D-37C - D-37C

D37C (D37C) je počítač součástí all-inerciálních NS-17 Missile Guidance Set (MGS) pro přesnější navigaci ke svým cílovým tisíce mil daleko. NS-17 MGS byl použit v Minuteman II (LGM-30F) ICBM. Tyto MGS, původně navrženy a vyrobeny podle Autonetics divize North American Aviation , mohl uložit několik přednastavených cílů ve své interní paměti.

Na rozdíl od jiných metod navigace se inerciální vedení nespoléhá na pozorování pozemních pozic nebo hvězd, rádiové nebo radarové signály ani na žádné jiné informace zvenčí vozidla. Místo toho inerciální navigátor poskytuje informace o navádění pomocí gyroskopů, které indikují směr, a akcelerometrů, které měří změny rychlosti a směru. Počítač pak pomocí těchto informací vypočítá polohu vozidla a provede jej na jeho kurzu. Nepřátelé nemohli „zaseknout“ systém falešnými nebo matoucími informacemi.

Ogden Air Logistics Center na Hill AFB byl Správce programů pro celou rodinu Minuteman ICBM od ledna 1959. Základna má za sebou kompletní odpovědnost za řízení logistiky pro Minuteman a zbytek ICBM flotily od července 1965.

Počítač D-37C se skládá ze čtyř hlavních sekcí: paměti, centrální procesorové jednotky (CPU) a vstupních a výstupních jednotek. Tyto oddíly jsou uzavřeny v jednom případě. Paměť je oboustranný disk s pevnou hlavou, který se otáčí 6000 ot / min. Obsahuje 7222 slov o 27 bitech. Každé slovo obsahuje 24 datových bitů a tři distanční bity, které programátor nemá k dispozici. Paměť je uspořádána v 56 kanálech po 128 slovech plus v deseti kanálech pro rychlý přístup o jednom až šestnácti slovech. Paměť obsahuje také akumulátory a registr instrukcí.

Raketa MM II byla rozmístěna s diskovým počítačem D-37C. Autonetics také naprogramoval funkční simulátory pro vývoj a testování letových programů a ověřovač vkládání kódů, který byl použit v centrále křídla ke generování kódů pro vstup do palubního počítače. Bylo nutné ověřit nejen správnost softwaru letového programu, ale neexistoval žádný kód, který by vedl k neoprávněnému nebo náhodnému spuštění. Společnost TRW, Inc. pokračovala ve své roli nezávislého ověřování, které se nejprve nazývalo ověřování a ověřování a poté se stala křížovou analýzou jaderné bezpečnosti (NSCCA). Společnost Logicon RDA byla vybrána k provedení NSCCA programů zaměřovacích a prováděcích plánů vyvinutých společností TRW. [1]

Když byla vyvinuta MM III, Autonetics generoval naváděcí rovnice, které byly naprogramovány do počítače D37D , který poprvé obsahoval hybridní explicitní naváděcí systém. Personál plánování společného strategického cílení vyžadoval novou třídu programu, aby vybral cíle pro systém s více hlavicemi. Pro tyto funkce byly vyvinuty raketové aplikační programy.

Další velká aktualizace operačního softwaru byla provedena v rámci programu Guidance Replacement Program. Společnost Autonetics (později získaná společností Boeing Co.) vyvinula potřebný software pro nový letový počítač.

Funkční popis

Tato část byla vyjmuta z původního dokumentu „Minuteman“ D-37C Digital Computer System Depot General. Autonetics, Division of North American Rockwell, Inc. Anaheim, California. FET-D-120-D37 / 4.

Řídící jednotka

Řídicí jednotka interpretuje a zpracovává všechny funkce stroje a skládá se z počitadla polohy, registru instrukcí a fázového registru.

