Помоги проекту - поделись книгой:
Солнечные сенсоры и микродвигатели "Чайки" на днище станции
Информацию от сенсоров получал и обрабатывал электромеханический компьютер, логика работы единственной программы которого базировалась на уравнениях управления ориентацией, разработанных коллективом Раушенбаха. Этот же компьютер управлял моментами запуска и продолжительностью работы восьми реактивных микродвигателей. В качестве топлива в них использовался сжатый азот, хранящийся в специальном баке под давлением 150 атмосфер и подающийся в сопла через редуктор под давлением четыре атмосферы. Компьютер был связан с программно-временным устройством, в котором была заложена циклограмма всего полета "Луны-3".
7 октября 1959 года - спустя трое суток после успешного старта, станция "Луна-3" оказалась в заданной точке траектории ее движения на расстоянии 65200 километров от обратной стороны Луны. Местоположение станции для съемки было выбрано не случайно. Во-первых, она размещалась так, что Луна перед ней и Солнце позади неё находились примерно на одной прямой, а вот Земля, свет которой мог помешать системе ориентации, оказывалась далеко в стороне. Во-вторых, по условиям съемки, "Луна-3" должна была захватить в объективы небольшой участок видимой с Земли поверхности нашего спутника, чтобы у ученых появилась возможность выполнить топографическую привязку местности к известны ориентирам.
В процессе фотографирования система ориентации "Чайка" постоянно удерживала движущуюся станцию кормой к Солнцу
Корпус станции при подлете к точке съемки вращался вокруг ее центра масс с периодом 165 секунд. Эти измерения, выполненные гироскопическими сенсорами "d", позволили задействовать все восемь микродвигателей, практически остановив (погрешность 0,15 градуса в секунду) кувыркание станции по всем трем осям. Гироскопы при этом выполняли роль балансиров, демпфирующих в отсутствии трения действие двигателей ориентации. Этот маневр занял около десяти минут.
После остановки вращения в дело вступили солнечные сенсоры на днище "Луны-3" и вокруг ее объективов. Компьютер, начал подавать управление двигателям V1-V4 таким образом, чтобы максимизировать сигналы сенсоров "S" на днище, и одновременно минимизировать сигналы сенсоров "В" возле объективов. Этот маневр, длившийся около тридцати минут, развернул станцию объективом в сторону Луны, а днищем - к Солнцу.
Точно направить объективы камер на Луну "Чайке" позволила дружная работа гироскопов, солнечных и лунного сенсоров
Нужная ориентация корпуса была получена и постоянно корректировалась с учетом траектории движения центра масс станции. Точно нацелиться на Луну объективам фотоаппаратов позволила информация от сенсора, улавливавшего лунный. Максимизируя его сигналы, компьютер скорректировал положение люка, скрывающего фотоаппаратуру "Луны-3" с погрешностью в 0,5 градуса.
Такое положение по отоношению к Луне заняла станция после завершения маневров ориентации
Так выглядит Луна, пойманная в объектив фотокатеры "Луны-3"
Кроме того, непосредственно перед съемкой "Чайка" придала станции кратковременное вращательное движение вдоль оси съемки, чтобы солнечные лучи равномерно прогрели ее корпус, и процессы химической обработки полученных снимков прошли без проблем.
Полученные "Луной-3" снимки обратной стороны Луны были не ахти какого качества. Это и понятно - сделанные на обычную фотопленку, они проявлялись прямо на борту станции, да и аппаратура их телепередачи методом бегущего луча (того самого, что применяется в современных сканерах) только начинала свое развитие. Но все это было не важно.
Полет "Луны-3" и выполненная ею на "пятерку" фотосессия земного спутника, во второй раз после запуска "Спутника-1" произвели эффект разорвавшейся бомбы. Шутка ли - в то время, как после ряда неудачных запусков микроспутников (Хрущев за маленький вес называл их "грейпфрутами") американского проекта "Авангард", 18 сентября 1959 года США успешно запускают двадцатитрёхкилограмовый "Vanguard-3" на высоту восемь тысяч километров, русские 4 октября того же года отправляют к Луне целую фотолабораторию "Луна-3" весом 287 килограммов. И не просто запускают, а успешно делают и передают снимки лунной поверхности.
