Apollo Guidance Computer

Apollo Guidance Computer
Apollo Guidance Computer és egy DSKY interfész
Típus	fedélzeti számítógép
Fejlesztő	MIT Instrumentation Laboratory
Gyártó	Raytheon Company
Forgalomban	1966 augusztus–1975 július
Processzor	egyedi, RTL típusú IC-kkel épített órajel: 2,048 MHz
Memória	16 bites szóhossz, 2048 szavas RAM (ferritgyűrűs memória), 36 864 szavas ROM (ferritmagos fűzött memória)
Bevitel	DSKY, IMU, Hand Controller, Rendezvous Radar (CM), Landing Radar (LM), Telemetry Receiver, Engine Command, Reaction Control System
Energiaellátás	55W
Kijelző	DSKY (számjegyes kijelző)
A Wikimédia Commons tartalmaz Apollo Guidance Computer témájú médiaállományokat.

Az Apollo Guidance Computer – rövidítve AGC – az Apollo-program számára tervezett és gyártott fedélzeti digitális számítógép. A gép tervezése 1962-ben kezdődött és 1966-tól 1975-ig használták. Elsősorban az Apollo űrhajók parancsnoki és visszatérő egységébe (Command Module, CM) és holdkompjaiba (Lunar Module, LM) építették ezeket, később kísérleti célokból több más eszközbe is beépítették, így pl. ilyen számítógépekkel kísérleteztek a fly-by-wire repülésvezérlő rendszer fejlesztése során, és az USA Haditengerészetének Mélymerülésű Mentőjárművében (Deep Submergence Rescue Vehicle) is alkalmazták.

Az AGC feladata volt a szenzorok adatainak figyelése, a repülés irányítása, a navigáció és az összes kapcsolódó számítás elvégzése, tehát lényegében az űrhajó teljes vezérlése. A számítógép szószervezésű, szóhossza 15 bit, a 15 adatbithez egy paritásbit járul. A programok és adatok nagy részét speciális, csak-olvasható ferritmag-fonat kialakítású memóriákban (core rope memory) tárolták, amelyekben a biteket a vezeték ferritmagba való befűzésével vagy annak kikerülésével valósították meg; a programfuttatáshoz rendelkezésre állt egy kisebb írható-olvasható ferritgyűrűs memória.

Az űrhajósok az AGC-val két felhasználói interfészen keresztül kommunikáltak, az interfész kijelzőt (display) és billentyűzetet (keyboard) tartalmazott, az egységet rövidítve DSKY-nak hívták. Az AGC-t és a DSKY felhasználói interfészt az MIT Instrumentation Laboratory (MIT Műszerellátó Laboratóriuma, 1970-től Charles Stark Draper Laboratory) fejlesztette ki az 1960-as évek elején, az Apollo-program számára. Az AGC nem az első számítógéptípus az űrhajók fedélzetén; a Gemini-programban használt OBC (On-Board Computer) megelőzte; azonban egyike volt az első integrált áramkörökkel felépített számítógépeknek.

Az Apollo Guidance Computer kijelző és billentyűzet (DSKY) interfésze a parancsnoki egység (Command Module) vezérlőpultjába építve, felette a repülésirányító helyzetjelző műszerrel (Flight Director Attitude Indicator, FDAI)

Az Apollo Guidance Computer vezérlőszavainak és azok számkódjainak részleges listája; ezek egy oldalpanelen szerepeltek, gyorsreferenciaként.

Felhasználása

Mindegyik Holdat célzó küldetésben (kivéve az Apollo–8-at, amely nem vitt magával holdraszálló egységet, célja csak a holdkörüli pálya volt) két AGC vett részt, egy a parancsnoki modulban, egy pedig a holdraszálló egységben. A parancsnoki modulba szerelt AGC volt a központja az űrhajó vezérlési és navigációs rendszerének (G&C). A holdraszálló egység saját külön Apollo PGNCS rendszerét futtatta (Primary Guidance, Navigation and Control System, elsődleges vezérlő, navigációs és ellenőrzőrendszer).

Minden holdi küldetésnek még két további számítógépe volt:

• A Launch Vehicle Digital Computer (LVDC, kb. hordozórakéta digitális számítógépe) a Saturn V gyorsítórakéta műszergyűrűjében
• A holdraszálló egység Abort Guidance System (AGS, kb. megszakítás irányítórendszer) számítógépe, arra az esetre, ha a holdraszálló egység PGNCS-je felmondaná a szolgálatot. Az AGS alkalmas volt a Holdról való felszállás és a parancsnoki egységgel való randevú végrehajtására, de a leszállásra nem.

Konstrukció

Az AGC-t a MIT Instrumentation Laboratory-ban tervezték Charles Stark Draper irányításával, a hardver tervezése Eldon C. Hall vezetésével történt. A számítógéparchitektúra kezdeti kialakítását J.H. Laning Jr., Albert Hopkins, Ramon Alonso, és Hugh Blair-Smith végezte. A repülési hardvert a Raytheon gyártotta, a cég részéről Herb Thaler szintén az architekturális tervezőcsapat tagja volt.