1. Počítadlo polohy - Počítadlo polohy určuje kanál, ze kterého má být získána další instrukce.
2. Registr instrukcí - Registr instrukcí obsahuje instrukci, kterou má provést počítač. Tato instrukce definuje typ operace, která má být provedena, jako je sčítání, odčítání atd .; v případě potřeby určuje adresu umístění operandu a označuje adresu sektoru následující instrukce.
3. Fázový registr - Fázový registr se skládá ze tří klopných obvodů, které lze nastavit na jeden z osmi možných stavů, které indikují fázi letu. Slouží také jako přepínač výběru k určení, která skupina napěťových vstupů má být vzorkována, a jako indexový registr pro instrukci s modifikací. Stav fázového registru je k dispozici jako referenční výstupy stupně.

Aritmetická jednotka

Aritmetická jednotka se skládá ze tří registrů: akumulátor (A), spodní akumulátor (L) a číselný registr (N). Adresovatelné jsou pouze registry A a L.

1. Akumulátor (A-registr) - Akumulátor slouží jako hlavní registr počítače a uchovává výsledky všech aritmetických operací. Tento registr slouží jako výstupní registr pro telemetrii a znakové výstupy.
2. Lower Accumulator (L-register) - This register is used for certain arithmetic, input, logical operations or for quick access storage.
3. Registr čísel (N-registr) - Tento registr je používán logikou počítače během násobení a dělení a není adresovatelný.

Vstupní jednotka

1. Diskrétní vstupní vedení obecně slouží jako komunikační vedení z externího zařízení. Existují tři sady signálů typu „zapnuto - vypnuto“:
   1. Jedna sada vzorkuje 24 vstupních signálů.
   2. Jedna sada vzorků 19 externích vstupních signálů a 5 klopných obvodů z počítače.
   3. Jedna sada vzorků 21 vstupních signálů, dva klopné obvody a logický * nebo "7 diskrétních výstupních signálů.
2. Načtení programu - Hlavním vstupem pro načítání číselných dat a pokynů do paměti počítače je děrná páska (papír nebo mylar). Informace lze do počítače zadávat maximální rychlostí 800 pětibitových kódů za sekundu z fotoelektrické čtečky pásek. Data lze zadávat ručně z klávesnice, pokud je k dispozici ruční ovládací panel počítače (CMPC).
3. Detektor - Vstup detektoru je signál typu „zapnuto - vypnuto“ přijímaný z externího zdroje a indikuje pracovní stav specifikovaného externího zařízení. Monitor vstupu detektoru lze „resetovat“ pomocí speciální instrukce.
4. Inkrementální - Inkrementální vstupy jsou v zásadě nezávislé na ovládání programu a skládají se ze sedmi typů resolverů, dvou variabilních inkrementálních typů a jednoho pulzního typu. Tyto vstupy se shromažďují ve dvou čtyřslových smyčkách vstupních vyrovnávacích pamětí (V&R).
5. Napětí - Počítač je schopen řídit jeden z 32 vstupů stejnosměrného napětí na 8bitové binární číslo pod kontrolou programu. Analogová napětí jsou seskupena do čtyř sad po osmi vstupech. Rozsah je + 10 voltů s přesností 200 mV.
6. Kabel - Kabelové vstupy jsou sériové zprávy o délce až 96 bitů zadané do jednoho ze čtyř slov C-smyčky. Maximální rychlost přenosu dat v 1600 bitech za sekundu. Provoz kabelového vstupu je zahájen provedením instrukce Povolit kabelový vstup a probíhá v podstatě nezávisle na řízení programu.
7. Rádio - Rádiové vstupy jsou sériové zprávy neomezené délky zadávané do jednoho slova C-smyčky. Poté, co je nashromážděno 24 bitů, jsou informace přeneseny do kanálu MX Sector 054 a smyčka je připravena přijmout dalších 24 bitů. Maximální rychlost vstupních dat je 100 bitů za sekundu. Operace je zahájena instrukcí a probíhá v podstatě nezávisle na řízení programu.
8. Externí reset - Hlavní reset (Mr), Povolit zápis (Ew _c ), Zahájit načítání (Fs _c ) pouze pro pokladnu, Halt Prime (K ' _{h c} ), Run Prime (K' _{r c} ), Single Cycle Prime (K ' _{s c} ).

