一个横向移位寄存器盒，建于1965年，用于Apollo测试

Apollo发射到月球之一的一个不受欢迎的方面是需要多少测试。我最近遇到了一部分这个测试的项目：计算机缓冲区。它基本上是一个接口的16位移位寄存器测试设备到apollo指导计算机。当移位寄存器现在是一个琐碎的电路，然后拍摄了一个装满晶体管的盒子，重量约为5磅。在这个博客文章中，我在这个单位内看，描述了其不寻常的包装和电路，并解释它是如何工作的。

计算机缓冲单元是4＆＃34;×6＆＃34;×6＆＃34;盒子。左侧的三个电气连接器被保护罩覆盖。它在底部具有湿度指示器和加压阀。

Apollo SpaceCraft即使坐在发射垫上也需要大量的测试。需要激活和分析各种测试所需的不同航天器组件的特征。控制室远离发射垫几英里，它是＆＃39; t实用要将单独的电线运行到每个组件。在每个组件中，NASA发明（和获得专利）一个复杂的数字测试系统，它在控制室和火箭之间有效地通信。该测试系统将数字命令发送到启动站点，控制和接口单元的机架以航天器组成件。这些单元解码了命令并执行指定的操作。从航天器的测量数据的分配数量以数字方式编码，并串行化以回到控制室。

测试的复杂性由下面的控制室说明。 2这不是任务控制，而是专门用于测试的单独的控制室，称为ACE-S / C（验收结账设备 - 航天器）。这些游戏机用控制开关，磁带读卡器，CRT显示，图表记录器和状态面板填写进行测试和记录结果。ACE-S / C系统支持手动，半自动和自动测试，由两个小型计算机1驱动。

测试的所有部分都是测试的，包括燃料电池，低温燃料储存，通信和环境控制。对于此博客文章，相关子系统是＆＃34;指导和导航＆＃34;，负责确定Apollo Spacecraft＆＃ 39;使用惯性导航在空间中的位置，并在适当的轨道上，包括登陆月球和＃39; s表面上的着陆。指导和导航的关键是Apollo Guiders计算机，70磅磅的计算机上板上的电影模块和命令模块。

在太空中，宇航员通过显示器/键盘（DSKY），一个盒子（上面），带有键，指示灯和数字显示器的盒子，盒子（上图）操作。但是用于接地测试，需要一种进入Apollo的命令的方法来自测试系统的指导计算机。解决方案是计算机缓冲单元，i＆＃39; m检查的框。要远程操作Apollo指导计算机，ACE测试系统将每个DSky KeyPress编码为16位命令3，并将其发送到缓冲单元。缓冲区将消息转换为串行，一次将一位传输到Apollo引导计算机，然后处理所需的按键。 4Thus，可以远程控制Apollo引导计算机进行测试，提供对引导和导航系统的控制，计算机缓冲单元是与Apollo引导计算机的接口。

接下来，I＆＃39; LL讨论计算机缓冲单元的物理结构。盖子盖上盖子揭示了内部的组件。 5主电路由六个水平电路板组成，连接到垂直背板板中;顶板下面可见。一个不寻常的特征是单位内部的干燥剂，拉链绑在壳体的右侧。该单位的设计师担心佛罗里达湿度和腐蚀的风险。 6防止潮湿的空气，机组在前面有一个阀门，可以用干燥的氮气加压。该装置的前部，可以看到湿度传感器，改变颜色以指示10％，20％和30％。湿度。如果内部湿度超过30％，则需要更换干燥剂，如警告标签所描述的。

我难以拆下电路板，难以紧紧地安装。下面的照片显示了连接到垂直背板的六个印刷电路板的堆叠。从连接器的电线直接焊接到背板。

随着电路板退出装置，将接线到背板上可见。

电路板可以像书一样打开以提供对内板的通道。电路板不会直接焊接到背板，但是通过短，柔性的电线连接，使它们分开。可以防止电路板之间的短路，它们与白板（可能）硅胶分开。

