Ken Shirriff的图解历史：IBM 4Pi航空航天计算机的兴衰
飞向太空的计算机——以及它们如何做到的
以详细芯片拆解闻名的硬件逆向工程专家Ken Shirriff发布了一篇关于IBM System/4 Pi系列——控制从航天飞机到F-4战斗机、B-52轰炸机、鱼叉导弹和天空实验室的紧凑而强大的计算机——的图解历史。
名称：4 Pi
IBM的System/360（1964年）覆盖了"全部360°的应用"——商业和科学。4 Pi名称将此扩展到三维：4π球面度构成一个完整的球面，象征着覆盖"军事计算机需求的全部范围——用于机载、太空或舰载使用。"
System/4 Pi系列
约1967年推出，最初有三个型号：
| 型号 | 名称 | 用途 |
|---|---|---|
| TC | 战术计算机 | 卫星、导弹、直升机——最小、最轻 |
| CP | 定制处理器 | 实时计算 |
| EP | 扩展性能 | 大规模实时数据计算 |
TC-1：天空实验室的大脑
TC战术计算机是一台通用数字计算机：
- 16或32位字，8位总线
- 8-64 KB磁芯存储器
- 54条指令（包括乘法和除法）
- 原始型号48,500条指令/秒
TC-1在天空实验室（1973年）——美国第一个空间站——中发挥了关键作用。两台TC-1计算机控制三个155磅重的巨型陀螺仪，通过改变陀螺速度旋转空间站以瞄准望远镜。每台计算机有16K字存储器，执行60,000次操作/秒。
天空实验室计算机的显著之处在于它是载人航天器上第一个全数字控制系统。
TC-2：战斗机计算**
TC-2（125,000次操作/秒，80磅）用于A-7D/E攻击战斗机的导航/武器投放。1976年，TC-2A升级版达到454,000次操作/秒——在那个年代是相当可观的计算能力。
航天飞机：AP-101B
航天飞机搭载了五台IBM AP-101B计算机——四台活跃，一台备用。AP-101B是4 Pi系列的一部分，控制着航天飞机飞行的几乎所有方面，从发射到着陆。
工程细节**
- 使用TTL扁平封装集成电路构建在4层电路板上
- 两块电路板在金属散热结构周围形成"三明治"（一个"页面"）
- 每个页面容纳约300个IC——在当时密度很高
- 磁芯存储器：每个位存储在微型环形锂镍铁氧体磁芯中
- 磁芯存储器断电后仍保留数据，且抗辐射能力极强
为什么这段历史很重要**
尽管它们很重要，但System/4 Pi计算机的信息极其稀少——维基百科完全省略了CC、SP和ML型号。Shirriff基于IBM原始营销手册和技术文章的工作，填补了计算史上的关键空白。
这些计算机代表了一个非凡的时代——当时计算必须装进公文包大小的盒子里，在太空的恶劣环境中生存，并在没有人工干预的情况下可靠运行数年——这是现代云基础设施工程师即使技术已经发生了巨大变化也能理解的挑战。