☀️ 🕋 🙌🏿 Mémoire sur les noyaux magnétiques de la fusée Saturn 5 💿 😾 👨‍👧

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

Ce module de mémoire a été amélioré au milieu des années 1960. Pour le créer, des composants pour le montage en surface, des modules hybrides et des connexions flexibles ont été utilisés, ce qui en a fait un ordre de grandeur plus petit et plus léger que la mémoire informatique habituelle de l'époque. Cependant, le module de mémoire ne permettait de stocker que 4096 mots de 26 bits .

Module de mémoire à noyau magnétique. Ce module stocke des mots 4K de 26 bits de données et 2 bits de parité. Avec quatre modules de mémoire d'une capacité totale de 16 384 mots, il pèse 2,3 kg et mesure 14 cm × 14 cm × 16 cm.

La fuite vers la lune a commencé le 25 mai 1961, lorsque le président Kennedy a déclaré que l'Amérique débarquerait un homme sur la lune avant la fin de la décennie. Pour cela, la fusée à trois étages Saturn 5, la fusée la plus puissante jamais créée, a été utilisée. Saturne 5 était contrôlé et contrôlé par un ordinateur (en savoir plus ) du troisième étage du lanceur, à partir du décollage sur l'orbite de la Terre, puis lors du déplacement vers la lune. (Le vaisseau Apollo à ce moment était séparé de la fusée Saturn-5, et la tâche LVDC était terminée).

LVDC est installé dans le châssis de base. Des connecteurs ronds sont visibles à l'avant de l'ordinateur. Utilisé 8 connecteurs électriques et deux connecteurs pour le refroidissement liquide

LVDC n'était qu'un des nombreux ordinateurs à bord de l'Apollo. LVDC connecté à un système de contrôle de vol, un ordinateur analogique de 45 livres. L'ordinateur de navigation de bord Apollo Guidance Computer (AGC) a dirigé le vaisseau spatial vers la surface de la lune. Le module de commande contenait un AGC, tandis que le module lunaire contenait un deuxième AGC ainsi que le système de navigation Abort, un ordinateur d'urgence de secours.

Il y avait plusieurs ordinateurs à bord d'Apollo

Unités logiques d'unité (ULD)

LVDC a été créé en utilisant une technologie hybride intéressante appelée ULD, dispositif de charge unitaire. Bien qu'ils ressemblent à des circuits intégrés, les modules ULD contiennent plusieurs composants. Ils ont utilisé de simples cristaux de silicium, dont chacun n'avait qu'un seul transistor ou deux diodes. Ces matrices, ainsi que des résistances imprimées à film épais, ont été montées sur une plaque en céramique pour réaliser des circuits comme une porte logique. Ces modules étaient une variante des modules Solid Logic Technology (SLT) développés pour les ordinateurs populaires de la série S / 360 d'IBM. IBM a commencé à développer des modules SLT en 1961, avant que les circuits intégrés ne deviennent commercialement viables, et en 1966, IBM avait produit plus de 100 millions de modules SLT par an.

Les modules ULD étaient nettement plus petits que les modules SLT, comme le montre la photo ci-dessous, ce qui les rend plus adaptés à un ordinateur compact. Les modules ULD utilisaient des tampons de revêtement en céramique au lieu de broches métalliques dans le SLT, et avaient des contacts métalliques sur la surface supérieure au lieu de broches. Les pinces sur la carte maintenaient le module ULD en place et étaient connectées à ces broches.

Pourquoi IBM a-t-il utilisé des SLT au lieu de circuits intégrés? La raison principale était que les circuits intégrés étaient encore à leurs balbutiements, ils ont été inventés en 1959. En 1963, les modules SLT présentaient des avantages en termes de coûts et de performances par rapport aux circuits intégrés. Cependant, les modules SLT étaient souvent considérés comme rétrogrades par rapport aux circuits intégrés. Un des avantages des modules SLT par rapport aux circuits intégrés était que les résistances en SLT étaient beaucoup plus précises que dans les circuits intégrés. Pendant la fabrication, les résistances à couches épaisses dans les modules SLT ont été soigneusement sablées pour retirer le film résistif jusqu'à ce qu'elles obtiennent la résistance souhaitée. Les SLT étaient également moins chers que les circuits intégrés comparables dans les années 1960.

