El D-37C (D37C) es el componente informático del conjunto de guía de misiles NS-17 totalmente inercial (MGS) para navegar con precisión hacia su objetivo a miles de millas de distancia. El NS-17 MGS se utilizó en el misil balístico intercontinental Minuteman II (LGM-30F). El MGS, originalmente diseñado y producido por la División Autonetics de la Aviación de América del Norte , podría almacenar múltiples objetivos preprogramados en su memoria interna.
A diferencia de otros métodos de navegación, la guía inercial no se basa en observaciones de las posiciones terrestres o de las estrellas, señales de radio o radar, o cualquier otra información del exterior del vehículo. En cambio, el navegador inercial proporciona la información de guía mediante giroscopios que indican la dirección y acelerómetros que miden los cambios de velocidad y dirección. Luego, una computadora usa esta información para calcular la posición del vehículo y guiarlo en su curso. Los enemigos no pueden "interferir" en el sistema con información falsa o confusa.
El Centro de Logística Aérea de Ogden en Hill AFB ha sido Gerente de Programa para la familia de misiles balísticos intercontinentales Minuteman desde enero de 1959. La base ha tenido responsabilidades de gestión logística completas para Minuteman y el resto de la flota de misiles balísticos intercontinentales desde julio de 1965.
La computadora D-37C consta de cuatro secciones principales: la memoria, la unidad central de procesamiento (CPU) y las unidades de entrada y salida. Estas secciones se incluyen en un caso. La memoria es un disco de cabezal fijo de dos caras que gira a 6000 rpm. Contiene 7222 palabras de 27 bits. Cada palabra contiene 24 bits de datos y tres bits espaciadores que no están disponibles para el programador. La memoria está organizada en 56 canales de 128 palabras cada uno más diez canales de acceso rápido de una a dieciséis palabras. La memoria también incluye los acumuladores y el registro de instrucciones.
El misil MM II se desplegó con una computadora de disco D-37C. Autonetics también programó simuladores funcionales para el desarrollo y la prueba de programas de vuelo, y el verificador de inserción de código que se utilizó en la sede de Wing para generar los códigos para ingresar a la computadora de a bordo. Se hizo necesario verificar no solo que el software del programa de vuelo fuera correcto, sino que no hubiera ningún código que pudiera conducir a un lanzamiento accidental o no autorizado. TRW, Inc. continuó con su función de verificación independiente que primero llamó verificación y validación y luego se convirtió en análisis de verificación cruzada de seguridad nuclear (NSCCA). Logicon RDA fue seleccionado para realizar el NSCCA de los programas de planes de focalización y ejecución desarrollados por TRW. [1]
Cuando se desarrolló MM III, Autonetics generó las ecuaciones de guía que se programaron en la computadora D37D , que por primera vez contenía un sistema de guía explícito híbrido. El personal de planificación conjunta de objetivos estratégicos requirió una nueva clase de programa para seleccionar objetivos para el sistema de ojivas múltiples. Los programas de aplicación de misiles se desarrollaron para estas funciones.
La siguiente gran actualización del software operativo se realizó en el marco del Programa de sustitución de orientación. Autonetics (posteriormente adquirida por The Boeing Co.) desarrolló el software necesario para la nueva computadora de vuelo.
Descripcion funcional
Esta sección fue extraída del documento original, Revisión del depósito del sistema informático digital "Minuteman" D-37C. Autonetics, División de North American Rockwell, Inc. Anaheim, California. FET-D-120-D37 / 4.
Unidad de control
La unidad de control interpreta y procesa todas las funciones de la máquina y consta de un contador de ubicación, el registro de instrucciones y el registro de fase.
- Contador de ubicación: el contador de ubicación determina el canal del que se obtendrá la siguiente instrucción.
- Registro de instrucciones: el registro de instrucciones contiene la instrucción que debe ejecutar la computadora. Esta instrucción define el tipo de operación a realizar, como sumar, restar, etc .; especifica la dirección de ubicación del operando cuando es necesario e indica la dirección de sector de la siguiente instrucción.
- Registro de fase: el registro de fase consta de tres flip-flops que se pueden configurar en uno de los ocho estados posibles para indicar la fase de vuelo. También sirve como un interruptor selector para determinar qué grupo de entradas de voltaje se deben muestrear y como un registro de índice para una instrucción con bandera de modificación. El estado del registro de fase está disponible como salidas de referencia de etapa.
