IBM 9020

IBM 9020는 IBM System/360 컴퓨터를 미국 연방항공국의 항공 교통 관제를 위한 다중 프로세서 시스템으로 개조한 것이다. 이 시스템은 1960년대 후반부터 FAA의 20개 항로 항공로 교통 관제 센터(ARTCC)에 설치되었다. 영국 영국 민간항공국도 런던 센터에 시스템을 설치했다. 예를 들어, IBM 9020A는 S/360-50을 기반으로 했고, 9020D는 3개 또는 4개의 S/360-65 프로세서 중 2개를 비행 및 레이더 데이터 처리에 사용했으며, 3개의 S/360-50 프로세서 중 2개가 입출력 기능을 제공했다.

섬네일|최대 구성의 CCC/DCC 복합체는 12개의 IBM S/360 메인프레임을 포함했다. 총 20개의 FAA ARTCC(항공로 교통 관제 센터)가 모두 최대 구성을 갖춘 것은 아니었다. 이 도식은 메인프레임 상자가 파란색으로 강조된 최대 구성을 보여준다.

9020 시스템에는 세 가지 운영 변형이 있었다. 9020A CCC (중앙 컴퓨터 복합체), 9020D CCC, 그리고 9020E DCC (디스플레이 채널 복합체)이다. 모든 9020A CCC는 비 IBM 디스플레이 복합체에 연결되었고, 9020D CCC는 비 IBM 디스플레이 복합체 또는 IBM 9020E DCC에 연결될 수 있었다. 9020A와 9020D CCC는 비행 및 레이더 데이터 처리를 수행했지만, 항공 교통 관제사에게 평면도 디스플레이(PVD)를 제공하기 위해 연결된 디스플레이 복합체가 필요했다. 비 IBM 디스플레이 복합체는 미국에서는 레이시온 730 컴퓨터 디스플레이 채널(CDC)이었고, 영국에서는 플레시 처리된 레이더 디스플레이 시스템(PRDS)이었다. 레이시온 CDC는 최대 60개의 PVD를 구동할 수 있었다. 이 요구 사항을 초과하는 5개의 ARTCC에는 최대 90개의 PVD를 구동할 수 있는 IBM DCC가 장착되었다.

항공 교통 관제 소프트웨어는 수정된 OS/360 MVT 버전에서 OS/9020("모니터"라고도 불림)이라는 임베디드 운영체제로 실행되었다. 모니터는 통신, 저장 관리, 타이밍, 스케줄링 및 기록 서비스를 제공했다. 이 소프트웨어는 JOVIAL로 작성되었다. JOVIAL은 시스템에서 광범위하게 사용되는 테이블과 연결 리스트를 관리하는 데 특히 적합하다. 지원 도구, 어셈블러 및 컴파일러도 OS/9020에서 실행되었다.

초기에는 비행 계획(FP) 용량이 다른 세 가지 9020 CCC 변형이 제안되었다: 9020A 최대 325 FP; 9020B 최대 200 FP; 9020C 최대 100 FP. 실제로 9020A만 인도되었고, 나중에 650 FP 용량의 9020D가 추가되었다.

각 연방항공국 ARTCC에는 설치된 9020 시스템과 환경 시스템 및 통신 링크와 같은 관련 구성 요소의 상태 표시를 통합하는 시스템 유지보수 모니터 콘솔(SMMC - 9020 자체의 일부는 아님)이 있었다.

최대 구성 CCC/DCC 복합 시스템은 12개의 IBM S/360 메인프레임을 포함했다. 20개의 모든 FAA ARTCC가 최대 구성을 가진 것은 아니었다. 영국 센터는 6개의 IBM S/360(3개의 S/360-65와 3개의 S/360-50)을 갖춘 9020D "트리플렉스" 시스템을 사용했다.

21개의 ARTCC 외에 다양한 구성의 비운영 시스템을 갖춘 4개의 사이트가 있었다: NAFEC의 9020A, 9020D, 9020E 지원 및 개발 시스템; FAA 아카데미의 9020A 및 9020E 훈련 시스템; CAA의 운영 트리플렉스 9020D 런던 시스템과 함께 배치된 심플렉스 9020D 지원 시스템; 레이시온의 디스플레이 시스템 테스트를 위한 9020A.
섬네일|잭슨빌 ARTCC의 IBM 9020A 시스템.
섬네일|런던 항공 교통 관제 센터의 IBM 9020D 시스템.

잭슨빌 ARTCC는 처음에 9020A를 사용했는데, 나중에 9020D로 교체되었다. 이전된 9020A는 잭슨빌에 남아 FAA 워싱턴 기반 ATCSCC 내 중앙 흐름 제어 기능의 하드웨어 플랫폼이 되었다. 이것은 중앙 흐름 제어 컴퓨터로 이름이 바뀌었고 워싱턴 지휘 센터와 디지털 데이터 링크를 가졌다. 이 시스템은 1984년에 IBM 4341 시스템으로 교체되었다.