Az Apollo repülésvezérlő számítógép elsőként alkalmazott integrált áramköröket. Míg a Block I verzióban 4100 IC-t használt, mindegyik egy 3 bemenetű NOR-kaput tartalmazott, a későbbi Block II verzió, amelyet a személyzettel ellátott repüléseknél használtak, 2800 IC-t alkalmazott, mindegyikben két 3 bemenetű NOR-kapuval. Az IC-ket a Fairchild Semiconductor készítette, ezek RTL logikával, flatpack tokozással készültek. Összeköttetéseik wire-wrap technikával voltak kialakítva, amelyet aztán epoxigyantába ágyaztak. Az egységes logikai IC-k használatával (tehát a kizárólag NOR3 kapukkal megvalósított logika) az AGC egészében azokat a problémákat igyekeztek elkerülni, amelyek felütötték a fejüket a korai IC-alapú számítógépkialakításokban, mint pl. a Minuteman II D-37C vezérlő számítógép-komponensben, amely dióda-tranzisztor logikát és dióda-alapú logikai kapukat tartalmazott vegyesen.

A számítógép 2048 szónyi törölhető mágnesmagos memóriát tartalmazott és 36 kiloszónyi csak-olvasható mágnesmag-fonatos memóriát (core rope memory). Mindkettő memóriaolvasási ciklusa 11,72 mikromásodperc volt (ez 85,32 kHz-es órajelnek felel meg). A memória szóhossza 16 bit volt: ebből 15 bitet foglalt el az adattartalom és 1 bitet a páratlan paritásbit. A CPU belső adatformátuma: a 16 bites szóban 14 adatbit, 1 túlcsordulás-jelzőbit és 1 előjelbit (a számábrázolás egyes komplemens alakot használt).

DSKY interfész

Az Apollo számítógép DSKY kezelőfelület egysége

A holdraszálló egység DSKY interfészének vázlata

Az AGC kezelőfelülete a DSKY jelű egység, ami az angol display and keyboard, kijelző és billentyűzet szavak rövidítése, általában kb. 'disz-kí'-nek ejtve. Az egységen egy kalkulátor-szerű numerikus billentyűzet, funkciógombok, jelzőfények és néhány numerikus kijelző található. A parancsok kétjegyű számokkal adhatók meg és két csoportra tagozódnak: ige (Verb) és főnév (Noun), ezekhez a megfelelő funkcióbillentyűk tartoznak. A Verb határozza meg az elvégzendő műveletet, a Noun pedig azt, hogy az akció melyik adatot használja.

A parancsnoki egység (CM) két, AGC-hez csatlakoztatott DSKY-vel rendelkezik, az egyik a fő műszerfalon található, a másik az alsó műszerfülkében, az inerciális vezérlőrendszer beállítására szolgáló szextáns mellett.

Memória

AGC fűzött ferritmagos memória (ROM)

Az Apollo AGC egy 1024 bites törölhető ferritgyűrűs memóriamodulja (elölről, hátulról)

Az AGC ferritgyűrűs memóriával készült. A Block I AGC memóriáját 1 kiloszavas blokkokra osztották. A legalsó, 0-s bank volt a törölhető memória, azaz RAM. A 0. bank fölötti bankok tartalma rögzített, ezek állandó memóriák (ROM). Minden AGC utasítás 12 bites címmezőt tartalmaz, az alsó 10 bit (0..9 bithelyiértékek) a bankon belüli memóriát címezik, a felső két bit (10., 11. helyi értékek) a bankot választják ki; így '00' választja a törölhető memóriabankot, '01' a rögzített memória alsó bankját (bank 1), '10' a következőt (bank 2), és az '11' érték pedig a bankválasztó regisztert jelöli ki, amivel a 2 feletti bankokat lehet elérni. A bank 1 és 2 mindig elérhető, a bank regiszter tartalmától függetlenül, ezért ezeket ún. fixed-fixed vagy fixen állandó memóriának is nevezték. A bank 3 és afölötti választható memórialapokat állandó átváltható fixed-switchable memóriának nevezték, mivel ezeket a bank regiszterrel lehetett váltogatni.

Az AGC Block I verziója kezdetben 12 kiloszó állandó memóriával rendelkezett, de ezt később 24 kiloszóra növelték. A Block II 32 kiloszó állandó memóriát és 4 kiloszó törölhető memóriát tartalmaz.

Az Apollo programon kívüli felhasználás

Az AGC képezte az alapját egy kísérleti fly-by-wire (FBW) rendszernek, amit az F-8 Crusader vadászrepülőgépre telepítettek, hogy bemutassák a számítógéppel vezérelt FBW gyakorlati lehetőségeit. Az AGC-t a program első fázisában használták, később , a második fázisban egy másik számítógéppel váltották fel. A programban végzett kutatás vezetett később a Space Shuttle fly-by-wire rendszerének kifejlesztéséhez. Az AGC több más, ebben az időben fejlesztett FBW rendszerre volt közvetett hatással.

Az AGC-t felhasználták még az Amerikai Egyesült Államok Haditengerészete Deep Submergence Rescue Vehicle mélymerülésű mentőtengeralattjárójában is.

---

Források

• O'Brien, Frank.szerk.: David M. Harland: The Apollo Guidance Computer, Architecture and Operation (angol nyelven). Chicester, UK: Springer, Praxis Publishing Ltd., 439. o. (2010). ISBN 978-1-4419-0876-6 
• Hall, Eldon C.. Journey to the Moon: The History of the Apollo Guidance Computer. AIAA, 196. o. (1996). ISBN 1-56347-185-X 
• Pálinkás Tibor. A holdutazás fedélzeti számítógépe, Rádiótechnika Évkönyve 2012 (PDF), Bekei Ferenc főszerk. (magyar nyelven), Rádióvilág Kft., 115–127. o.. HU-ISSN 0557-6229 (2011). Hozzáférés ideje: 2013.