Д-37С
Д -37С (Д37С) — компьютерный компонент полностьюинерциального комплекса наведения ракеты (МГС) НС-17 для точной навигации к цели на расстоянии тысяч миль. МГС НС-17 использовалась в межконтинентальной баллистической ракете Minuteman II (LGM-30F). MGS, первоначально разработанный и произведенный подразделением Autonetics компании North American Aviation , мог хранить в своей внутренней памяти несколько заранее запрограммированных целей.
В отличие от других методов навигации, инерциальное наведение не основано на наблюдениях за положением на суше или звездами, радио- или радиолокационных сигналах или любой другой информации снаружи транспортного средства. Вместо этого инерциальный навигатор предоставляет информацию о наведении с помощью гироскопов , указывающих направление, и акселерометров, измеряющих изменения скорости и направления. Затем компьютер использует эту информацию для расчета положения транспортного средства и направления его по курсу. Враги не могли «забить» систему ложной или вводящей в заблуждение информацией.
Центр воздушной логистики Огден на авиабазе Хилл был менеджером программы семейства межконтинентальных баллистических ракет Minuteman с января 1959 года. С июля 1965 года база несла полную ответственность за управление логистикой Minuteman и остального парка межконтинентальных баллистических ракет.
Компьютер Д-37С состоит из четырех основных разделов: памяти, центрального процессора (ЦП) и блоков ввода и вывода. Эти разделы заключены в один корпус. Память представляет собой двусторонний диск с фиксированной головкой, который вращается. при 6000 об/мин. Он содержит 7222 слова по 27 бит. Каждое слово содержит 24 бита данных и три разделительных бита, недоступных программисту. Память организована в 56 каналов по 128 слов каждый плюс десять каналов быстрого доступа от одного до шестнадцати слов. Память также включает в себя аккумуляторы и регистр команд.
Ракета ММ II была развернута с дисковой ЭВМ Д-37С. Autonetics также разработала функциональные симуляторы для разработки и тестирования летных программ, а также верификатор для вставки кода, который использовался в штаб-квартире Wing для генерации кодов для ввода в бортовой компьютер. Возникла необходимость проверить не только правильность программного обеспечения программы полета, но и отсутствие кода, который мог бы привести к несанкционированному или случайному запуску. TRW, Inc. продолжала выполнять свою роль независимой проверки, которая сначала называлась проверкой и подтверждением, а затем стала анализом перекрестной проверки ядерной безопасности (NSCCA). Компания Logicon RDA была выбрана для выполнения NSCCA программ планирования и реализации, разработанных TRW.[1]
Когда был разработан MM III, Autonetics сгенерировала уравнения наведения, которые были запрограммированы в компьютер D37D , который впервые содержал гибридную систему явного наведения. Объединенному штабу планирования стратегического наведения потребовался новый класс программы для выбора целей для системы разделяющихся боеголовок. Для этих функций были разработаны прикладные программы ракетного вооружения.
Следующее крупное обновление оперативного программного обеспечения было сделано в рамках программы замены наведения. Autonetics (позже приобретенная The Boeing Co.) разработала необходимое программное обеспечение для нового бортового компьютера.
Функциональное описание
[ редактировать ]Этот раздел взят из оригинального документа «Капитальный ремонт хранилища цифровых компьютерных систем «Минитмен» D-37C». Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc., Анахайм, Калифорния. ФТ-Д-120-Д37/4.
Блок управления
[ редактировать ]Блок управления интерпретирует и обрабатывает все функции машины и состоит из счетчика местоположения, регистра команд и фазового регистра.
- Счетчик местоположения. Счетчик местоположения определяет канал, из которого должна быть получена следующая инструкция.
- Регистр инструкций. Регистр инструкций содержит инструкции, которые должны быть выполнены компьютером. Эта инструкция определяет тип выполняемой операции, например сложение, вычитание и т. д.; при необходимости указывает адрес местоположения операнда и указывает адрес сектора следующей инструкции.
- Регистр фазы. Регистр фазы состоит из трех триггеров, которые можно установить в одно из восьми возможных состояний для обозначения фазы полета. Он также служит селекторным переключателем для определения того, какая группа входов напряжения должна быть выбрана, и индексным регистром для команды с флагом изменения. Состояние фазового регистра доступно как опорные выходы каскада.
Арифметический блок
[ редактировать ]Арифметический блок состоит из трех регистров: аккумулятора (А), младшего аккумулятора (L) и числового регистра (N). Адресными являются только регистры A и L.
