Apollo 11 vs. USB-C-Ladegerät (2020)

• Die Mikrocontroller in modernen USB-C-Wandladegeräten haben bei Takt, Arbeitsspeicher und Speicherplatz ein Niveau erreicht, das Vergleiche mit dem Apollo 11 Guidance Computer von 1969 zulässt.
• Der CYPD4225 im Anker PowerPort Atom PD 2 bietet 48 MHz, einen ARM Cortex-M0, 128 KB Flash und 8 KB RAM; daraus ergibt sich die Rechnung, dass er bei den meisten Befehlsausführungen etwa 563-mal schneller ist als der AGC.
• Der Speicherplatz hängt von Annahmen zur Befehlscodierung ab; der CYPD4225 kann dabei etwa 1,19- bis 1,78-mal so viele Befehle aufnehmen wie der AGC.
• Apollo 11 hatte vier Computer, darunter 2 AGC, 1 LVDC und 1 AGS; ohne größere Änderungen am ursprünglichen Design wäre es schwierig, alle durch einen einzelnen Ladegerät-Chip zu ersetzen.
• Rein nach Rechenleistung scheinen 4 Anker-Ladegeräte Computing auf Apollo-11-Niveau erreichen zu können, aber Zertifizierung für den Weltraumeinsatz, Peripherie, Spannungspegel und die dreifach redundante Logik des LVDC bleiben separate Einschränkungen.

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Vergleichsobjekte und Grunddaten

• Verglichen werden der Apollo 11 Guidance Computer und drei aktuelle USB-C-Ladegeräte.
  • Google Pixel 18W Charger: Weltrend WT6630P, 10 MHz, 512 Byte RAM, 8 KB Speicher
  • Huawei 40W SuperCharge: Richtek RT7205, 22,7 MHz, „0,75 kB“ RAM, 24 KB Speicher
  • Anker PowerPort Atom PD 2: Cypress CYPD4225, 48 MHz, 8 KB RAM, 128 KB Flash
  • Apollo 11 Guidance Computer: auf diskreten Bauteilen basierend, 1,024 MHz, 2.048 15-Bit-Wörter RAM, 36.864 15-Bit-Wörter Programmspeicher
• Der AGC unterstützte den Großteil des Mondflugs des CSM, die Mondlandung und den Start des LEM sowie die Rückkehr des CSM zur Erde.
• Die leistungsfähigste CPU in der Tabelle ist der CYPD4225 des Anker PowerPort Atom PD 2.
  • Gegenüber dem AGC ist der Takt etwa 48-mal höher.
  • Der Programmspeicher ist etwa 1,8-mal größer.

Vergleich der Befehlsausführungsgeschwindigkeit

• Der AGC verwendet einen Master-Takt von 1,024 MHz, und ein Befehl benötigt mindestens 12 Taktzyklen.
  • Für Ganzzahloperationen wird Einerkomplement (one's complement) verwendet.
  • Gleitkomma gibt es nicht.
  • Für arithmetische Operationen wird ein einzelnes Akkumulatorregister verwendet.
• Im CYPD4225 steckt eine ARM Cortex-M0-CPU.
  • AGC und Cortex-M0 haben beide keinen Cache, konstante Speicherzugriffszeiten und führen Befehle der Reihe nach aus.
  • Beide haben weder Hardware-Gleitkomma noch Vektor-/Matrix-Hardware wie AVX, SSE oder NEON.
• Vergleicht man die Zykluszahlen ähnlicher Befehle, ist der Cortex-M0 deutlich im Vorteil.
  • 15-Bit-Addition/-Subtraktion: AGC 24 Zyklen, Cortex-M0 1 Zyklus
  • 31-Bit-Addition/-Subtraktion: AGC 36 Zyklen, Cortex-M0 1 Zyklus
  • Multiplikation: AGC 36 Zyklen, Cortex-M0 1 Zyklus
  • Verzweigung bei 0: AGC 24 Zyklen, Cortex-M0 ohne CMP 1–4 Zyklen, mit CMP 2–5 Zyklen
  • Speichern/Laden aus dem Speicher: AGC 24 Zyklen, Cortex-M0 2 Zyklen
• Die meisten AGC-Befehle brauchen etwa 12-mal mehr Taktzyklen als auf dem Cortex-M0, während der Cortex-M0 mit 48 MHz läuft.
  • Die Rechnung ist 12 * 48MHz / 1.024MHz.
  • Nach diesem Maßstab ist die CPU im USB-C-Ladegerät Anker PowerPort Atom PD 2 in den meisten Anwendungen 563-mal schneller als der AGC.
• Ein Befehl, bei dem der Cortex-M0 gegenüber dem AGC auffällig zurückliegt, ist die Division.
  • Die Division auf dem AGC benötigt 72 Zyklen, also etwa 70,3 µs.
  • In derselben Zeit kann der CYPD4225 etwa 3.374 arithmetische Befehle ausführen.
  • Da die Kosten einer Verzweigung bei etwa 3 Zyklen liegen, wäre eine Software-Implementierung der Division denkbar.