Le LVDC et les équipements associés utilisaient plus de 50 types différents de ULD.

Les modules SLT (à gauche) sont nettement plus grands que les modules ULD (à droite). La taille de l'ULD est de 7,6 mm × 8 mm

La photo ci-dessous montre les composants internes du module ULD. À gauche sur la plaque en céramique se trouvent des conducteurs visibles connectés à quatre minuscules cristaux carrés de silicium. Il ressemble à une carte de circuit imprimé, mais gardez à l'esprit qu'il est beaucoup plus petit qu'un clou. Les rectangles noirs à droite sont des résistances à couche épaisse imprimées sur la face inférieure de la plaque.

ULD, vue de dessus et de dessous. Des cristaux de silicium et des résistances sont visibles. Alors que les modules SLT avaient des résistances sur la surface supérieure, les modules ULD avaient des résistances sur le fond, ce qui augmentait la densité ainsi que le coût

Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir un cristal de silicium du module ULD, qui implémente deux diodes. Les tailles sont inhabituellement petites; à titre de comparaison, les cristaux de sucre sont à proximité. Le cristal avait trois connexions externes à travers des boules de cuivre soudées à trois cercles. Les deux cercles inférieurs (anodes des deux diodes) étaient dopés (zones plus sombres), tandis que le cercle supérieur droit était la cathode connectée à la base.

Photographie d'un cristal de silicium à deux diodes à côté de cristaux de sucre

Fonctionnement de la mémoire à noyau magnétique

La mémoire à noyau magnétique a été la principale forme de stockage de données sur les ordinateurs depuis les années 1950, jusqu'à ce qu'elle soit remplacée dans les années 1970 par des dispositifs de mémoire à semi-conducteurs. La mémoire a été créée à partir de minuscules anneaux de ferrite appelés noyaux. Les anneaux de ferrite étaient disposés dans une matrice rectangulaire et de deux à quatre fils passaient à travers chaque anneau pour lire et écrire des informations. Les anneaux ont permis de stocker un bit d'information. Le noyau a été magnétisé avec une impulsion de courant à travers des fils passant à travers un anneau de ferrite. La direction d'aimantation d'un noyau pourrait être modifiée en envoyant une impulsion dans la direction opposée.

Pour lire la valeur du noyau, l'impulsion de courant a mis l'anneau dans l'état 0. Si le noyau était auparavant dans l'état 1, un champ magnétique changeant a créé une tension dans l'un des fils pénétrant dans les noyaux. Mais si le noyau était déjà dans l'état 0, le champ magnétique ne changerait pas et la tension n'augmenterait pas dans le fil de détection. Ainsi, la valeur de bit dans le noyau a été lue en la remettant à zéro et en vérifiant la tension sur le fil de détection. Une caractéristique importante de la mémoire du noyau magnétique était que le processus de lecture d'un anneau de ferrite avait détruit sa signification, de sorte que le noyau devait être «réécrit».

Il n'était pas pratique d'utiliser un fil séparé pour changer l'aimantation de chaque noyau, mais dans les années 1950, une mémoire en ferrite a été développée qui fonctionne sur le principe de l'adaptation des courants. Un circuit à quatre fils - X, Y, lecture, interdiction - est devenu généralement accepté. La technologie a utilisé une propriété spéciale des noyaux appelée hystérésis: un petit courant n'affecte pas la mémoire de ferrite, mais un courant supérieur à la valeur seuil magnétiserait le noyau. Lorsque l'alimentation était fournie avec la moitié du courant requis pour une ligne X et une ligne Y, seul le noyau dans lequel les deux lignes étaient croisées recevait un courant suffisant pour l'inversion de l'aimantation, tandis que les autres noyaux restaient intacts.

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

La photo ci-dessous montre une matrice mémoire LVDC rectangulaire. 8 Cette matrice comprend 128 fils X verticaux et 64 fils Y horizontaux, avec un noyau à chaque intersection. Le seul fil de lecture traverse tous les fils parallèlement aux fils en forme de Y. Le fil d'écriture et le fil d'interdiction passent par tous les fils parallèles aux fils X. Les fils se croisent au milieu de la matrice; cela réduit le bruit induit, car le bruit d'une moitié neutralise le bruit de l'autre moitié.