- Аккумулятор (А-регистр). Аккумулятор служит основным регистром компьютера и хранит результаты всех арифметических операций. Этот регистр служит выходным регистром для телеметрии и символьного вывода.
- Младший аккумулятор (L-регистр) — этот регистр используется для определенных арифметических, входных, логических операций или для хранения данных быстрого доступа.
- Числовой регистр (N-регистр) — этот регистр используется логикой компьютера при умножении и делении и не адресуется.
Входной блок
[ редактировать ]- Линии дискретного ввода обычно служат линиями связи от внешнего оборудования. Существует три набора сигналов типа «включено-выключено»:
- Один набор отбирает 24 входных сигнала.
- Один набор производит выборку 19 внешних входных сигналов и 5 триггеров внутри компьютера.
- Один набор производит выборку 21 входного сигнала, двух триггеров и логического «или» 7 дискретных выходных сигналов.
- Загрузка программы. Основным входом для загрузки числовых данных и инструкций в память компьютера является перфолента (бумага или майлар). Информация может быть введена в компьютер с максимальной скоростью 800 пятибитных кодов в секунду с помощью считывателя фотоэлектрической ленты. Данные можно вводить вручную с клавиатуры, если доступна компьютерная панель ручного управления (CMPC).
- Детектор. Вход детектора представляет собой сигнал типа «вкл.-выкл.», полученный от внешнего источника, и указывает на рабочее состояние определенного внешнего оборудования. Монитор входа детектора можно «сбросить» с помощью специальной команды.
- Инкрементный – инкрементные входы в основном не зависят от программного управления и состоят из семи типов резольвера, двух переменных инкрементальных входов и одного импульсного типа. Эти входные данные накапливаются в двух контурах входного буфера по четыре слова (V&R).
- Напряжение. Компьютер способен преобразовывать одно из 32 входных сигналов постоянного напряжения в 8-битное двоичное число под управлением программы. Аналоговые напряжения сгруппированы в четыре набора по восемь входов в каждом. Диапазон +10 вольт с точностью до 200 мВ.
- Кабель. Кабельные входы представляют собой последовательные сообщения длиной до 96 бит, введенные в одно из четырех слов C-контура. Максимальная скорость передачи данных 1600 бит в секунду. Работа кабельного ввода начинается с выполнения команды «Включить кабельный ввод» и происходит практически независимо от программного управления.
- Радио. Радиовходы представляют собой последовательные сообщения неограниченной длины, заключенные в одно слово С-контура. После накопления 24 бит информация передается в канал MX сектора 054 и контур готов принять еще 24 бита. Максимальная скорость входных данных составляет 100 бит в секунду. Операция начинается с инструкции и протекает практически независимо от программного управления.
- Внешний сброс - общий сброс (Mr), включение записи (Ew c ), инициация загрузки (Fs c ) только для проверки, остановка заливки (K' h c ), запуск заправки (K' r c ), заправка в одиночном цикле (K' с в ).
Выходной блок
[ редактировать ]- Дискретный. Дискретные выходы обеспечивают два независимых набора выходных линий (32 и 15), в общей сложности 47 сигналов типа «вкл.-выкл.». Выходные данные изменяются под управлением программы и передаются на внешнее по отношению к компьютеру оборудование.
- Напряжение. Доступны четыре выходные линии постоянного напряжения, каждая из которых пропорциональна 8-битному числу, включая знак. Эти строки обновляются со скоростью 9,27 вольт за 32 слова. Диапазон +10 вольт с точностью ±200 мВ.
- Один символ. Вывод одного символа обеспечивает четырехбитные символы, подходящие для пишущей машинки, перфоленты или другого аналогичного оборудования вывода. Бит проверки четности и два бита синхронизации выдаются автоматически с каждым символом.
- Кабель. Выходной сигнал кабеля представляет собой последовательное сообщение длиной до 96 бит, передаваемое из четырехсловного C-контура. Максимальная скорость передачи данных составляет 1600 бит в секунду*. Операция начинается с выполнения команды включения кабельного выхода (ECO) и протекает практически независимо от программного управления.
- Двоичный — имеется четыре пары выходов, которые можно использовать для управления внешним оборудованием, например гироскопом и т. д. Состояния выходов автоматически обновляются под управлением программы каждые 10 мс. Выход имеет форму +1 или -1.
