Quelltext der Seite Apollo Guidance Computer

[[Datei:Apollo CSM lunar orbit.jpg|mini|Apollo-Raumfahrzeug (Kommandomodul und Servicemodul) (Apollo 15)]]
[[Datei:Agc view.jpg|mini|Apollo Guidance Computer]]

Der '''Apollo Guidance Computer''' ('''AGC''') war der bei den [[Apollo-Programm|Apollo-Raumflügen]] eingesetzte [[Computer]] für die [[Navigation]]. Er wurde benutzt, um in [[Echtzeit]] Fluginformationen zu sammeln und zur Verfügung zu stellen, sowie alle Navigationsfunktionen des [[Apollo (Raumschiff)|Apollo-Raumfahrzeugs]] automatisch zu steuern. Er war damit das erste erkennbar moderne [[Eingebettetes System|eingebettete System]].

Er wurde ab 1961 für das Apollo-Programm unter der Leitung von [[Charles Stark Draper]] am [[Massachusetts Institute of Technology|MIT Instrumentation Laboratory]] entwickelt. Die bei den Flügen benutzte [[Hardware]] wurde von [[Raytheon]] hergestellt.

== Einsatz im Apollo-Programm ==
Bei jedem Mondflug – abgesehen von Apollo 8, die kein [[Mondlandefähre|''Lunar Module'' (LM)]] mitführte – wurden jeweils zwei AGC eingesetzt. Einer befand sich im [[Apollo (Raumschiff)#Kommandomodul (CM)|Kommandomodul]] (CM) des Apollo-Raumfahrzeugs und ein weiterer in der [[Mondlandefähre]]. Beide Systeme waren baugleich, aber mit unterschiedlicher [[Software]] ausgestattet; die Navigationsdaten waren zwischen den Geräten kompatibel. Der AGC war Bestandteil des sogenannten [[Primary Guidance, Navigation and Control System]] (PGNCS, ausgesprochen: ''pings''), dem unabhängigen [[Inertiales Navigationssystem|inertialen Navigationssystem]] der Apollo-Raumfahrzeuge.

Darüber hinaus wurden bei den Mondmissionen zwei weitere Computer eingesetzt:

* Ein [[Launch Vehicle Digital Computer]] (LVDC) genannter Flugcomputer, der im Booster Instrumentation Ring der [[Saturn (Rakete)#Saturn V|Saturn V]] untergebracht war. Hierbei handelte es sich um einen von der [[IBM]] Federal Systems Division gebauten seriellen Rechner.

* Ein kleiner von [[TRW (Unternehmen)|TRW]] gebauter Rechner im sogenannten [[Abort Guidance System]] (AGS) der Mondlandefähre. Dieses sollte im Falle eines Fehlers des PGNCS eingesetzt werden. Das AGS konnte zum Start der Landefähre vom Mond und zum [[Rendezvous (Raumfahrt)|Rendezvous]] mit dem [[Apollo (Raumschiff)#Kommandomodul (CM)|Kommandomodul]] (CM) benutzt werden, aber nicht zum Landen auf dem Mond.

== Anwendung außerhalb des Apollo-Programms ==
[[Datei:Vought F-8 E-24741 Fly by wire.jpg|mini|Fly-by-wire-System mit ''Apollo Guidance Computer'' in einer F-8 „Crusader“ der NASA]]

Der AGC bildete 1972 die Basis für ein experimentelles [[Fly-by-wire]]-System, welches in einer [[Vought F-8|Vought&nbsp;F-8 „Crusader“]] installiert wurde, um die Machbarkeit und die Vorzüge eines rechnergestützten Fly-by-wire-Systems zu demonstrieren. Dabei wurde der AGC nur in der ersten Phase dieses Projekts eingesetzt, und in einer zweiten Phase durch einen anderen Rechner ersetzt. Die hierauf folgende Forschung führte zum Fly-by-wire-System des [[Space Shuttle]] und indirekt zu den Fly-by-wire-Systemen moderner Luftfahrzeuge.