Výstupní jednotka

1. Diskrétní - Diskrétní výstupy poskytují dvě nezávislé sady výstupních vedení (32 a 15) pro celkem 47 signálů typu „zapnuto - vypnuto“. Výstupy jsou upravovány pod kontrolou programu a jsou odesílány do externího zařízení k počítači.
2. Napětí - K dispozici jsou čtyři výstupní vedení stejnosměrného napětí, přičemž každé je úměrné 8bitovému číslu včetně znaménka. Tyto řádky jsou aktualizovány rychlostí 9,27 voltů za 32 slov. Rozsah je + 10 voltů s přesností ± 200 mv.
3. Jeden znak - Jednoznakový výstup poskytuje čtyřbitové znaky vhodné pro psací stroj, děrovačku nebo jiné podobné výstupní zařízení. Každý znak automaticky vydá kontrolní paritní bit a dva časovací bity.
4. Kabel - Kabelovým výstupem je sériová zpráva o délce až 96 bitů přenášená ze čtyřslovné smyčky C. Maximální rychlost přenosu dat je 1600 bitů za sekundu * Operace je zahájena provedením instrukce ECO (Enable Cable Output) a probíhá v podstatě nezávisle na řízení programu.
5. Binární - Existují čtyři páry výstupů, které lze použít k ovládání externích zařízení, jako je gyroskop atd. Výstupní stavy jsou automaticky aktualizovány pod kontrolou programu každých 10 MS. Výstup je ve formě +1 nebo -1.
6. Telemetrie - Časový signál je vydáván pod kontrolou programu, což znamená, že akumulátor obsahuje informace, které mají být načteny externím zařízením přijímajícím časovací signál.
7. Miscellaneous - Miscellaneous - Tyto signály zahrnují chybový signál parity / ověření, indikaci režimu a referenci stupně.

Paměťová jednotka

Paměť počítače D-37C se skládá z rotujícího magnetického disku poháněného synchronním motorem při 6000 otáčkách za minutu. K disku přiléhají dvě pevné desky, které obsahují čtecí a zapisovací hlavy. Disk má na obou stranách tenký povlak z magnetického oxidu pro ukládání informací. Tento disk je podporován vzduchovými ložisky generovanými rotujícím diskem. Disk je pro hlavní paměť rozdělen na stopy nebo kanály po 128 slovech. Celková kapacita 7222 slov může být obsažena v 56 kanálech 128 sektorů, šesti 4-slovních smyčkách, jedné 8-slovní smyčce, jedné 16-slovní smyčce a šesti 1-slovních smyčkách.

Programování

Pokyny a formát datového slova D-37C

Počítač používá plné 24bitové instrukční slovo a datové slovo. Data jsou reprezentována v jedné ze dvou módů, jako 23bitový binární zlomek (celé slovo) nebo jako 10bitový zlomek (rozdělené slovo). Dva formáty jsou zobrazeny na obrázku. Pokyny mají také dva formáty, buď s příznakem, nebo bez příznaku, jak je uvedeno na obrázku. Následuje seznam všech dostupných pokynů s číselnými a mnemotechnickými kódy. Další informace o programování najdete na:

Kee, programovací příručka WT pro počítač D-37C. Anaheim, Kalifornie, Autonetics, Division of North American Rockwell, Inc., 30. ledna 1965.