- Телеметрия. Сигнал синхронизации выдается под управлением программы, что означает, что аккумулятор содержит информацию, которая должна быть прочитана внешним оборудованием, получающим сигнал синхронизации.
- Разное — эти сигналы включают в себя сигнал ошибки четности/проверки, индикацию режима и задание ступени.
Блок памяти
[ редактировать ]Память компьютера Д-37С состоит из вращающегося магнитного диска, приводимого в движение синхронным двигателем со скоростью 6000 об/мин. Рядом с диском расположены две фиксированные пластины с головками чтения и записи. Диск имеет тонкое магнитно-оксидное покрытие с обеих сторон для хранения информации. Этот диск поддерживается воздушными подшипниками, создаваемыми вращающимся диском. Диск разделен на дорожки или каналы по 128 слов для основной памяти. Общая емкость 7222 слов может содержаться в 56 каналах по 128 секторов, шести циклах по 4 слова, одном цикле по 8 слов, одном цикле по 16 слов и шести циклах по 1 слову.
Программирование
[ редактировать ]
Компьютер использует полное 24-битное командное слово и слово данных. Данные представляются одним из двух способов: в виде 23-битной двоичной дроби (полное слово) или в виде 10-битной дроби (разделенное слово). Оба формата показаны на рисунке. Инструкции также имеют два формата: помеченные и не помеченные, как показано на рисунке. Ниже приводится список всех доступных инструкций с цифровыми и мнемоническими кодами. Дополнительную информацию о программировании см.:
Ки, WT Руководство по программированию для компьютера D-37C. Анахайм, Калифорния, Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc., 30 января 1965 г.
Инструкция к компьютеру Д-37С
[ редактировать ]| МНЕМОНИЧЕСКИЙ КОД | ОПИСАНИЕ | ЦИФРОВОЙ КОД | КАНАЛ (C), СЕКТОР (S) |
|---|---|---|---|
| ДОБАВЛЯТЬ | Добавлять | 64 | С, С |
| ОДО | Левый цикл аккумулятора | 00 | 26, С |
| АНА | И к аккумулятору | 40 | 42, С |
| АРК | Правый цикл аккумулятора | 0 | 36, С |
| АРС | Аккумуляторный правый сдвиг | 0 | 32, С |
| АВК | Добавить без переноса | 40 | 50, С |
| CLA | Очистить и добавить | 44 | С, С |
| сертификат подлинности | Символьный вывод A | 0 | (40-76), С |
| С | Дополнить | 40 | 46, С |
| ТАМ | Дискретный вход А | 40 | 02, С |
| НАЗАД | Дискретный вход B | 40 | 00, С |
| ДВС | Дискретный вход C | 40 | 20, С |
| ДИВ | Разделять | 34 | С, С |
| МОЛИТВА | Дискретный выход А | 40 | 54, XX2 |
| Дата рождения | Дискретный выход B | 40 | 54, XX1 |
| ДПП | Отключить питание платформы | 40 | 62, х20 |
| ЭКО | Включить кабельный выход | 40 | 62, Х02 |
| ЭКИ | Включить кабельный вход | 40 | 62, Х03 |
| ЕФК | Включить точный обратный отсчет | 40 | 26, С |
| ЕПП | Включить мощность платформы | 40 | 62, х40 |
| ФКЛ | Полное сравнение и ограничение | 14 | С, С |
| Фунт стерлингов | Создать битовый шаблон | 40 | 64, С |
| GPT | Создать бит четности | 40 | 60, С |
| ГФУ | Остановить штрафной обратный отсчет | 40 | 24, С |
| HPR | Остановиться и продолжить | 40 | 22, С |
| ЛНР | Регистр фазы нагрузки | 40 | (70-76), С |
| ТОЛЬКО | Изменить A и L | 40 | 52, С |
| МНЕ | Меньше размера | 40 | 44, С |
| MPY | Умножить | 24 | С, С |
| ОРА | ИЛИ в аккумулятор | 40 | 40, С |
| ПЛМ | Плюс Величина | 40 | 56, С |
| РИК | Радиосвязь | 0 | 24, 001 |
| ОСД | Сбросить детектор | 40 | 62, х10 |
| ГРУСТНЫЙ | Разделить Добавить | 60 | С, С |
| ДОЛЖЕН | Разделить аккумулятор, левый сдвиг | 0 | 20, С |
| САР | Разделение аккумулятора, правый сдвиг | 0 | 30, С |
| СКЛ | Разделить сравнение и ограничить | 4 | С, С |
| МЛАДШАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА | Разделить Умножить | 20 | С, С |
| СЗМ | Разделение плюс величина | 40 | 66, С |
| СРД | Имитировать переходный процесс | 0 | 16, С |
| СГУ | Разделить Вычесть | 70 | С, С |