Une matrice mémoire LVDC ferrite contenant 8192 bits. La connexion à d'autres matrices se fait via des broches à l'extérieur

La matrice ci-dessus avait 8192 éléments, chacun d'entre eux sauvant un bit. Pour conserver le mot mémoire, plusieurs matrices de base ont été ajoutées ensemble, une pour chaque bit du mot. Les fils X et Y ont traversé le serpent à travers toutes les matrices principales. Chaque matrice avait une ligne distincte pour la lecture et une ligne distincte d'interdiction pour l'écriture. La mémoire LVDC a utilisé une pile de 14 matrices de base (ci-dessous) qui stockent une syllabe de 13 bits avec un bit de parité.

La pile LVDC se compose de 14 matrices principales

L'écriture en mémoire sur des noyaux magnétiques nécessitait des fils supplémentaires, les soi-disant lignes d'interdiction. Chaque matrice avait une ligne d'interdiction, perçant tous les noyaux en elle. Pendant le processus d'enregistrement, le courant passe par les lignes X et Y, magnétisant les anneaux sélectionnés (un par plan) à l'état 1, en gardant tous les 1 dans le mot. Pour écrire 0 à la position du bit, la ligne a été alimentée avec la moitié du courant opposé à la ligne X. Par conséquent, les cœurs sont restés à 0. Ainsi, la ligne d'interdiction n'a pas permis au noyau de passer à 1. Tout mot souhaité a pu être écrit en mémoire en activant les lignes d'interdiction correspondantes.

Module de mémoire LVDC

Comment le module de mémoire LVDC est-il physiquement conçu? Au centre du module de mémoire se trouve une pile de 14 matrices de mémoire ferromagnétique illustrées précédemment. Il est entouré de plusieurs circuits imprimés avec un circuit pour contrôler les fils X et Y et les lignes d'interdiction, les lignes de bits, la détection des erreurs et la génération des signaux d'horloge nécessaires.

En général, la plupart des circuits liés à la mémoire se trouvent dans la logique informatique du LVDC, et non dans le module de mémoire lui-même. En particulier, la logique informatique contient des registres pour stocker l'adresse et le mot de données et la conversion entre série et parallèle. Il contient également un circuit de lecture pour les lignes de bits, la vérification des erreurs et la synchronisation.

Un module de mémoire indiquant les composants clés. MIB (Multilayer Interconnection Board) est un PCB à 12 couches

Carte de pilote de mémoire Y

Le mot en mémoire sur les noyaux magnétiques est sélectionné en passant les lignes correspondantes X et Y à travers la pile principale de cartes. Commençons par une description du circuit du pilote Y et comment il génère un signal via l'une des 64 lignes Y. Au lieu de 64 circuits pilotes séparés, le module réduit le nombre de circuits en utilisant 8 pilotes «hauts» et 8 pilotes «bas». Ils sont connectés dans une configuration «matricielle», de sorte que chaque combinaison de pilotes haut et bas sélectionne des lignes différentes. Ainsi, 8 pilotes «haut» et 8 «bas» sélectionnent l'une des 64 (8 × 8) lignes Y.

La carte de conducteur Y (avant) contrôle les lignes de sélection Y dans la pile de cartes

Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir certains des modules ULD (blancs) et des paires de transistors (dorés) qui contrôlent les lignes de sélection Y. Le module «EI» est le cœur du pilote: il délivre une impulsion de tension constante (E) ou passe une impulsion de courant constant (I) à travers la ligne de choix. La ligne de sélection est contrôlée par l'activation du module EI en mode tension à une extrémité de la ligne et du module EI en mode courant à l'autre extrémité. Le résultat est une impulsion avec la tension et le courant corrects suffisants pour remagnétiser le noyau. Il faut beaucoup d'élan pour le retourner; l'impulsion de tension est fixée à 17 volts et le courant varie de 180 mA à 260 mA en fonction de la température.

