Д-37С

D -37C (D37C) — это компьютерный компонент полностью инерциальной системы наведения ракеты NS-17 (MGS) для точного наведения на цель за тысячи миль. Система NS-17 MGS использовалась в МБР Minuteman II (LGM-30F). Система MGS, изначально разработанная и произведенная подразделением Autonetics Division компании North American Aviation , могла хранить во внутренней памяти несколько предварительно запрограммированных целей.

В отличие от других методов навигации, инерциальное наведение не полагается на наблюдения за положением земли или звезд, радио- или радиолокационные сигналы или любую другую информацию извне транспортного средства. Вместо этого инерциальный навигатор предоставляет информацию о наведении с помощью гироскопов , которые указывают направление, и акселерометров, которые измеряют изменения скорости и направления. Затем компьютер использует эту информацию для расчета положения транспортного средства и направляет его по курсу. Враги не могут «забить» систему ложной или запутанной информацией.

Центр логистики авиации Огдена на авиабазе Хилл является руководителем программы для семейства МБР Minuteman с января 1959 года. С июля 1965 года база несет полную ответственность за управление логистикой для Minuteman и остального парка МБР.

Компьютер D-37C состоит из четырех основных секций: памяти, центрального процессора (ЦП) и блоков ввода и вывода. Эти секции заключены в один корпус. Память представляет собой двухсторонний диск с фиксированной головкой, вращающийся со скоростью 6000 об/мин. Он содержит 7222 слова по 27 бит. Каждое слово содержит 24 бита данных и три разделительных бита, недоступных программисту. Память организована в 56 каналов по 128 слов каждый плюс десять каналов быстрого доступа от одного до шестнадцати слов. Память также включает аккумуляторы и регистр команд.

Ракета MM II была развернута с помощью дискового компьютера D-37C. Autonetics также программировала функциональные симуляторы для разработки и тестирования программы полета и верификатор вставки кода, который использовался в штаб-квартире крыла для генерации кодов для ввода в бортовой компьютер. Возникла необходимость проверить не только правильность программного обеспечения программы полета, но и отсутствие кода, который мог бы привести к несанкционированному или случайному запуску. TRW, Inc. продолжила свою роль независимой проверки, которая сначала называлась проверкой и валидацией, а затем стала перекрестным анализом ядерной безопасности (NSCCA). Logicon RDA была выбрана для выполнения NSCCA программ нацеливания и плана выполнения, разработанных TRW.[1]

Когда была разработана MM III, Autonetics сгенерировала уравнения наведения, которые были запрограммированы в компьютер D37D , который впервые содержал гибридную явную систему наведения. Новый класс программ требовался Объединенному штабу стратегического планирования нацеливания для выбора целей для системы с несколькими боеголовками. Для этих функций были разработаны программы применения ракет.

Следующее крупное обновление эксплуатационного программного обеспечения было сделано в рамках программы замены наведения. Компания Autonetics (позже приобретенная The Boeing Co.) разработала необходимое программное обеспечение для нового бортового компьютера.

Этот раздел взят из оригинального документа «Капитальный ремонт цифровой вычислительной системы самолета «Minuteman» D-37C». Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc., Анахайм, Калифорния. FET-D-120-D37/4.

Блок управления интерпретирует и обрабатывает все функции машины и состоит из счетчика местоположения, регистра команд и регистра фаз.

1. Счетчик местоположения — Счетчик местоположения определяет канал, с которого должна быть получена следующая инструкция.
2. Регистр инструкций - Регистр инструкций содержит инструкцию, которая должна быть выполнена компьютером. Эта инструкция определяет тип операции, которая должна быть выполнена, например, сложение, вычитание и т. д.; указывает адрес расположения операнда, когда это необходимо, и указывает адрес сектора следующей инструкции.
3. Регистр фазы - Регистр фазы состоит из трех триггеров, которые могут быть установлены в одно из восьми возможных состояний для указания фазы полета. Он также служит селекторным переключателем для определения того, какая группа входов напряжения должна быть оцифрована, и индексным регистром для инструкции с флагом модификации. Состояние регистра фазы доступно в качестве опорных выходов этапа.

Арифметическое устройство состоит из трех регистров: аккумулятора (A), нижнего аккумулятора (L) и числового регистра (N). Адресуются только регистры A и L.

1. Аккумулятор (A-регистр) - Аккумулятор служит в качестве основного регистра компьютера и хранит результаты всех арифметических операций. Этот регистр служит в качестве выходного регистра для телеметрии и вывода символов.
2. Нижний аккумулятор (L-регистр) — этот регистр используется для определенных арифметических, входных, логических операций или для быстрого доступа к памяти.
3. Числовой регистр (N-регистр) — этот регистр используется логикой компьютера при умножении и делении и не является адресуемым.