Programmspeicher und Befehlscodierung

• Die Apollo-Programmierer schrieben wegen des knappen Speicherplatzes des Guidance Computer virtuelle Maschinen/Interpreter.
  • Die Platzbeschränkung war so groß, dass man Geschwindigkeit opferte, um Speicher zu sparen.
• Der AGC speichert 36.864 15-Bit-Wörter, und der CYPD4225 nutzt 128 KB Flash als Programmspeicher.
  • Rein nach Informationsmenge kann der CYPD4225 1,90-mal mehr Informationen speichern als der AGC.
• AGC-Befehle haben eine feste Breite von 15 Bit.
  • Der Cortex-M0 implementiert den THUMB2-Befehlssatz und verwendet 16-Bit- und 32-Bit-Befehle.
  • 16-Bit-Befehle decken die meisten allgemeinen Aufgaben wie Arithmetik, Verzweigungen und Load/Store ab.
• Unter der einfachen Annahme, dass alle Befehle 16 Bit breit sind, kann der CYPD4225 65.536 Befehle speichern.
  • Gegenüber den 36.864 Befehlen des AGC ist das maximal 1,78-mal so viel.
• Unter der extremeren Annahme, dass die Hälfte 16 Bit und die andere Hälfte 32 Bit breit ist, lassen sich insgesamt 43.690 Befehle speichern.
  • Das entspricht 1,19-mal dem AGC.
• Der Vergleich der Befehlsdichte ist nicht einfach.
  • Der Cortex-M0 hat 12 allgemeine Register, die arithmetische Ergebnisse aufnehmen können.
  • Der AGC verwendet einen einzelnen Akkumulator, kann arithmetische Ergebnisse aber direkt an Speicheradressen schreiben.
  • Beim Cortex-M0 ist dafür ein separater store-Befehl nötig.
  • Das Bank Switching des AGC erlaubt es, mehr Speicheradressen direkt in arithmetischen Befehlen zu codieren.
  • Der Cortex-M0 hat ein einfacheres Speichermodell und braucht kein Bank Switching.
• Es wird angenommen, dass der CYPD4225 1,19- bis 1,78-mal so viele Befehle aufnehmen kann und daher wohl auch Programme auf AGC-Niveau beherbergen könnte.
• Die anderen USB-C-Ladegeräte haben weniger Programmkapazität als der AGC.
  • Mit 8 KB bis zum Mond zu fliegen, erscheint schwierig.
  • Auch der AGC war ursprünglich mit kleinerem Programmspeicher geplant, der dann vergrößert werden musste.
  • Daher scheiden die anderen Ladegerät-CPUs als Kandidaten für den Mondflug aus.

RAM-Vergleich

• Der AGC kann 2.048 15-Bit-Wörter speichern.
• Der CYPD4225 hat 8 KB RAM.
  • In Byte gerechnet hat er etwas mehr als doppelt so viel RAM wie der AGC.
  • Der AGC rechnet hauptsächlich mit 15-Bit-Wörtern.
  • Die entsprechende Rechnung auf dem Cortex-M0 erfolgt mit 16-Bit-Wörtern.
  • Nach Recheneinheiten entspricht das beim CYPD4225 4.096 16-Bit-Wörtern gegenüber 2.048 15-Bit-Wörtern beim AGC, also genau dem Doppelten.

