Stordator till RYMDEN

Stordator & Cobolutvecklare till rymdprogrammet

Prolog

1964 presenterade IBM sin senaste produkt System/360, en stordator som var så banbrytande att den skulle komma att landa människor på månen.

Innan System/360 så köpte företag en dator, skrev program för den datorn och sedan när den blev för gammal eller långsam kastade man bort den och började om från början

Innan dess hade IBM hade tillverkat sina stordatorer i 700 och 7000-serien under mer än ett decennium. Men System/360 inledde en era av datorkompatibilitet som för första gången tillät att maskiner över en produktlinje arbetade med varandra. Det var den första produktfamiljen som tillät databehandling att växa från den minsta maskinen till den största utan den enorma kostnaden för att skriva om viktiga program.

D.v.s koden skriven för den minsta medlemmen i familjen var nu kompatibel uppåt till familjens stora processorer. Kringutrustning som skrivare, kommunikationsenheter, lagring och input-output-enheter var också kompatibla över hela produktfamiljen.

Så var det inte tidigare – eftersom varje Assembly-språk var specifikt skrivet för en viss datorarkitektur/chip.

De nya stordatorerna kostade mellan 1-50 miljoner men trots det höga priset var det mycket spänning kring dem; fler än 100 000 affärsmän i 165 amerikanska städer deltog i möten där S/360 presenterades. VD Thomas J. Watson Jr kallade System/360 för IBMs viktigaste innovation någonsin och sade att denna stordator representerade en kraftig avvikelse från gamla idéer om hur man designar och bygger datorer. Framtiden var här och det var fler än bara affärsmän som lyssnade.

System/360 representerar en kraftig avvikelse från förflutna koncept för hur man utformar och bygger datorer
-Thomas J. Watson, Jr”

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rymdåldern

Åhörare från NASAs Jet Propulsion Lab förstod att denna nya stordator kunde vara kraftig nog att behandla den fantastiskt komplexa lista över byggmaterial för Saturn V-raketen; d.v.s. om rätt mjukvara kunde hittas. Rymdprogrammet gjorde att IBM utformade IMS tillsammans med Rockwell och Caterpillar för Apollo-programmet, där IMS användes för att inventera och hålla reda på denna oerhört komplexa “köplista” som Saturn V månraketen och Apollo-rymdfarkosten krävde.

…before this decade is out, of landing a man on the Moon and
returning him safely to the Earth
– John F. Kennedy


Det första meddelandet “IMS READY” visades på en IBM 2740-terminal i Kalifornien 1968. Sedan dess har IMS genomgått många utvecklingar allt eftersom IBM System/360-tekniken utvecklats till den nu aktuella z/OS och System z-arkitekturen. Till exempel stödjer IMS nu programmeringsspråken Java, JDBC, XML och webbtjänster.

Denna moderna stordator var avgörande för NASAs Apollo-uppdrag. Apollo-flygningarna hade så mycket information att förmedla att deras konventionella datorer var tvungna att rapportera i en elektronisk form av stenografi. Även i denna stenografi-form tog det en krets som kan sända en roman ändå en hel minut för att få över information till NASAs bemannade rymdfarkost-centrum Johnson Space Center i Houston, Texas.
På mottagarsidan av denna enorma mängd data stod en kraftfull IBM-stordator vars enda uppgift var att översätta den elektroniska stenografin till meningsfull information för Apollos flygledare. Stordatorn tog emot, översatte, beräknade, utvärderade och vidarebefordrade denna information för visning. Denna maskin var en av fem System/360-maskiner som användes av NASA för Apollo 11-uppdrag. Samma stordator som bearbetade data för första månlandningen från 150 000 km bort i Houston beräknade också all uppskjutnings-data som behövdes för att astronauterna Neil Armstrong och Edwin “Buzz” Aldrin skulle återförenas igen med kommando-modulen som flögs av Michael Collins för resan tillbaka till jorden.

Inte nog med att stordatorerna hanterade all inkommande data från farkoster och astronauter och styrde information som visades i kontrollrummet på marken. Stordatorerna användes även långt innan genom att Rymdflygningarna simulerades oavbrutet på en S/360 Model 75 stordator och även om Fortran var det primära programspråket särskilt för matematik, så fanns det många andra som COBOL, Algol, B och Lisp och naturligtvis många Assembly-språk.

På den tiden beskrevs de 6 Mb stora programmen som IBM utvecklade för att övervaka rymdfarkosternas miljö och astronauternas biomedicinska data, som den mest komplexa mjukvaran som någonsin skrivits. Även om det kanske är mänsklighetens största bedrift i rymden att landa människor på en annan himlakropp så skulle det komma många fler uppdrag och stordatorerna skulle komma att kallas på igen.

 

Tidiga Rymdsteg

Men innan NASA kunde genomföra en sådan bedrift som Apollouppdraget fanns det två viktiga föregångare: Mercury och Gemini. Båda skulle komma att vara beroende av stordatorer från en tidigare generation.

Gemini var NASAs andra bemannade rymdfärdsprogram som genomfördes mellan projekt Mercury och Apollo. Målet var att utveckla rymdfartsteknik för att stödja Apollos kommande uppdrag att landa astronauter på månen. Gemini uppnådde uppdraget tillräckligt länge för en resa till månen och tillbaka, fulländade arbete utanför rymdfarkosten (s.k. EVA) och banade väg för de kapselmanövrar som krävs för att uppnå rymdmöte och dockning. Med dessa nya tekniker bevisade av Gemini kunde Apollo fullfölja sitt primära uppdrag utan att göra dessa grundläggande sonderande manövrar.