Отправленный на орбиту месяцем раньше американский спутник "Vanguard-3" был в десять раз меньше "Луны-3"
Миссия "Луны-3" подстегнула настоящую космическую гонку двух супердержав. Именно она стала причиной увеличения ассигнований на развитие космических технологий и в США и в СССР. И именно благодаря ней в США появилось агентство NASA, а теория управления ориентацией космических аппаратов вышла на новый уровень развития.
Её первопроходец, система ориентации "Чайка" легла в основу множества систем управления межпланетными и пилотируемыми космическими кораблями. В лаборатории Раушенбаха в семидесятые годы были разработаны и усовершенствованы системы ориентации станций "Марс" и "Венера", системы коррекции орбиты спутников Земли, а также системы автоматического и ручного управления и стыковки пилотируемых космических аппаратов.
На смену электромеханическому компьютеру "Чайки" пришли бортовые цифровые ЭВМ серии "Салют". А для ориентации над не освещенной Солнцем стороной Земли, была придумана система ИКВ - инфракрасной вертикали, сенсоры которой использовали инфракрасное излучение нашей планеты.
Бортовая цифровая ЭВМ "Салют-1" сменила электромеханический компьютер первой "Чайки"
Несмотря на всю автоматику систем ориентации космонавты до сих пор используют старую добрую навигацию по звездам с помощью секстанта
Вот что сказал о заслугах коллектива Раушенбаха в области управления ориентацией в космосе заместитель генерального директора НИИ Космического Приборостроения доктор технических наук Арнольд Селиванов: "Луна-3" - первый космический аппарат, для которого была разработана система ориентации в космическом пространстве. До этого искусственные спутники летали вокруг Земли, кувыркаясь на заданной орбите. Математические расчеты Раушенбаха позволили нацелить спутник на обратную сторону Луны. Без этой победы дальнейшее освоение космоса напоминало бы запуск воздушного змея - интересно, красиво и абсолютно бесполезно".
Исторический момент фотографирования обратной стороны Луны станцией "Луна-3" можно пережить самостоятельно и от первого лица. Достаточно скачать и установить симулятор космических полетов "Orbiter 2010", распространяющийся по свободной лицензии, и загрузить в него миссию "Луна-3".
Графические ускорители NVIDIA серии GeForce 500
Автор: Олег Нечай
В ноябре 2010 года компания NVIDIA представила обновлённую серию десктопных графических ускорителей на базе доработанной микроархитектуры Fermi. По сравнению с 400-й серией, появившейся на рынке осенью 2009 года, 500-е карты отличаются существенно меньшим энергопотреблением, повышенной производительностью и тихими системами охлаждения новой конструкции.
Прежде чем перейти к отличиям чипов на основе модифицированной микроархитектуры Fermi от микросхем первого поколения, напомним характерные особенности их конструкции.
Чипы на основе архитектуры Fermi относятся к классу MIMD (МКМД - вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных). К ключевым особенностям Fermi относятся поддержка программного интерфейса DirectX 11 (включая шейдеры версии 5 и, самое главное, аппаратную тесселяцию), а также интерфейсов DirectCompute 11 и OpenCL 1.0, позволяющие использовать видеочип для общих (то есть, не графических) вычислений.
Для аппаратной поддержки тесселяции и алгоритма трассировки лучей в чипах используются параллельно работающие блоки растеризации и полиморфных движков, что позволило существенно поднять производительность рендеринга геометрии. Именно эту особенность можно считать главной, которая отличает ГП на основе микроархитектуры Fermi от микросхем предыдущего поколения.
Первые чипы с микроархитектурой Fermi получили индексы GF10x (GF расшифровывается как "Graphics Fermi"). "Полноформатный" графический процессор GF100 состоит из движка GigaThread, четырёх больших блоков Graphics Processing Clusters ("Кластеров графической обработки"), в каждый из которых входит по четыре мультипроцессора SM и выделенный движок растеризации. 16 мультипроцессоров, в свою очередь, объединяют 512 потоковых процессоров CUDA - по 32 в каждом SM, четыре текстурных модуля, полиморфный движок и 64 Кб кэш-памяти L1.
