D-37C
D -37C （D37C）は、全慣性式NS-17ミサイル誘導装置（MGS）のコンピュータコンポーネントであり、数千マイル離れた目標への正確な航行を可能にします。NS-17 MGSは、ミニットマンII （LGM-30F）ICBMに搭載されました。MGSは、もともとノースアメリカン・アビエーション社のオートネティクス部門によって設計・製造され、内部メモリに複数のプログラム済み目標を保存できました。
他の航法方法とは異なり、慣性誘導は地上の位置や星の観測、無線やレーダー信号、その他機体外部からの情報に依存しません。慣性航法装置は、方向を示すジャイロスコープと速度と方向の変化を測定する加速度計を用いて誘導情報を提供します。コンピューターはこの情報を用いて機体の位置を計算し、進路を誘導します。敵は虚偽の情報や混乱を招く情報を用いてこのシステムを「妨害」することはできません。
ヒル空軍基地のオグデン航空物流センターは、 1959年1月以来、ミニットマンICBMファミリーのプログラムマネージャーを務めています。同基地は、1965年7月以来、ミニットマンおよびその他のICBM艦隊の完全な物流管理責任を負っています。
D-37Cコンピュータは、メモリ、中央処理装置（CPU）、入出力ユニットの4つの主要セクションで構成されています。これらのセクションは1つのケースに収められています。メモリは両面固定ヘッドのディスクで、6000rpmで回転します。27ビットのワードが7222個格納されています。各ワードには、24のデータビットと、プログラマにはアクセスできない3つのスペーサービットが含まれています。メモリは、128ワードのチャネルが56個と、1～16ワードの高速アクセスチャネルが10個配置されています。メモリには、アキュムレータと命令レジスタも含まれています。
MM IIミサイルはD-37Cディスクコンピュータと共に配備されました。オートネティクス社は、飛行プログラムの開発と試験のための機能シミュレータ、そして航空団本部で機上コンピュータに入力するコードを生成するために使用されたコードインサータ検証装置も開発しました。飛行プログラムのソフトウェアが正しいことだけでなく、不正な発射や偶発的な発射につながるコードが存在しないことを検証する必要が生じました。TRW社は、当初は検証と妥当性確認と呼ばれ、後に核安全性クロスチェック分析（NSCCA）と呼ばれる独立した検証業務を継続しました。ロジコンRDA社は、 TRW社が開発した標的指定および実行計画プログラムのNSCCAを実施するために選定されました。[1]
MM IIIの開発時、オートネティクス社はD37Dコンピュータにプログラムされた誘導方程式を生成しました。このコンピュータには、初めてハイブリッド明示誘導システムが搭載されていました。統合戦略標的計画スタッフは、多弾頭システムの標的を選択するために、新しい種類のプログラムを必要としました。これらの機能のために、ミサイル応用プログラムが開発されました。
運用ソフトウェアの次の主要なアップデートは、ガイダンス・リプレイスメント・プログラムの一環として行われました。Autonetics社（後にボーイング社に買収）が、新しいフライトコンピューターに必要なソフトウェアを開発しました。
機能説明
このセクションは、原文「ミニットマン」D-37Cデジタルコンピュータシステムデポオーバーホール（Autonetics, Division of North American Rockwell, Inc., Anaheim, California. FET-D-120-D37/4）から抜粋したものです。
制御ユニット
制御ユニットはすべてのマシン機能を解釈して処理し、位置カウンタ、命令レジスタ、および位相レジスタで構成されます。
- ロケーション カウンター - ロケーション カウンターは、次の命令を取得するチャネルを決定します。
- 命令レジスタ - 命令レジスタは、コンピュータが実行する命令を保持します。この命令は、加算、減算などの演算の種類を定義し、必要に応じてオペランドの位置アドレスを指定し、次の命令のセクターアドレスを示します。
- 位相レジスタ - 位相レジスタは3つのフリップフロップで構成され、飛行位相を示す8つの状態のいずれかに設定できます。また、サンプリングする電圧入力グループを選択するセレクタスイッチとして、また、変更フラグ付き命令のインデックスレジスタとしても機能します。位相レジスタの状態は、ステージリファレンス出力として利用できます。
演算ユニット
演算ユニットは、アキュムレータ（A）、下位アキュムレータ（L）、数値レジスタ（N）の3つのレジスタで構成されています。アドレス指定できるのはAレジスタとLレジスタのみです。
- アキュムレータ（Aレジスタ） - アキュムレータはコンピュータのメインレジスタとして機能し、すべての算術演算の結果を保持します。このレジスタは、テレメトリおよび文字出力の出力レジスタとして機能します。