== Beschreibung ==
=== Prozessor ===
[[Datei:Agc verb-noun-list.jpg|mini|Liste der Befehle im Apollo Guidance Computer. Zur schnellen Verfügbarkeit war sie auf eine Instrumentenbrettverkleidung gedruckt]]
Der Apollo-Flugcomputer war der erste, bei dem [[Integrierter Schaltkreis|integrierte Schaltkreise]] (IC) eingesetzt wurden. Die bis 1966 benutzte Block-I-Version des AGC war aus 4100 ICs aufgebaut. Jedes dieser ICs beinhaltete ein einzelnes [[NOR-Gatter]] mit drei Eingängen. Bei der ab [[Apollo 7]] eingesetzten Block-II-Version des AGC waren jeweils zwei NOR-Gatter mit drei Eingängen in einem IC mit [[Chipgehäuse|Flat-Pack-Gehäuse]] untergebracht. Es wurden hier annähernd 5600 Gatter benutzt. Die in [[Widerstands-Transistor-Logik]] aufgebauten Gatter wurden von [[Fairchild Semiconductor]] hergestellt. Die Verdrahtung der ICs war mittels [[Wickelverbindung]] aufgebaut und in [[Epoxidharz]] eingegossen. Der Prozessor arbeitete intern mit [[Datenwort|16-Bit-Datenworten]] (14 Bit [[Daten#Informatik|Daten]], 1 [[Überlaufbit]] und 1 [[Einerkomplement|Vorzeichenbit (Einerkomplement)]]). Bei der Verwendung als Programmbefehl waren 3 bit für den Opcode und 12 Bit für die Adresse reserviert.

=== Speicher ===
Der [[Random Access Memory|Schreib-Lese-Speicher]] (RAM) des AGC war als [[Kernspeicher|Ringkernspeicher]] und der [[Festwertspeicher]] (ROM) als ''Core Rope Memory'' aufgebaut. Der RAM-Bereich konnte von den Astronauten, falls erforderlich, manuell beliebig manipuliert werden.

Die Block-I-Version des AGC verfügte über ein RAM mit einer Kapazität von 1&nbsp;Ki (1024) Datenworten (die Bezeichnung „Byte“ war noch wenig gebräuchlich) und ein ROM mit einer Kapazität von 12&nbsp;Ki Datenworten, die später auf 24&nbsp;Ki erweitert wurde. Die Block-II-Version des AGC verfügte über ein RAM mit einer Kapazität von 2&nbsp;Ki Datenworten und ein ROM mit einer Kapazität von 32&nbsp;Ki Datenworten.<ref name="Raytheon">{{cite web|url=https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19700015154.pdf |title=APOLLO GUIDANCE COMPUTER PROGRAM BLOCK I (100) AND BLOCK II |publisher=Raytheon |date=1969-12-31 |accessdate=2017-08-27}}</ref>

Beide Speicher hatten eine [[Taktzeit]] von 12&nbsp;μs. Die Datenworte hatten eine Länge von 16 Bit (15 Bit Daten und 1 [[Paritätsbit]] (ungerade Parität)).<ref name="Raytheon" />

=== Taktgeber ===
Als [[Taktgeber]] wurde beim AGC ein [[Schwingquarz]] mit einer [[Taktsignal|Taktfrequenz]] von 2,048&nbsp;MHz (2048&nbsp;kHz) benutzt. Dieses [[Taktsignal]] wurde durch 2 dividiert, um ein Taktsignal mit einer Taktfrequenz von 1,024&nbsp;MHz zu erzeugen. Mit diesem Takt wurden die internen Operationen des AGC abgearbeitet. Das 1,024&nbsp;MHz-Taktsignal wurde wiederum durch 2 dividiert, um ein zweites Taktsignal mit einer Taktfrequenz von 0,512&nbsp;MHz (512&nbsp;kHz) zu erzeugen. Dieser MASTER FREQUENCY genannte Takt diente zur [[Synchronisation]] der externen Systeme des Apollo-Raumfahrzeugs.

=== Software ===
Nachdem die Entwicklung von [[Software]] für den AGC ursprünglich in Plan und Budget des Apollo-Programms nicht vorgesehen war, arbeiteten schließlich über 300 Personen daran. Zu den bekannteren gehört heute die Teamleiterin des Flug- und Navigationsprogramms, [[Margaret Hamilton (Wissenschaftlerin)|Margaret Hamilton]]. Erstmals wurde der Begriff des [[Softwaretechnik|Software-Engineering]] etabliert sowie zahlreiche grundlegende [[Paradigma|Paradigmen]] desselben. Insbesondere das [[Prioritätsscheduling]] erwies sich als entscheidend für den Erfolg der ersten Mondlandung von [[Apollo 11]].

