cables X e Y pasaron a través de la serpiente a través de todas las matrices principales. Cada matriz tenía una línea separada para leer y una línea separada de prohibición para escribir. La memoria LVDC utilizó una pila de 14 matrices base (a continuación) que almacenan una sílaba de 13 bits junto con un bit de paridad.

La pila LVDC consta de 14 matrices principales

Escribir en la memoria en núcleos magnéticos requería cables adicionales, las llamadas líneas de prohibición. Cada matriz tenía una línea de prohibición, perforando todos los núcleos en ella. Durante el proceso de grabación, la corriente pasa a través de las líneas X e Y, magnetizando los anillos seleccionados (uno por plano) al estado 1, manteniendo todo el 1 en la palabra. Para escribir 0 en la posición de bit, la línea se alimentó con la mitad de la corriente opuesta a la línea X. Como resultado, los núcleos permanecieron en 0. Por lo tanto, la línea de prohibición no permitió que el núcleo se volviera a 1. Cualquier palabra deseada podría escribirse en la memoria activando las líneas de prohibición correspondientes.

Módulo de memoria LVDC

¿Cómo está diseñado físicamente el módulo de memoria LVDC? En el centro del módulo de memoria hay una pila de 14 matrices de memoria ferromagnética mostradas anteriormente. Está rodeado por varias placas de circuito con un circuito para controlar los cables X e Y y líneas de prohibición, líneas de bits, detección de errores y la generación de las señales de reloj necesarias.

En general, la mayoría de los circuitos relacionados con la memoria están en la lógica de la computadora del LVDC, y no en el módulo de memoria en sí. En particular, la lógica de la computadora contiene registros para almacenar la dirección y la palabra de datos y la conversión entre serie y paralelo. También contiene un circuito de lectura para líneas de bits, comprobación de errores y sincronización.

Un módulo de memoria que indica los componentes clave. MIB (placa de interconexión multicapa) es una PCB de 12 capas

Tarjeta de controlador de memoria Y

La palabra en memoria en núcleos magnéticos se selecciona pasando las líneas correspondientes X e Y a través de la pila principal de tableros. Comencemos con una descripción del circuito del controlador Y y cómo genera una señal a través de una de las 64 líneas Y. En lugar de 64 circuitos de controladores separados, el módulo reduce el número de circuitos mediante el uso de 8 controladores "altos" y 8 controladores "bajos". Están conectados en una configuración de "matriz", por lo que cada combinación de controladores altos y bajos selecciona diferentes líneas. Por lo tanto, 8 controladores “altos” y 8 “bajos” seleccionan una de las 64 líneas Y (8 × 8).

La placa de controlador Y (frontal) controla las líneas de selección Y en la pila de placas

En la foto a continuación puede ver algunos de los módulos ULD (blanco) y pares de transistores (dorado) que controlan las líneas de selección Y. El módulo "EI" es el corazón del controlador: entrega un pulso de voltaje constante (E) o pasa un pulso de corriente constante (I) a través de la línea de elección. La línea de selección se controla mediante la activación del módulo EI en modo voltaje en un extremo de la línea y el módulo EI en modo corriente en el otro extremo. El resultado es un pulso con el voltaje y la corriente correctos suficientes para reasignar el núcleo. Se necesita mucho impulso para darle la vuelta; El pulso de voltaje se fija a 17 voltios, y la corriente varía de 180 mA a 260 mA dependiendo de la temperatura.

Fotografía macro de una placa de controlador Y que muestra seis módulos ULD y seis pares de transistores. Cada módulo ULD está etiquetado con un número de pieza de IBM, tipo de módulo (por ejemplo, "EI") y un código cuyo valor no está claro. La

placa también tiene módulos de seguimiento de errores (ED) que detectan cuando se activa más de una línea de selección Y al mismo tiempo. El módulo ED utiliza un simple Solución semi-analógica: suma los voltajes de entrada utilizando una red de resistencias. Si el voltaje resultante está por encima del umbral, se activa la tecla.

Debajo de la placa del controlador hay una matriz de diodos que contiene 256 diodos y 64 resistencias. Esta matriz convierte los 8 pares de señales superiores y 8 inferiores de la placa del controlador en conexiones con 64 líneas Y que pasan a través de la pila principal de placas. Los cables flexibles en la parte superior e inferior de la placa conectan la placa al conjunto de diodos. Dos cables flexibles a la izquierda (no visibles en la foto) y dos buses a la derecha (uno de ellos es visible) conectan la matriz de diodos a la matriz de núcleos. El cable flexible, visible a la izquierda, conecta la tarjeta Y al resto de la computadora a través de la placa de E / S, y el pequeño cable flexible en la esquina inferior derecha se conecta a la placa del circuito del reloj.

X tarjeta de controlador de memoria

El esquema para administrar líneas X es similar a Y, excepto que hay 128 líneas X y 64 líneas Y. Dado que hay el doble de cables X, el módulo tiene una segunda placa de controlador X ubicada debajo. Aunque las placas X e Y tienen los mismos componentes, el cableado es diferente.

Esta placa, y la que está debajo, controla las X líneas seleccionadas en la pila de tarjetas principales.

La foto a continuación muestra que algunos componentes fueron dañados en la placa. Uno de los transistores está polarizado, el módulo ULD está partido por la mitad y el otro está roto. El cableado es visible en el módulo roto, uno de los pequeños cristales de silicio (a la derecha) también es visible allí. En esta foto también puede ver rastros de pistas conductoras verticales y horizontales en una placa de circuito impreso de 12 capas.