- 下位アキュムレータ (L レジスタ) - このレジスタは、特定の算術演算、入力演算、論理演算、または高速アクセス ストレージに使用されます。
- 数値レジスタ (N レジスタ) - このレジスタは、乗算および除算中にコンピュータのロジックによって使用され、アドレス指定できません。
入力ユニット
- ディスクリート入力ラインは、通常、外部機器からの通信ラインとして機能します。「オン/オフ」タイプの信号には3つのセットがあります。
- 1 セットで 24 個の入力信号をサンプリングします。
- 1 セットは、コンピューター内部から 19 個の外部入力信号と 5 個のフリップフロップをサンプリングします。
- 1 セットは 21 個の入力信号、2 つのフリップフロップ、および 7 つの個別出力信号の論理和をサンプリングします。
- プログラムロード - 数値データと命令をコンピュータメモリにロードするための主な入力は、パンチテープ（紙またはマイラーテープ）です。光電式テープリーダーからコンピュータに入力される情報は、最大毎秒800個の5ビットコードです。コンピュータ手動制御パネル（CMPC）が利用可能な場合は、キーボードから手動でデータを入力することもできます。
- 検出器 - 検出器入力は外部ソースから受信される「オン/オフ」型の信号であり、指定された外部機器の動作状態を示します。検出器入力モニタは、特別な命令によって「リセット」することができます。
- インクリメンタル - インクリメンタル入力は基本的にプログラム制御から独立しており、7つのレゾルバ型、2つの可変インクリメンタル型、および1つのパルス型で構成されています。これらの入力は、2つの4ワード入力バッファループ（V&R）に蓄積されます。
- 電圧 - コンピュータは、プログラム制御により、32個の直流電圧入力の1つを8ビットの2進数に変換できます。アナログ電圧は、8個の入力を4組にグループ化します。範囲は+10ボルト、精度は200mVです。
- ケーブル - ケーブル入力は、Cループの4つのワードのいずれかに入力される最大96ビット長のシリアルメッセージです。最大データレートは1600ビット/秒です。ケーブル入力操作は、ケーブル入力有効化命令の実行によって開始され、基本的にプログラム制御とは独立して進行します。
- 無線 - 無線入力は、Cループの1ワードに入力される、長さ無制限のシリアルメッセージです。24ビットが蓄積されると、情報はMXセクター054チャネルに転送され、ループは次の24ビットの入力待ち状態になります。最大入力データレートは100ビット/秒です。この動作は命令によって開始され、基本的にプログラム制御とは独立して進行します。
- 外部リセット - マスター リセット (Mr)、書き込み有効化 (Ew c )、チェックアウト専用のロード開始 (Fs c )、プライム停止 (K' h c )、プライム実行 (K' r c )、シングル サイクル プライム (K' s c )。
出力ユニット
- ディスクリート出力 - ディスクリート出力は、2組の独立した出力ライン（32本と15本）を備え、合計47のオン/オフ型信号を生成します。出力はプログラム制御によって変更され、コンピュータ外部の機器に送信されます。
- 電圧 - 4本のDC電圧出力ラインがあり、それぞれが符号を含む8ビットの数値に比例します。これらのラインは、32ワードごとに9.27ボルトの速度で更新されます。出力範囲は+10ボルト、精度は±200mVです。
- 単一文字 - 単一文字出力は、タイプライター、テープパンチ、その他の類似の出力機器に適した4ビット文字を提供します。各文字には、パリティチェックビットと2つのタイミングビットが自動的に出力されます。
- ケーブル - ケーブル出力は、4ワードのCループから送信される最大96ビット長のシリアルメッセージです。最大データレートは1600ビット/秒です*。この動作は、ケーブル出力有効化（ECO）命令の実行によって開始され、基本的にプログラム制御とは独立して進行します。
- バイナリ - ジャイロなどの外部機器を制御するために使用できる4組の出力があります。出力状態はプログラム制御により10ミリ秒ごとに自動的に更新されます。出力は+1または-1の形式で表されます。
- テレメトリ - プログラム制御下でタイミング信号が発行され、アキュムレータにタイミング信号を受信する外部機器によって読み取られる情報が含まれていることを示します。
- その他 - これらの信号には、パリティ/検証エラー信号、モード表示、ステージ参照が含まれます。
メモリユニット
