stringtranslate.com

IBM System/4Pi

Процессор и процессор ввода-вывода IBM AP-101B (справа) и AP-101S (слева)

IBM System/4 Pi — это семейство авиационных компьютеров , используемых в различных версиях на истребителях F-15 Eagle , E-3 Sentry AWACS, Harpoon Missile , NASA 's Skylab , MOL и Space Shuttle , а также на других самолетах. Разработка началась в 1965 году, поставки — в 1967 году. [ 1] Они были разработаны подразделением IBM Federal Systems Division и произведены Центром электронных систем в Овего, штат Нью-Йорк. [2]

Он происходит от подхода, используемого в семействе мэйнфреймов System/360 , в котором члены семейства предназначались для использования во многих различных пользовательских приложениях. (Это отражено в названии: в сфере 4 π стерадиан , так же как в окружности 360 градусов . [3] ) Ранее для каждого аэрокосмического приложения разрабатывались индивидуальные компьютеры, что было чрезвычайно дорогостоящим.

Ранние модели

В 1967 году семейство System/4 Pi состояло из следующих основных моделей: [4] [5]

Космическая станция Skylab использовала модель TC-1, [17] которая имела 16-битную длину слова и 16 384 слова памяти с пользовательской сборкой ввода/вывода. Skylab имел два избыточных компьютера TC-1: основной (под напряжением) и резервный (не под напряжением). В случае критического отказа основного должно было произойти автоматическое переключение (занимающее порядка одной секунды) на резервный. [18] Всего к 1972 году в NASA было доставлено двенадцать. Два были запущены на Skylab в 1973-1974 годах; остальные использовались для тестирования и симуляторов миссии. [19] Усилия по управлению программным обеспечением возглавляли Харлан Миллс и Фред Брукс . Процесс разработки программного обеспечения полета Skylab включал в себя множество уроков, извлеченных в ходе проекта операционной системы IBM System/360 , как описано в книге Брукса 1975 года «Мифический человеко-месяц» . [19]

Расширенный процессор

AP -101 , являясь вершиной линейки System/4 Pi, разделяет свою общую архитектуру с мэйнфреймами System/360 . [19] Это переупакованная версия IBM Advanced Processor-1 (AP-1) [20], используемого в истребителе F-15 . [19] Прототипы AP-1 были поставлены в 1971 году, а AP-101 — в 1973 году. [21] Он имеет 16 32-битных регистров . Первоначально для адресации памяти было доступно только 16 бит; позже это было расширено четырьмя битами из регистра слова состояния программы , что позволило напрямую адресуемого диапазона памяти в 1 М ячеек. Этот бортовой компьютер использовался в американском космическом челноке , бомбардировщиках B-52 и B-1B [19] и других самолетах. Она осталась в эксплуатации на космическом челноке, потому что работала, была сертифицирована для полетов, а разработка новой системы была бы слишком дорогой. [22]

Существовало несколько вариантов AP101. Offensive Avionics System, модернизированная версия B-52, содержит два компьютера AP-101C. [23] Прототипы AP-101C были поставлены в 1978 году. [21] B-1B использует сеть из восьми компьютеров модели AP-101F. [24] Space Shuttle использовал два варианта AP-101: более ранний AP-101B и модернизированный AP-101S. AP-101B использовался для серии испытаний на заход на посадку и посадку в 1977 году. Первый подъем на орбиту состоялся в 1981 году. AP-101S впервые был запущен в 2000 году .

Логическая плата от универсального компьютера космического челнока IBM AP-101S.

Каждый AP-101 на Shuttle был связан с процессором ввода-вывода (IOP), состоящим из одного главного контроллера последовательности (MSC) и 24 элементов управления шиной (BCE). MSC и BCE выполняли программы из той же системы памяти, что и основной CPU, разгружая управление системой последовательной шины данных Shuttle от CPU. AP-101B, первоначально использовавшийся в Space Shuttle, имел память на магнитных сердечниках . Модернизация AP-101S в начале 1990-х годов заменила ядро ​​полупроводниковой памятью и уменьшила размер с двух до одного шасси. [25] Он был дополнен технологией стеклянной кабины . Оба варианта используют микропрограмму для определения архитектуры набора инструкций . Ранние варианты AP-101 использовали архитектуру IBM Multipurpose Midline Processor (MMP). [26] Микропрограмма AP-101B реализовала MMP со 154 инструкциями. AP101S мог работать с обратно совместимым MMP с 158 инструкциями или архитектурой MIL-STD-1750A с 243 инструкциями. [25] Он был основан на AP-101F, используемом в B-1B. AP-101S/G был промежуточным процессором. Производительность AP-101B составляла 0,420 MIPS , в то время как AP-101S — 1,27 MIPS. [25] Джеймс Э. Томайко, который был нанят NASA для написания истории компьютеров в космических полетах, сказал: [27]

«Она была доступна в своей нынешней форме, когда НАСА определяло требования к контрактам на шаттлы в 1970-х годах. Таким образом, она представляет собой первую компьютерную систему для пилотируемых космических аппаратов с аппаратным обеспечением, намеренно отстающим от современного уровня техники».