Primer plano de tablero dañado

Debajo de las placas del controlador X hay una matriz de diodos X, que contiene 288 diodos y 128 resistencias. La matriz de diodos X utiliza una topología diferente de la placa de diodos Y para evitar duplicar el número de componentes. Al igual que la placa de diodo Y, esta placa contiene componentes montados verticalmente entre dos placas de circuito impreso. Este método se llama "cordwood" y le permite empacar firmemente los componentes.

Una foto macro de la matriz del diodo X muestra diodos montados verticalmente de acuerdo con la técnica de madera de cordón entre 2 placas de circuito impreso. Dos tableros de controladores X están ubicados sobre el tablero de diodos, separados de ellos por espuma de poliuretano. Tenga en cuenta que las placas de circuito están muy cerca una de la otra.

Amplificadores de memoria

La foto a continuación muestra la placa del amplificador de lectura. Tiene 7 canales para leer 7 bits de la pila de memoria; la placa idéntica a continuación procesa otros 7 bits, un total de 14 bits. El objetivo del amplificador de lectura es detectar una señal débil (20 milivoltios) generada por un núcleo magnetizable y convertirla en una salida de 1 bit. Cada canal consta de un amplificador diferencial y un búfer, seguido de un transformador diferencial y un pestillo de salida. A la izquierda, un cable flexible de 28 núcleos se conecta a la pila de memoria, llevando los dos extremos de cada cable de lectura al circuito amplificador, comenzando con el módulo MSA-1 (amplificador de lectura de memoria). Los componentes individuales son resistencias (cilindros marrones), condensadores (rojo), transformadores (negro) y transistores (oro). Los bits de datos salen de las placas del amplificador de lectura a través del cable flexible a la derecha.

Los controladores de prohibición se utilizan para escribir en la memoria ubicada en la parte inferior del módulo principal. Hay 14 líneas barradas, una para cada matriz en la pila. Para escribir 0 bits, se activa el controlador de bloqueo correspondiente, y la corriente a través de la línea de inhibición evita que el núcleo cambie a 1. Cada línea es controlada por un módulo ID-1 e ID-2 (controlador de línea de inhibición de escritura) y un par de transistores. Las resistencias de 20,8 ohmios de alta precisión en la parte superior e inferior de la placa controlan la corriente de bloqueo. El cable flexible de 14 hilos a la derecha conecta los controladores a los 14 cables de inhibición en la pila de placas de núcleo.

Placa de prohibición en la parte inferior del módulo de memoria. Esta placa genera 14 señales inhibitorias utilizadas durante la grabación.

Memoria del controlador de reloj

Un controlador de reloj es un par de placas que generan señales de reloj para un módulo de memoria. Tan pronto como la computadora inicia la operación de memoria, el controlador del reloj del módulo genera varias señales de reloj utilizadas por el módulo de memoria. Las placas de la unidad de reloj se encuentran en la parte inferior del módulo, entre la pila y la placa de prohibición, por lo que la placa es difícil de ver.

Las placas del controlador del reloj están debajo de la pila de memoria principal, pero encima de la placa de bloqueo

Los componentes azules de la placa en la foto de arriba son potenciómetros de múltiples vueltas, presumiblemente para ajustar el tiempo o el voltaje. Resistencias y condensadores también son visibles en las placas. El diagrama muestra varios módulos MCD (Controlador de reloj de memoria), pero no hay módulos visibles en las placas. Es difícil decir si esto se debe a la visibilidad limitada, los cambios de circuito o la presencia de otra placa con estos módulos.

Panel de E / S de memoria

La última placa del módulo de memoria es el panel de E / S, que distribuye las señales entre las placas del módulo de memoria y el resto de la computadora LVDC. El conector verde de 98 pines en la parte inferior está conectado al chasis de memoria LVDC, proporcionando señales y energía desde la computadora. La mayoría de los conectores de plástico están rotos, por lo que los contactos son visibles. La placa de distribución está conectada a este conector mediante dos cables flexibles de 49 pines en la parte inferior (solo se ve el cable frontal). Otros cables flexibles distribuyen las señales a la placa del controlador X (izquierda), la placa del controlador Y (derecha), la placa del amplificador de lectura (arriba) y la placa de prohibición (abajo). 20 condensadores en la placa filtran la energía suministrada al módulo de memoria.

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El módulo de memoria central LVDC proporcionó un almacenamiento compacto y confiable. Se pueden colocar hasta 8 módulos de memoria en la mitad inferior de la computadora. Esto permitió que la computadora almacenara 32 kilovords de palabras de 26 bits, o 16 kilovatios en modo "dúplex" excesivamente confiable.

Una característica interesante de LVDC fue que los módulos de memoria pueden duplicarse para mayor confiabilidad. En el modo "dúplex", cada palabra se almacenaba en dos módulos de memoria. Si ocurriera un error en un módulo, la palabra correcta podría obtenerse de otro módulo. Aunque esto proporcionó confiabilidad, redujo a la mitad la huella de la memoria. Alternativamente, los módulos de memoria pueden usarse en modo "simplex", con cada palabra almacenada una vez.

LVDC acomoda hasta ocho módulos de memoria de CPU

Un módulo de memoria de núcleo magnético proporciona una representación visual del tiempo en que se requería un módulo de 5 libras (2,3 kg) para almacenar 8 KB. Sin embargo, este recuerdo fue muy perfecto para su época. Dispositivos similares dejaron de usarse en la década de 1970 con la llegada de la DRAM de semiconductores.

El contenido de la RAM se guarda cuando se apaga la alimentación, por lo que es probable que el módulo aún almacene software desde la última vez que usó la computadora. Sí, sí, puedes encontrar algo interesante allí incluso después de décadas. Sería curioso intentar recuperar estos datos, pero un circuito dañado crea un problema, por lo que el contenido probablemente no podrá extraerse del módulo de memoria durante otra década.

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