D-37C
D -37C (D37C) är datorkomponenten i den helt tröga NS-17 Missile Guidance Set (MGS) för exakt navigering till sitt mål tusentals mil bort. NS-17 MGS användes i Minuteman II (LGM-30F) ICBM. MGS, som ursprungligen designades och producerades av Autonetics Division of North American Aviation , kunde lagra flera förprogrammerade mål i sitt interna minne.
Till skillnad från andra navigeringsmetoder förlitar sig inte tröghetsvägledning på observationer av landpositioner eller stjärnor, radio- eller radarsignaler eller annan information utanför fordonet. Istället ger tröghetsnavigatorn vägledningsinformationen med hjälp av gyroskop som indikerar riktning och accelerometrar som mäter förändringar i hastighet och riktning. En dator använder sedan denna information för att beräkna fordonets position och vägleda det i dess kurs. Fiender kunde inte "jamma" systemet med falsk eller förvirrande information.
Ogden Air Logistics Center vid Hill AFB har varit programchef för Minuteman ICBM-familjen sedan januari 1959. Basen har haft fullständigt logistikansvar för Minuteman och resten av ICBM-flottan sedan juli 1965.
D-37C-datorn består av fyra huvudsektioner: minnet, den centrala processorenheten (CPU) och ingångs- och utgångsenheterna. Dessa avsnitt bifogas i ett fall. Minnet är en dubbelsidig skiva med fast huvud som roterar med 6000 rpm. Den innehåller 7222 ord på 27 bitar. Varje ord innehåller 24 databitar och tre distansbitar som inte är tillgängliga för programmeraren. Minnet är arrangerat i 56 kanaler med 128 ord vardera plus tio snabbåtkomstkanaler på ett till sexton ord. Minnet inkluderar även ackumulatorerna och instruktionsregistret.
MM II-missilen utplacerades med en D-37C diskdator. Autonetics programmerade också funktionella simulatorer för utveckling och testning av flygprogram, och kodinförarens verifierare som användes vid Wing-högkvarteret för att generera koderna för att gå in i den luftburna datorn. Det blev nödvändigt att inte bara verifiera att flygprogrammets programvara var korrekt, utan att det inte fanns någon kod som skulle leda till en obehörig eller oavsiktlig lansering. TRW, Inc. fortsatte sin roll som oberoende verifiering som först kallade verifiering och validering och sedan blev kärnsäkerhetskrysskontrollanalys (NSCCA). Logicon RDA valdes ut för att utföra NSCCA för inriktnings- och exekveringsplansprogram som utvecklats av TRW.[1]
När MM III utvecklades genererade Autonetics styrekvationerna som programmerades in i D37D -datorn, som innehöll ett hybridt explicit styrsystem för första gången. En ny klass av program krävdes av Joint Strategic Targeting Planning Staff för att välja mål för systemet med flera stridsspetsar. Missilapplikationsprogrammen utvecklades för dessa funktioner.
Nästa stora uppdatering av den operativa programvaran gjordes under Guidance Replacement Program. Autonetics (senare förvärvat av The Boeing Co.) utvecklade den nödvändiga programvaran för den nya flygdatorn.
Funktionsbeskrivning
Detta avsnitt är ett utdrag från originaldokumentet, "Minuteman" D-37C Digital Computer System Depot Overhaul. Autonetics, avdelningen för North American Rockwell, Inc. Anaheim, Kalifornien. FET-D-120-D37/4.
Styrenhet
Styrenheten tolkar och bearbetar alla maskinfunktioner och består av en platsräknare, instruktionsregistret och fasregistret.
- Platsräknare - Platsräknaren bestämmer från vilken kanal nästa instruktion ska erhållas.
- Instruktionsregister - Instruktionsregistret innehåller instruktionen som ska exekveras av datorn. Denna instruktion definierar typen av operation som ska utföras såsom addera, subtrahera, etc.; anger platsadressen för operanden vid behov och anger sektoradressen för nästa instruktion.
- Fasregistret - Fasregistret består av tre vippor som kan ställas in på ett av åtta möjliga tillstånd för att indikera flygfasen. Den fungerar också som en väljare för att bestämma vilken grupp av spänningsingångar som ska samplas och som ett indexregister för en modifieringsflaggad instruktion. Fasregistrets tillstånd är tillgängligt som stegreferensutgångar.