Photo macro d'une carte de conducteur Y montrant six modules ULD et six paires de transistors. Chaque module ULD est étiqueté avec un numéro de pièce IBM, un type de module (par exemple, «EI») et un code dont la valeur n'est pas claire. La

carte dispose également de modules de suivi des erreurs (ED) qui détectent lorsque plusieurs lignes de sélection Y sont activées en même temps. Le module ED utilise un simple solution semi-analogique: il additionne les tensions d'entrée à l'aide d'un réseau de résistances. Si la tension résultante est supérieure au seuil, la touche est déclenchée.

Sous la carte pilote se trouve un réseau de diodes contenant 256 diodes et 64 résistances. Cette matrice convertit les 8 paires supérieures et 8 paires inférieures de signaux de la carte de pilote en connexions avec 64 lignes Y qui traversent la pile principale de cartes. Des câbles flexibles en haut et en bas de la carte connectent la carte au réseau de diodes. Deux câbles flexibles à gauche (non visibles sur la photo) et deux bus à droite (l'un d'eux est visible) relient le réseau de diodes au réseau de cœurs. Le câble flexible, visible à gauche, relie la carte Y au reste de l'ordinateur via la carte d'E / S, et le petit câble flexible dans le coin inférieur droit se connecte à la carte de circuit imprimé de l'horloge.

Carte pilote de mémoire X

Le circuit de contrôle des lignes X est similaire au circuit Y, sauf qu'il y a 128 lignes X et 64 lignes Y. Comme il y a deux fois plus de fils X, le module a une deuxième carte X-driver située en dessous. Bien que les cartes X et Y aient les mêmes composants, le câblage est différent.

Cette carte, et celle en dessous, contrôle les lignes X sélectionnées dans la pile de cartes de base.

La photo ci-dessous montre que certains composants ont été endommagés sur la carte. L'un des transistors est polarisé, le module ULD est cassé en deux et l'autre est cassé. Le câblage est visible sur le module cassé, l'un des minuscules cristaux de silicium (à droite) y est également visible. Sur cette photo, vous pouvez également voir des traces de pistes conductrices verticales et horizontales sur une carte de circuit imprimé à 12 couches.

Gros plan, endommagé, planche

Sous les cartes de commande, X est une matrice de diodes X, contenant 288 diodes et 128 résistances. Le réseau de diodes X utilise une topologie différente de celle de la carte de diodes Y pour éviter de doubler le nombre de composants. Comme la carte à diode Y, cette carte contient des composants montés verticalement entre deux cartes de circuits imprimés. Cette méthode est appelée "bois de corde" et vous permet de bien emballer les composants.

Une macro photo de la matrice de la diode X montre des diodes montées verticalement selon la technique du bois de corde entre 2 cartes de circuits imprimés. Deux cartes de commande X sont situées au-dessus de la carte de diode, séparées d'eux par une mousse de polyuréthane. Veuillez noter que les circuits imprimés sont très proches les uns des autres.

Amplificateurs de mémoire

La photo ci-dessous montre la carte de l'amplificateur de lecture. A 7 canaux pour lire 7 bits de la pile de mémoire; la carte identique ci-dessous traite 7 autres bits, soit un total de 14 bits. L'amplificateur de lecture a pour objectif de détecter un signal faible (20 millivolts) généré par un noyau magnétisable et de le transformer en sortie 1 bit. Chaque canal se compose d'un amplificateur différentiel et d'un tampon, suivi d'un transformateur différentiel et d'un verrou de sortie. Sur la gauche, un câble flexible à 28 conducteurs se connecte à la pile de mémoire, conduisant les deux extrémités de chaque fil de lecture au circuit amplificateur, en commençant par le module MSA-1 (amplificateur de lecture de mémoire). Les composants individuels sont des résistances (cylindres bruns), des condensateurs (rouges), des transformateurs (noirs) et des transistors (or). Les bits de données sortent des cartes d'amplification de lecture par le câble flexible à droite.

Les pilotes d'interdiction sont utilisés pour écrire dans la mémoire située sous le module principal. Il y a 14 lignes barrées, une pour chaque matrice de la pile. Pour écrire 0 bits, le pilote de verrouillage correspondant est activé et le courant traversant la ligne d'inhibition empêche le noyau de passer à 1. Chaque ligne est pilotée par un module ID-1 et ID-2 (pilote de ligne d'inhibition d'écriture) et une paire de transistors. Des résistances de 20,8 ohms de haute précision en haut et en bas de la carte contrôlent le courant de blocage. Le câble flexible à 14 fils sur la droite relie les pilotes aux 14 fils d'inhibition dans la pile de cartes de base.

