前言
在 1970 年代的太空任務中,Spacelab 以可重複使用的實驗艙概念,為航天員提供了近似地面實驗室的工作環境。與美國自行開發的 IBM AP‑101 電腦不同,Spacelab 採用了法國製造的 Mitra 125 MS 小型電腦,其核心特色是 磁芯記憶體(magnetic core memory),總容量 128 KB,在當時屬於相當先進的隨機存取記憶體(RAM)技術。
Spacelab 與 Mitra 125 MS
Spacelab 的圓柱形艙體安置於航天飛機的貨艙後方,透過一條通道與主艙相連。艙內配置了三部相同規格的 Mitra 電腦:
- 第一部負責整個 Spacelab 的系統控制;
- 第二部管理各項科學 實驗;
- 第三部則作為備援,確保關鍵任務不因單點故障而中斷。
此三重冗餘設計在太空任務的高可靠性需求下顯得尤為重要。
磁芯記憶體結構與散熱
磁芯記憶體的儲存單元是以微小的鐵氧體環(磁芯)形成,每一個磁芯代表一個位元(bit)。Spacelab 電腦的記憶體堆疊佔整機約三分之一的體積,採用七塊電路板組成:
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驅動板(driver board)
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四塊磁芯平面板(core‑plane board)
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第二塊驅動板
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介面板(interface board)
每塊板上都有 兩個 160‑針連接器,插入兩側的母板(daughter board)以提供豐富的訊號與電力傳輸。右側母板再透過另一個 160‑針連接器將整個記憶體堆疊與電腦主體相連。由於電腦採用導熱方式散熱,將記憶體堆疊緊貼側板固定,可有效將熱量傳導至機殼,維持磁芯在穩定溫度下運作。
早期儲存技術的挑戰
在 1940‧至 1950‧年代,電腦的儲存手段多樣且受限:
- 水銀中的聲波儲存(利用聲波在水銀中傳播的相位變化)
- CRT 螢幕上的光點(利用螢光屏的局部點亮)
- 旋轉磁鼓(magnetic drum)
這些方式在密度、成本、存取速度與隨機存取能力上皆有缺陷。二戰期間德國研發的特殊磁性合金可在兩種磁化狀態之間切換,戰後美國科學家發現此特性可用於二進位資料的永久儲存,從而催生了磁芯記憶體的誕生。
結語:從復古到未來
Mitra 125 MS 的磁芯記憶體不僅是太空任務中可靠性的保證,也是電腦史上一段重要的技術里程碑。雖然今天的固態記憶體(SSD)以毫秒級存取速度與極高容量取代了磁芯,但了解這段歷史有助於我們認識「可靠性」與「容錯」的設計哲學,並啟發未來在極端環境(如深空探測)中仍需倚賴硬體冗餘與耐熱散熱的創新解決方案。