Aritmetisk enhet
Den aritmetiska enheten består av tre register: ackumulatorn (A), nedre ackumulatorn (L) och talregistret (N). Endast A- och L-registren är adresserbara.
- Ackumulator (A-register) - Ackumulatorn fungerar som datorns huvudregister och innehåller resultaten av alla aritmetiska operationer. Detta register fungerar som ett utgångsregister för telemetri- och teckenutgångar.
- Nedre ackumulator (L-register) - Detta register används för vissa aritmetiska, indata, logiska operationer eller för snabbåtkomstlagring.
- Nummerregister (N-register) - Detta register används av datorns logik under multiplikation och division och är inte adresserbart.
Ingångsenhet
- De diskreta ingångsledningarna tjänar i allmänhet som kommunikationsledningar från extern utrustning. Det finns tre uppsättningar signaler av "på - av"-typ:
- En uppsättning samplar 24 ingångssignaler.
- En uppsättning samplar 19 externa insignaler och 5 flip-flops inifrån datorn.
- En uppsättning samplar 21 ingångssignaler, två vippor och den logiska *eller" av 7 diskreta utsignaler.
- Programladdning - Huvudingången för att ladda numeriska data och instruktioner i datorns minne är ett hålband (papper eller mylar). Information kan matas in i datorn med en maximal hastighet av 800 fembitarskoder per sekund från en fotoelektrisk bandläsare. Data kan matas in manuellt från ett tangentbord om en datormanuell kontrollpanel (CMPC) är tillgänglig.
- Detektor - Detektoringången är en signal av "på - av"-typ som tas emot från en extern källa och indikerar arbetsstatus för en specificerad extern utrustning. Detektoringångsmonitorn kan "återställas" med hjälp av en speciell instruktion.
- Inkrementell - De inkrementella ingångarna är i princip oberoende av programstyrning och består av sju resolvertyper, två variabla inkrementella typer och en pulstyp. Dessa insignaler ackumuleras i de två inmatningsbuffertslingorna med fyra ord (V&R).
- Spänning - Datorn kan konvertera en av 32 likspänningsingångar till ett 8-bitars binärt tal under programkontroll. Analoga spänningar är grupperade i fyra uppsättningar med åtta ingångar vardera. Räckvidden är + 10 volt med en noggrannhet på 200 mV.
- Kabel - Kabelingångar är seriella meddelanden på upp till 96 bitars längd inmatade i ett av fyra ord i C-loopen. Maximal datahastighet i 1600 bitar per sekund. Kabelingångsdrift påbörjas genom att utföra instruktionen Aktivera kabelingång och fortsätter i princip oberoende av programkontroll.
- Radio - Radioingångar är seriella meddelanden av obegränsad längd inmatade i ett ord i C-loopen. Efter att 24 bitar har ackumulerats överförs informationen till kanal MX Sector 054 och slingan förbereds för att acceptera ytterligare 24 bitar. Maximal indatahastighet är 100 bitar per sekund. Operationen påbörjas av en instruktion och fortsätter i princip oberoende av programkontroll.
- Extern återställning - Masteråterställning (Mr), Aktivera skriv (Ew c ), Initiera laddning (Fs c ) endast för kassan, Stoppa Prime (K' h c ), Kör Prime (K' r c ), Single Cycle Prime (K' sc ) .
Utgångsenhet
- Diskret - De diskreta utgångarna tillhandahåller två oberoende uppsättningar utgångslinjer (32 och 15) för totalt 47 signaler av "på-av"-typ. Utgångarna modifieras under programstyrning och skickas till utrustning utanför datorn.
- Spänning - Det finns fyra utgångsledningar för likspänning, var och en proportionell mot ett 8-bitars tal inklusive tecknet. Dessa linjer uppdateras med hastigheten 9,27 volt per 32 ord gånger. Räckvidden är + 10 volt med en noggrannhet på ± 200 mv.
- Single Character - Utmatningen av enstaka tecken ger fyra-bitars tecken som är lämpliga för skrivmaskin, tape punch eller annan liknande utmatningsutrustning. En paritetskontrollbit och två timingbitar utfärdas automatiskt med varje tecken.