Pokyny k počítači D-37C

Srovnání D-17B

Jak D-17B a D-37C počítačů byly navrženy a postaveny Autonetics, pak divize North American Aviation , později divize Boeing, pro reálném čase navádění a kontrolu Minuteman ICBM od startu do detonace. D-17B je součástí systému navádění raket NS-10Q pro Minuteman I, zatímco D-37C je součástí systému navádění raket NS-17 pro Minuteman II. Mezi těmito dvěma designy existuje mnoho základních podobností. Oba jsou synchronní, sériové stroje s pevnými disky pro primární paměť. Mají instrukce se dvěma adresami, přesnost na polovinu a celé slovo a mnoho podobných kódů obsluhy instrukcí. Rozdíly v obou počítačích jsou založeny hlavně na jejich odlišných technologiích. D-17B byl postaven v roce 1962 za použití primárně logiky diodového rezistoru a logiky diodového tranzistoru podle potřeby k realizaci svých logických obvodů. Na druhou stranu byl D-37C postaven v roce 1964 s použitím malých integrovaných obvodů od společnosti Texas Instruments s diskrétními součástmi pouze ve vnitřních zdrojích napájení.

Specifikace

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

Zdroj napájení

Jerrold Foutz, prezident, SMPS Technology byl odpovědným inženýrem studijního programu napájení a napájení počítačů pro navádění a řízení Minuteman D-37B, který definoval nejmodernější techniky později používané v jednom z prvních vojenských počítačů s integrovaným obvodem. Tyto techniky zahrnovaly vysokorychlostní ploché tranzistory a diody s plochým napájením (první křemíkové napájecí zařízení, které se mohly přepínat při frekvenci 20 kHz a vyšší), vysokofrekvenční měniče DC-DC (100 kHz snížené na 20 kHz pro bezpečnostní rezervy spolehlivosti), vysoká frekvence pulzní šířkově modulované napájecí zdroje (20 kHz), vícevrstvé desky plošných spojů s kovovým substrátem (odstraňování osmi wattů na kubický palec v prostorovém prostředí s nárůstem o 40 ° C, spojení se systémovým chladičem) a techniky obcházení záření, které odebíraly veškerou elektrickou energii z systém distribuce energie, včetně oddělení kondenzátorů, za méně než 1 mikrosekundu a na příkaz obnoven na stanovené napětí během několika mikrosekund. Odpovědný za vývoj těchto konceptů od průzkumného vývoje až po produkční design. Základní konfigurace napájecího zdroje byla zachována v pozdějších raketách Minuteman, zatímco ostatní komponenty prošly zásadním redesignem. Byl také vyvinut, ale nebyl použit, kompletní systém chlazení kapalným dielektrickým systémem založený na fázové změně. Tato studie poprvé ověřila, že takový systém může pracovat s nulovou gravitací a že kapalné dielektrikum nevykazovalo žádné problémy s kompatibilitou s vybranými elektronickými součástmi během zkušebního období trvajícího osm let.

Viz také

• D-17B
• D37D
• Minuteman (raketa)
• Inerciální navigační systém

Reference

1. Tony C. Lin. Vývoj mezikontinentálních balistických raketových systémů amerických vzdušných sil. Journal of Spacecraft and Rockets, sv. 40, č. 4, 2003. str. 491–509.
2. Dennis C. Reguli. Konverze počítače D-37C pro všeobecné použití. Air Force Institute of Technology, Wright-Patterson AFB, Ohio, School of Engineering, diplomová práce, 1974. 171 s.
3. Minuteman D-37C Rozdělení počítačové logiky. (Technické memorandum 64-343-2-8). Anaheim, Kalifornie. Autonetics, Division of North American Rockwell, Inc.
4. Generální oprava depa digitálního počítačového systému Minuteman D-37C. Anaheim, Kalifornie, Autonetics, divize společnosti North American Rockwell, Inc. FET-D-120-D37 / 4.
5. Martin H. Weik. Čtvrtý průzkum domácích elektronických digitálních výpočetních systémů. Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD, zpráva č. 1227, leden 1964. [1]
6. Jerrold Foutz, prezident SMPS Technology. [2]