home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Suzy B Software 2 / Suzy B Software CD-ROM 2 (1994).iso / nasa / computer / computer.txt < prev   
Text File  |  1995-05-02  |  11KB  |  242 lines
  1.         OVERVIEW OF THE SPACE SHUTTLE'S COMPUTER/DATA PROCESSING SYSTEM
  2.         ===============================================================
  3.  
  4.      Computer/Data Processing
  5.  
  6.      The Orbiter data processing subsystem handles
  7.      data processing,data transfer,data entry,and
  8.      data display in conjunction with the operations of
  9.      the Orbiter avionics systems.The data
  10.      processing system consists of the following.
  11.  
  12.      1. Five general purpose computers for
  13.      computation and control
  14.  
  15.      2. Two magnetic-tape mass memories for large-
  16.      volume bulk storage
  17.  
  18.      3. Time-shared serial-digital data buses
  19.      (essentially party lines)to accomodate the data
  20.      traffic between the computers and other Orbiter
  21.      subsystems
  22.  
  23.      4. Nineteen multiplexer-demultiplexer units to
  24.      convert and format data at various subsystems
  25.  
  26.      5. Three remote engine interface units to
  27.      command the Orbiter main rocket engines
  28.  
  29.      6. Four multifunction television display systems for the crew to
  30.      monitor and control the Orbiter
  31.      and payload systems
  32.  
  33.      General-purpose computer.-Each general-
  34.      purpose computer is a modified IBM AP-101
  35.      microprogram-controlled computer.The
  36.      computer has a 106,496-word(36 bits to the
  37.      word)memory.The Apollo command module
  38.      computer had a central memory of 38,912 words
  39.      (16 bits to the word).
  40.  
  41.       As part of the fail-safe design of the avionics
  42.      system,four of the five computers are arranged
  43.      as a redundant group during critical flight
  44.      operations such as launch/ascent or
  45.      entry/landing.In this mode,the four computers
  46.      are linked as a voting set,with each one capable
  47.      of being used as the flight control computer and
  48.      with each one checking the other three.The
  49.      crew can select which of the four computers is in
  50.      control.The fifth computer is used for the backup
  51.      flight control system,which would control the
  52.      Shuttle should all four voting computers fail.
  53.  
  54.      Each of the four computers in the redundant set
  55.      synchronizes itself to the other three computers
  56.      440 times each second.In this way,the computer
  57.      set is able to achieve a high degree of reliability.
  58.      During noncritical flight periods,one computer is
  59.      used for guidance,navigation,and control tasks
  60.      and another for systems management.The
  61.      remaining three can be used for payload
  62.      mamgement or can be deactivated.
  63.  
  64.      During critical phases of the mission,each of the
  65.      five computers in the system performs
  66.      approximately 325,000 operations each second
  67.      using floating-point arithmatic. The crew can ask
  68.      more than 1000 questions of the system and have
  69.      the information displayed as alphanumeric symbols,
  70.      as graphs,or as a combination of the two
  71.      (including moving and flashing characters or
  72.      symbols)on any of the four CRTs.
  73.  
  74.      Main memory.-In addition to the central
  75.      memory stored in the computers themselves,
  76.      34,000,000 bits of information are also stored in
  77.      two magnetic-tape devices.Critical programs
  78.      and data are loaded in both tape machines and
  79.      are protected from erasure.Normally,one mass
  80.      memory unit is activated for use and the other is
  81.      held in reserve for operation if the primary unit
  82.      fails.However,it is possible to use both units
  83.      simultaneously on separate data buses or to have
  84.      both communicate with separate computers.
  85.  
  86.      Data bus.-The data bus network consists of
  87.      digital data signal paths between the computers
  88.      and the avionics subsystems and secondary
  89.      channels between the telemetry system and the
  90.      units that collect instrumentation data.This
  91.      system is also fail-safe.
  92.  
  93.      The data transfer technique uses time-division
  94.      multiplexing with pulse-code modulation.In this
  95.      system,data channels are multiplexed together,
  96.      one after the other,and information is coded on
  97.      any given channel by a series of binary pulses
  98.      corresponding to discrete information.Twenty-
  99.      four data buses are on the Orbiter and an
  100.      additional 28 buses connect the Orbiter avionics
  101.      with the Solid Rocket Boosters and the External
  102.      Tank.
  103.  
  104.      Multiplexer-demultiplexer.-The multiplexer-
  105.      demultiplexer units are used in numerous remote
  106.      locations of the Orbiter to handle the functions of
  107.      serial data time multiplexing-demultiplexing
  108.      associated with the digital data buses and for
  109.      signal conditioning.They act as translators,
  110.      putting information on or taking it off the data
  111.      buses.
  112.  
  113.      Master timing unit.-All Orbiter and payload
  114.      data are time-tagged with coordinated universal
  115.      time and mission-elapsed time generated by the
  116.      master timing unit.This device also supplies
  117.      syncronizing signals to other electronic circuts
  118.      as required and to the computers.
  119.  
  120.      Data Processing Software
  121.  