В мультипроцессоре установлены по два планировщика для группы CUDA (Warp Scheduler) и по два диспетчера инструкций. 48 блоков ROP сгруппированы в шесть модулей по восемь блоков, каждый из которых работает с одним из шести 64-разрядных контроллеров видеопамяти GDDR5 - общая ширина шины памяти составляет 384 бит. Объём кэш-памяти L2, подключённой к контроллерам кадрового буфера, - 768 Кб.
В чипах Fermi GF100 реализована система NVIDIA 3D Vision Surround, которую можно задействовать на двух видеокартах, работающих в режиме SLI. Благодаря этой технологии, можно выводить одновременно на три монитора трёхмерное изображение высокого разрешения 1920х1080 пикселей или двухмерную картинку с разрешением 2560х1600 точек. Для просмотра 3D, разумеется, потребуются затворные очки и стереодрайверы, способные "оживить" картинку в нескольких сотнях популярных видеоигр.
Несмотря на то, что в чипе GF100 изначально было заявлено 512 потоковых процессоров, такие микросхемы никогда не выпускались в рамках 400-й серии. Максимальным числом CUDA было 480 в кристаллах для видеокарт GeForce 480, хотя физически в чипе были реализованы все 512. Отключение 32 ядер было связано с недостаточной отработанностью 40-нм технологического процесса и слишком большим выходом некондиционных чипов с полным набором ядер. Сегодня эта проблема решена, а в конструкцию внесены изменения, позволяющие минимизировать возможность брака.
Новые ускорители серии 500 получили индекс GF11x и в топовых моделях (GF110) задействованы все 512 потоковых процессоров CUDA. Кроме того, в конструкцию транзисторов микросхемы внесены существенные изменения, что позволило минимизировать токи утечки и заметно снизить энергопотребление. К прочим ключевым конструктивным изменениям относятся доработанные блоки адресации и фильтрации текстур, обеспечивающие удвоенную скорость (за один такт, а не за два) обработки текселей в режимах вплоть до FP16, а также улучшенные алгоритмы обработки буфера глубины, в частности, отсечения перекрытых объектов (Z-culling), ускоряющие рендеринг картинки за счёт исключения невидимых (скрытых) объектов.
Аппаратно все чипы серии 500 поддерживают программный интерфейс OpenCL версии 1.1, но на момент написания этих строк драйверы NVIDIA обеспечивают поддержку лишь OpenCL версии 1.0.
Процессор NVIDIA GeForce 5xx состоит из более чем трёх миллиардов транзисторов. Тактовые частоты ядра и рабочие частоты универсальных процессоров в новых чипах были повышены по сравнению с микросхемами 400-й серии. Так, если максимальная штатная частота ядра чипов предыдущей серии составляла 810 МГц (GF108), то у нынешней она достигает 900 МГц (GF116), пиковая частота CUDA выросла с 1620 МГц (GF108) до 1800 МГц (GF116).
Как и ранее, производитель варьирует число блоков в микросхеме, что позволяет выпускать на основе одной базовой конструкции несколько вариантов чипа с различной производительностью. На данный момент в 500-е семейство входят бюджетные модели GeForce GT 520 (GF119),
GT 530 (GF118) и GT 545 DDR3/GDDR5 (GF106), карты среднего класса GeForce GTX 550 Ti (GF116) и GTX 560/560 Ti (GF114) и флагманские ускорители GeForce GTX 570 (GF110), GTX 580 (GF110) и GTX 590 (2 x GF110).
Флагман новой серии десктопных графических ускорителей - двухпроцессорная карта GeForce GTX 590 на основе двух чипов GF110, представлен 24 марта 2011 года. Это первый двухпроцессорный ускоритель NVIDIA со времён GeForce GTX 295 (то есть, с начала 2009 года), и он, несомненно, представляет собой ответ компании на новую двухчиповую карту конкурента - AMD Radeon HD 6990.
