Энтузиаст в области FPGA и встраиваемых систем Адам Тейлор (Adam Taylor) реализовал уникальный проект — он полностью воссоздал центральный воздушный вычислитель (CADC) легендарного истребителя F-14 Tomcat ВМС США. Именно этот вычислительный блок служил «мозгом» передовых боевых возможностей самолета, включая управление фирменной системой крыла с изменяемой стреловидностью. Чтобы проверить работоспособность решения, тестирование провели на 3D-печатной масштабной модели F-14 Tomcat, оснащенной подвижными консолями, что подтвердило полную функциональность цифровой реконструкции.
Источник изображения — tomshardware.com
Пятница — время для демонстраций. Мы воссоздали CADC от F-14, и нам показалось правильным протестировать его с реальной функцией поворотного крыла. Поэтому мы создали 3D-печатный F-14 для первого теста.
История CADC истребителя F-14 Tomcat привлекла широкое внимание в прошлом году. Тогда в профессиональном сообществе и соцсетях разгорелись жаркие споры о том, можно ли считать именно этот бортовой компьютер носителем «первого в мире микропроцессора». Ключевым компонентом CADC выступал чипсет MP944, однако его влияние на индустрию долгое время оставалось недооценённым.
Хотя микропроцессорный набор MP944 начал эксплуатироваться в составе авионики F-14 ещё в июне 1970 года, то есть более чем за год до выхода легендарного Intel 4004 (ноябрь 1971 года), он находился под грифом «совершенно секретно» вплоть до 1998 года. Из-за этого первенство в умах публики и историков техники перехватил чип от Intel. Сторонники пересмотра истории полупроводниковой техники справедливо указывают, что именно MP944 де-факто является настоящим первым микропроцессором, опередившим своё время.
С технической точки зрения MP944 представлял собой выдающуюся для начала 70-х годов архитектуру: 20-битный, конвейерный, параллельный мультимикропроцессор. Он изготавливался по передовой на тот момент MOS-технологии, работал на тактовой частоте 375 кГц и выдавал производительность в 9 375 инструкций в секунду. Разработкой системы занимались талантливые инженеры Стив Геллер (Steve Geller) и Рэй Холт (Ray Holt) совместно с командой из 25 человек. Чип прошёл тяжелейшие испытания на надёжность: документация подтверждает его полную работоспособность в экстремальном диапазоне температур от -55 до +125 градусов Цельсия, что было критически важно для истребительной авиации.
MP944 функционировал в составе шестичиповой системы CADC и в реальном времени производил расчёт таких критически важных параметров полёта, как высота, скорость и число Маха. Именно его вычислительная мощь позволила в полной мере реализовать автоматическое управление крылом с изменяемой стреловидностью Tomcat, адаптируя геометрию машины под текущие боевые задачи. Энтузиасты архитектуры чипов утверждают, что MP944 был «в 8 раз быстрее Intel 4004». Однако здесь стоит сделать скидку на контекст: чип Intel изначально создавался для гораздо более приземлённого настольного калькулятора и не предназначался для военных нагрузок.
Главным итогом нового проекта Адама Тейлора стала полная открытость его наработок. В настоящий момент в открытом доступе опубликован весь набор исходных кодов VHDL, включая подробную документацию и тестовые стенды для воссоздания CADC F-14 на базе FPGA. Репозиторий проекта на GitHub информирует, что в качестве аппаратной платформы задействован система-на-модуле (SoM) на основе чипа Spartan-7 от AMD (Xilinx), интегрированная в модуль Adiuvo Embedded System Tile. Примечательно, что в рамках проекта Тейлор предоставил синтезируемые реализации VHDL не только для основного вычислителя, но и для всех шести оригинальных чипов CADC, позволяя любому желающему в точности повторить электронное сердце легендарного истребителя.
Воссоздание наследия F-14 на современной элементной базе открывает широкие возможности для изучения истории вычислительной техники и создания продвинутых авиасимуляторов. Теперь любой разработчик из стран СНГ может загрузить проект, изучить архитектуру первого боевого микропроцессора и запустить код на собственной отладочной плате, прикоснувшись к тайнам инженерной мысли времен холодной войны.