1977년 6월 9일, FAA와 이란 민간 항공 기구 간에 "이란 - 항공: 기술 지원"이라는 조약이 체결되었다. 조약 조건에 따라 FAA는 이란 국립 항공 시스템 개선을 위한 기술 지원을 제공하기로 했다. 이 지원에는 9020D 및 9020E와 관련 장비 설치가 포함되었으며, 총 계약 비용 2억 7,200만 달러 중 2,900만 달러가 소요되었다. 이 조약은 1979년 이란 이슬람 혁명으로 인해 무산되었고 시스템은 결코 인도되지 않았다.

수명 및 후속 시스템
9020A와 9020D는 1989년까지 북미에서 사용되었으며, FAA의 HOST 컴퓨터 시스템(HCS) 업그레이드의 일환으로 IBM 3083 BX1 메인프레임으로 최종 교체되었다. 3083은 FAA의 Host and Oceanic Computer System Replacement (HOCSR)가 1999년에 완료될 때 IBM 9672 RA4 병렬 처리 서버로 다시 교체되었다. 1999년 업그레이드의 한 가지 이유는 IBM 3083의 마이크로코드가 2000년에 제대로 작동하지 않을 것이라는 우려 때문이었는데, 이는 아마도 근거 없는 것이었을 것이다. 적어도 업그레이드의 첫 단계에서는 9672가 System/360 에뮬레이션 모드에서 FAA의 원래 어셈블리어 코드를 실행하고 있었다. FAA의 고급 자동화 시스템(AAS) 프로젝트의 실패로 인해 9020E 디스플레이 채널 복합 시스템은 1990년대까지 오랫동안 사용되었다.

영국 CAA/NATS는 1974년부터 1990년까지 NAS를 실행하는 9020D 시스템을 사용했으며, 이 시점에 NAS는 IBM 4381 시스템으로 재호스팅되었다. 이 시스템은 Host Computer System (HCS)으로 알려졌으며, 9020D의 System/360 기술 주변장치 어댑터 모듈(PAM)을 유지했다. 세 개의 PAM(IBM 7289)은 대체 시스템(SPRINT)이 가동된 1997년 11월 27일에 마지막으로 전원이 꺼졌다.

영국 9020 시스템의 세부 사항
IBM 9020D 시스템은 RAF 웨스트 드레이턴의 런던 항공 교통 관제 센터에서 1974년부터 1990년까지 영국 항공 관제사들을 지원하며 운영되었다.

9020에는 여러 변형이 있었지만, 영국은 3개의 S/360 모델 65와 3개의 S/360 모델 50 프로세서로 구성된 9020D 트리플렉스를 사용했으며, 디스크, 테이프, 프린터 및 카드 리더 펀치를 공유했다.

세 개의 프로세서는 계산 요소(CE)였고, 세 개는 입출력 계산 요소(IOCE)였다. 운영 시스템은 2개의 CE와 2개의 IOCE로 구성되었다. 모든 프로세서는 국립 항공 시스템(NAS) 소프트웨어를 실행했다. IOCE는 모든 입출력 채널 프로그램을 처리하고 레이더 데이터를 처리했다.

CE는 실시간, 다중 프로세서 환경에서 비행 데이터 처리 소프트웨어를 실행했다.

세 번째 CE와 IOCE는 하드웨어 오류 발생 시 백업을 제공했으며, 온라인 시스템 장애 시 자동으로 구성에 전환되었다.

하나의 CE와 하나의 IOCE(및 주변 장치)로 구성된 심플렉스 시스템은 테스트 및 개발 환경을 제공했다.

NAS 소프트웨어는 2.5MB 메모리에서 실행되었으며, 저장소 오류 발생 시 자동으로 전환되는 몇 개의 예비 저장소 요소가 있었다.

영국에서 NAS로 알려진 항공 교통 관제 소프트웨어는 5가지 주요 운영 기능을 가졌다:

(미국에서는 NAS가 전체 항공 교통 시스템 - 국립 항공 시스템을 의미한다)

1) 경로 처리 - 비행 계획을 일련의 지점으로 변환한다. 각 지점에 대해 비행기가 도착할 시간, 고도, 해당 지리적 공간을 책임지는 항공 교통 관제 팀(섹터)을 결정한다.

2) 스트립 게시 – 항공기가 섹터에 진입하기 예정된 시간 전에 매개변수 시간 내에 항공기 정보가 포함된 비행 스트립을 인쇄하여 항공 관제사들이 같은 시간에 같은 고도에서 같은 장소에 있을 예정인 비행기를 식별하고 안전하게 분리할 수 있도록 한다.