Carte d'interdiction au bas du module de mémoire. Cette carte génère 14 signaux inhibiteurs utilisés pendant l'enregistrement.

Mémoire du pilote d'horloge

Un pilote d'horloge est une paire de cartes qui génèrent des signaux d'horloge pour un module de mémoire. Dès que l'ordinateur démarre l'opération de mémoire, divers signaux d'horloge utilisés par le module de mémoire sont générés de manière asynchrone par le pilote d'horloge du module. Les cartes de commande d'horloge sont situées au bas du module, entre la pile et la carte d'interdiction, de sorte que la carte est difficile à voir.

Les cartes du pilote d'horloge sont en dessous de la pile de mémoire principale, mais au-dessus de la carte de verrouillage

Les composants bleus de la carte sur la photo ci-dessus sont des potentiomètres multi-tours, probablement pour régler le temps ou la tension. Des résistances et des condensateurs sont également visibles sur les cartes. Le schéma montre plusieurs modules MCD (Memory Clock Driver), mais aucun module n'est visible sur les cartes. Il est difficile de dire si cela est dû à une visibilité limitée, à des changements de circuits ou à la présence d'une autre carte avec ces modules.

Panneau d'E / S mémoire

La dernière carte de module de mémoire est le panneau d'E / S, qui distribue les signaux entre les cartes de module de mémoire et le reste de l'ordinateur LVDC. Le connecteur vert à 98 broches en bas est connecté au châssis de mémoire LVDC, fournissant les signaux et l'alimentation de l'ordinateur. La plupart des connecteurs en plastique sont cassés, ce qui rend les contacts visibles. Le tableau de distribution est connecté à ce connecteur par deux câbles flexibles à 49 broches en bas (seul le câble avant est visible). D'autres câbles flexibles distribuent les signaux à la carte du pilote X (gauche), à la carte du pilote Y (droite), à la carte amplificateur du lecteur (ci-dessus) et à la carte d'interdiction (en bas). 20 condensateurs sur la carte filtrent la puissance fournie au module de mémoire.

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Le module de mémoire centrale LVDC a fourni un stockage compact et fiable. Jusqu'à 8 modules de mémoire peuvent être placés dans la moitié inférieure de l'ordinateur. Cela a permis à l'ordinateur de stocker 32 kilovords de mots de 26 bits, ou 16 kilowards en mode "duplex" extrêmement fiable.

Une caractéristique intéressante de LVDC était que les modules de mémoire peuvent être mis en miroir pour plus de fiabilité. En mode "duplex", chaque mot était stocké dans deux modules de mémoire. Si une erreur s'est produite dans un module, le mot correct pourrait être obtenu à partir d'un autre module. Bien que cela fournisse une fiabilité, il réduit de moitié l'empreinte mémoire. Alternativement, les modules de mémoire peuvent être utilisés en mode «simplex», chaque mot étant stocké une fois.

LVDC peut accueillir jusqu'à huit modules de mémoire CPU

Un module de mémoire à noyau magnétique fournit une représentation visuelle du moment où un module de 5 livres (2,3 kg) était nécessaire pour stocker 8 Ko. Cependant, ce souvenir était très parfait pour l'époque. Des dispositifs similaires ont cessé d'être utilisés dans les années 1970 avec l'avènement de la DRAM à semi-conducteur.

Le contenu de la RAM est enregistré lorsque l'alimentation est coupée, il est donc probable que le module stocke toujours des logiciels depuis la dernière fois que vous avez utilisé l'ordinateur. Oui, oui, vous pouvez y trouver quelque chose d'intéressant même après des décennies. Il serait curieux d'essayer de récupérer ces données, mais un circuit endommagé crée un problème, de sorte que le contenu ne pourra probablement pas être extrait du module de mémoire pendant une décennie.

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Mémoire sur les noyaux magnétiques de la fusée Saturn 5