Das komplette Apollo-11-Computersystem und die nötige Zahl an Ladegeräten

• Laut Wikipedia hatte das Apollo-11-Raumschiff vier Computer.
  • 2 AGC: 1 im LEM, 1 im CSM
  • 1 Saturn Launch Vehicle Digital Computer
  • 1 Apollo Abort Guidance System
• Da sich die vier Computer in unterschiedlichen Teilen des Raumfahrzeugs befanden, wäre es schwierig, alle durch einen einzigen CYPD4225 zu ersetzen.
  • Unter der Annahme, dass das Apollo-11-Design nicht grundlegend verändert wird, wird von vier Computern ausgegangen.
• Jeder der in der Tabelle aufgeführten Apollo-11-Computer hat geringere Leistung und weniger Speicher als der Anker PowerPort Atom PD 2.
  • AGC: 1,024 MHz, 2.048 15-Bit-Wörter RAM, 36.864 15-Bit-Wörter Programmspeicher
  • LVDC: 2,048 MHz, 4.096 13-Bit-Wörter RAM, 32.768 13-Bit-Wörter Programmspeicher
  • AGS: 1,024 MHz, 2.048 18-Bit-Wörter RAM, 2.048 18-Bit-Wörter Programmspeicher
• Es wird angenommen, dass LVDC und AGS keine ungewöhnlichen Befehle verwenden, die auf einem Cortex-M0 schwer umzusetzen wären.
  • Divisionen könnten länger dauern als Multiplikationen.
  • Der CYPD4225 kann in der Zeit, die einer der Apollo-11-Computer für eine einzelne Multiplikation braucht, Tausende arithmetische Befehle ausführen.
• Rein nach Rechenleistung betrachtet könnten vier USB-C-Ladegeräte Anker PowerPort Atom PD 2 genug Verarbeitungsleistung für einen Flug zum Mond liefern.

Verbleibende Einschränkungen und Streitpunkte

• Der CYPD4225 ist nicht für den Weltraumeinsatz zertifiziert.
  • Ob er im All funktionieren würde, ist unbekannt.
• Die von den Apollo-11-Computern verwendete Peripherie wurde nicht gesondert untersucht.
  • Der CYPD4225 bietet 30 GPIO-Signale und unterstützt UART, I2C und SPI.
  • Ob der AGC 100, 10 oder noch mehr Peripheriegeräte unterstützte, müsste zusätzlich geprüft werden.
  • Die Spannungspegel der 1960er Jahre könnten für eine direkte Verbindung mit dem CYPD4225 zu hoch sein.
• Der LVDC enthält tatsächlich dreifach redundante Logik.
  • Die Logik erzeugt drei Antworten, und ein Abstimmungsmechanismus wählt den Sieger.
  • Für einen Vergleich mit dem LVDC könnte man daher auch drei USB-C-Ladegeräte ansetzen.
  • Diese Redundanz dient der Zuverlässigkeit; in der Gesamtbetrachtung wird Zuverlässigkeit hier jedoch ignoriert.
  • Selbst wenn man diesen Ansatz mit drei Mikrocontrollern und einem vierten Mikrocontroller zur Abstimmung nachbildet, würde das die Systemzuverlässigkeit vermutlich nicht erhöhen.
  • Dieser Punkt kann umstritten sein.

Die durch USB-C-Stromversorgung entstandene Komplexität

• Um 2012–2013 nutzte die Firmware des Structure Sensor die damalige USB-Ladegeräte-Erkennung, die in den meisten USB-Ladegeräten vorhanden war.
  • Sie basierte auf einem Widerstandsnetzwerk zwischen den USB-D+-/D--Signalen, es gab keine digitale Kommunikation.
  • An die Firmware-Implementierung wird als relativ einfach erinnert.
• 2020, mit der weiten Verbreitung von USB-C, enthalten viele USB-Ladegeräte Mikrocontroller mit CPU.
  • Manche sind weniger leistungsfähig als der AGC.
  • Manche sind leistungsfähiger als der AGC.
  • Die meisten haben mindestens etwa die 10-fache Taktfrequenz.
• USB-C Power Delivery löst Probleme und bietet neue Funktionen, erhöht aber auch die Komplexität.
  • Im Herstellungsprozess gibt es nun eine weitere Firmware und einen weiteren Chip, die berücksichtigt werden müssen.
  • Es wird keine Alternative genannt, die eine einzelne Ader des Kabels nutzt und es USB-C-Ladegeräten erlaubt, beliebige Lade­ströme und Spannungen anzubieten.