- Kabel - Kabelutgången är ett seriellt meddelande på upp till 96 bitars längd som sänds från C-loopen med fyra ord. Den maximala datahastigheten är 1600 bitar per sekund* Operationen påbörjas genom att köra instruktionen Enable Cable Output (ECO) och fortsätter i princip oberoende av programkontroll.
- Binär - Det finns fyra par utgångar som kan användas för att styra extern utrustning såsom gyro etc. Utgångstillstånden uppdateras automatiskt under programkontroll var 10:e MS. Utgången är i form av +1 eller -1.
- Telemetri - En tidsstyrningssignal avges under programstyrning som betyder att ackumulatorn innehåller information som ska läsas av den externa utrustningen som tar emot tidssignalen.
- Övrigt - Dessa signaler inkluderar Paritet/Verifiera felsignal, lägesindikering och stegreferens.
Minnesenhet
D-37C-datorminnet består av en roterande magnetisk skiva som drivs av en synkronmotor vid 6000 rpm. Intill skivan finns två fasta huvudplattor som rymmer läs- och skrivhuvudena. Skivan har en tunn magnetisk oxidbeläggning på båda sidor för att lagra information. Denna skiva stöds av luftlager som genereras av den roterande skivan. Disken är uppdelad i spår eller kanaler med 128 ord vardera för huvudminnet. En total kapacitet på 7222 ord kan finnas i de 56 kanalerna med 128 sektorer, sex 4-ordsslingor, en 8-ordsslinga, en 16-ordsloop och sex 1-ordsloopar.
Programmering
Datorn använder ett fullständigt 24-bitars instruktionsord och dataord. Data representeras på ett av två sätt, som en 23-bitars binär bråkdel (helt ord) eller som en 10-bitars bråkdel (delat ord). De två formaten visas i figuren. Instruktioner har också två format, antingen flaggade eller oflaggade enligt bilden. En lista med alla tillgängliga instruktioner med numeriska och mnemoniska koder följer. För mer information om programmering se:
Kee, WT Programmeringsmanual för D-37C-datorn. Anaheim, Kalifornien, Autonetics, Division of North American Rockwell, Inc., 30 januari 1965.
D-37C Datorinstruktioner
| MNEMONISK KOD | BESKRIVNING | NUMERISK KOD | KANAL (C), SEKTOR (S) |
|---|---|---|---|
| LÄGG TILL | Lägg till | 64 | C, S |
| ALC | Ackumulator vänster cykel | 00 | 26, S |
| ANA | OCH till ackumulator | 40 | 42, S |
| BÅGE | Ackumulatorns högercykel | 0 | 36, S |
| ARS | Ackumulator högerväxling | 0 | 32, S |
| AWC | Lägg till utan bär | 40 | 50, S |
| CLA | Rensa och lägg till | 44 | C, S |
| COA | Teckenutgång A | 0 | (40-76), S |
| CoM | Komplement | 40 | 46, S |
| DIA | Diskret ingång A | 40 | 02, S |
| DIB | Diskret ingång B | 40 | 00, S |
| DIC | Diskret ingång C | 40 | 20, S |
| DIV | Dela upp | 34 | C, S |
| DOA | Diskret utgång A | 40 | 54, XX2 |
| DOB | Diskret utgång B | 40 | 54, XX1 |
| DPP | Inaktivera plattformsström | 40 | 62, X20 |
| ECO | Aktivera kabelutgång | 40 | 62, X02 |
| ECI | Aktivera kabelingång | 40 | 62, X03 |
| EFC | Aktivera Fin Countdown | 40 | 26, S |
| EPP | Aktivera plattformskraft | 40 | 62, X40 |
| FCL | Fullständig jämför och begränsa | 14 | C, S |
| GBP | Generera bitmönster | 40 | 64, S |
| GPT | Generera paritetsbit | 40 | 60, S |
| HFC | Avbryt finnedräkning | 40 | 24, S |
| HPR | Stanna och fortsätt | 40 | 22, S |
| LPR | Ladda Fasregister | 40 | (70-76), S |
| MAL | Ändra A och L | 40 | 52, S |
| MIM | Minus magnitud | 40 | 44, S |
| MPY | Multiplicera | 24 | C, S |
| ORA | ELLER till Accumulator | 40 | 40, S |
| PLM | Plus Magnitude | 40 | 56, S |
| RIC | Radiokommunikation | 0 | 24 001 |
| RSD | Återställ detektor | 40 | 62, X10 |
| LEDSEN | Dela Lägg till | 60 | C, S |
| SAL | Delad ackumulator Vänsterväxling | 0 | 20, S |
| SAR | Delad ackumulator högerväxling | 0 | 30, S |
| SCL | Split Jämför och begränsa | 4 | C, S |
| SMP | Split Multiplicera | 20 | C, S |
| SPM | Split Plus Magnitude | 40 | 66, S |
| SRD | Simulera övergående | 0 | 16, S |
| SSU | Dela subtrahera | 70 | C, S |
| STO | Butiksackumulator | 51 | C, S |
| SUB | Subtrahera | 74 | C, S |
| TMI | Överföring på minus | 30 | C, S |
| TRA | Överföra | 50 | C, S |
| TSM | Transfer Sektor på minus | 40 | 06, S |
| TSZ | Överför sektorn på noll | 40 | 04, S |
| TZE | Överför på noll | 10 | C, S |
| VIA | Spänningsingång A | 40 | 10, S |
| VIB | Spänningsingång B | 40 | 12, S |
| VIC | Spänningsingång C | 40 | 14, S |
| VID | Spänningsingång D | 40 | 16, S |
| TÄVLA | Spänningsingång E | 40 | 30, S |
| VIF | Spänningsingång F | 40 | 32, S |
| VIG | Spänningsingång G | 40 | 34, S |
| VIH | Spänningsingång H | 40 | 36, S |
D-17B Jämförelse
Både D-17B och D-37C-datorerna designades och byggdes av Autonetics, sedan en division av North American Aviation , senare en division av Boeing, för realtidsvägledning och kontroll av en Minuteman ICBM från uppskjutning till detonation. D-17B är en komponent i missilstyrningssystemet NS-10Q för Minuteman I, medan D-37C är en komponent i NS-17 missilstyrningssystemet för Minuteman II. Det finns många grundläggande likheter mellan de två designerna. De är båda synkrona, seriella maskiner med fasta huvuddiskar för primärminne. De har tvåadressersinstruktioner, halv- och helordsprecision, och många liknande instruktionsoperatörskoder. Skillnaderna mellan de två datorerna är främst baserade på deras olika teknologier. D-17B byggdes 1962 med i första hand diod-resistorlogik och diod-transistorlogik efter behov för att realisera sina logiska kretsar. Å andra sidan byggdes D-37C 1964 med hjälp av småskaliga integrerade kretsar tillverkade av Texas Instruments med diskreta komponenter endast i de interna strömförsörjningarna.
| Modell: | D-17B | D-37C |
|---|---|---|
| År: | 1962 | 1964 |
| Typ: | Seriell, Synkron | |
| Nummersystem: | Binär, fixpunkt, 2:s komplement | |
| Dataordslängd: | 11 eller 24 bitar (dubbel precision) | |
| Instruktionsordslängd: | 24 bitar | |
| Antal instruktioner: | 39 | 57 |
| Utförandetider: | ||
| Lägg till | 78 1/8 mikrosek | Samma |
| Multiplicera | 1 millisek | Samma |
| Dela upp | (programvara) | 2 msek |
| Klockkanal: | 345,6 kHz | Samma |
| Adressering: | Direkt från hela minnet |
Direkt i banken (1/4 av minnet) |
| Minne: | ||
| Ordets längd | 24 bitar plus 3 timing | Samma |
| Typ | Järnoxidbelagd NDRO-skiva | |
| Cykeltid | 78 1/8 mikrosek minimum | " |
| Kapacitet |
5 454 eller 2 727 ord (dubbel precision) |
14 444 eller 7 222 ord |
| Ingång/utgång: | ||
| Ingångslinjer | 48 digital |
65 digital 32 analog |
| Utgångslinjer |
28 digitala 12 analoga 3 pulser |
45 digitala 16 analoga 8 pulser |
| Program | 800 5-bitars tecken/sek | Samma |
| Fysiska egenskaper: | ||
| Mått | 20" hög, 29" diameter | 20,9 × 6,9 × 9,5" |
| Kraft | 28 VDC ±1 V vid 19 A | 28 VDC ±1,7 V vid 15 A |
