In vielen frühen Sonden gab es bis in die Nähe von Apollo keine echten Computer auf Raumsonden. Alle Berechnungen wurden auf der Erde durchgeführt und die Bordelektronik wurde als Sequenzer bezeichnet. Für Pioneer 10 gab es 222 mögliche Befehle, von denen 5 vorbereitet werden konnten. Frühe Venus-Sonden sendeten Daten, indem sie verschiedene Sensoren mechanisch schalteten, um einen CW-Sender der Reihe nach zu modulieren und alles auf der Erde auseinander zu sortieren.

Dies galt auch für einen Großteil des Apollo-Startprozesses, bei dem die Hardware im Plattform starten hat keine echte Software ausgeführt, sondern eine Sequenz (von hier) von 'Warten, aktivieren, warten, messen und wenn außerhalb der Grenzen halten, sonst weitermachen'.

Zusammen mit dem AGC-Code-Link von Ludo können Sie den Abbruch-Controller als ein kleineres Beispiel für die Vorgehensweise betrachten (feste Schleife bekannter Schritte und Timing).

Selbst heute ist es sehr selten, Code an ein Raumschiff zu senden, das sich nicht auf eine Folge sehr spezifischer Anweisungen beschränkt, die in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden müssen. Curiosity verfügt über eine autonome Navigations- und Fotoaufnahmefunktion, aber im Allgemeinen dient der Verzweigungscode dazu, Fallback / Fail-Safe auszulösen. Hoppla, stoppen Sie das Antennenausrichtungsproblem und rufen Sie nach Hause, um Anweisungen zu erhalten, anstatt KI oder Lerncode Der Code für allgemeine Begriffe wurde so erstellt, dass er auf die gleiche Art und Weise funktioniert, wie Menschen heute für Mikrocontroller programmieren:

Keine Form von Benutzeroberfläche im Code (Apollo DSKY war größtenteils Hardware)

Verwenden von Approximation oder Ganzzahl Mathematik über Gleitkomma (viele Dinge sind möglich, wenn pi = 3 ist) oder Konstanten auf der Erde vorberechnen und bei Bedarf hochladen (z. B. Schwerkraft oder Motorleistung)

Benutzerdefiniertes Design unterstützender Hardware wie Sternentracker mit Konstanten von der Erde vorinstalliert zu werden und vorformatierte und gebundene Ausgaben für den nächsten Verarbeitungsschritt auszugeben. Tatsächlich werden Grenzen nur einmal überprüft, wenn Daten bezogen werden, und es wird sichergestellt, dass kein nachfolgender Schritt sie überlaufen kann.

Entwerfen Sie Algorithmen so, dass sie in Registern und nicht in Speicherorten arbeiten (was eine schreckliche Quelle darstellt, da Sie keine Variablen haben), aber Sie können vermeiden, dass viele Werte in den Speicher und aus dem Speicher verschoben werden.

Vermeiden Sie allgemeine Probleme für bestimmte Fahrzeuge. Bei Raumfahrzeugen ging es um Navigation, Meldung von Sensor- / Instrumentenzuständen und Zeigen. All dies könnte sorgfältig erstellten Code haben, der über einen bestimmten Bereich von Eingaben gut funktioniert ( obwohl siehe).

Vertrauen Sie Ihren Daten (im Sinne der Sicherheit) ( obwohl die Natur kann dich trotzdem bekommen)

(ursprünglich beantwortet auf "Beispiele alter Führungssoftware")

Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist das Github-Repository des Apollo 11 Guidance Computer (AGC) ). Das Repository verfügt sowohl über Command Module- als auch über Lunar Module-Software. Beachten Sie jedoch, dass es von Hardcopies transkribiert wurde, sodass es möglicherweise (noch) nicht vollständig ist. Einen Simulator der AGC finden Sie auf der Virtual AGC-Website (dort gibt es auch eine Menge anderer Referenzen).

Ich bin ein Softwareentwickler und mit all den heute verfügbaren Ressourcen kann ich mir nicht vorstellen, wo man überhaupt ein solches Unterfangen starten könnte.

Es gibt viele computergestützte Systeme dieser Tag, die mit solchen Einschränkungen leben müssen. Es gibt viele eingebettete Systeme, in denen 2 ^ 16 (65536) Byte Speicher ein Luxus bleiben. Schließlich macht es auf Computern, die 16-Bit-Speicheradressen verwenden (von denen viele noch existieren und von denen viele noch bis heute hergestellt werden), keinen Sinn, über 65636 Byte Speicher zu verfügen. Und so wie es kein Problem mit einem Computer mit 64-Bit-Adressen mit weniger als 18 Exabyte Speicher gibt, gibt es auch kein Problem mit einem Computer mit 16 Bit-Adressen mit weniger als 2 ^ 16 Byte Speicher.

Es gibt viele Möglichkeiten, mit einem solchen Unterfangen zu beginnen. Die Regel Nummer eins ist, die Verwendung eines Betriebssystems zu vermeiden. Viele (die meisten?) Embedded-Systeme sind reine Maschinen. Es gibt kein Betriebssystem und es wird immer nur ein Programm ausgeführt. Ihr Mikrowellenherd verfügt über einen Computer, der als eingebettetes System fungiert, und es gibt kein Betriebssystem. Wenn Ihr Auto in den letzten 25 Jahren hergestellt wurde, sind viele eingebettete Systeme darin ausgeführt. Wenn Ihr Auto der Moderne nahe kommt, verfügt es über mehrere Dutzend Mikrocontroller, die zusammen mehrere Millionen Codezeilen ausführen.