[GN⁺]

Hacker-News-Meinungen

• Auch Analogcomputer sollten angemessen gewürdigt werden. Auf dem Apollo-11-Raumschiff gab es noch einen weiteren Computer: den FCC (Flight Control Computer), einen Analogcomputer, der in der Saturn V die Raketen-Gimbals steuerte.
  Es war ein zylindrisches Gerät von 2 Fuß Länge und wog fast 100 Pfund.

  • Ich finde, einen analogen „Computer“ als „Computer“ zu bezeichnen, führt unbeabsichtigt in die Irre. Der entscheidende Punkt, der digitale Computer von anderer digitaler Hardware unterscheidet, ist, dass sie bei genügend Speicher Turing-vollständig sind; im analogen Bereich gibt es kein entsprechendes Konzept.
    Dass beide denselben Namen bekamen, liegt daran, dass beide ursprünglich Menschen ersetzen sollten, die Berechnungen mit mechanischen Tischrechnern ausführten – also die Arbeit der „Computer“.
    Ein Flugsteuerungs-„Computer“ ist eher mit einem Analog-Synthesizer-Modul verwandt als mit einem Cray-1, AGC, Arduino, Laptop oder Ladegerät. Die digitalen Geräte, mit denen er verglichen wird, sind untereinander so ähnlich, dass sie sich kaum unterscheiden.
  • Es gibt Informationen zum Flight Control Computer.
    „Der Flight Control Computer (FCC) war ein vollständig analoges Signalverarbeitungsgerät und nutzte Relais, die von der Saturn V Switch Selector Unit gesteuert wurden, um interne Redundanz und die Auswahl von Filterbänken zu verwalten. Der FCC verfügte über mehrere redundante Signalverarbeitungspfade in dreifacher Auslegung und konnte bei einem Vergleichsfehler des primären Kanals auf einen Standby-Kanal umschalten. Der Flugsteuerungscomputer implementierte während des angetriebenen Flugs eine grundlegende proportional-differenzielle Rückkopplung für die Schubvektorsteuerung und enthielt außerdem Phasenebenenlogik für die Steuerung des S-IVB Auxiliary Propulsion System (APS).“
    „Im angetriebenen Flug implementierte der FCC das Regelgesetz $ \beta_c = a_0 H_0(s) \theta_e + a_1 H_1(s) \dot{\theta} $. Dabei sind $ a_0 $ und $ a_1 $ die proportionalen bzw. differentiellen Verstärkungen, und $ H_0(s) $ ist die zeitkontinuierliche Übertragungsfunktion der Struktur-Biegefilter im Kanal für Lage und Lageänderungsrate. In der Saturn-V-Konfiguration wurden die Verstärkungen $ a_0 $ und $ a_1 $ nicht nach einem Zeitplan verändert; es gab diskrete Verstärkungsschalter. Der Saturn-V-FCC implementierte außerdem eine elektronische Schubvektor-Neigefunktion mit Rampengeneratoren und vektorisierte die S-IC-Triebwerke ab 20 Sekunden nach dem Start um etwa 2 Grad nach außen, um die Empfindlichkeit gegenüber Fehlanpassungen bei der Schubvektorausrichtung zu verringern.“
    https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200002830/downloads/20...
  • Stimmt. In vielen Systemen waren eingebaute Analogcomputer enthalten. Heute ist das mit elektronischen Bauteilen viel günstiger, aber früher brauchte man mehr Rechenleistung, um Dinge zu erledigen, die mechanisch verarbeitet wurden.
  • Es gibt auch ein paar Saturn-V-Fotos aus der Saturn V Hall im U.S. Space and Rocket Center in Huntsville, AL.
    [1] https://imgur.com/qscoWrR
    [2] https://imgur.com/HHg5ohS
  • Das Wichtigste wurde ausgelassen: die menschlichen Computer in der Bodenkontrolle.
    Wer hat gesagt, Frauen könnten keine Mathematik?
    https://www.smithsonianmag.com/science-nature/history-human-...

• Ich bin ein bisschen müde von reißerischen Artikeln wie „Vergleich der Ausrüstung, die auf dem Mond gelandet ist, mit heutiger Hardware“. Das erste Flugzeug hatte keinerlei Computer, also ist Rechenleistung nicht der einzige Faktor, der Leistung und Erfolg solcher Dinge bestimmt.
  Die Software und Hardware der Apollo-Missionen waren sehr gut entworfen. Wir alle wissen, dass die Rechenleistung seitdem absurd stark gestiegen ist, aber das heißt nicht, dass man heute dasselbe leicht schaffen könnte. Bessere Performance macht gutes Engineering nicht überflüssig. Manche scheinen sich jedoch stark auf diese Annahme zu stützen.

  • Ich glaube, solche Artikel so aufzufassen, liest sie anders, als sie gemeint sind.
    Interessanter ist der Vergleich, wie komplex Technik geworden ist, über die wir gar nicht nachdenken. Dass in einem buchstäblichen Kabel – nicht einmal einem Smart Device und auch keiner Digitaluhr aus den 80ern – so viel Technik steckt wie in Apollo 11, und wir es trotzdem nicht bemerken, ist erstaunlich.
    Um das Gegenargument einmal vorwegzunehmen: Einer der Gründe, warum es schwieriger ist, zum Mond zu fliegen, als ein USB-Gerät zu laden, ist, dass es in der Raumfahrt keine Standardkomponenten von der Stange gibt. Wenn man jedes Mal, wenn man ein Handy lädt, ein USB-Ladegerät von Grund auf bauen und sogar die USB-Spezifikation erst definieren müsste, dann würde auch ein USB-Kabel schnell als schwieriges Problem gelten.
    Die wichtigste Botschaft solcher Artikel ist nicht, dass Apollo 11 keine gewaltige Ingenieursleistung gewesen wäre. Sondern dass in unserem Alltag enorme Mengen an massenproduziertem, unsichtbarem Engineering stecken.
  • Ich denke, dass Software und Hardware der Apollo-Missionen gut entworfen waren, ist gerade der Kern solcher Artikel. Alte und neue Technik zu vergleichen und darüber zu sprechen, wie Ingenieure mit wenigen Ressourcen mehr leisten konnten, ist überhaupt nicht reißerisch.
  • Ich glaube nicht, dass solche Artikel provozieren sollen; sie sollen zeigen, wie weit Miniaturisierung und die Software-Tools, die Silizium unterstützen, gekommen sind. Sie beleidigen nicht die ursprünglichen Ingenieure und Wissenschaftler, die tatsächlich Menschen zum Mond geschickt haben.
    Wenn diese Ingenieure in die Gegenwart versetzt würden, würden sie sich auch problemlos in neue Hardware einarbeiten. Wir sind immer noch dieselben Menschen und benutzen dieselben menschlichen Gehirne.
  • Auch das erste Flugzeug hatte einen Computer, und heutige haben oft noch immer einen: Wetware, auch Pilot genannt.
    Gilt „Rechenleistung ist nicht der einzige entscheidende Faktor“ auch für die Aufgabe, ein Handy zu laden?

• Ich frage mich, ob sich die Gewichts- und Kostenrechnung inzwischen so weit verbessert hat, dass es günstiger geworden ist, den gesamten Prozessor abzuschirmen, statt die Schaltung selbst strahlungsresistent zu machen. Strahlungsresistente Schaltungen sind viel teurer, weil man schwer Standardbauteile verwenden kann und der Einsatz neuester Technologien eingeschränkt ist.
  Wenn ich mich richtig erinnere, war das eines der Gebiete, die man beim Mars-Drohnenprojekt untersucht hat; ich bin mir aber nicht sicher, ob die Strahlungsbedenken auf der Marsoberfläche andere sind als bei Anwendungen im Weltraum.