1. Дискретные входные линии обычно служат линиями связи с внешним оборудованием. Существует три набора сигналов типа «вкл.-выкл.»:
   1. Один набор производит выборку 24 входных сигналов.
   2. Один набор регистрирует 19 внешних входных сигналов и 5 триггеров внутри компьютера.
   3. Один набор производит выборку 21 входного сигнала, двух триггеров и логического «ИЛИ» 7 дискретных выходных сигналов.
2. Загрузка программы - Основным входом для загрузки числовых данных и инструкций в память компьютера является перфолента (бумажная или майларовая). Информация может быть введена в компьютер с максимальной скоростью 800 пятибитных кодов в секунду с фотоэлектрического считывателя ленты. Данные могут быть введены вручную с клавиатуры, если доступна панель ручного управления компьютером (CMPC).
3. Детектор - Вход детектора представляет собой сигнал типа "вкл - выкл", полученный от внешнего источника и указывающий на рабочее состояние указанного внешнего оборудования. Монитор входного детектора может быть "сброшен" с помощью специальной инструкции.
4. Инкрементный - Инкрементные входы в основном независимы от программного управления и состоят из семи резольверного типа, двух переменных инкрементного типа и одного импульсного типа. Эти входы накапливаются в двух четырехсловных входных буферных циклах (V&R).
5. Напряжение - Компьютер способен преобразовывать один из 32 входов постоянного напряжения в 8-битное двоичное число под управлением программы. Аналоговые напряжения сгруппированы в четыре набора по восемь входов в каждом. Диапазон составляет + 10 вольт с точностью 200 мВ.
6. Кабель - Кабельные входы представляют собой последовательные сообщения длиной до 96 бит, вводимые в одно из четырех слов C-контура. Максимальная скорость передачи данных 1600 бит в секунду. Операция кабельного входа начинается с выполнения инструкции Enable Cable Input и продолжается в основном независимо от программного управления.
7. Радио - Радиовходы представляют собой последовательные сообщения неограниченной длины, вводимые в одно слово C-контура. После накопления 24 бит информация передается в канал MX Sector 054, и контур готов принять еще 24 бита. Максимальная скорость входных данных составляет 100 бит в секунду. Операция начинается с инструкции и продолжается в основном независимо от программного управления.
8. Внешний сброс — общий сброс (Mr), разрешение записи (Ew _c ), начало загрузки (Fs _c ) только для проверки, остановка первичной загрузки (K' _{h c} ), запуск первичной загрузки (K' _{r c} ), однократная первичная загрузка (K' _{s c} ).

1. Дискретный - Дискретные выходы обеспечивают два независимых набора выходных линий (32 и 15) для общего количества 47 сигналов типа "вкл - выкл". Выходы изменяются под управлением программы и отправляются на оборудование, внешнее по отношению к компьютеру.
2. Напряжение - Доступны четыре линии выходного напряжения постоянного тока, каждая из которых пропорциональна 8-битному числу, включая знак. Эти линии обновляются со скоростью 9,27 вольт за 32 слова. Диапазон составляет + 10 вольт с точностью ± 200 мВ.
3. Одиночный символ - Выход одиночного символа обеспечивает четырехбитные символы, подходящие для пишущей машинки, ленточного перфоратора или другого подобного оборудования вывода. Бит проверки четности и два бита синхронизации автоматически выдаются с каждым символом.
4. Кабель - Выход кабеля представляет собой последовательное сообщение длиной до 96 бит, передаваемое из четырехсловного C-контура. Максимальная скорость передачи данных составляет 1600 бит в секунду*. Операция начинается с выполнения инструкции Enable Cable Output (ECO) и продолжается в основном независимо от программного управления.
5. Двоичный - есть четыре пары выходов, которые можно использовать для управления внешним оборудованием, таким как гироскоп и т. д. Состояния выходов автоматически обновляются под управлением программы каждые 10 мс. Выход имеет форму +1 или -1.
6. Телеметрия - под управлением программы выдается сигнал синхронизации, означающий, что аккумулятор содержит информацию, которая должна быть считана внешним оборудованием, принимающим сигнал синхронизации.
7. Разное — эти сигналы включают сигнал ошибки четности/проверки, индикацию режима и опорный сигнал этапа.

Память компьютера D-37C состоит из вращающегося магнитного диска, приводимого в движение синхронным двигателем со скоростью 6000 об/мин. Рядом с диском находятся две неподвижные головки, на которых размещены головки чтения и записи. Диск имеет тонкое магнитное оксидное покрытие с обеих сторон для хранения информации. Этот диск поддерживается воздушными подшипниками, создаваемыми вращающимся диском. Диск разделен на дорожки или каналы по 128 слов каждый для основной памяти. Общая емкость 7222 слова может содержаться в 56 каналах по 128 секторов, шести циклах по 4 слова, одном цикле по 8 слов, одном цикле по 16 слов и шести циклах по 1 слову.

Компьютер использует полное 24-битное слово инструкции и слово данных. Данные представлены одним из двух способов: как 23-битная двоичная дробь (полное слово) или как 10-битная дробь (разделенное слово). Эти два формата показаны на рисунке. Инструкции также имеют два формата: либо помеченные, либо не помеченные, как показано на рисунке. Ниже приведен список всех доступных инструкций с числовыми и мнемоническими кодами. Для получения дополнительной информации о программировании см.:

Ки, У. Т. Руководство по программированию компьютера D-37C. Анахайм, Калифорния, Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc., 30 января 1965 г.

