Apollo 11 gegen USB-C-Ladegeräte (2020)

Vergleich der CPUs: Apollo Guidance Computer (AGC) vs. USB-C-Ladegerät

• Vergleich der Leistung zwischen der CPU in einem aktuellen USB-C-Wandladegerät und dem Apollo Guidance Computer (AGC) von Apollo 11, der 1969 Menschen zum Mond brachte und sicher zurück.
• Der Apollo Guidance Computer von Apollo 11 hatte eine Taktfrequenz von 1,024 MHz, 2048 15-Bit-Wörter RAM und Programmspeicher für 36.864 15-Bit-Wörter.
• Die CPU des Anker PowerPort Atom PD 2 läuft mit 48 MHz und verfügt über 8 KB RAM sowie 128 KB Programmspeicher, womit sie als die leistungsstärkste CPU bewertet wird.

Geschwindigkeitsvergleich

• Der Apollo Guidance Computer von Apollo 11 benötigt mindestens 12 Taktzyklen pro Befehl und verwendet ein einzelnes Akkumulatorregister für arithmetische Operationen.
• Die ARM Cortex-M0-CPU im Anker PowerPort Atom PD 2 besitzt keinen Cache, Speicherzugriffe erfolgen mit konstanter Geschwindigkeit, und Befehle werden der Reihe nach ausgeführt.
• In den meisten Fällen benötigen die Befehle des Apollo Guidance Computer von Apollo 11 zwölfmal so viele Taktzyklen wie die des Cortex-M0.

Speichervergleich

• Programmspeicher: Wegen Platzmangels im Programmspeicher musste für den Apollo Guidance Computer von Apollo 11 eine virtuelle Maschine bzw. ein Interpreter geschrieben werden.
• Der CYPD4225 verfügt über 128 KB Flash-Speicher und kann damit 1,90-mal mehr Informationen speichern als der Apollo Guidance Computer von Apollo 11.
• RAM: Das Anker PowerPort Atom PD2 verfügt über etwa doppelt so viel RAM wie der Apollo Guidance Computer von Apollo 11.

Die Reise zum Mond

• Das Apollo-11-Raumschiff enthielt vier Computer: 2 Apollo Guidance Computer von Apollo 11, 1 Saturn Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) und 1 Abort Guidance System (AGS).
• Alle Computer von Apollo 11 sind langsamer und verfügen über weniger Speicher als das Anker PowerPort Atom PD 2.
• Der CYPD4225 wurde nicht für den Betrieb in einer Weltraumumgebung bewertet, und es ist weitere Untersuchung nötig, welche Anzahl und Arten von Peripheriegeräten die Apollo-11-Computer unterstützten.

Fazit

• In den Jahren 2012–2013 nutzten die meisten USB-Ladegeräte noch USB-Ladeerkennung ohne digitale Kommunikation, doch USB-C-Ladegeräte im Jahr 2020 enthalten Mikrocontroller und CPUs.
• Einige USB-C-Ladegeräte besitzen CPUs, die leistungsfähiger sind als der Apollo Guidance Computer von Apollo 11, und die meisten arbeiten mit mindestens zehnmal höherer Taktfrequenz.
• USB-C Power Delivery löst Probleme und bietet neue Funktionen, erhöht aber auch die Komplexität durch zusätzliche Firmware und Chips, die in der Fertigung berücksichtigt werden müssen.

Meinung von GN⁺

• Das Wichtigste an diesem Artikel ist, dass die CPUs in modernen USB-C-Ladegeräten deutlich leistungsfähiger sind als der Apollo Guidance Computer von Apollo 11, der bei der Mondlandemission 1969 eingesetzt wurde.
• Dieser Vergleich zeigt die rasante Entwicklung der Technik und ist faszinierend, weil Geräte, die wir im Alltag verwenden, heute über mehr Rechenleistung verfügen als frühere Ausrüstung für die Raumfahrt.
• Der Artikel spiegelt außerdem den Trend wachsender Komplexität moderner Technik wider und bietet interessante Einblicke darin, wie sich diese Veränderungen auf unseren Alltag und die Zukunft der Technologie auswirken könnten.

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Apollo 11 spacecraft contains 4 computers

  • Das Apollo-11-Raumschiff enthält 4 Computer.
    • Analoge Computer werden oft unterschätzt, spielen aber eine wichtige Rolle.
    • Der Flight Control Computer (FCC) ist der analoge Computer von Apollo 11 und steuert die Gimbals der Rakete.

• I'm a bit tired of all the sensationalist "look what landed on the moon vs. today's hardware" comparisons.