电路以非常不寻常的方式构建，即我以前的方式。在电路板上直接安装在电路板上的安装组件，组件安装在小板上，每个都将模块与逻辑门或两个模块安装在一起。这些较小的模块然后在主电路板上的销上焊接，形成两层板。它们在小板上构建了伪集成电路，然后从这些模块构成电路。

在电路板安装的逻辑模块特写镜头。在模块的下侧可见蓝色电阻。

很难看到夹在主板和较小模块之间的组件，但下面的侧视图显示了一些组件。两个板通过垂直销连接。左侧玻璃二极管可见。较长的部件是电阻器。闪亮的金属 - 罐晶体管位于模块的中间，更难以看。

该侧视图显示了连接到电路板（顶部）的闩锁模块（底部）。闩锁模块的二极管，电阻器和晶体管可见。

一个问题是为什么电路用附接到较大电路板的小型电路板实现，而不是直接在电路板上安装组件。这一方法似乎过于复杂，使电路板两次为厚。但是，它的优势是优势单独的逻辑模块可以单独制造，测试和修复，当半导体不太可靠时，在时代很重要。第二个，主板和逻辑模块是不同类型的印刷电路板：四层电路板，具有广泛间隔的四层电路板痕迹与单侧但密集的电路板。

该电路用名为二极管晶体管逻辑（DTL）的逻辑系列实现。这种类型的逻辑在20世纪60年代早期使用，因为它仅需要每栅极的一个（昂贵的）晶体管，在可能的情况下，使用更便宜的二极管。晶体管价格下降，晶体管 - 晶体管逻辑（TTL）由于其更好的性能而变得更加流行。目前，在大多数集成电路中使用了快速，低功耗CMOS逻辑。

我反向设计了下面的示意图，它显示了来自该单元的NOR门。此门具有两个输入，以及两个输出（由于下面将解释的原因）。如果两个输入都是低（0），则晶体管将关闭。结果，电阻将输出拉高，产生1个输出。

如果输入高，则电路的行为如下所示。电流从输入上拉电阻通过二极管和晶体管＆＃39; s基底，转动晶体管on.as，电流从输出流过晶体管到地，拉动输出低电平。电路实现NOR门：如果所有输入低，则输出为1，否则为0。

多个输出的原因是巧妙。如果将来自多个栅极的输出连接在一起，则如果任何输出低（即晶体管接通），则该组合输出将被拉低（即晶体管），否则将被电阻拉高。这个逻辑等同于AND门。当和门是实现的，而＃34;免费＆＃34;通过将输出连接在一起，而不需要额外的逻辑;这被称为有线 - 而且，你可以＆＃39; t使用的门和＃39;在两个不同的有线和门中使用输出，因为一切都将在一起。instead，门提供多个可以独立连接的输出;二极管保持彼此隔离的输出。

我检查的电路板有5种不同类型的逻辑模块8，从逆变器有1个输入，8个输出到带有两个2输入，5次输出或门的模块。这些模块遵循上面的电路，但输入不同的输入和产出。

移位寄存器背后的想法是在一行中存储多个位。中断时钟信号被激活，位移到一个位置。录音机可用于存储数据，将并行数据转换为串行，或转换串行数据到并行。在该缓冲单元中，移位寄存器将16位并行值从测试设备转换为Apollo引导计算机的串行数据流。 9.

该板实现了四个16位移位寄存器的四个位。下面的示意图显示了换档寄存器的单位阶段的电路。＆＃39; SA LOT继续进行，但我试图解释它。舞台的核心由两个锁存组成，它通过首次更新主锁存器来存储一个位。（每个锁存器都由两个交叉耦合或闸门组成，并且可以保持0或者a 1.）换档线是从移位寄存器级，正常输出和反相输出的输出。

移位寄存器的一个阶段。它可以并行读取比特，或从一个阶段移动到下一个阶段。

每个换档线被馈送到下一个阶段的行的换档，允许比特从阶段传送到阶段通过移位寄存器。换档和负载控制线以及和闸门，选择每个阶段的输入.with vift，输入将是前一级的偏移。随着负载高，输入读取了线条的外部位。这允许并行地读取16位数据字。（I＆＃39; m不确定清除位功能是否用于。）之后一位已加载到主锁存器中，时钟线被激活以将位加载到辅助锁存器中，完成换档或负载周期。

该单元的一个有趣功能是加载后，将锁存器中的值与输入值进行比较，以确保电路正常运行。如果存在不匹配，则比较和门将激活，清除匹配线。 （如果输入位为1并且锁存位为0，则比较和门将激活，反之亦然。）该电路还检测位输入线中的故障。每个位以两根线提供：一个具有位值的导线，一个具有反相位值。如果电线被破坏或受到噪声的影响，则比较将失败。 10.