Space Shuttle использовал пять компьютеров AP-101 в качестве компьютеров общего назначения (GPC). Четыре работали синхронно для избыточности, в то время как пятый был резервным, работающим программным обеспечением, написанным независимо. Программное обеспечение для управления, навигации и контроля Shuttle было написано на HAL/S , специализированном языке программирования высокого уровня , в то время как большая часть операционной системы и низкоуровневого служебного программного обеспечения была написана на языке ассемблера . AP-101, используемые ВВС США , в основном запрограммированы на JOVIAL , например, на системе, установленной на бомбардировщике B-1B. [28]

Разработка варианта AP-102 началась в 1984 году. Это архитектура набора инструкций стандарта MIL-STD-1750A. Впервые она была использована в истребителе-невидимке F-117A . В начале 1990-х годов она была модернизирована до AP-102A. [29]

Ссылки

  1. ^ IBM 1967, стр. 1-3 (9).
  2. ^ IBM 1967, стр. iv.
  3. ^ IBM 1967, Предисловие, стр. iii/iv (6).
  4. ^ IBM 1967.
  5. ^ Бедфорд, Д.П.; Маркарян, Х.; Плешкох, Н.Л. (март 1967 г.). "Приложение E: ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЬЮТЕРА СИСТЕМЫ 4 Pi". Исследование управляющих компьютеров для систем устойчивости и управления гироскопами с управляющим моментом. Том I - Инженерное дело . Модель TC и CP-2. стр. E-1 - E-21 (126-147).
  6. ^ Обзор IBM.
  7. ^ IBM 1967, Раздел 2: Модель TC, стр. 2-1 - 2-13/2-14 (20-32).
  8. ^ Обзор IBM, Модель TC, стр. -2-13 (1-16).
  9. ^ IBM 1967, Раздел 3: Модель CP, стр. 3-1 - 3-9/3-10 (33-41).
  10. ^ Обзор IBM, Модель CP, стр. -3-15 (17-35).
  11. ^ Обзор IBM, Модель CP, стр. 3 (23).
  12. ^ Обзор IBM, Модель CP-2, стр. -2-13 (36-51).
  13. ^ IBM 1967, Раздел 4: Модель EP, стр. 4-1 - 4-13/4-14 (42-54).
  14. ^ Обзор IBM, Модель EP, стр. -2-18 (52-72).
  15. ^ "1.1 Совместимость System/360 и 2.2 Совместимость System/360". Описание инженерии System/4 Pi: Модель EP . Овего, Нью-Йорк: Федеральное системное подразделение IBM. 1966. стр. 1, 4-5 (6, 9-10).
  16. ^ Обзор IBM, Модель EP: Резюме, стр. 2 (56).
  17. ^ Дженкинс, Деннис (5 апреля 2001 г.). «Advanced Vehicle Automation and Computers Aboard the Shuttle». Домашняя страница истории NASA . NASA . Получено 27 октября 2013 г.
  18. ^ Купер, AE; Чоу, WT (1976). «Разработка бортовых космических компьютерных систем». IBM Journal of Research and Development . 20 : 5–19. doi :10.1147/rd.201.0005.
  19. ^ abcde Джеймс Э. Томайко (март 1988 г.). Компьютеры в космических полетах: опыт НАСА (отчет). Научно-технический отдел НАСА. Отчет подрядчика НАСА 182505. Архивировано из оригинала 28 августа 2021 г. Получено 17 ноября 2024 г.
  20. ^ McTigue, TV (декабрь 1976 г.). "F-15 Computational Subsystem" . Journal of Aircraft . 13 (12): 945–947. doi :10.2514/3.58734 . Получено 18 ноября 2024 г. .
  21. ^ ab Olsen, PF; Orrange, RJ (сентябрь 1981 г.). «Системы реального времени для федеральных приложений: обзор значительных технологических разработок». IBM Journal of Research and Development . 25 (5): 405–416. doi :10.1147/rd.255.0405.
  22. ^ Росси, Бен (18 июля 2011 г.). «Шаттл: ИТ-наследие NASA». Information Age.
  23. ^ Гросс, Джеймс П. (февраль 1981 г.). Методы сопряжения мультиплексных систем (PDF) (Отчет). Командование систем ВВС.
  24. ^ Стормонт, Д. П.; Велган, Р. (23–27 мая 1994 г.). «Управление рисками для модернизации компьютера B-1B». Труды Национальной конференции по аэрокосмической технике и электронике (NAECON'94) . Том 2. С. 1143–1149. doi :10.1109/NAECON.1994.332913. ISBN 0-7803-1893-5. S2CID  109575632.
  25. ^ abc Норман, П. Гленн (1987), «Новый компьютер общего назначения AP101S (GPC) для космического челнока», Труды IEEE , 75 (3): 308–319, Bibcode : 1987IEEEP..75..308N, doi : 10.1109/PROC.1987.13738, S2CID  19179436
  26. ^ Proulx, David M. (1984). «Применение конвейеризации к встроенному программному обеспечению». ACM SIGMICRO Newsletter . 15 (4): 37–46. doi :10.1145/384281.808211.
  27. ^ Томайко, Джеймс Э. (январь 1985 г.). "Пилотируемые космические компьютеры НАСА" . Анналы истории вычислений . 7 (1): 7–18. doi :10.1109/MAHC.1985.10009 . Получено 18 ноября 2024 г. .
  28. ^ Jovial сгладит перемещение ВВС США в Аду. (язык обработки)
  29. ^ Стюарт, Кеннет С. (1992). «Внедрение технологии VHSIC в семейство процессоров авионики AP-102». [1992] Труды IEEE/AIAA 11-й конференции по цифровым авиационным системам . С. 183–188. doi :10.1109/DASC.1992.282162. ISBN 0-7803-0820-4.

Библиография

Внешние ссылки