  122.      The software stored in and executed by the
  123.      Orbiter general-purpose computers is the most
  124.      sophisticated and complex set of programs ever
  125.      developed for aerospace use.The programs are
  126.      written to accommodate almost every aspect of
  127.      Shuttle operations including vehicle checkout at
  128.      the manufacturer's plant;flight turnaround activity
  129.      at the Kennedy Space Center;prelaunch and final
  130.      countdown;and navigation,guidance,and control
  131.      during the ascent,orbital,entry,and landing
  132.      phases and during abort or other contingency
  133.      mission phases.In-flight programs monitor the
  134.      status of vehicle subsystems;provide
  135.      consumables computations;control the opening
  136.      and closing of payload bay doors;operate the remote
  137.      manipulator system;perform fault detection and
  138.      annunciation;provide for payload monitoring,
  139.      commanding,control,and data acquisition;
  140.      provide antenna pointing for the various
  141.      communications systems;and provide backup
  142.      guidance,navigation,and control for the ascent,
  143.      orbital,entry,and landing phases and for aborts.
  144.  
  145.      These primary computer programs are written so
  146.      that they can be executed by a single computer or
  147.      by all computers executing an identical program
  148.      in the same time frame.This multicomputer mode
  149.      is used for critical flight phases such as launch,
  150.      ascent,entry,and aborts.
  151.  
  152.      The Orbiter software for a major mission phase
  153.      must fit into the 106,496-word central memory of
  154.      each computer.To accomplish all the computing
  155.      functions referred to(for all phases)would
  156.      require approximately 400,000 words of
  157.      computer memory.To fit the software needed into
  158.      the computer memory space availiable,computer
  159.      programs have been subdivided into nine memory
  160.      groups corresponding to the functions executed
  161.      during specific flight and checkout phases.For
  162.      example,one memory group accommodates final
  163.      countdown,ascent,and aborts;another,orbital
  164.      operations;and yet another,the entry and landing
  165.      computations.Different memory groups support
  166.      checkout and turnaround operations and systems
  167.      management functions.Orbiter computers are
  168.      loaded with different memory groups from
  169.      magnetic tapes containing the desired programs.
  170.      In this way,all the software needed can be stored
  171.      in mass memory units(tape machines)and loaded
  172.      into the computers only when actually needed.
  173.  
  174.      Software architecture.-The Orbiter computer
  175.      programs are written in a hierarchy that contains
  176.      two levels.
  177.  
  178.      The first level is the system software group,
  179.      which consists of three sets of programs:(1)the
  180.      flight computer operating program(the
  181.      executive),which controls the processors,
  182.      monitors key system parameters,allocates
  183.      computer resources,provides for orderly
  184.      program interrupts for higher priority activities,
  185.      and updates computer memory;(2)the user
  186.      interface program,which provides instructions
  187.      for processing crew commands or requests;and
  188.      (3)the system control program which initializes
  189.      each computer and arranges for multicomputer
  190.      operation during critical flight periods.The
  191.      system software group programs also tell the
  192.      computers how to perform and how to
  193.      communicate with the other equipment.
  194.  
  195.      The second level of memory groups is the
  196.      applications processing software.This group
  197.      contains specific software programs for
  198.      guidance,navigation,and control;systems
  199.      management;payload operations;and vehicle
  200.      checkout.The two program groups are combined
  201.      to form a memory configuration for a specific
  202.      mission phase.The guidance,navigation,and
  203.      control programs contain functions required for
  204.      launching,flying into orbit,maneuvering onorbit,
  205.      and returning to an Earth landing.The systems
  206.      management programs handle data management,
  207.      performance monitoring,and special and display
  208.      control processing.The payload processing
  209.      programs contain instructions for control and
  210.      monitoring of Orbiter payload systems.This set
  211.      of instructions can be revised depending on the
  212.      nature of the payload.The vehicle checkout
  213.      program contains instructions for loading the
  214.      memories in the main engine computers and for
  215.      checking the instrumentation system.This
  216.      program also aids in vehicle subsystem checkout
  217.      and in ascertaining that the crew displays and
  218.      controls perform properly.It is also used to
  219.      update inertial measurement unit state vectors.
  220.  
  221.      Programing.-Coding of the Orbiter software
  222.      programs is accomplished in the same manner as
  223.      for the general-purpose ground-based
  224.      computers.In general,the operating system
  225.      programs are coded in basic assembly language.
  226.      Applications programs(e.g.,the guidance,
  227.      navigation,and control software)are written
  228.      using high-order languages(such as the IBM
  229.      FORTRAN series).In Orbiter computers,the
  230.      operating system executive is coded in
  231.      assembly language.The remaining two operating
  232.      system programs and all four applications
  233.      programs are written in HAL/S,a high-order
  234.      language especially developed for NASA to be
  235.      used in real-time space applications.It uses a
  236.      base that is oriented toward the mathematics
  237.      employed in guidance and navigation algorithms
  238.      (detailed logical procedures for solving
  239.      problems).
  240.  
  241.      ======================= END ==================================
  242.