3) 레이더 처리 - 10개의 다른 레이더에서 오는 거리 및 방위 레이더 데이터를 시스템 평면의 [x,y] 좌표로 변환한다. 스테레오그래픽 투영은 옥스포드 근처의 접점(평면이 둥근 지구와 만나는 지점)을 가진 평면 지구 모델로 데이터를 변환한다. 각 16마일 사각형에는 선호, 보조 및 3차 레이더 소스가 있었다. 사용 가능한 경우, 선호 소스는 항상 변환에 사용되었고, 선호 레이더를 사용할 수 없는 경우 보조 및 3차 소스가 사용되었다. 이것은 관제사들에게 모자이크 형태의 최상의 레이더 커버리지를 제공했다. [x,y] 데이터는 플레시 레이더 디스플레이 시스템으로 전송되었다.

4) 상관 관계 – 항공기가 전송하는 레이더 비콘 코드를 일치시키고 적절한 시간에 적절한 위치에서 적절한 비행기를 찾아 레이더와 비행 계획 데이터를 상관시켜 비행을 추적할 수 있었다. 이를 통해 항공 관제사에게 제시되는 비행 스트립 데이터를 실제 시간으로 업데이트할 수 있었다. 비행기가 예정보다 앞서거나 뒤쳐진 경우 시간 업데이트를 관제사에게 보낼 수 있었다.

5) 협력 – 인접 국가와의 인터페이스를 통해 비행기를 해당 국가의 공역 간에 전자적으로 전달할 수 있었다. 간단한 프로토콜은 "이 비행은 이 위치에, 이 고도에, 이 시간에 있을 것이다"라고 말했다. 60초 이내에 거부되지 않으면 비행은 인계된 것으로 간주되었다.

NAS 소프트웨어는 30초마다 비행 계획 데이터베이스를 디스크에 기록한다. 오류 발생 시 시스템은 재시작을 수행한다. 여기에는 실패의 오프라인 분석을 위해 메모리 내용을 디스크와 테이프에 덤프하고, 디스크에서 모든 소프트웨어를 다시 로드하며, 최신 복구 기록에서 비행 계획 데이터베이스를 재구성하는 과정이 포함된다. 재시작에는 2~10초가 소요된다.

나중에 NAS 터미네이터 처리가 추가되어 동일한 비행이 매개변수 시간 내에 두 번의 재시작을 유발하는지 감지하도록 했다. 이 경우 비행 계획은 "잠재적으로 불량"으로 격리되어 데이터베이스에서 제거된다.

NAS 소프트웨어 제품군에는 광범위한 빌드, 디버그, 분석, 테스트 및 패치 소프트웨어가 포함되었다.

런타임 시 시스템 리소스를 절약하기 위해 영국 영공의 지리적 데이터베이스와 모든 주변 장치의 주소는 시스템 빌드 시 애플리케이션 및 모니터에 연결된 오프라인 빌드 도구에 의해 미리 처리되고, 정렬되며, 미리 채워진 데이터베이스로 연결된다.

1980년대 후반, 영국 9020D는 한 해에 두 번의 실패로 신뢰할 수 없다는 좋지 않은 평판을 얻었다. 실제 실패는 전원을 공급하는 60Hz UPS 시스템에 있었지만 9020은 비난받았다. 시스템 폐기 시에야 시스템이 약간 느린 냉각 팬 속도로 50Hz에서도 작동할 수 있었음이 명백해졌다.

1990년, NAS 소프트웨어는 시스템 370, 4381 프로세서와 3380 DASD 및 3480 테이프에 재호스팅되었다. 소프트웨어 구성은 주 시스템과 대기 시스템으로 변경되었으며, 두 프로세서 사이에 하트비트가 있었다. 대기 프로세서가 매개변수 시간 내에 하트비트를 받지 못하면 자체적으로 주 시스템으로 승격하고, 모든 주변 장치를 자체로 전환하며, 비행 계획 데이터베이스를 재구축하기 위해 재시작을 수행한다. 이 시스템은 더 이상 다중 처리 방식이 아니다.

출처
 9020E 재활용 사진
 PAM 최종 스위치 오프에 대한 기사

 각주 

더 읽어보기
 Central Flow Control Computer Program Specifications Volume I - Introduction to Specification Series; System Overview
 Central Flow Control Computer Program Specifications Volume III - Off-Line Support Subsystem Specification
 Central Flow Control Computer Program Specifications Volume IV - Data Base Subsystem Specifications
 Central Flow Control Computer Program Specifications Volume V - Executive Subsystem Specification
 Central Flow Control Software Design Document Volume I - Operational Software Complex (OPCX)
 Central Flow Control Software Design Document Volume II - Support Software Complex
 IBM Systems Journal, Volume 6, Issue 2, 1967, on the IBM 9020 system

 외부 링크 
 IBM 9020 문서 (Bitsavers)
 IBM 9020D 및 9020E 작동 원리

분류:IBM 컴퓨터