  • Macht SpaceX im Grunde nicht genau so etwas?
    „Die Flugsoftware ist in C/C++ geschrieben und läuft in einer x86-Umgebung. Bei jeder Berechnung/Entscheidung vergleicht ein ‚flight string‘ die Ergebnisse zweier Kerne. Gibt es eine Abweichung, wird dieser String als fehlerhaft eingestuft und sendet keine Befehle. Wenn beide Kerne dieselbe Antwort zurückgeben, sendet der String Befehle an die verschiedenen Mikrocontroller der Rakete, die Dinge wie Triebwerke und Grid Fins steuern.“
    https://space.stackexchange.com/a/9446/53026
  • Statt strahlungsresistenter Chips Abschirmung zu verwenden oder beides zu kombinieren, war schon immer eine Option. RCAs Luft- und Raumfahrtcomputer SCP-234 wog 7,9 Pfund; dazu kamen 3 Pfund Bleiplatten zum Schutz von RAM und ROM.
    Die Galileo-Sonde verwendete Wolframplatten zum Schutz des Prozessors des Relay-Empfängers der Sonde, und das Galileo-Plasma-Instrument nutzte eine Tantal-Abschirmung. Zufällig habe ich gerade zu Strahlungsabschirmung recherchiert.
  • Man muss bedenken, dass größere Computer deutlich mehr Strahlung ausgesetzt sind. Ein Cortex M0 ist etwa 0,03 mm² groß, während der Apollo Guidance Computer etwa 0,2 m² groß war; der M0 bekommt also ungefähr 6 Millionen Mal weniger Strahlung ab.
  • Ist es bei hochenergetischen kosmischen Teilchen nicht so, dass mehr Abschirmung problematischerweise auch mehr Sekundärstrahlung erzeugt?

• Fast alle USB-Chips haben laut Datenblatt eine vollständig programmierbare CPU. Für einfache HID- oder Ladegeräte wirkt das etwas absurd, aber einfache Mikrocontroller sind billig und senken tatsächlich die Kosten gegenüber einem ASIC.

  • Irgendwann würde ich gern sehen, dass PostgreSQL oder SQLite direkt auf einem Storage-Controller läuft. Allerdings dürfte dafür vermutlich der Speicher fehlen, wenn man es ordentlich machen will.
  • Ich sehe auch das als ein weiteres Beispiel dafür, dass Software die Welt verschlingt. Die Rolle von Elektroingenieuren wird von Tag zu Tag kleiner.
  • Bei der Arbeit haben wir geprüft, für eine bestimmte Aufgabe statt eines MCU ein FPGA zu verwenden, aber wir haben es verworfen, weil das FPGA nicht auf ein so niedriges Leistungsniveau wie ein MCU kam.
  • Dann sollte man wohl bei jedem beliebigen Steckernetzteil vorsichtig sein.

• Die Aussage „im LVDC steckt tatsächlich dreifach redundante Logik“ ist nur ein kleines Detail, aber nur weil es von etwas drei Exemplare gibt, ist es noch keine dreifache Redundanz. Nach dem Kriterium der Redundanz bedeuten drei Exemplare doppelte Redundanz, zwei Exemplare einfache Redundanz und ein Exemplar keine Redundanz.
  Wenn der Voting-Mechanismus nicht irgendwie auch dann die korrekte Antwort erzeugen kann, wenn alle drei Implementierungen unterschiedliche Antworten liefern, sehe ich nicht, wie man das als dreifache Redundanz bezeichnen kann. Ist der Voting-Mechanismus selbst funktional eine vierte Implementierung?

  • Die offizielle Bezeichnung für die LVDC-Logik lautet Triple Modular Redundancy (TMR). Der Voting-Mechanismus wählt einfach die Mehrheit und kann daher einen Ausfall tolerieren.
    Da der LVDC ein serieller Computer ist und jeweils nur ein Bit verarbeiten muss, ist die Implementierung des Votings einfacher.
  • Die zwei unterschiedlichen Designphilosophien, die sich beim LVDC und beim AGC zeigen, sind interessant.
    LVDC war ein hochredundantes Design, das nicht ausfallen durfte, während AGC keine Redundanz hatte, aber so ausgelegt war, dass es sich bei einem Ausfall schnell erholt.

• Ich frage mich, ob es eine Möglichkeit gibt, ohne Zerlegen herauszufinden, welche Hardware genau in kleinen Geräten steckt, die normalerweise nicht als Computer gelten, etwa in Smartphone-Ladegeräten.
  Gibt es spezielle Datenblätter oder behördliche Zertifizierungsunterlagen? Ich finde die minimal spezifizierte Hardware, die alltägliche Elektronik antreibt, schon immer faszinierend und würde gern wissen, woher der Autor diese Informationen hat.