D-37Cコンピュータメモリは、6000 rpmの同期モーターによって駆動される回転磁気ディスクで構成されています。ディスクに隣接して、読み取りヘッドと書き込みヘッドを収容する2つの固定ヘッドプレートがあります。ディスクの両面には、情報を保存するための薄い磁性酸化コーティングが施されています。このディスクは、回転ディスクによって生成されるエアベアリングによって支持されます。ディスクは、メインメモリ用に128ワードのトラックまたはチャネルに分割されています。合計7222ワードの容量は、128セクターの56チャネル、6つの4ワードループ、1つの8ワードループ、1つの16ワードループ、そして6つの1ワードループに格納されます。
プログラミング
コンピュータは24ビットの命令ワードとデータワードを使用します。データは、23ビットのバイナリ小数部（フルワード）または10ビット小数部（スプリットワード）のいずれかの形式で表現されます。図に2つの形式を示します。命令にも、図に示すようにフラグ付きとフラグなしの2つの形式があります。使用可能なすべての命令と、数値コードおよびニーモニックコードの一覧を以下に示します。プログラミングの詳細については、以下を参照してください。
Kee, WT著『D-37Cコンピュータプログラミングマニュアル』カリフォルニア州アナハイム、Autonetics社（North American Rockwell, Inc.傘下）、1965年1月30日。
D-37Cコンピュータの説明書
| ニーモニックコード | 説明 | 数値コード | チャネル（C）、セクター（S） |
|---|---|---|---|
| 追加 | 追加 | 64 | C、S |
| アルク | アキュムレータ左サイクル | 00 | 26、S |
| 全日空 | ANDとアキュムレータ | 40 | 42、S |
| アーク | アキュムレータ右サイクル | 0 | 36、S |
| ARS | アキュムレータ右シフト | 0 | 32、S |
| AWC | 繰り上がりなしの加算 | 40 | 50、S |
| CLA | クリアして追加 | 44 | C、S |
| COA | 文字出力A | 0 | (40-76)、S |
| CoM | 補体 | 40 | 46、S |
| DIA | 離散入力A | 40 | 02、S |
| DIB | 離散入力B | 40 | 00、S |
| DIC | 離散入力C | 40 | 20、S |
| 部門 | 分ける | 34 | C、S |
| 死亡 | ディスクリート出力A | 40 | 54、XX2 |
| 生年月日 | ディスクリート出力B | 40 | 54、XX1 |
| 公衆衛生局 | プラットフォーム電源を無効にする | 40 | 62、X20 |
| エコ | ケーブル出力を有効にする | 40 | 62、X02 |
| ECI | ケーブル入力を有効にする | 40 | 62、X03 |
| EFC | 細かいカウントダウンを有効にする | 40 | 26、S |
| EPP | プラットフォームのパワーを有効にする | 40 | 62、X40 |
| FCL | 完全な比較と制限 | 14 | C、S |
| 英ポンド | ビットパターンを生成する | 40 | 64、S |
| GPT | パリティビットを生成する | 40 | 60、S |
| HFC | 罰金カウントダウンを停止 | 40 | 24、S |
| HPR | 停止して進む | 40 | 22、S |
| LPR | ロードフェーズレジスタ | 40 | (70-76)、S |
| マル | AとLを変更する | 40 | 52、S |
| MIM | マイナスマグニチュード | 40 | 44、S |
| MPY | 掛け算 | 24 | C、S |
| オラ | ORとアキュムレータ | 40 | 40、S |
| PLM | プラスマグニチュード | 40 | 56、S |
| RIC | 無線通信 | 0 | 24,001 |
| RSD | リセット検出器 | 40 | 62、X10 |
| 悲しい | 分割追加 | 60 | C、S |
| サル | スプリットアキュムレータ左シフト | 0 | 20、S |
| サー | スプリットアキュムレータ右シフト | 0 | 30、S |
| SCL | 分割比較と制限 | 4 | C、S |
| SMP | 分割乗算 | 20 | C、S |
| SPM | スプリットプラスマグニチュード | 40 | 66、S |
| SRD | 過渡シミュレーション | 0 | 16、S |
| SSU | 分割減算 | 70 | C、S |
| STO | ストアアキュムレータ | 51 | C、S |
| サブ | 減算 | 74 | C、S |
| TMI | マイナスでの転送 | 30 | C、S |
| 交通 | 移行 | 50 | C、S |
| TSM | マイナスの転送セクター | 40 | 06、S |
| TSZ | ゼロの転送セクター | 40 | 04、S |
| ツェ | ゼロでの転送 | 10 | C、S |