В активе GeForce GTX 590 - новейшая система охлаждения на основе двух испарительных камер с радиаторами и 90-мм кулером, работающем на низких оборотах. Возможно, это самая тихая видеокарта высшего класса не только среди двухпроцессорных, но и вообще среди топовых ускорителей последних лет, причём по размерам карта не больше обычной двухслотовой. Эффективность охлаждения не вызывает никаких нареканий, в чём, очевидно, заслуга заметно пониженных рабочих частот - по сравнению с штатными для GF110 и номинальными для карт GeForce GTX 580.
Карта способна работать в режиме Quad SLI или в режиме, когда один из графических процессоров выделен под физические эффекты PhysX. Поддерживается вывод изображения высокого разрешения одновременно на три монитора или работа с 3D-очками (технология 3D Vision).
К сожалению, GeForce GTX 590 в подавляющем большинстве независимых тестов, в том числе и игровых, уступает по производительности Radeon HD 6990 - от 1 до 20%, в зависимости от приложения и настроек.
На карте установлены два 8-штырьковых разъёма для дополнительного питания. Максимальное заявленное энергопотребление карты составляет 365 Вт, что сравнительно немного для двухпроцессорного ускорителя высшего класса, но не стоит забывать, что для подобных систем требуется мощный сетевой блок питания мощностью не менее 700 Вт.
• Графический процессор 2 х GF110
• 2 х 512 универсальных процессоров
• 2 х 64 текстурных и 2 х 48 блоков блендинга
• Тактовая частота ядра - 607 МГц
• Тактовая частота универсальных процессоров - 1215 МГц
• Частота видеопамяти, эффективная - 3414 МГц (4 х 854 МГц)
• Тип видеопамяти - GDDR5
• Объём памяти - 2 х 1,5 Гбайт
• Шина памяти - 384 бит
• Пропускная способность памяти - 2 х 164 Гбайт/с
• Максимальная скорость выборки - 78,0 Гтекст/с
• Максимальная скорость закраски - 58,0 Гпикс/с
• Максимальная производительность - 2488,3 Гфлопс
• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16
• Одинарный разъём SLI
• Порты - 2 х DVI-I Dual Link, 1 Mini DisplayPort
• Пиковое энергопотребление - 356 Вт
• Двухслотовая конструкция
• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0
• Рекомендуемая производителем розничная цена - 700 долларов.
Следующая по рангу карта - одночиповый флагман GeForce GTX 580 на основе процессора GF110, который был представлен самым первым в серии, 9 ноября 2010 года.
Карточка оснащена новой малошумной системой охлаждения на основе устанавливаемой на графический процессор испарительной камеры с массивным ребристым радиатором и цилиндрическим кулером вытяжного типа. Впрочем, далеко не все производители руководствуются эталонным дизайном, и в продаже нередко встречаются карты, оснащённые довольно "громкими" системами охлаждения собственной конструкции - с двумя и даже тремя вентиляторами, некоторые из которых занимают три слота.
По производительности GeForce GTX 580 в целом несколько опережает одночиповую топ-модель AMD Radeon HD 6970, но уступает ей по цене: ближайший конкурент на 150-200 долларов дешевле, при этом карты AMD эталонной конструкции оснащаются 2 Гбайтами видеопамяти против 1,5 Гбайта у GeForce.
Карта оснащена переработанной системой мониторинга нагрева и питания: в случае превышения допустимого энергопотребления и при обнаружении запущенных тестов на стабильность работы системы тактовая частота графического процессора может автоматически снижаться.
• Графический процессор GF110
• 512 универсальных процессоров
• 64 текстурных и 48 блоков блендинга
• Тактовая частота ядра - 772 МГц
• Тактовая частота универсальных процессоров - 1544 МГц
• Частота видеопамяти, эффективная - 4008 МГц (4 х 1002 МГц)
• Тип видеопамяти - GDDR5
• Объём памяти - 1,5 Гбайта
Поделиться книгой: