Interested Article - Бортовой управляющий компьютер «Аполлона»

Бортовой управляющий компьютер КА Аполлон ( A pollo G uidance C omputer, AGC ) проводил вычисления и контролировал движение, навигацию, и управлял командным и лунным модулями в ходе полётов по программе Аполлон .

AGC был разработан для программы Аполлон в начале 1960-х годов в лаборатории приборов Массачусетского технологического института . Отличительной особенностью конструкции компьютера являлось применение микросхем , что было сделано впервые.

В ходе каждого полёта к Луне по программе Аполлон (за исключением Аполлон-8 , в составе которого не было лунного модуля) на борту командного и лунного модулей присутствовало по одному AGC. AGC командного модуля был основным вычислительным средством системы навигации и управления, а AGC лунного модуля работал со своей собственной системой управления, навигации и контроля, называвшейся PGNCS ( P rimary G uidance, N avigation and C ontrol S ystem).

Также при полёте к Луне использовались два дополнительных компьютера:

Цифровой компьютер ракеты-носителя ( L aunch V ehicle D igital C omputer, LVDC), расположенный в приборном отсеке ракеты-носителя Сатурн-5 и
Аварийная система наведения ( A bort G uidance S ystem, AGS), расположенная на борту лунного модуля на случай отказа PGNCS. AGS могла быть использована для взлёта с поверхности Луны и стыковки с командным модулем, но не для посадки.

Разработка

Руководителем разработки AGC выступил Чарльз Старк Дрейпер , а главным конструктором аппаратного обеспечения — Элдон Холл. Изначальные изыскания проводили Лэнинг Младший, Альберт Хопкинс, Рамон Алонсо и Хьюг Блэйр-Смит. Серийное производство осуществлялось фирмой Рейтеон , причём в группу разработчиков был включён её представитель, Херб Тэлер.

Микросхемы, производимые фирмой « Фэйрчайлд семикондактор », работали на резисторно-транзисторной логике (использование в ходе разработки микросхем только одного типа позволило избежать ряда проблем, с которыми столкнулись в ходе разработки другого бортового компьютера, предназначенного для ракеты Минитмен II , в конструкции которого использовались диодно-транзисторная логика и ) и были заключены в корпуса типоразмера flat-pack (уплощённый позолоченный корпус с ленточными выводами). Микросхемы были соединены посредством монтажа накруткой с последующей заливкой эпоксидным компаундом . Все компоненты, применявшиеся в устройстве, проходили многократное жёсткое тестирование. До 60 % всех микросхем, производившихся тогда в США, уходило на программу «Аполлон».

Компьютер постоянно совершенствовался. Так, его первая версия содержала 4100 микросхем, каждая из которых представляла собой трёхвходовое ИЛИ-НЕ, а последующая, вторая версия, использовавшаяся в пилотируемых полётах , использовала 2800 микросхем, каждая из которых объединяла два трёхвходовых ИЛИ-НЕ.

Конструкция

Память компьютера состояла из 2048 слов перезаписываемого ОЗУ и 36 К слов ПЗУ с линейной выборкой на многократно прошитых сердечниках . Цикл чтения-записи ОЗУ и ПЗУ занимал 11,72 мкс. Длина слова составляла 16 бит : 15 бит данных и 1 бит чётности. Формат 16-битного слова процессора включал в себя 14 бит данных, бит переполнения и бит знака.

Интерфейс дисплея и клавиатуры

Интерфейс бортового управляющего компьютера КА Аполлон, установленный в командном модуле. Над интерфейсом виден индикатор FDAI

Пользовательский интерфейс AGC представлял собой индицируемые на панели 7-сегментные цифры и транспаранты и клавиатуру , похожую на клавиатуру калькулятора . Команды вводились в цифровом режиме как двузначные числа: действие и объект. Действие описывало тип выполняемой операции, а объект определял данные для работы.

Цифры зелёного цвета отображались на высоковольтных электролюминесцентных семисегментных индикаторах . Сегменты индикаторов управлялись электромеханическими реле , что увеличивало время обновления дисплея (обновлённая версия компьютера использовала более быстрые элементы — тиристоры ). На дисплее могли отображаться одновременно три числа по пять цифр в каждом, формат отображения мог быть как восьмеричным , так и десятичным , и использовался в основном для отображения векторов положения КА или необходимого изменения скорости (ΔV). Хотя данные хранились в метрической системе, они отображались в системе мер , принятой в США. Подобный интерфейс был первым в своём роде, послужив прототипом для всех подобных интерфейсов панелей управления.

Командный модуль располагал двумя интерфейсами, подключёнными к их AGC. Один располагался на главной панели управления, а второй — в нижнем приборном отсеке возле секстанта и использовался для корректировки навигационной платформы. На борту лунного модуля имелся один AGC. Над интерфейсом на панели командира, а также в лунном модуле, был расположен индикатор положения модуля ( F light D irector A ttitude I ndicator, FDAI), также управлявшийся AGC.

В 2009 г. один из интерфейсов был продан на открытом аукционе, проводившимся Heritage Auctions, за 50 788 долларов .

Синхронизация по времени

Временные эталоны работы AGC задавались кварцевым резонатором с частотой в 2,048 МГц. Частота делилась на два, чтобы обеспечить AGC четырёхфазным источником рабочей частоты. Частота 1,024 МГц также делилась пополам, чтобы получить сигнал с частотой 512 кГц, называвшейся основной частотой, использовавшийся для синхронизации внутренних систем КА.

Основная частота впоследствии делилась блоком масштабирования сначала на пять (посредством счётного устройства с кольцевой схемой) для получения сигнала с частотой 102,4 кГц. Затем она делилась на два посредством следующих друг за другом логических вентилей: от F1 (51,2 кГц) до F17 (0,78125 Гц ). Частота с вентиля F10 (100 Гц) передавалась по каналу обратной связи в AGC для работы часов бортового времени и прочих постоянных счётчиков, работающих на приращение. Частота с вентиля F17 использовалась для периодического запуска AGC, когда тот находился в режиме ожидания.

Центральные регистры

Для проведения основных вычислений AGC располагал четырьмя 16-битными регистрами , называвшимися центральными регистрами:

A :	Аккумулятор , для основных вычислений
Z :	Счётчик команд , хранивший адрес следующей команды для выполнения
Q :	Остаток при выполнении команды DV (деление), и адрес точки возврата после выполнения команды TC (безусловный переход)
LP :	Младшая часть произведения при выполнении команды MP (умножение)

В адресном пространстве ОЗУ четыре адреса (с 20 по 23) назывались «редактирующими» ( англ. editing locations ). Данные, записанные по трём адресам, считывались со сдвигом на один бит, а по четвёртому - со сдвигом вправо на 7 бит — эта операция использовалась для выделения 7-битных интерпретируемых команд, которые были записаны по две в одно слово. Подобным образом работали как первая, так и вторая модель AGC.