Unidad aritmética
La unidad aritmética consta de tres registros: el acumulador (A), el acumulador inferior (L) y el registro numérico (N). Solo los registros A y L son direccionables.
- Acumulador (registro A): el acumulador sirve como registro principal de la computadora y contiene los resultados de todas las operaciones aritméticas. Este registro sirve como registro de salida para telemetría y salidas de caracteres.
- Acumulador inferior (registro L): este registro se utiliza para ciertas operaciones aritméticas, de entrada, lógicas o para almacenamiento de acceso rápido.
- Registro numérico (registro N): la lógica de la computadora utiliza este registro durante la multiplicación y la división y no es direccionable.
Unidad de entrada
- Las líneas de entrada discretas generalmente sirven como líneas de comunicación de equipos externos. Hay tres conjuntos de señales de tipo "encendido-apagado":
- Un conjunto muestrea 24 señales de entrada.
- Un conjunto muestrea 19 señales de entrada externas y 5 flip-flops desde dentro de la computadora.
- Un conjunto muestrea 21 señales de entrada, dos flip-flops y la lógica * o "de 7 señales de salida discretas.
- Carga de programa: la entrada principal para cargar datos numéricos e instrucciones en la memoria de la computadora es una cinta perforada (papel o mylar). La información se puede ingresar en la computadora a una velocidad máxima de 800 códigos de cinco bits por segundo desde un lector de cinta fotoeléctrica. Los datos se pueden ingresar manualmente desde un teclado si está disponible un panel de control manual de computadora (CMPC).
- Detector: la entrada del detector es una señal de tipo "encendido-apagado" recibida de una fuente externa e indica el estado de funcionamiento de una pieza específica de equipo externo. El monitor de entrada del detector se puede "reiniciar" mediante una instrucción especial.
- Incremental: las entradas incrementales son básicamente independientes del control del programa y constan de siete tipos de resolver, dos tipos incrementales variables y un tipo de pulso. Estas entradas se acumulan en los dos bucles de búfer de entrada de cuatro palabras (V&R).
- Voltaje: la computadora es capaz de convertir una de las 32 entradas de voltaje de CC en un número binario de 8 bits bajo el control del programa. Los voltajes analógicos se agrupan en cuatro conjuntos de ocho entradas cada uno. El rango es de + 10 voltios con una precisión de 200 mV.
- Cable: las entradas de cable son mensajes en serie de hasta 96 bits de longitud que se ingresan en una de las cuatro palabras del bucle C. Velocidad máxima de datos en 1600 bits por segundo. La operación de entrada de cable se inicia ejecutando la instrucción Habilitar entrada de cable y procede básicamente de forma independiente del control del programa.
- Radio: las entradas de radio son mensajes en serie de longitud ilimitada que se ingresan en una palabra del bucle C. Una vez acumulados 24 bits, la información se transfiere al canal MX Sector 054 y el bucle está preparado para aceptar otros 24 bits. La velocidad máxima de datos de entrada es de 100 bits por segundo. La operación se inicia con una instrucción y avanza básicamente independientemente del control del programa.
- Reinicio externo: reinicio maestro (Mr), habilitar escritura (Ew c ), iniciar carga (Fs c ) solo para pago, detener cebado (K ' h c ), ejecutar cebado (K' r c ), ciclo simple cebado (K ') s c ).
Unidad de salida
- Discretas: las salidas discretas proporcionan dos conjuntos independientes de líneas de salida (32 y 15) para un total de 47 señales de tipo "encendido - apagado". Las salidas se modifican bajo el control del programa y se envían a equipos externos a la computadora.
- Voltaje: hay cuatro líneas de salida de voltaje de CC disponibles, cada una proporcional a un número de 8 bits que incluye el signo. Estas líneas se actualizan a una tasa de 9,27 voltios por 32 tiempos de palabra. El rango es de + 10 voltios con una precisión de ± 200 mv.
- Carácter único: la salida de un solo carácter proporciona caracteres de cuatro bits adecuados para máquinas de escribir, perforadoras de cinta u otros equipos de salida similares. Un bit de verificación de paridad y dos bits de temporización se emiten automáticamente con cada carácter.
- Cable: la salida del cable es un mensaje en serie de hasta 96 bits de longitud transmitido desde el bucle C de cuatro palabras. La velocidad máxima de datos es de 1600 bits por segundo * La operación se inicia con la ejecución de la instrucción Habilitar salida de cable (ECO) y procede básicamente de forma independiente del control del programa.