该图显示了门的功能。请注意，圆形金色晶体管通过电路板微弱地可见。

11以上的电路板包含以下四个换档寄存器阶段。上面的照片显示了这些阶段如何将其映射到硬件上。外部信号（4对位线）在电路板底部输入，并通过输入逆变器。8个主锁存器或栅极实现四个主锁存器.Four次要锁存模块实现了四个辅助锁存器，因为每个模块包含两个也不是门。时钟驱动器，装载驱动器和移位驱动器提供8个时钟，负载和电路的移位信号的副本。最后，这两个匹配和栅极组合8匹配信号。（注意，由于通过有线实现和栅极，而且，它们不会使用额外的电路，并且不会出现在此图中。）

我＆＃39; LL与缓冲装置的I / O和电源有几个评论。该装置在前面有三个军用连接器。顶部是一个61引脚连接器，用于接收来自地面设备的并行数据和控制信号。（引脚数大于您可能期望的，因为每个位使用前面讨论的两根线。此外，其中许多61个引脚也是未使用的。）

该装置有三个连接器。该单元通过顶部的61引脚连接器从地面设备接收并行数据。中间连接器将串行数据传送到Apollo引导计算机。该装置通过底部连接器供电28伏，具有更大的高电流供应引脚。

中间连接器具有四个引脚，可向Apollo引导计算机提供串行数据流。接线有点异常。该装置代替在一个串行线上传输数据，而是使用两对线：一个来传输＆＃34; 0＆＃34;比特和一个传输＆＃34; 1＆＃34;位。要在单元和Apollo引导计算机之间提供电气隔离，这些信号通过两个小脉冲变压器传输，如下所示。当脉冲被馈送到脉冲变压器时，在输出上产生类似的脉冲。（在现代设备中，光学器提供类似的功能。）

顶部电路板上的两个脉冲变压器。每个小型变压器的直径约为1厘米。

本机上的底部连接器具有两个厚的引脚，为单位提供28伏。本机内部的视图显示电源转换器，密封的黑匣子。我认为这是一个转换28伏输入的开关电源模块逻辑电路所需的较低电压。它还提供了从电源的电气隔离。右侧的较小的黑匣子是电源输入上的EMI滤波器; Apollo地面测试设备遇到电压瞬变和电噪声的故障，因此它们增加了过滤。

这种计算机缓冲单元建于1965年，行业从晶体管转换到集成电路的时间。这可以解释单位＆＃39; S异常施工技术，类似于由离散元件构建的集成电路的小型电路板模块。 12幕后，摩托罗拉为NASA建造了类似的缓冲单元，用于使用集成电路（但是就像大大），13推出晶体管和集成电路在1965年是可行的方法。

此框还说明自20世纪60年代以来的集成电路技术的快速速度。第一个商用MOS集成电路是1964年和1970年的20位换档寄存器，英特尔正在生产512位移位寄存器。1971年，西部数字是销售UART芯片，将完整的并行和串行对话通信系统放在芯片上.Thus，花了6年时间缩小到一个芯片（或多或少）.nowadays此功能，这种功能形成了复杂芯片的一部分。可在1965年出版的，摩尔＆＃39;法律，莫雷丁＆＃39;法律，摩尔＆＃39;法律，在此盒子制造的同一年发表。

我在Twitter上宣布我的最新博客帖子，所以跟随我@kenshirriff。 （对应于此博客帖子的Twitter线程在这里。）我也有一个RSS Feed.Chanks到Steve Jurvetson让我检查这个工件。他的太空博物馆的视频之旅在这里。谢谢迈克斯图尔特，在这个方框提供文件和广泛的信息。