  • Ich bin die ganzen sensationsheischenden Vergleiche nach dem Motto „Schaut, was auf dem Mond gelandet ist, im Vergleich zu heutiger Hardware“ langsam leid.
    • Frühe Flugzeuge waren auch ohne Computer erfolgreich, daher ist Rechenleistung allein nicht der entscheidende Faktor für Erfolg.
    • Die Software und Hardware der Apollo-Missionen waren sehr gut entworfen, und die heute hohe Rechenleistung macht gutes Engineering nicht überflüssig.

• Is the weight/cost calculus sufficiently improved now that it’s cheaper to shield the processor in its entirety rather than trying to rad harden the circuitry itself?

  • Ist die Gewichts-/Kostenabwägung inzwischen so weit verbessert, dass es günstiger ist, den Prozessor als Ganzes abzuschirmen, statt die Schaltung selbst strahlungshart auszulegen?
    • Strahlungshärtung ist teuer, weil Standardbauteile nicht verwendet werden können und der Einsatz neuer Technologien eingeschränkt ist.
    • Das ist eines der Felder, die beim Mars-Helikopter untersucht wurden, wobei das Strahlungsproblem auf der Marsoberfläche anders sein kann als bei Einsätzen im Weltraum.

• others point out that the LVDC actually contains triply-redundant logic.

  • Andere weisen darauf hin, dass das LVDC tatsächlich dreifach redundante Logik enthält.
    • Dreifach redundante Logik liefert 3 Antworten, und ein Abstimmungsmechanismus wählt den Gewinner.
    • Drei Komponenten bedeuten in der Praxis eher doppelte Redundanz, und wenn der Abstimmungsmechanismus aus 3 unterschiedlichen Antworten nicht die richtige ableiten kann, ist es schwer, von dreifacher Redundanz zu sprechen.

• Pretty much all USB chips have a fully programmable CPU when you go into the data sheets.

  • Fast alle USB-Chips enthalten laut Datenblättern eine vollständig programmierbare CPU.
    • Das mag für einfache HID- oder Ladegeräte übertrieben wirken, aber ein einfacher Mikrocontroller ist billig und spart gegenüber ASICs Kosten.

• I'm curious - are there any ways of finding out the precise hardware that's used in these small-scale devices without actually having to take them apart?

  • Ich frage mich, ob es Möglichkeiten gibt, die genaue Hardware in solchen kleinen Geräten herauszufinden, ohne sie tatsächlich auseinanderzunehmen.
    • Informationen lassen sich über spezielle Datenblätter, staatliche Zulassungsunterlagen und Ähnliches finden.

• the LVDC actually contains triply-redundant logic

  • Das LVDC enthält tatsächlich dreifach redundante Logik.
    • Mit 3 Mikrocontrollern ein Abstimmungssystem zu emulieren und mit einem 4. die Stimmen auszuzählen, macht das System nicht automatisch zuverlässiger.
    • Der Stimmenauszähler kann ein Single Point of Failure (SPOF) sein.
    • Mehr Komplexität kann die Zuverlässigkeit senken, daher ist die Idee, mit mehreren CPUs und Abstimmung die Zuverlässigkeit zu erhöhen, nicht unproblematisch.

• The Anker PowerPort Atom PD 2 USB-C Wall Charger CPU is 563 times faster than the Apollo 11 Guidance Computer

  • Die CPU des Anker PowerPort Atom PD 2 USB-C-Wandladegeräts ist 563-mal schneller als der Apollo-11-Leitcomputer.
    • Es ist erstaunlich, dass ein Ladegerät so programmiert werden könnte, dass es Menschen zum Mond schicken kann.

• The CYPD4225 is definitely not rated for space.. if it would work in space

  • Der CYPD4225 ist definitiv nicht für den Einsatz im Weltraum qualifiziert, könnte dort aber funktionieren.
    • In der Geschichte der Weltraumraketen wurde meist unter Annahme der Strahlung eines Atomkriegs entworfen, während man im Weltraum auf natürliche Strahlung stieß.
    • SpaceX verwendet in seinen Raketen Industriecomputer, die nicht strahlungshart sind.
    • Zufällige Spannungsspitzen durch Strahlung und die Alterung der Halbleiterstruktur können Probleme sein, aber in der Erde-Mond-Umgebung ist das vor allem eine Frage des Langzeitbetriebs.

• So in 50 years the equivalent of a gpt4 training cluster from today's datacenters will fit in a cheap cable, and it will run over 100 times faster than a full cluster today.

  • In 50 Jahren wird das Äquivalent eines GPT-4-Trainingsclusters aus heutigen Datacentern in ein billiges Kabel passen und mehr als 100-mal schneller laufen als ein kompletter Cluster heute.