| ЧТО | Хранить аккумулятор | 51 | С, С |
| СУБ | Вычесть | 74 | С, С |
| ТМИ | Перевод на минус | 30 | С, С |
| МЕЖДУ | Передача | 50 | С, С |
| ТСМ | Перевести сектор на минус | 40 | 06, С |
| ТСЗ | Перенос сектора на ноль | 40 | 04, С |
| ТЗЕ | Трансфер на ноль | 10 | С, С |
| С ПОМОЩЬЮ | Вход напряжения А | 40 | 10, С |
| ВИБ | Вход напряжения B | 40 | 12, С |
| ВИК | Вход напряжения C | 40 | 14, С |
| В | Вход напряжения D | 40 | 16, С |
| ЖИЗНЬ | Вход напряжения E | 40 | 30, С |
| ВИФ | Вход напряжения F | 40 | 32, С |
| ВИГ | Вход напряжения G | 40 | 34, С |
| ВИЧ | Входное напряжение H | 40 | 36, С |
Сравнение Д-17Б
[ редактировать ]Компьютеры D-17B и D-37C были спроектированы и изготовлены компанией Autonetics, в то время подразделением North American Aviation , а затем подразделением Boeing, для наведения и управления межконтинентальной баллистической ракетой Minuteman в реальном времени от запуска до взрыва. Д-17Б является компонентом системы наведения ракет NS-10Q для Minuteman I, а D-37C — компонентом системы наведения ракет NS-17 для Minuteman II. Между этими двумя конструкциями есть много основных сходств. Обе они являются синхронными последовательными машинами с дисками с фиксированной головкой в качестве основной памяти. Они имеют двухадресные инструкции, точность до половины и целого слова и множество подобных кодов операторов инструкций. Различия между двумя компьютерами основаны главным образом на разных технологиях. D-17B был построен в 1962 году с использованием в основном диодно-резисторной логики и диодно-транзисторной логики, необходимых для реализации его логических схем. С другой стороны, Д-37С был построен в 1964 году. [1] использование небольших интегральных схем производства Texas Instruments с дискретными компонентами только во внутренних источниках питания.
| Модель: | Д-17Б | Д-37С |
|---|---|---|
| Год: | 1962 | 1964 |
| Тип: | Последовательный, синхронный | |
| Система счисления: | Двоичный, фиксированная точка, дополнение до двух | |
| Длина слова данных: | 11 или 24 бита (двойной точности) | |
| Длина слова инструкции: | 24 бит | |
| Количество инструкций: | 39 | 57 |
| Сроки выполнения: | ||
| Добавлять | 78 1/8 микросекунды | Такой же |
| Умножить | 1 миллисекунда | Такой же |
| Разделять | (программное обеспечение) | 2 мс |
| Часовой канал: | 345,6 кГц | Такой же |
| Адресация: | Прямой всей памяти | Прямо внутри банка (1/4 памяти) |
| Память: | ||
| Длина слова | 24 бита плюс 3 тайминга | Такой же |
| Тип | Диск NDRO с покрытием из оксида железа | |
| Время цикла | 78 1/8 микросекунды минимум | " |
| Емкость | 5454 или 2727 слов (двойная точность) |
14 444 или 7 222 слова |
| Ввод/вывод: | ||
| Входные строки | 48 цифровых | 65 цифровых 32 аналоговых |
| Выходные линии | 28 цифровых 12 аналоговых 3 импульса |
45 цифровых 16 аналоговых 8 импульсов |
| Программа | 800 5-битных символов/сек. | Такой же |
| Физические характеристики: | ||
| Размеры | Высота 20 дюймов, диаметр 29 дюймов. | 20,9 × 6,9 × 9,5 дюйма |
| Власть | 28 В постоянного тока ±1 В при 19 А | 28 В постоянного тока ±1,7 В при 15 А |
| Схемы: | Дискретные ДХО и ДТЛ | ИК ДРЛ и ДТЛ |
| Программное обеспечение: | Модульные специальные подпрограммы машинного языка кодирования с минимальной задержкой | |
| Надежность: | 5,5 лет безотказной работы | (секретно) |
Технические характеристики
[ редактировать ]MINUTEMAN ADVANCED D-37B
MANUFACTURER
Autonetics Division of North American Aviation
APPLICATIONS
Missile guidance and control
PROGRAMMING AND NUMERICAL SYSTEM
Internal number system: Binary
Binary digits/word: 27
Arithmetic system: Fixed point
ARITHMETIC UNIT
Excl. Stor. Access
Microsec
Add 78
Mult 1,016
Div 2,030
Arithmetic mode: Serial
Timing: Synchronous
Operation: Sequential