Under en Gemini-rymdflygning kunde fem IBM-stordatorer i Houston utföra 25 miljarder beräkningar per 24 timmar och förse NASAs flygledare med nästan realtids-rapporter om ögonblicksutvecklingen av uppdraget.

I slutet av Gemini-programmet 1966 hade IBMs stordatorer och flygdatorer hjälpt till med följande bedrifter för första gången i historien:

  • Första manövrar av ett rymdskepp i omloppsbana
  • Första rymdmöte mellan två rymdfarkoster
  • Första dockning i rymden
  • Första navigering i rymden
  • Första rymdmöte i initial omloppsbana
  • Först datorstyrda återinträde till jorden
  • Föregångaren till Gemini är Mercury-rymdprogrammet med syfte att skjuta upp en astronaut i rymdkapsel och uppnå omloppsbana runt jorden. Under fyra historiska timmar flyger John Glenn tre varv runt jorden och övervakas i realtid av IBM stordatorer som beräknar banan för rymdfarkosten under uppskjutningen för att hjälpa flygledare med “go/no go”-beslut samt behandlar inkommande data från det globala spårningsnätverk. Dessutom producerar stordatorerna information om omloppsbana och position för att visa på skärmarna hos centrum för markkontroll; berättar för pårningsstationer var de ska leta efter rymdfarkosten och ange när retro-raketer ska avfyras för att få ner rymdkapseln i det önskade räddningsområdet. Dessa tidiga stordatorer gör miljontals beräkningar varje minut för att hjälpa flygledare göra viktiga beslut under uppdragen.

     

    Rymdstationernas era

    Skylab var det fjärde bemannade rymdprogrammet av NASA att stödjas av stordatorer, program och människor från IBM. Databearbetning av sådan data som omloppsbana och övervakning av rymdfarkoster som tidigare tjänat Mercury, Gemini och Apollo program var avgörande för framgången med Skylabs experiment. Ombord på rymdstationen fanns bl.a. datorn IBM System/4Pi från en produktlinje av flygdatorer som även återfinns i F-15 Eagle och NASAs Space Shuttle. Dessutom assisterade både ombord- och markdatorer med planering och genomförande av Skylabs alla aktiviteter.

    Vid IBMs Federal Systems Division utvecklades realtidssystemet Goddard för Apollos rymduppdrag. Precis som under Apollotiden var det bestyckat med två System/360 Modell 75 stordatorer under Skylabs uppdrag. Dessa datorer bearbetade data från radarstationer, avlägsna platser och spårade fartyg som utgjorde NASAs bevakningsnätverk för bemannade rymdfärder. IBMs personal vid Goddard var ansvarig för drift och underhåll av spårningsskärmar och inspelningsutrustning på samma sätt som de gjorde under rymdprogrammen Gemini och Apollo.

    Vid Johnson Space Center kallades markkontrollens dataanläggning för Real-Time Computer Complex (RTCC). Dessa datorer bearbetade spårning och övervakning av rymdfarkosternas onbord-system, denna information sändes till Houston styrkonsoler som bemannades av NASAs ingenjörer. Stordatorerna ackumulerade och bearbetade även data från Skylabs många experiment ombord.

    Dataanläggningen RTCC bestod av fem Svstem/360 Modell 75 vilka drevs och underhölls av IBM under Skylabs uppdrag, fyra av stordatorerna hade specifika funktioner att genomföra och den femte maskinen backade upp de övriga fyra. Förutom att stordatorerna tillhandahöll datorprogrammen för hela Skylab-uppdraget försåg de även rymdprogrammet med Skylabs terminalsystem, simuleringsprogram och markresursernas interaktiva behandlingssystem.

     

    Mars & Yttre rymden

    När NASA ville skicka en rymdsond från jorden uppstod problematiken med tre himlakroppar. Att beräkna gravitationen mellan jorden och solen är enkelt men när rymdsonden sedan skall navigera mellan andra planeters gravitionsfält som inte ens är uppmätta än så uppstod vad som antogs vara ett olösbart matematiskt problem. I över 300 år brottades vetenskapsmän som Isaac Newton med problemet kring gravitation och den avancerade matematik som gravitation utgör, detta när de försökte beräkna vilka banor som observerade kometer skulle ta genom himlavalvet.

    Problemet skulle komma att lösas av den 25-årige matematikstudenten Michael Minovitch som tog en IBM 7090-stordator till sin hjälp. Han matade stordatorn med rå observationsdata om planeters positioner in i sin datamodell tills att han hade en datapunkt. Sedan övertygade hans sin chef på JPL att ge honom mer exakta uppgifter om planeternas positioner för att förfina sin modell. Efter att ha kört iterativa simuleringar om och om igen verkade hans lösning fortfarande stabil. Denna unga nybörjare hade nu gjort ett extraordinärt genombrott i framdrivningen av rymdskepp. Stordatorernas kapacitet hade löst ett 300 år gammalt problem och skulle inom kort göra att rymdsonerna Voyager1 och Voyager2 besökte alla planeterna i vårt solsystem och sedan vidare ut i den okända yttre rymden där de färdas än idag.

    Samma mainframes har varit avgörande för framgången hos bl.a. rymdskyttlarna Enterprise, Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, Endeavour och den internationella rymdstationen ISS. Detsamma gäller flertalet uppdrag på den röda planeten Mars där beräkningar, spårning, hantering av data och skärmpresentation gjorts möjligt för Mars Pathfinder, Deep Space 2, Mars Polar Lander, Mars Odyssey och Phoenix Mars Lander för att nämna några Marsuppdrag.

    Stordatorerna har möjliggjort fantastiska saker för människans rymdprogram och rymdforskning.