  • Meistens nicht, aber es ist einfach, sie zu zerlegen und sich die Chips darin anzusehen. Nebenbei: Heutzutage steckt in allem eine CPU. Eigentlich war das schon seit den 70ern so.
    Selbst alte Tastaturen aus den 1970er-Jahren hatten vollständig programmierbare CPUs, meist Varianten des Intel MCS-48: https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_MCS-48#Uses
    Heute gilt das erst recht. In Tastaturen, Trackpads, Mäusen, allen USB-Geräten usw. stecken vollständig programmierbare CPUs.
  • Funkgeräte durchlaufen ein FCC-Zertifizierungsverfahren, bei dem Fotos vom Zerlegen veröffentlicht werden. Außerdem gibt es iFixit-Beiträge.

• Dass die CPU des Anker PowerPort Atom PD 2 USB-C Wall Charger 563-mal schneller ist als der Apollo 11 Guidance Computer – wenn man bedenkt, dass man mit der Programmierung des Dings, das meine Geräte lädt, vielleicht Menschen zum Mond hätte schicken können, ist das schon erstaunlich.

  • Die bewährte Methode, mit einem Computer mit so geringer Leistung Menschen zum Mond zu schicken und zurückzubringen, bestand darin, dass Tausende Support-Mitarbeiter, die meisterhaft mit dem Rechenschieber umgehen konnten, Dinge reibungslos erledigten, bei denen heute viele Ingenieure selbst mit Personal Computern ins Stocken geraten würden.
    Viele Ingenieure am Boden hatten keinen Computer, und was die Glücklichen nutzen konnten, waren keine Personal Computer, sondern Mainframes.
    Computer waren so kostbar, dass sie nur für Aufgaben eingesetzt wurden, die unbedingt einen Computer erforderten, insbesondere wenn Rechengenauigkeit oder Geschwindigkeit wichtig waren.
    Das zeigt, was passiert, wenn man Leuten, die ohnehin schon mit Rechenschiebern gute Luft- und Raumfahrt machten, Mainframe-Ressourcen gibt.
  • Mit einer ausreichend großen Lithium-Batterie könnte einen auch das Ladegerät problemlos einen Teil des Weges zum Mond bringen.
  • Allein aus diesen Daten lässt sich das nicht sicher sagen. Der Apollo Guidance Computer wurde zwar programmiert, um Menschen zum Mond zu bringen, hat diese Aufgabe aber nie tatsächlich allein ausgeführt; daher ist es schwierig zu sagen, irgendein Computer habe „Menschen zum Mond geschickt“.
    Alle Landungen erfolgten als Fly-by-Wire: Der Pilot hatte den Steuerknüppel in der Hand, die Thruster wurden von der Software gesteuert.
    https://www.quora.com/Could-the-Apollo-Guidance-Computer-hav...:
    „P64. In etwa 7.000 Fuß Höhe, am sogenannten ‚high gate‘, wechselte der Computer automatisch zu P64. Der Computer führte weiterhin den gesamten Flug aus und steuerte das LM auf das Landeziel zu. Allerdings konnte der Commander den Landeplatz ansehen und, wenn er ihm nicht gefiel, ein anderes Ziel wählen; der Computer änderte dann den Pfad und steuerte dieses Ziel an.
    Ab diesem Zeitpunkt wurde eines von drei Programmen verwendet, um die Landung abzuschließen.
    P66. Das Programm, das bei allen sechs Mondlandungen tatsächlich verwendet wurde. Einige hundert Fuß über der Oberfläche wies der Commander den Computer an, auf P66 umzuschalten. Es ist allgemein als ‚manueller Modus‘ bekannt, war aber tatsächlich nicht vollständig manuell. In diesem Modus steuerte der Commander das LM, indem er dem Computer die gewünschte Bewegung vorgab, und der Computer führte sie aus. Das ging so bis zur Landung.
    P65. Das ist der automatische Modus, nach dem gefragt wurde. Wenn der Computer bis auf etwa 150 Fuß Höhe in P64 blieb, wechselte er automatisch zu P65, und P65 brachte das LM unter Computersteuerung bis zur Oberfläche. Das Problem war, dass der Computer keine Möglichkeit hatte, Hindernisse zu erkennen oder zu beurteilen, wie eben der anvisierte Landeplatz war. Bei jedem Flug wollte der Commander einen anderen Punkt wählen als den, zu dem der Computer steuerte, und wechselte daher zu P66, bevor der Computer automatisch auf P65 umschaltete. [Update: Bei späteren Flügen wurde der P65-Code aus dem AGC entfernt. Die Programmierer brauchten Speicher für anderen Code, und der AGC hatte so wenig Speicher, dass man an anderer Stelle etwas entfernen musste, wenn man irgendwo Code hinzufügen wollte. Zu diesem Zeitpunkt war klar, dass keine Besatzung den automatischen Landemodus verwenden würde, deshalb wurde P65 entfernt.]
    P67. Das ist der wirklich vollständig manuelle Modus. In P66 ist der Computer immer noch in der Schleife, auch wenn der Pilot steuert. In P67 ist der Computer vollständig abgekoppelt. Er liefert weiterhin Daten wie Höhe und Sinkrate, steuert das Fahrzeug aber nicht.“

