L'Apollo Guidance Computer
RETOUR SUR L'ORDINATEUR
QUI A AMENÉ L'HUMANITÉ SUR LA LUNE
L'équipage
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| 🚀 Romain Berthon | 🌖 Olivier Poncet | |
| @RomainTrm | @ponceto91 | |
| @romaintrm | @ponceto91 | |
| @ponceto91 | ||
| @ponceto91 |
Le contexte
25 mai 1961
Discours de J.F Kennedy devant le congrès Américain
« [...] I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the Moon and returning him safely to the Earth. [...] »
4 octobre 1957
Spoutnik, premier satellite artifitiel en orbite
29 juillet 1958
Création de la NASA.
7 octobre 1959
Première photographie de la face cachée de la Lune par la sonde Luna 3
12 avril 1961
Youri Gagarine est le premier homme dans l'espace
5 mai 1961
Alan Shepard est le premier américain dans l'espace
20 février 1962
John Glenn est le premier américain en orbite
Course à la Lune
Un objectif ambitieux pour espérer battre les Soviétiques
Un défi technologique
Concervoir un système embarqué en passant de ça ...
Un défi technologique
... à ça : l'Apollo Guidance Computer
Un ordinateur pour les guider tous
Charles Stark Draper
Le père de la navigation inertielle
C'est quoi l'AGC ?
Déroulé d'une mission
Déroulé d'une mission
La navigation : c'est quoi le haut ?
La navigation : où suis-je ?
La navigation : où vais-je ?
Le Digital AutoPilot (DAP)
Le Digital AutoPilot (DAP)
Le Digital AutoPilot (DAP)
Affichage de données à l'équipage
La liaison avec le sol et la télémétrie
Le hardware
Caractéristiques de l'AGC
- Fréquence principale de 2.048 MHz
- Processeur en complément à 1
- Largeur des registres de 16-bits
- Consommation de 55 Watts
- Dimensions de 61 cm × 32 cm × 17 cm
- Poids total de 32 Kg
La (r)évolution technologique
Quelle puissance ?
Architecture de l'AGC
Une architecture simple et efficace
Le processeur
Un ordinateur construit avec des portes « NOR »
Le processeur
Stocker l'état d'un bit : le latch
Le processeur
Stocker un bit en dehors de la RAM : les registres
Le processeur
Faire des calculs : l'ALU
Le processeur
L'unité arithmétique et logique
La mémoire vive
« The core memory »
La mémoire vive
« The erasable memory module »
- 2048 mots de 15 bits + 1 bit de parité
- soit 4Ko de mémoire de travail
La mémoire vive
« The erasable memory module »
La mémoire morte
« The core rope memory »
- 36864 mots de 15 bits + 1 bit de parité
- soit 72Ko de mémoire de programme
La mémoire morte
« The core rope memory »
La mémoire morte
« The core rope memory »
La mémoire morte
« The core rope memory »
La mémoire morte
« The core rope memory »
Le système d'entrées/sorties
Communiquer avec le monde extérieur
Le système
Le multiprocessing
Cooperative multiprogramming
&
Preemptive multiprogramming
Exécuteur : le "light OS" de l'AGC
Des espaces de mémoire vive fixes et dédiés :
- Core Set table
- Vector Accumulator areas (VAC)
- Wait list tables
Un ensemble de routines pour les manager.
Exécuteur : Le temps et les interruptions I/O synchrones
Interruptions avec "context switch"
- TIMER3 (scaled at 10ms) : WAITLIST task scheduler
- TIMER4 (scaled at 10ms) : periodic checks (RCS, IMU, DAP, ...)
- TIMER5 (scaled at 100ms) : DAP
- TIMER6 (scaled at 0.625ms) : timer for RCS jets
Aparté : Les compteurs
Les interactions I/O ne sont pas toutes synchrones
Usage du "Cycle stealing" pour éviter le context switch
Exécuteur : Gestion des erreurs
Trois modes :
- Program abort: P00DOO
- Program abort: software restarts
- Rebooting: AGC "fresh start"
Software restarts :
- Logique : Group table & Restart table (fixed memory)
- Etat : Phase table (erasable memory)
Interpréteur : la "VM" de l'AGC
Une nouvelle architecture CPU "logicielle"
Apporte des nouvelles capacités :
- doubles & triple précisions
- vecteurs
- matrices
- arithmétique
- trigonométrie
- ...