- Binario: hay cuatro pares de salidas que se pueden usar para controlar equipos externos como giroscopios, etc. Los estados de salida se actualizan automáticamente bajo el control del programa cada 10 MS. La salida tiene la forma de +1 o -1.
- Telemetría: se emite una señal de temporización bajo el control del programa, lo que significa que el acumulador contiene información que debe leer el equipo externo que recibe la señal de temporización.
- Varios: estas señales incluyen la señal de error de Paridad / Verificación, la indicación de modo y la referencia de etapa.
Unidad de memoria
La memoria de la computadora D-37C consiste en un disco magnético giratorio accionado por un motor síncrono a 6000 rpm. Adyacente al disco hay dos placas de cabezal fijo que albergan los cabezales de lectura y escritura. El disco tiene una fina capa de óxido magnético en ambos lados para almacenar información. Este disco está soportado por cojinetes de aire generados por el disco giratorio. El disco se divide en pistas o canales de 128 palabras cada uno para la memoria principal. Puede haber una capacidad total de 7222 palabras en los 56 canales de 128 Sectores, seis bucles de 4 palabras, un bucle de 8 palabras, un bucle de 16 palabras y seis bucles de 1 palabra.
Programación
La computadora utiliza una palabra de instrucción y una palabra de datos completa de 24 bits. Los datos se representan en una de dos formas, como una fracción binaria de 23 bits (palabra completa) o como una fracción de 10 bits (palabra dividida). Los dos formatos se muestran en la figura. Las instrucciones también tienen dos formatos, marcados o sin marcar, como se indica en la figura. A continuación se muestra una lista con todas las instrucciones disponibles con códigos numéricos y mnemónicos. Para obtener más información sobre la programación, consulte:
Kee, Manual de programación de WT para la computadora D-37C. Anaheim, California, Autonetics, División de North American Rockwell, Inc., 30 de enero de 1965.
Instrucciones de la computadora D-37C
CÓDIGO MNEMÓNICO | DESCRIPCIÓN | CODIGO NUMERICO | CANAL (C), SECTOR (S) |
---|---|---|---|
AGREGAR | Agregar | 64 | C, S |
ALC | Ciclo izquierdo del acumulador | 00 | 26, S |
ANA | Y al acumulador | 40 | 42, S |
ARCO | Ciclo derecho acumulador | 0 | 36, S |
ARS | Cambio a la derecha del acumulador | 0 | 32, S |
AWC | Agregar sin llevar | 40 | 50, S |
CLA | Borrar y agregar | 44 | C, S |
COA | Salida de caracteres A | 0 | (40-76), S |
CoM | Complemento | 40 | 46, S |
DIA | Entrada discreta A | 40 | 02, S |
DIB | Entrada discreta B | 40 | 00, S |
DIC | Entrada discreta C | 40 | 20, S |
DIV | Dividir | 34 | C, S |
DOA | Salida discreta A | 40 | 54, XX2 |
DOB | Salida discreta B | 40 | 54, XX1 |
DPP | Desactivar la alimentación de la plataforma | 40 | 62, X20 |
ECO | Habilitar salida de cable | 40 | 62, X02 |
ECI | Habilitar entrada de cable | 40 | 62, X03 |
EFC | Habilitar la cuenta regresiva fina | 40 | 26, S |
EPP | Habilitar Platform Power | 40 | 62, X40 |
FCL | Comparación completa y límite | 14 | C, S |
GBP | Generar patrón de bits | 40 | 64, S |
GPT | Generar bit de paridad | 40 | 60, S |
HFC | Detener la cuenta regresiva fina | 40 | 24, S |
HPR | Deténgase y proceda | 40 | 22, S |
LPR | Registro de fase de carga | 40 | (70-76), S |
MAL | Modificar A y L | 40 | 52, S |
MIM | Magnitud negativa | 40 | 44, S |
MPY | Multiplicar | 24 | C, S |
ORA | O al acumulador | 40 | 40, S |
PLM | Más Magnitud | 40 | 56, S |
RIC | Intercomunicación por radio | 0 | 24, 001 |
RSD | Restablecer detector | 40 | 62, X10 |
TRISTE | Dividir Agregar | 60 | C, S |
SAL | Desplazamiento a la izquierda del acumulador dividido | 0 | 20, S |
SAR | Cambio a la derecha del acumulador dividido | 0 | 30, S |
SCL | Comparación dividida y límite | 4 | C, S |
SMP | Dividir multiplicar | 20 | C, S |
SPM | Magnitud dividida más | 40 | 66, S |