下面的照片显示了支持ACE测试的ACE计算机室。该系统由两个13位CDC 160-G MinIcuss控制。CDC 160-G小型计算机是13位计算机，13位地址，13位地址位寄存器，和13位算术。早期的CDC 160计算机是12位，CDC通过添加一个比特来改进160-G型号。据报道，CDC 160由Seymour Cray设计在一个周末。

在各个站点上有大约10个ACE装置进行测试。 ACE测试在承包商站点以及发射垫处执行。 ↩

要通过测试系统发送DSKY按键，每个键盘被编码为5位，如下所示。16位消息由1位组成，后跟5位密钥的三个副本，中间复制反转。（发送重量级检测到的通信错误中的按键。）

与Apollo Guidance计算机通信时键的编码。来自ACE-S / C操作员＆＃39; S手册。

Apollo引导计算机使用的串行协议与现代串行协议相比有点不寻常。单个串行线路，它使用两对电线：一个接收1位和一个接收0位。这工作得很好利用Apollo引导计算机硬件，其中包括响应于中断递增和递减计数器的特征。特别地，串行输入0触发了Shinc指令（左移），而串行输入1触发SHANC（换档和递增1）指令。

（中断触发的计数器机制除了在Apollo 11降落期间，当Apollo指南的电源和Rendezvous雷达的电源进行相位差时，该电源具有相位差。这导致了高度的中断率，超载Apollo Guidance计算机并导致重启。该目录在着名的1201和1202节目警报中指示。）

K-START（键盘选择为随机测试）面板用于将命令发送到Apollo Guidance计算机。来自ACE-S / C操作员＆＃39; S手册。

在ACE测试控制室中，DSKY按键在一个名为K-start（键盘 - 选项以启动随机测试的键盘选择）的面板上输入，如上所示。键盘对应于DSKY上的键盘，而它具有特定于测试的其他交换机。这些关键条目也可以记录在穿孔带上并高速播放。 ↩

该单位的另一个有趣特征是它如何安装在机架上。该单元的背面具有两个Teflon衬里孔。两个＆＃34;匕首别针＆＃34;从架子配合进入这些孔。前面，该装置有两个小压紧挂钩;齿条上的旋钮与挂钩啮合以将设备保持到位。安装钩是NAS 622型，航空航天标准。这里描述了阻碍机构。

缓冲器单元的背面，具有识别标签和匕首销的两个孔。标签说＆＃34;单位，计算机缓冲指导＆amp;导航。 naa / s＆amp; ID控制编号ME901-0271-0002。股票号合同号M5H3XA-450001。 naa / s＆amp; ID检查序列号控制数据公司MFGR部分No.106068-0002。 MFGR序列号10136SA08185。美国1965年11月19日。

Apolo SpacecraftDiscusses的文件验收结账设备由于湿度和空调不足，测试设备遇到的腐蚀问题。规格Don＆＃39; T讨论单位的加压，但是我假设他们使用基于氮气其他物品I＆＃39; VE研究。 ↩

我审查的电路板使用以下类型的模块：2304：1-In，8-OUT逆变器2309：3-IN，4，NOR 2311：4-IN，2-OUT NOR 2319：1-IN，4-OUT逆变器2314：双重2英寸，5 out，也不大于其他模块）↩

缓冲单元的规范描述了其目的：＆＃34;本说明书涵盖了指导和导航计算机缓冲器单元的要求，下文中称为G＆amp; n缓冲区.N缓冲区应形成数字的一部分测试命令系统（DTCS），它是自动结账设备（ACE）的上链接部分。ACE将被用作Apollo Space Craft的地面支持设备。G＆amp; N缓冲区应从中获取远程生成的数字测试命令通过DTCS的控制室，并应存储，验证和换下G＆amp; n数据，以将G＆amp; n在载板上的计算机上。＆＃34;

缓冲单元的功能图。来自规范MC 901-0666的图像由Mike Stewart提供。

该单位包括更多的功能，而不是换档寄存器（但不得多）.As显示在 ......