STORAGE
No. of Access
Medium Words Microsec
Disk 6,912 5,000 (Avg) (General Purpose Channels)
Disk 29 (Rapid Access Loops)
40 (1 word loop)
160 (4 word loop)
320 (8 word loop)
640 (16 word loop)
POWER, SPACE, WEIGHT, AND SITE PREPARATION
Power, computer 0.169 kW
Volume, computer 0.40 cu ft
Weight, computer 26 lbs
Источник питания
[ редактировать ]Джеррольд Фаутц, президент компании SMPS Technology, был ответственным инженером программы исследования источника питания компьютера наведения и управления Minuteman D-37B, которая определила современные технологии, позже использованные в одном из первых военных компьютеров на интегральной схеме. Эти методы включали высокоскоростные плоские силовые транзисторы и диоды (первые кремниевые силовые устройства, которые могли переключаться на частоте 20 кГц и выше), высокочастотные преобразователи постоянного тока в постоянный (100 кГц уменьшены до 20 кГц для обеспечения надежности), высокочастотные источники питания с широтно-импульсной модуляцией (20 кГц), многослойные печатные платы с металлической подложкой (отводящие восемь ватт на кубический дюйм в космической среде при повышении температуры на 40 ° C, переход к системному радиатору) и методы обхода радиации, которые удаляют все электрические питание от системы распределения электроэнергии, включая развязывающие конденсаторы, менее чем за 1 микросекунду и восстанавливается до заданного напряжения за несколько микросекунд по команде. Отвечает за разработку этих концепций от исследовательской разработки до производственного дизайна. Базовая конфигурация источника питания была сохранена в более поздних ракетах «Минитмен», тогда как другие компоненты претерпели серьезные изменения. Также была разработана, но не использовалась, полноценная система охлаждения с жидким диэлектриком, основанная на фазовом переходе. Это исследование впервые подтвердило, что такая система может работать в невесомости и что жидкий диэлектрик не выявил проблем совместимости с выбранными электронными компонентами в течение восьмилетнего периода испытаний. [2]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «autonetics::mem-brain::T5-1435 Файл Mem-Brain, август65» . Август 1965. стр. 68–69.
- D37B построен в 1963 году: «ИЗОБРАЖЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СФЕРЕ 1963 ГОДА: ЦИФРОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ — МИКРОЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЬЮТЕР MINUTEMAN D37B» . Компьютеры и автоматизация . XII (12): 26 . Декабрь 1963 года.
- ^ Информационный бюллетень ВВС США. КОМПЛЕКТ НАВЕДЕНИЯ РАКЕТЫ — Комплект наведения ракеты Minuteman II NS-17, база ВВС Хилл, штат Юта. «База ВВС Хилл - Информационный бюллетень (для печати): КОМПЛЕКТ НАВЕДЕНИЯ РАКЕТЫ» . Архивировано из оригинала 21 мая 2008 г. Проверено 13 мая 2007 г.
- Тони С. Лин. Разработка систем вооружения межконтинентальных баллистических ракет ВВС США. Журнал космических кораблей и ракет, том. 40, нет. 4, 2003. стр. 491–509.
- Деннис К. Регули. Переоборудование компьютера Д-37С для приложений общего назначения. Технологический институт ВВС, авиабаза Райт-Паттерсон, Огайо, Инженерная школа, магистерская диссертация, 1974. 171 стр.
- Логическая схема компьютера Minuteman D-37C. (Технический меморандум 64-343-2-8). Анахайм, Калифорния. Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc.
- Капитальный ремонт хранилища цифровых компьютерных систем Minuteman D-37C. Анахайм, Калифорния, Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc. FET-D-120-D37/4.
- Мартин Х. Вейк. Четвертый обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем. Лаборатории баллистических исследований, Абердинский полигон, Мэриленд, отчет № 1227, январь 1964 г. [1]
- Джеррольд Фаутц, президент SMPS Technology. [2]