Компьютеры D-17B и D-37C были спроектированы и построены компанией Autonetics, тогда подразделением North American Aviation , позже подразделением Boeing, для наведения в реальном времени и управления МБР Minuteman от запуска до детонации. D-17B является компонентом системы наведения ракет NS-10Q для Minuteman I, в то время как D-37C является компонентом системы наведения ракет NS-17 для Minuteman II. Между двумя конструкциями есть много основных сходств. Они обе являются синхронными последовательными машинами с фиксированными головками дисков для первичной памяти. Они имеют двухадресные инструкции, половинную и целую точность слова и много похожих кодов операторов инструкций. Различия в двух компьютерах основаны в основном на их различных технологиях. D-17B был построен в 1962 году с использованием в основном диодно-резисторной логики и диодно-транзисторной логики, необходимых для реализации его логических схем. С другой стороны, D-37C был построен в 1964 году ^[1] с использованием малогабаритных интегральных схем, изготовленных Texas Instruments, с дискретными компонентами только во внутренних источниках питания.

Минитмен усовершенствованный D-37B ПРОИЗВОДИТЕЛЬ Подразделение Autonetics компании North American AviationПРИЛОЖЕНИЯ Наведение и управление ракетамиПРОГРАММИРОВАНИЕ И ЧИСЛОВАЯ СИСТЕМА Внутренняя система счисления: Двоичная Двоичных цифр/слово: 27 Арифметическая система: Фиксированная точкаАРИФМЕТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА Исключить. Доступ к хранилищу МикросекДобавить 78Мульт 1,016Дивизия 2,030Арифметический режим: ПоследовательныйВремя: синхронноеОперация: ПоследовательнаяХРАНИЛИЩЕ Количество ДоступовСредние слова МикросекДиск 6,912 5,000 (средний) (каналы общего назначения)Диск 29 (Петли быстрого доступа) 40 (цикл из 1 слова) 160 (цикл из 4 слов) 320 (цикл из 8 слов) 640 (цикл из 16 слов)МОЩНОСТЬ, ПРОСТРАНСТВО, ВЕС И ПОДГОТОВКА ПЛОЩАДКИ Мощность компьютера 0,169 кВт Объем, компьютер 0,40 куб. фута Вес компьютера 26 фунтов

Джеррольд Фоутц, президент SMPS Technology, был ответственным инженером программы по исследованию питания компьютера управления и наведения Minuteman D-37B, которая определила современные методы, позже использованные в одном из первых военных компьютеров на интегральных схемах. Эти методы включали высокоскоростные силовые транзисторы и диоды в плоском корпусе (первые кремниевые силовые устройства, которые могли переключаться на частоте 20 кГц и выше), высокочастотные преобразователи постоянного тока в постоянный (100 кГц, сниженные до 20 кГц для обеспечения запаса надежности), высокочастотные источники питания с широтно-импульсной модуляцией (20 кГц), многослойные печатные платы на металлической подложке (удаление восьми ватт на кубический дюйм в космической среде с повышением температуры на 40 °C, соединение с радиатором системы) и методы обхода излучения, которые удаляли всю электрическую мощность из системы распределения питания, включая развязывающие конденсаторы, менее чем за 1 микросекунду и восстанавливали до указанного напряжения за несколько микросекунд по команде. Отвечал за разработку этих концепций от исследовательской разработки до производственного проектирования. Базовая конфигурация источника питания была сохранена в более поздних ракетах Minuteman, тогда как другие компоненты подверглись серьезным переделкам. Также была разработана, но не использовалась, полная система охлаждения на основе жидкого диэлектрика, основанная на изменении фазы. Это исследование впервые подтвердило, что такая система может работать в условиях невесомости, и что жидкий диэлектрик не показал никаких проблем совместимости с выбранными электронными компонентами в течение испытательного периода, длившегося восемь лет. ^[2]

• Д-17Б
• Д37Д
• Минитмен (ракета)
• Инерциальная навигационная система

1. Тони К. Лин. Разработка систем межконтинентальных баллистических ракет ВВС США. Журнал космических аппаратов и ракет, т. 40, № 4, 2003. С. 491–509.
2. Деннис К. Регули. Конверсия компьютера D-37C для приложений общего назначения. Технологический институт ВВС, авиабаза Райт-Паттерсон, Огайо, Инженерная школа, магистерская диссертация, 1974. 171 стр.
3. Разбор логики компьютера Minuteman D-37C. (Технический меморандум 64-343-2-8). Анахайм, Калифорния. Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc.
4. Ремонт цифровой вычислительной системы Minuteman D-37C в депо. Анахайм, Калифорния, Autonetics, подразделение North American Rockwell, Inc. FET-D-120-D37/4.
5. Мартин Х. Вайк. Четвертый обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем. Баллистические исследовательские лаборатории, Абердинский испытательный полигон, Мэриленд, Отчет № 1227, январь 1964 г. [1]
6. Джеррольд Фоутц, президент SMPS Technology. [2]