| 経由 | 電圧入力A | 40 | 10、S |
| VIB | 電圧入力B | 40 | 12、S |
| ビクトリア州 | 電圧入力C | 40 | 14、S |
| ビデオ | 電圧入力D | 40 | 16、S |
| VIE | 電圧入力E | 40 | 30、S |
| VIF | 電圧入力F | 40 | 32、S |
| ヴィグ | 電圧入力G | 40 | 34、S |
| VIH | 電圧入力H | 40 | 36、S |
D-17Bの比較
D-17Bと D-37C の両コンピュータは、当時はノースアメリカン・アビエーションの一部門で後にボーイングの一部門となったオートネティクス社によって設計・製造されたもので、ミニットマン ICBM の発射から爆発までのリアルタイム誘導・制御を目的としている。D-17B はミニットマン I の NS-10Q ミサイル誘導システムのコンポーネントであり、D-37C はミニットマン II の NS-17 ミサイル誘導システムのコンポーネントである。2 つの設計には多くの基本的な類似点がある。どちらも主記憶装置に固定ヘッド ディスクを搭載した同期式シリアル マシンである。2 アドレス命令、ハーフ ワードとフル ワードの精度、および多くの類似した命令演算子コードを備えている。2 台のコンピュータの違いは、主に異なるテクノロジに基づく。D-17B は、論理回路を実現するために、主にダイオード抵抗ロジックとダイオード トランジスタ ロジックを使用して 1962 年に製造された。一方、D-37Cは1964年にテキサスインスツルメンツ社製の小規模集積回路を使用して製造され[1]、内部電源にのみディスクリート部品が使用されていました。
| モデル： | D-17B | D-37C |
|---|---|---|
| 年： | 1962 | 1964 |
| タイプ： | シリアル、同期 | |
| 番号システム: | 2進数、固定小数点、2の補数 | |
| データワード長: | 11 ビットまたは 24 ビット (倍精度) | |
| 命令ワード長: | 24ビット | |
| 命令数: | 39 | 57 |
| 実行時間: | ||
| 追加 | 78 1/8マイクロ秒 | 同じ |
| 掛け算 | 1ミリ秒 | 同じ |
| 分ける | （ソフトウェア） | 2ミリ秒 |
| クロック チャネル: | 345.6 kHz | 同じ |
| アドレッシング： | メモリ全体の直接 | バンク内で直接 （メモリの1/4） |
| メモリ： | ||
| 単語の長さ | 24ビット＋3タイミング | 同じ |
| タイプ | 酸化鉄コーティングNDROディスク | |
| サイクルタイム | 78 1/8マイクロ秒最小 | 「 |
| 容量 | 5,454または2,727ワード （倍精度） | 14,444語または7,222語 |
| 入出力: | ||
| 入力行 | 48デジタル | デジタル65、 アナログ32 |
| 出力行 | デジタル28、 アナログ12 、パルス3 | デジタル45、 アナログ16 、パルス8 |
| プログラム | 800 5ビット文字/秒 | 同じ |
| 身体的特徴: | ||
| 寸法 | 高さ20インチ、直径29インチ | 20.9 × 6.9 × 9.5インチ |
| 力 | 28 VDC ±1 V、19 A | 28 VDC ±1.7 V、15 A |
| 回路: | 離散DRLとDTL | IC DRLとDTL |
| ソフトウェア： | 最小遅延コーディング機械語モジュール型特殊目的サブルーチン | |
| 信頼性： | MTBF 5.5年 | （機密） |
仕様
ミニッツマン アドバンスド D-37B 製造元 北米航空のオートネティクス部門アプリケーション ミサイルの誘導と制御プログラミングと数値システム 内部記数法: 2進数 2進数/単語数: 27 演算システム：固定小数点算術ユニット ストアアクセスを除く マイクロ秒78を追加倍数 1,0162,030 部演算モード: シリアルタイミング: 同期操作: シーケンシャルストレージ アクセス数中程度の単語 マイクロ秒ディスク 6,912 5,000 (平均) (汎用チャネル)ディスク 29 (ラピッド アクセス ループ) 40（1ワードループ） 160（4ワードループ） 320（8ワードループ） 640（16ワードループ）電力、スペース、重量、および設置場所の準備 電力、コンピューター 0.169 kW 容積、コンピュータ 0.40 立方フィート 重量、コンピュータ26ポンド電源