Die Software des AGC war in [[Assemblersprache]] geschrieben. Ein EXEX genanntes [[Echtzeitbetriebssystem]] konnte bis zu sieben Prozesse nach Priorität gewichtet in einem nichtpräemptiven [[Multitasking]]-Verfahren bearbeiten. Jeder Prozess musste dabei periodisch die Kontrolle an EXEX zurückgeben. Ein achter Prozess mit diagnostischen Aufgaben wurde mit niedrigster Priorität ständig ausgeführt. Darüber hinaus gab es eine [[Interrupt|unterbrechungsgesteuerte]] Komponente, die WAITLIST genannt wurde.

=== Benutzerschnittstelle ===
[[Datei:Dsky.jpg|mini|Benutzerschnittstelle des Apollo Guidance Computers im Kommandomodul]]
Die [[Benutzerschnittstelle]] des AGC wurde DSKY (Display/Keyboard) genannt und bestand aus einer Reihe von [[Anzeige (Technik)#Ziffernanzeige|Ziffernanzeigen]] und einer [[Tastatur]], die an einen [[Taschenrechner]] erinnert. Befehle wurden numerisch als zweistellige Zahlen eingegeben. Für den eigentlichen Befehl gab es die Taste VERB (''Verb''), während der Parameter, falls erforderlich, mit der Taste NOUN (''Hauptwort'') eingegeben wurde.

Das Kommandomodul verfügte über zwei DSKY, eins auf der Hauptinstrumententafel und eins im unteren Geräteraum in der Nähe des [[Space Sextant|Sextanten]] zur Ausrichtung des inertialen Navigationssystems. Beide DSKY wurden durch den gleichen AGC betrieben. Die Mondlandefähre verfügte über nur ein DSKY für sein AGC.

== Literatur ==
* David A. Mindell: ''Digital Apollo: Human and Machine in Spaceflight''. The MIT Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-262-13497-2.
* Frank O’Brien: ''The Apollo Guidance Computer : Architecture and Operation''. Springer, Berlin, New-York 2010, ISBN 978-1-4419-0876-6.

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
* [http://www.abc.net.au/science/moon/computer.htm The Lunar Module Computer] – aus ''in Space: our gateway to the stars'' der [[Australian Broadcasting Corporation]] (1999) (''englisch'')
* [http://www.netjeff.com/humor/item.cgi?file=ApolloComputer Interview mit Allan Klumpp], dem Principal Designer der Abstiegssoftware der Apollo Mondlandefähre (''englisch'')
* NASA Office of Logic Design: [http://klabs.org/history/ech/agc_schematics/index.htm Schaltbilder des Apollo Guidance Computer] (''englisch'')
* [http://www.ibiblio.org/apollo/ Emulationssoftware] für Linux, Windows und Mac OS X 10.2 (''englisch'')
* [https://github.com/chrislgarry/Apollo-11/ Quelltext des AGC auf Github]
== Quellen ==
* {{Internetquelle|url=http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/computers/Ch2-5.html|hrsg=NASA|werk=Computers in Spaceflight: The NASA Experience|autor=James Tomayko|titel=The Apollo guidance computer: Hardware|zugriff=2017-05-23|sprache=en}}
* {{Internetquelle|url=http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/computers/Ch2-6.html|hrsg=NASA|werk=Computers in Spaceflight: The NASA Experience|autor=James Tomayko|titel=The Apollo guidance computer: Software|zugriff=2017-05-23|sprache=en}}
* {{Internetquelle|url=http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/computers/Ch2-7.html|hrsg=NASA|werk=Computers in Spaceflight: The NASA Experience|autor=James Tomayko|titel=Using the AGC|zugriff=2017-05-23|sprache=en}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Apollo-Programm]]
[[Kategorie:Historischer Computer]]
[[Kategorie:NASA]]
[[Kategorie:Raumfahrttechnik]]