• In 50 Jahren wird das, was heute einem GPT-4-Trainingscluster in einem Rechenzentrum entspricht, in einem billigen Kabel stecken und mehr als 100-mal schneller laufen als der gesamte heutige Cluster.

  • Noch beeindruckender ist, dass ein ARM Cortex X4 fast die 100-fache Taktfrequenz, bis zu 14 Kerne, Cache, Branch Prediction, Fließkomma, Spezialinstruktionen, GPU usw. hat. Er dürfte wohl mindestens 100.000-mal schneller sein als der CYPD4225.
    Wenn man annimmt, dass das Training von GPT-4 etwa 100 Tage gedauert hat, bedeutet das, dass ein gewöhnliches Gerät auf Smartphone-Niveau in 50 Jahren ein GPT-4-artiges Modell von Grund auf in unter einer Sekunde trainieren könnte.
  • So ist exponentielles Wachstum eben. Es hört niemals auf.
  • Computronium

• Ich wusste nicht, dass nur im LVDC dreifach redundante Logik steckte.
  Die Aussage „Selbst wenn man dieses Abstimmungsverfahren mit drei Mikrocontrollern und einem vierten Controller zur Stimmenauszählung nachahmt, erhöht das die Systemzuverlässigkeit nicht“ ist klar genug. Denn der Stimmenauszähler wird zum Single Point of Failure.
  Ich weiß nicht genau, wie Tandem und Stratus mit Abweichungen zwischen zwei Prozessoren umgingen. Stratus verwendete ein Paar OTC-68K-Prozessoren, was nicht nach Voting klingt. Wenn es nur zwei Wähler gibt, weiß ich nicht, wie man eine Abweichung auflösen soll.
  Ich sehe nicht recht, wie man aus Standard-CPU-Chips einen auf Voting basierenden „zuverlässigen“ Prozessor bauen kann. Vermutlich müsste jede CPU die Ausgaben der beiden anderen CPUs beobachten und, wenn sie bei der Abstimmung verliert, von selbst aufhören abzustimmen; das klingt nach maßgeschneiderter CPU-Hardware.
  Externe Hardware, die die Stimmen vergleicht, der CPU mitteilt, dass sie nicht mehr abstimmen soll, und die gewinnende Ausgabe weiterleitet, ist am Ende ein Stimmenauszähler, und der ist ein Single Point of Failure. Man könnte drei Stimmenauszähler einsetzen und sie einander überwachen lassen, aber dann bräuchte man einen Stimmenauszähler-Auswerter. Darunter sind es dann endlos Schildkröten.
  Generell wirkt der Ansatz, zur Erhöhung der Zuverlässigkeit mehrere CPUs abstimmen zu lassen, riskant, weil er die Komplexität erhöht und damit die Zuverlässigkeit eher senkt.
  Einen zuverlässigen Prozessor zu bauen, bedeutet am Ende vielleicht einfach, einen vertrauenswürdigen Prozessor zu bauen.

  • Wenn es nur zwei Wähler gibt: Könnte man eine Abweichung nicht dadurch auflösen, dass beide die Berechnung erneut durchführen?

• Schade, dass der Link zur Biografie von Jonny Kim kaputt ist. Der funktionierende Link ist https://www.nasa.gov/people/jonny-kim/.
  Er dürfte einer der beeindruckendsten Menschen der Geschichte sein. Er hat mehrere Stationen vorzuweisen, darunter dekorierter Navy SEAL, Harvard-Arzt und Astronaut. Das klingt, als hätte ein Kind den ultimativen G.I. Joe zusammengebaut.