SMPSテクノロジー社の社長であるジェロルド・ファウツ氏は、ミニットマンD-37B誘導・管制コンピュータの電源研究プログラムの担当エンジニアでした。この研究は、後に最初の集積回路軍用コンピュータの1つに使用される最先端技術を定義しました。これらの技術には、高速フラットパックパワートランジスタとダイオード（20kHz以上でスイッチング可能な最初のシリコンパワーデバイス）、高周波DC/DCコンバータ（信頼性安全マージンのために100kHzを20kHzに低減）、高周波パルス幅変調電源（20kHz）、金属基板多層回路基板（宇宙環境で40℃上昇の1立方インチあたり8ワットを除去、接合部からシステムヒートシンクまで）、およびデカップリングコンデンサを含む配電システムからすべての電力を1マイクロ秒未満で除去し、コマンドにより数マイクロ秒で指定電圧に復元する放射線回避技術が含まれていました。彼は、これらのコンセプトを探索的開発から生産設計まで開発しました。基本的な電源構成は後のミニットマンミサイルでも維持されましたが、他の部品は大幅に再設計されました。また、相変化をベースとした完全な液体誘電体冷却システムも開発されましたが、使用されませんでした。この研究により、このシステムが無重力状態でも動作し、8年間の試験期間中、液体誘電体が選択された電子部品との適合性に問題がないことが初めて検証されました。[2]
汎用アプリケーションへの変換
この変換は、コアマシンを変更することなく、外部ハードウェア、回路、および I/O を実装することによって実現されます。
1. **外部サポートシステム**
- 電源: 実験室の発電機を使用して、コンピューターに必要な電力 (15 アンペアで 28Vdc、22Vrms、400 Hz) を供給します。
- 冷却システム: ファンとポンプのアセンブリを使用して冷却システムを実装すると、連続デューティ サイクル冷却よりも劣るものの、必要な動作環境が維持されます。
2. **制御回路と監視回路**
- モード制御: 回路はマシンのモード遷移を制御し、結果を監視します。
- プログラムのロード: システムは、文字入力を利用したシンプルな **プログラム ロード スキーム** を含むように拡張されています。
- レジスタ表示: レジスタ表示出力は、選択したレジスタの内容を確認するために、多重化出力 (Mpx) を使用して実装されます。
3. **拡張I/O機能**
- この拡張により、汎用性が向上し、**プログラム制御の I/O** スキームが実現します。
- I/O ポートに **パラレル データ バス** を提供します。
- その結果、**速度が向上し**、I/O 転送速度が 1 秒あたり 50 ワードから 1 秒あたり 100 ワード以上に上がります。
改造されたD37Cシステムは、余剰のミニットマンコンピュータを再利用し、1970年代の機関に信頼性が高く多用途なミニコンピュータを提供することを目的としていました。 [3]
参照
参考文献
- ^ "autonetics :: mem-brain :: T5-1435 Mem-Brain File Aug65". 1965年8月. 68–69ページ .
- D37Bは1963年に製造されました。「1963年 コンピュータ分野に関する図解レポート：デジタルコンピュータ - MINUTEMAN D37Bマイクロエレクトロニクスコンピュータ」。『コンピュータとオートメーション』第12巻（12号）：1963年12月26日。
- ^ アメリカ空軍ファクトシート。ミサイル誘導装置 - ミニットマンII NS-17ミサイル誘導装置、ユタ州ヒル空軍基地。「ヒル空軍基地 - ファクトシート（印刷可能）：ミサイル誘導装置」。2008年5月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年5月13日閲覧。
- ^ レギュリ、デニス・C.（1974年3月）「D37Cコンピュータの汎用アプリケーションへの転換」（PDF）（理学修士論文）ライト・パターソン空軍基地（オハイオ州）：空軍工科大学。 2025年11月3日閲覧。
- トニー・C・リン「米国空軍の大陸間弾道ミサイル兵器システムの開発」『宇宙船とロケットジャーナル』第40巻第4号、2003年、491～509頁。
- デニス・C・レグリ著『D-37Cコンピュータの汎用アプリケーションへの転換』空軍工科大学、ライト・パターソン空軍基地（オハイオ州）、工学部、修士論文、1974年、171頁。
- ミニットマンD-37Cコンピュータロジックの故障。（技術覚書64-343-2-8）。カリフォルニア州アナハイム。オートネティクス（ノースアメリカン・ロックウェル社）
- ミニットマンD-37Cデジタルコンピュータシステムデポオーバーホール。カリフォルニア州アナハイム、オートネティクス社（ノースアメリカン・ロックウェル社傘下）。FET-D-120-D37/4。
- マーティン・H・ワイク「国内電子デジタル計算システムに関する第4回調査」弾道研究所、アバディーン試験場、メリーランド州、報告書第1227号、1964年1月[1]
- SMPSテクノロジー社長、ジェロルド・ファウツ氏。[2]