Interpretive : le langage de haut niveau
Interpretive : Langage de haut niveau
\[x = {-b + \sqrt{b^2-4ac} \over 2a}\]
Le software
L'interface utilisateur
Le DSKY
DSKY · Display and Keyboard
Le panneau de contrôle principal
Où le DSKY se niche
Interagir avec la machine
Programmes, verbes et noms
SHORT SYNTAX
digit digit
FULL SYNTAX
digit digit digit digit
EX: LAMP TEST
3
5
EX: MONITOR CURRENT TIME
1
6
3
6
Les programmes
| Service | |
|---|---|
| P00 | LGC Idling |
| P06 | PGNCS Power |
| P07 | Systems Test (Non-flight) |
| Ascent | |
| P12 | Powered Ascent Guidance |
| Coast | |
| P20 | Rendezvous Navigation |
| P21 | Ground Track Determination |
| P22 | RR Lunar Surface Navigation |
| P25 | Preferred Tracking Attitude |
| P27 | LGC Update |
| Pre-thrusting | |
| P30 | External delta-V |
| P32 | Co-elliptic Sequence Initiation (CSI) |
| P33 | Constant Delta Altitude (CDH) |
| P34 | Transfer Phase Initiation (TPI) |
| P35 | Transfer Phase Midcourse (TPM) |
| Thrust | |
|---|---|
| P40 | DPS Thrusting |
| P41 | RCS Thrusting |
| P42 | APS Thrusting |
| P47 | Thrust Monitor |
| Alignments | |
| P51 | IMU Orientation Determination |
| P52 | IMU Realign |
| P57 | Lunar Surface Alignment |
| Descent & Landing | |
| P63 | Landing Maneuvre Braking Phase |
| P64 | Landing Maneuvre Approach Phase |
| P66 | Rate of Descent Landing (ROD) |
| P68 | Landing Confirmation |
| Aborts & Backups | |
| P70 | DPS Abort |
| P71 | APS Abort |
| P72 | CSM Co-elliptic Sequence Initiation (CSI) Targeting |
| P73 | CSM Constant Delta Altitude (CDH) Targeting |
| P74 | CSM Transfer Phase Initiation (TPI) Targeting |
| P75 | CSM Transfer Phase Midcourse (TPM) Targeting |
| P76 | Target delta V. |
PROGRAM SELECT
3
7
digit
digit
EX: ENTER IDLE MODE
3
7
0
0
EX: LANDING CONFIRMATION
3
7
6
8
Surcharge de travail
Les incidents notables
Apollo 11 : "Twelve O two"
102:38:21 - Armstrong: "Sure do. Houston, you're looking at our Delta-H."
102:38:26 - Armstrong: "Program Alarm."
102:38:28 - Duke (CAPCOM): "It's looking good to us. Over."
102:38:30 - Armstrong: "It's a 1202."
102:38:32 - Aldrin: "1202."
102:38:42 - Armstrong: "Give us a reading on the 1202 Program Alarm."
102:38:53 - Duke (CAPCOM): "Roger. We got you; We're Go on that alarm."
Apollo 11 : "Twelve O two"
Surcharge de travail & Executive Overflow
Apollo 14 : "We need to look at a bit here."
105:10:00 - Haise (CAPCOM): "Okay, Antares; Houston. We'd like you to back out of that 52.
We need to look at a bit here."
105:10:10 - Mitchell: "Roger. Do you have some PADs ready for me this pass, Fred?"
105:10:18 - Haise (CAPCOM): "Okay. They're coming up in a minute, Ed.
You ready to copy a couple of steps here?"
105:10:28 - Mitchell: "Yes. Go ahead."
105:10:29 - Haise (CAPCOM): "Okay. We'd like a Verb 11 Noun 10 Enter, 30 Enter."
105:10:40 - Mitchell: "You got it."
105:11:00 - Mitchell: "You read the DSKY, Houston?"
105:11:05 - Haise (CAPCOM): "Antares, Houston. What we're looking at there is the abort bit,
and it looks set."
Apollo 14 : "We need to look at a bit here."
En cas de contact du bouton :
- Le bouton est-il actionnable ?
- Gère-t-on un retour en orbite ?
Apollo 14 : "We need to look at a bit here."
Le hack : MENTIR à l'AGC
- Démarrer le 1er programme responsable de l'alunissage
- Faire croire à un retour en orbite (via le DSKY)
- Attendre le démarrage du moteur
- Modifier le bit (via le DSKY)
- Ré-inscrire le vrai Major Mode (via le DSKY)
L'héritage du programme Apollo
A quoi cela nous sert aujourd'hui ?
Les retombées ont été immenses dans de nombreux domaines :
- La micro-électronique
- Les télécommunications
- L'informatique
- L'aéronautique
- L'aérospatiale
- L'automobile
- ...
Découvertes et évolutions
technologiques
- Les circuits intégrés
- L'informatique embarquée
- La programmation temps réel
**MAIS AUSSI**
- La nourriture lyophilisée
- Les couches pour bébés
- ...
L'ingéniérie matérielle
- Procédés de fabrication des circuits électroniques
- Durcissement aux radiations
- Augmentation de l'échelle d'intégration
- ↪ Small Scale Integration
- ↪ Medium Scale Integration
- ↪ Large Scale Integration
- ...
L'ingéniérie logicielle
- Un domaine bien disctinct des mathématiques
- Une approche rigoureuse du développement
- Des approches orientées robustesse et résilience
- Des abstractions (machine virtuelle, etc ...)
- Instrumentation du code
- ...
Conclusion
Références
The Apollo Guidance Computer
SUNBURST and LUMINARY
Curious Marc
@curious_marc
CuriousMarc
Ken Shirriff's Blog
@kenshirriff
KenShirriff
The Virtual AGC Project
@virtualagc/virtualagc
Moonjs
@siravan/moonjs
The AGC Source Code
Original source code for the command and lunar modules
@chrislgarry/Apollo-11
Apollo in realtime
Apollo flight journal
Nasa Images
https://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/images.html
Les figures de l'ombre
🚀 Merci 🌖
Des questions ?