Viele der Mikrocontroller in einem modernen Auto unterliegen nicht den 64K (2 ^ 16, oder 65536) Adresslimit. Früher war dies eine sehr häufige Grenze, die die Größe des Speichers von Natur aus einschränkte. Die Speicherung wurde jedoch nicht eingeschränkt. Das Problem, dass die Festplattengröße die Adressbeschränkungen überschreitet, wurde in den 1950er und 1960er Jahren gelöst. Eine übliche Lösung war die Verwendung von Speicherüberlagerungen. Diese Technik, die ich gerne (meistens) vergessen habe, ist bis heute in der Programmierung eingebetteter Systeme üblich.

Eine andere weit verbreitete Technik war und ist, dass die eingebettete Maschine einer Harvard-Architektur folgt, im Gegensatz zu einer von Neumann-Architektur. In einer Von Neumann-Maschine gibt es keinen Unterschied zwischen Code und Daten. Code und Daten sind in einer Maschine mit Harvard-Architektur sehr unterschiedliche Dinge, möglicherweise mit unterschiedlichen Wortgrößen. Ihr Laptop oder Desktop-Computer ist höchstwahrscheinlich ein von Neumann-Architekturcomputer, zumindest an der Oberfläche. Tief unter der Haube sieht es eher aus wie eine Harvard-Maschine mit separaten Caches für Code und Daten.

Die Implementierung in der ICBM-Welt bestand darin, dass sechs Kollegen gleichzeitig an einem Tisch saßen und die mathematischen Routinen und die Gesamtarchitektur, die detaillierte Codierung der Programmkomponente und die Computerhardware entwarfen. Fünf Codezeilen pro Tag galten als gute Arbeit. Die meiste Zeit wurde damit verbracht, darüber zu streiten, ob etwas mit Hardware oder Software gemacht werden soll. Integrierte Schaltungen waren so weit fortgeschritten, dass Vier-Bit-Register verfügbar waren. Sie wurden für die beiden Register der CPU verwendet.

In dem System, an dem ich gearbeitet habe, war kein adressierbarer Speicher vorhanden. Nur eine Scheibe mit ein paar festen Köpfen. Der Code wurde auf die Festplatte getaktet. Es gab einen oberen und einen unteren Bus und zwei Register mit einer Wortlänge, aber es war ein großes Wort.

Am Ende gab es vier Programme, die durch Remote-Datenänderung ausgetauscht werden konnten. Nur eines war für den Flug, die anderen waren Bodenprogramme.

Hardware erledigte den größten Teil der Arbeit. Dinge wie 3 x 3-Matrix-Mathematik wurden mit ein paar Mikrocode-Anweisungen durchgeführt, die dazu führten, dass eine neue Matrix eine alte ersetzte an derselben Stelle auf der Festplatte.

Die CPU hatte häufig Bereiche, die während dieser längeren Eingriffe nicht verwendet wurden, sodass sie kleine Additionen / Subtraktionen / Multiplikationen / Divisionen in die Mitte schleichen konnten. Diese Anweisungen haben nur kleine Teile der CPU ausgetauscht, und es waren VIELE Anweisungen verfügbar. Sie mussten nur sicherstellen, dass sich alles an der richtigen Stelle auf der Festplatte befand, damit es verfügbar war, wenn etwas Freizeit zur Verfügung stand. Sie hatten fünf verschiedene Anweisungen zum Teilen von zwei Zahlen, die sich nur in der Route und dem Zeitpunkt des Prozesses innerhalb der CPU unterschieden, um eine Kollision mit anderen laufenden Berechnungen zu vermeiden. Viele der Buchhaltungsfunktionen wurden auf diese Weise ausgeführt.

Der wirklich lustige Teil war, dass Sie eine lange Anweisung beginnen konnten, bevor Sie alle Zahlen hatten, um sie zu vervollständigen. Während es am vorderen Ende schleifte, konnten Sie einen Additionsvorgang einleiten und in einem Register belassen, damit die lange Anweisung später gefunden werden kann. Möglicherweise können Sie es sogar auf die Festplatte schreiben. Es war eine wahre Freude, diese zu verfolgen und zu debuggen.

Der Navigationscomputer musste drei Ausgangssignale ansteuern, um die Rakete zu steuern. Es wusste nichts über Inszenierung oder irgendetwas anderes. Es gab eine Tabelle, die besagte, dass zum Zeitpunkt t Beschleunigungsmesserzählungen von x, y, z angezeigt werden sollten (akkumulierte Impulse entsprachen der Geschwindigkeit der Beschleunigungsmesserachse). Es verglich die tatsächlichen Zählwerte mit der vorprogrammierten Tabelle und berechnete neue Lenksignale.

Unter dem Strich hatten die Programmierer ein ziemlich begrenztes Ziel und hatten eine vollständige Karte der CPU im Kopf und konnten der gesamten folgen CPU-Operation in ihrem Kopf, als die Programmkomponenten ausgeführt wurden.

Ich war nicht in der Entwurfsphase, wurde aber von einem der Jungs, die am Tisch saßen, auf CPU und Mikrocode geschult.

Vielleicht möchten Sie dieses Buch lesen: https://www.goodreads.com/book/show/7754526-the-apollo-guidance-computer

Das erste Die Hälfte enthält eine detaillierte Beschreibung der Hardwarearchitektur des Apollo Guidance Computers und der darauf ausgeführten Software. Es gibt einige faszinierende Diskussionen über die Einschränkungen der Hardware und darüber, was die Designer getan haben, um diese Einschränkungen zu überwinden.

Überprüfen Sie die FORTH-Sprache. Es wird nicht zwischen Benutzercode und dem Code im (winzigen) Betriebssystemkern unterschieden. Es wurde in der Firmware früher Satelliten verwendet. Eine gute Beschreibung finden Sie hier: https://en.wikipedia.org/wiki/Forth_(programming_language)