SRD | Simular transitorio | 0 | 16, S |
SSU | Resta dividida | 70 | C, S |
STO | Acumulador de tienda | 51 | C, S |
SUB | Sustraer | 74 | C, S |
TMI | Transferencia en menos | 30 | C, S |
TRA | Transferir | 50 | C, S |
TSM | Sector de transferencia en menos | 40 | 06, S |
TSZ | Sector de transferencia en cero | 40 | 04, S |
TZE | Transferencia en cero | 10 | C, S |
VÍA | Entrada de voltaje A | 40 | 10, S |
VIB | Entrada de voltaje B | 40 | 12, S |
VIC | Entrada de voltaje C | 40 | 14, S |
VID | Entrada de voltaje D | 40 | 16, S |
RIVALIZAR | Entrada de voltaje E | 40 | 30, S |
VIF | Entrada de voltaje F | 40 | 32, S |
VIG | Entrada de voltaje G | 40 | 34, S |
VIH | Entrada de voltaje H | 40 | 36, S |
Comparación D-17B
Tanto las computadoras D-17B como las D-37C fueron diseñadas y construidas por Autonetics, entonces una división de North American Aviation , más tarde una división de Boeing, para la guía y el control en tiempo real de un misil balístico intercontinental Minuteman desde el lanzamiento hasta la detonación. El D-17B es un componente del sistema de guía de misiles NS-10Q para el Minuteman I, mientras que el D-37C es un componente del sistema de guía de misiles NS-17 para el Minuteman II. Hay muchas similitudes básicas entre los dos diseños. Ambas son máquinas en serie síncronas con discos de cabezal fijo para la memoria primaria. Tienen instrucciones de dos direcciones, precisión de media palabra y palabra completa y muchos códigos de operador de instrucciones similares. Las diferencias entre las dos computadoras se basan principalmente en sus diferentes tecnologías. El D-17B fue construido en 1962 utilizando principalmente lógica diodo-resistor y lógica diodo-transistor según sea necesario para realizar sus circuitos lógicos. Por otro lado, el D-37C fue construido en 1964 [1] utilizando circuitos integrados de pequeña escala fabricados por Texas Instruments con componentes discretos solo en las fuentes de alimentación internas.
Modelo: | D-17B | D-37C |
---|---|---|
Año: | 1962 | 1964 |
Tipo: | En serie, sincrónico | |
Sistema de numeración: | Binario, punto fijo, complemento a 2 | |
Longitud de la palabra de datos: | 11 o 24 bits (doble precisión) | |
Longitud de la palabra de instrucción: | 24 bits | |
Numero de instrucciones: | 39 | 57 |
Tiempos de ejecución: | ||
Agregar | 78 1/8 microsegundos | Mismo |
Multiplicar | 1 milisegundo | Mismo |
Dividir | (software) | 2 milisegundos |
Canal de reloj: | 345,6 kHz | Mismo |
Direccionamiento: | Directo de toda la memoria | Directo dentro del banco (1/4 de la memoria) |
Memoria: | ||
Longitud de la palabra | 24 bits más 3 tiempos | Mismo |
Tipo | Disco NDRO recubierto de óxido ferroso | |
Tiempo del ciclo | 78 1/8 microsec mínimo | " |
Capacidad | 5.454 o 2.727 palabras (doble precisión) | 14,444 o 7,222 palabras |
De entrada y salida: | ||
Líneas de entrada | 48 digitales | 65 digital 32 analógico |
Líneas de salida | 28 digitales 12 analógicas 3 pulsos | 45 digital 16 analógico 8 pulsos |
Programa | 800 caracteres de 5 bits / seg. | Mismo |
Características físicas: | ||
Dimensiones | 20 "de alto, 29" de diámetro | 20,9 × 6,9 × 9,5 " |
Energía | 28 VCC ± 1 V a 19 A | 28 VCC ± 1,7 V a 15 A |
Circuitos: | DRL y DTL discretos | IC DRL y DTL |
Software: | Subrutinas modulares de propósito especial del lenguaje de máquina de codificación de retardo mínimo | |
Fiabilidad: | 5,5 años MTBF | (clasificado) |
Especificaciones
MINUTEMAN AVANZADO D-37B FABRICANTE División de Autonetics de la Aviación de América del NorteAPLICACIONES Guía y control de misilesPROGRAMACIÓN Y SISTEMA NUMÉRICO Sistema numérico interno: binario Dígitos binarios / palabra: 27 Sistema aritmético: punto fijoUNIDAD ARITMÉTICA Excl. Stor. Acceso MicrosecSuma 78Mult 1,016Div 2.030Modo aritmético: serialTiempo: sincrónicoOperación: secuencialALMACENAMIENTO No. de accesoPalabras medianas MicrosecDisco 6,912 5,000 (Promedio) (Canales de uso general)Disco 29 (bucles de acceso rápido) 40 (bucle de 1 palabra) 160 (bucle de 4 palabras) 320 (bucle de 8 palabras) 640 (bucle de 16 palabras) POTENCIA, ESPACIO, PESO Y PREPARACIÓN DEL LUGAR Potencia, computadora 0.169 kW Volumen, computadora 0.40 pies cúbicos Peso, computadora 26 libras
