IBM AP-101, si fa in cinque per lo Shuttle

Un IBM S/360 in versione ultracompatta? Beh, non esageriamo… anche se la serie 4 Pi è figlia dell'approccio tipico di quella famiglia di mainframe e il suo «top di gamma», volato con gli Space Shuttle, ne condivideva la sua architettura generale.

Partiamo dal nome, non del modello spaziale in questione, ma della famiglia d’origine: 4 Pi.

Vi dice o vi ricorda qualcosa?

Seppur ben nascosto, c’è anche qui un velato collegamento con la famiglia 360. Che volendo potrebbero essere gradi angolari (per risposte a 360 gradi?), che volendo potrebbero essere espressi come 2π…

Ci siamo quasi: 4 Pi, ovvero 4π, è la quantità di steradianti di cui è formata una sfera, similmente a come 2π radianti fanno una circonferenza: un salto dalla seconda alla terza dimensione, mettiamola così. Non me ne vogliano i matematici più puristi, ma a modo mio questa storia vera dovevo pur raccontarla!

Volendo spingerci ancora oltre, non prima di aver ingranato ora la marcia della fantasia, il 101 nel nome della versione per lo Space Shuttle potrebbe rivelare dell’altro. Considerandolo in binario equivale al valore decimale 5, proprio come il numero di dispositivi installati in ognuna delle navette. E non perché una non bastasse, ma per opportune ragioni di sicurezza: i limiti più volumetrici che di costi delle missioni Apollo lasciavano finalmente spazio a soluzioni di ridondanza, sempre più presenti nei veicoli spaziali successivi.

Delle cinque unità presenti ben quattro lavoravano in sincronia, mentre un quinto era di backup ulteriore, ovvero entrava in funzione in caso di rottura di uno di quelli in esercizio. La loro ridondanza consentiva di continuare l’elaborazione anche in presenza di più guasti simultanei, con verifiche e confronti dei risultati di calcolo più di cinquecento volte al secondo. I programmi in esecuzione gestivano tra l’altro i display per l'equipaggio, i sistemi di monitoraggio, ma soprattutto le funzioni di guida, navigazione e controllo.

Pur migliorato strada facendo, l’AP-101 rimase in esercizio a bordo dello Space Shuttle per tutta la vita di questi ultimi, proseguita per ben trent’anni (senza contare i precedenti di sviluppo del programma) dal 1981 al 2011. Del resto funzionava alla perfezione, era ovviamente certificato per il volo spaziale e sviluppare un sistema alternativo e più moderno sarebbe costato troppo e considerato inopportuno, visti gli svariati miliardi già impegnati. E poi, come si suol dire, squadra che vince non si cambia!

La prima versione, messa a punto negli anni settanta, ma il progetto originario della famiglia 4 Pi risale al decennio precedente, utilizzava ancora memorie a nucleo di ferrite, poi sostituite negli anni successivi dalle più moderne a base di silicio (foto a lato). Contestualmente aumentò anche lo spazio di indirizzamento, originariamente limitato ai classici 64 K dei 16 bit, per poi arrivare a quota 1 MB, estendendo il registro della parola di stato del programma. Con il suo processore pipeline ad alte prestazioni - così era definito - era in grado di eseguire circa 480.000 istruzioni al secondo, equivalenti a un più che simbolico valore di 0,48 MIPS, molto basso col senno di poi, un’enormità in confronto alle settemila istruzioni al secondo del computer utilizzato sulle navicelle del programma Gemini, missione spaziale americana di metà degli anni sessanta, antecedente alle missioni Apollo.

La famiglia di computer avionici AP-101 trovò applicazione anche a bordo dei bombardieri B-52 e B-1B (in quest’ultimo ce n’erano installati addirittura otto in rete) e in diversi velivoli successivi, incluso nei caccia americani F15, per i quali fu approntata una versione ulteriormente aggiornata. Infine, come ci riporta Zia Wiki, «… il software di guida, navigazione e controllo dello Shuttle è stato scritto in HAL/S, un linguaggio di programmazione di alto livello per scopi speciali, mentre gran parte del sistema operativo e del software di utilità di basso livello era scritto in linguaggio assembly. Gli AP-101 utilizzati dall'aeronautica americana sono per lo più programmati in JOVIAL - linguaggio creato per i sistemi embedded, ndr - come nel sistema installato sul bombardiere B-1B».

AdP