Бортовой управляющий компьютер КА Аполлон

Бортовой управляющий компьютер КА Аполлон проводил вычисления и контролировал движение, навигацию, и управлял командным и лунным модулями в ходе полетов по программе Аполлон. Отличительной особенностью конструкции компьютера являлось применение микросхем, что было сделано впервые.

AGC был разработан для программы Аполлон в начале 1960-х годов в лаборатории приборов Массачусетского технологического института.

Работа в составе КА

В ходе каждого полета к Луне по программе Аполлон 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.

Также при полете к Луне использовались два дополнительных компьютера:

• Цифровой компьютер ракеты-носителя, расположенный в приборном отсеке ракеты-носителя Сатурн-5 и
• Аварийная система наведения, расположенная на борту лунного модуля на случай отказа PGNCS. AGS могла быть использована для взлета 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, причем в группу разработчиков был включен ее представитель, Херб Тэлер.

2 элемента "исключающее ИЛИ" Источник: NASA

Компьютер постоянно совершенствовался. Так, его первая версия содержала 4100 микросхем, каждая из которых представляла собой трехвходовое исключающее ИЛИ, а последующая, вторая версия, использовавшаяся в пилотируемых полетах, использовала 2800 микросхем, каждая из которых объединяла два трехвходовых исключающих ИЛИ. Микросхемы, производимые фирмой 'Фэйрчайлд семикондактор', работали на резисторно-транзисторной логике и были заключены в корпуса типоразмера flat-pack.

Микросхемы были соединены посредством монтажа накруткой с последующей заливкой эпоксидным компаундом. 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 диодно-диодная логика.

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 четности. Формат 16-битного слова процессора включал в себя 14 бит данных, бит переполнения и бит знака.

Интерфейс дисплея и клавиатуры

Вид интерфейса пользователя AGC

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 зеленого цвета отображались на высоковольтных семисегментных индикаторах. Сегменты индикаторов управлялись электромеханическими реле, что увеличивало время обновления дисплея. 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. Хотя данные хранились в метрической системе, они отображались в системе мер, принятой в США. Подобный интерфейс был первым в своем роде, послужив прототипом для всех подобных интерфейсов панелей управления.

Командный модуль располагал двумя интерфейсами, подключенными к их AGC. Один располагался на главной панели управления, а второй — 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, также управляемый AGC.

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

В 2009 г. один из интерфейсов был продан на открытом аукционе, проводимом Heritage Auctions, за 50788 долларов США.

Синхронизация по времени

Временные эталоны работы AGC задавались кварцевым резонатором с частотой в 2,048 МГц. Частота делилась на два, чтобы обеспечить AGC четырехфазным 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 для получения сигнала с частотой 102,4 кГц. Затем она делилась на два посредством следующих друг за другом логических вентилей: от F1 до F17. Частота с вентиля F10 передавалась по каналу обратной связи в AGC для работы часов бортового времени и прочих постоянных счетчиков, 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:

В адресном пространстве ОЗУ четыре адреса назывались 'редактирующими'. Данные, записанные по трем адресам, считывались со сдвигом на один бит, а по четвертому 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.