Fuente de alimentación
Jerrold Foutz, presidente de SMPS Technology, fue el ingeniero responsable del programa de estudio de suministro de energía de la computadora de control y guía Minuteman D-37B, que definió las técnicas de vanguardia que se usaron más tarde en una de las primeras computadoras militares de circuito integrado. Estas técnicas incluían transistores y diodos de potencia de paquete plano de alta velocidad (los primeros dispositivos de potencia de silicio que podían cambiar a 20 kHz y más), convertidores CC-CC de alta frecuencia (100 kHz reducidos a 20 kHz para márgenes de seguridad confiables), alta frecuencia fuentes de alimentación con modulación de ancho de pulso (20 kHz), placas de circuito multicapa de sustrato metálico (eliminando ocho vatios por pulgada cúbica en un entorno espacial con un aumento de 40 ° C, unión al disipador de calor del sistema) y técnicas de elusión de la radiación que eliminan toda la energía eléctrica de el sistema de distribución de energía, incluidos los condensadores de desacoplamiento, en menos de 1 microsegundo y restaurado a la tensión especificada en unos pocos microsegundos al recibir una orden. Responsable de desarrollar estos conceptos desde el desarrollo exploratorio hasta el diseño de producción. La configuración básica de la fuente de alimentación se mantuvo en los misiles Minuteman posteriores, mientras que otros componentes se sometieron a importantes rediseños. También se desarrolló, pero no se utilizó, un sistema de enfriamiento dieléctrico líquido completo basado en el cambio de fase. Este estudio verificó, por primera vez, que dicho sistema podría funcionar en gravedad cero y que el dieléctrico líquido no mostró problemas de compatibilidad con los componentes electrónicos elegidos durante un período de prueba que duró ocho años. [2]
Ver también
Referencias
- ^ "autonetics :: mem-brain :: T5-1435 Mem-Brain File Aug65" . Agosto de 1965. págs. 68–69.
- D37B fue construido en 1963: “INFORME PICTORIAL DE 1963 EN EL ÁMBITO DE LA COMPUTADORA: COMPUTADORAS DIGITALES - COMPUTADORA MICROELECTRÓNICA MINUTEMAN D37B” . Informática y Automatización . XII (12): 26 . Diciembre de 1963.
- ^ Hoja de datos de la Fuerza Aérea de EE. UU. JUEGO DE GUÍA DE MISILES - Juego de guía de misiles Minuteman II NS-17, Base de la Fuerza Aérea Hill, Utah. "Copia archivada" . Archivado desde el original el 21 de mayo de 2008 . Consultado el 13 de mayo de 2007 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- Tony C. Lin. Desarrollo de sistemas de armas de misiles balísticos intercontinentales de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Revista de naves espaciales y cohetes, vol. 40, no. 4, 2003. págs. 491–509.
- Dennis C. Reguli. Conversión de la computadora D-37C para aplicaciones de uso general. Instituto de Tecnología de la Fuerza Aérea, Wright-Patterson AFB, Ohio, Escuela de Ingeniería, Tesis de Maestría, 1974. 171 págs.
- Avería de la lógica de la computadora Minuteman D-37C. (Memorándum técnico 64-343-2-8). Anaheim, California. Autonetics, División de North American Rockwell, Inc.
- Revisión del depósito del sistema informático digital Minuteman D-37C. Anaheim, California, Autonetics, División de North American Rockwell, Inc. FET-D-120-D37 / 4.
- Martin H. Weik. Una cuarta encuesta de sistemas informáticos digitales electrónicos domésticos. Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD, Informe No. 1227, enero de 1964. [1]
- Jerrold Foutz, presidente de SMPS Technology. [2]