| Kretsar: | Diskret DRL och DTL | IC DRL och DTL |
| Programvara: | Minimal fördröjning kodningsmaskin språk modulära specialsubrutiner | |
| Pålitlighet: | 5,5 år MTBF | (klassificerad) |
Specifikationer
MINUTEMAN ADVANCED D-37B TILLVERKARE Autonetics Division of North American Aviation APPLIKATIONER Missilstyrning och kontroll PROGRAMMERING OCH NUMERISKT SYSTEM Internt nummersystem: Binärt Binära siffror/ord: 27 Aritmetiskt system: Fixpunkt ARITMETISK ENHET Exkl. Stor. Access Microsec Add 78 Mult 1,016 Div 2,030 Aritmetiskt läge: Seriell timing: Synkronoperation: Sekventiell LAGERNING Antal åtkomst Medium Words Microsec Disk 6,912 5,000 (Avg) (General Purpose Channels) Disk 29 (Rapid Access Loops) Word loop) 160 (slinga med 4 ord) 320 (slinga med 8 ord) 640 (slinga med 16 ord) EFFEKT, UTRYMME, VIKT OCH FÖRBEREDELSE AV PLATS Effekt, dator 0,169 kW Volym, dator 0,40 cu ft Vikt, dator 26 lbsStrömförsörjning
Jerrold Foutz, VD, SMPS Technology var ansvarig ingenjör för Minuteman D-37B studieprogrammet för styrning och styrdatorströmförsörjning som definierade den senaste tekniken som senare användes i en av de första militärdatorerna med integrerade kretsar. Dessa tekniker inkluderade höghastighetstransistorer kiselkraftenheterna som kunde växla vid 20 kHz och högre), högfrekventa DC-DC-omvandlare (100 kHz reducerat till 20 kHz för tillförlitlighetssäkerhetsmarginaler), högfrekvens pulsbreddsmodulerade strömförsörjningar (20 kHz), flerskiktskretskort av metallsubstrat (borttagning av åtta watt per kubiktum i rymdmiljö med 40°C höjning, koppling till systemets kylfläns) och tekniker för kringgående av strålning som tog bort all elektrisk kraft från kraftdistributionssystemet, inklusive frånkopplingskondensatorer, på mindre än 1 mikrosekund och återställs till den specificerade spänningen på några mikrosekunder på kommando. Ansvarig för att utveckla dessa koncept från explorativ utveckling till produktionsdesign. Den grundläggande strömförsörjningskonfigurationen bibehölls i senare Minuteman-missiler medan andra komponenter genomgick stora omkonstruktioner. Också utvecklat, men inte använt, var ett komplett flytande dielektriskt kylsystem baserat på fasförändring. Denna studie verifierade, för första gången, att ett sådant system kunde fungera utan tyngdkraft, och att det flytande dielektrikumet inte visade några kompatibilitetsproblem med de valda elektroniska komponenterna under en testperiod som varade i åtta år.
Se även
- Tony C. Lin. Utveckling av US Air Force Intercontinental Ballistic Missile Weapon Systems. Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 40, nej. 4, 2003. s. 491–509.
- Dennis C. Reguli. Konvertering av D-37C-datorn för allmänna tillämpningar. Air Force Institute of Technology, Wright-Patterson AFB, Ohio, School of Engineering, Master's Thesis, 1974. 171 s.
- Minuteman D-37C Datorlogikfel. (Teknisk Memorandum 64-343-2-8). Anaheim, Kalifornien. Autonetics, division för North American Rockwell, Inc.
- Minuteman D-37C Digital Computer System Depå Översyn. Anaheim, Kalifornien, Autonetics, avdelningen för North American Rockwell, Inc. FET-D-120-D37/4.
- Martin H. Weik. En fjärde undersökning av inhemska elektroniska digitala datorsystem. Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD, rapport nr 1227, januari 1964. [1]
- Jerrold Foutz, VD, SMPS Technology. [2]