不能使用了。1969年7月20日,尼尔·阿姆斯特朗成为第一个在月球上留下脚印的人,标志着人类成功实现了登月计划。这一壮举的实现离不开当时的技术创新和科学智慧,而阿波罗导航计算机(Apollo Guidance Computer)则成为这一历史性时刻的默默英雄。尽管这台计算机在当今看来性能有限,但在当时,它凭借创新的软硬件设计和出色的可靠性成功完成了导航任务。

计算机技术的萌芽

当时,计算机技术正处于起步阶段,体积庞大、性能有限。为了实现登月计划,NASA专门开发了阿波罗导航计算机,其内存仅有4KB。与现代手机相比,这显得微不足道,但在当时,它的性能足以胜任导航计算的任务。那么,这台小巧的计算机是如何完成导航任务的呢?

创新的软硬件设计

阿波罗导航计算机的4KB内存相对较小,但通过创新的软硬件设计巧妙地弥补了这一限制。它采用了一种称为"磁芯绳存储器"的技术,这种存储器不仅物理上坚固,而且高度可靠。磁芯绳存储器通过将磁芯绳编织成一条绳子,然后通过编程每个磁芯的磁性状态为1或0来存储数据和程序。这种存储器具有高度的可靠性和稳定性,即使在高辐射环境下也能正常运行,非常适合太空应用。

磁芯绳存储器的容量约为36,864个字(bit),相当于4,608个字节(byte)。尽管容量有限,但它在小巧的体积内实现了数据的持久保存,即使在断电的情况下也能保持数据的完整性。这种设计为阿波罗导航计算机提供了足够的存储容量,确保了导航计算的正常进行。

操作系统的智能设计

阿波罗导航计算机的操作系统采用了一种叫做"指令执行与存储"(INES)的系统。这个系统使用简单而高效的指令集,只包含49条指令,涵盖了大多数常见的计算操作,如加法、减法、乘法、除法、移位和逻辑运算等。这些指令是通过解释器模式实现的,在该模式下,计算机读取存储器中的一条指令,然后执行该指令。这种设计简洁而高效,使得阿波罗导航计算机在有限的内存空间中能够高效地运行多个任务。

INES系统还采用了"单处理器时间共享系统"技术,实现了多个程序之间的交替执行。通过将计算机处理时间划分为多个时间片段,每个时间片段分配给一个程序使用,阿波罗导航计算机可以在有限的内存空间内高效地运行多个任务。这种技术确保了导航计算机可以同时处理复杂的任务,如姿态控制、着陆程序、数据处理、系统校准和故障排除。

人机交互界面的优秀设计

阿波罗导航计算机采用了数字显示和键盘(DSKY)作为人机交互界面。DSKY是一个复杂的机械装置,包括数字显示屏和一组机械按钮和旋钮,用于输入指令和数据并显示计算结果、状态和警告信息。这一设计使得宇航员可以快速输入相关指令,让计算机完成计算,并显示出想要的结果。

DSKY上有多个按钮和旋钮,用于输入指令和数据。这些按钮和旋钮分为多个组,每个组用于执行不同的任务,如导航、控制、故障排除和数据输入。宇航员可以通过DSKY输入各种指令,执行各种操作,如读取和写入存储器、执行算术和逻辑运算、控制计时器和执行导航计算。

惊险时刻与成功登陆

在阿波罗11号任务中,阿波罗导航计算机经历了一些惊险时刻。在任务初期,它偏离了预定轨道,但计算机及时检测到并通过反推引擎进行了调整。在着陆过程中,计算机遇到了内存超载的问题,但它通过智能的软件设计迅速解决了这一问题,成功完成了宇航员的导航计算,确保了阿波罗11号的安全着陆。

阿波罗导航计算机虽然在当今看来性能有限,但它是当时计算机技术的杰出代表,展现了人类智慧和科技创新的结晶。通过磁芯绳存储器、智能操作系统和优秀的人机交互界面,它成功完成了导航任务,为人类首次登月写下了辉煌的篇章。这台计算机的设计和成功运行不仅是登月计划的胜利,也为后来的计算机技术发展奠定了基础,成为科技史上的重要里程碑。