Apollo 11 vs. carregador USB-C (2020)

Comparação de CPU: computador de orientação da Apollo 11 (AGC) vs. carregador USB-C

• Comparação entre o desempenho da CPU presente em carregadores de parede USB-C recentes e o computador de orientação da Apollo 11 (AGC), que levou humanos à Lua e os trouxe de volta em 1969.
• O computador de orientação da Apollo 11 tinha clock de 1,024 MHz, 2048 palavras de 15 bits de RAM e 36.864 palavras de 15 bits de armazenamento de programa.
• A CPU do Anker PowerPort Atom PD 2 tem clock de 48 MHz, 8 KB de RAM e 128 KB de armazenamento de programa, sendo avaliada como a CPU mais poderosa.

Comparação de velocidade

• O computador de orientação da Apollo 11 precisa de no mínimo 12 ciclos de clock para executar uma instrução e usa um único registrador acumulador para realizar operações aritméticas.
• A CPU ARM Cortex-M0 do Anker PowerPort Atom PD 2 não tem cache, o acesso à memória ocorre em velocidade constante e as instruções são executadas em ordem.
• Na maioria dos casos, as instruções do computador de orientação da Apollo 11 exigem 12 vezes mais ciclos de clock do que as instruções do Cortex-M0.

Comparação de memória

• Armazenamento de programa: o computador de orientação da Apollo 11 teve de usar uma máquina virtual/interpretador por falta de espaço de programa.
• O CYPD4225 tem 128 KB de memória flash, podendo armazenar 1,90 vez mais informações do que o computador de orientação da Apollo 11.
• RAM: o Anker PowerPort Atom PD2 tem cerca do dobro de RAM em relação ao computador de orientação da Apollo 11.

A jornada até a Lua

• A espaçonave da Apollo 11 incluía 4 computadores: 2 computadores de orientação da Apollo 11, 1 Saturn Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) e 1 Abort Guidance System (AGS).
• Todos os computadores da Apollo 11 tinham desempenho inferior e menos memória do que o Anker PowerPort Atom PD 2.
• O CYPD4225 não foi avaliado para operar no ambiente espacial, e seria necessária investigação adicional sobre a quantidade e os tipos de periféricos suportados pelos computadores da Apollo 11.

Conclusão

• Em 2012-2013, a maioria dos carregadores USB usava detecção de carregamento USB sem comunicação digital, mas os carregadores USB-C de 2020 incluem microcontroladores e CPUs.
• Alguns carregadores USB-C têm CPUs mais poderosas do que o computador de orientação da Apollo 11, e a maioria tem velocidade de clock pelo menos 10 vezes maior.
• O USB-C Power Delivery resolve problemas e oferece novos recursos, mas aumenta a complexidade com mais firmware e chips a serem tratados no processo de fabricação.

Opinião do GN⁺

• O ponto mais importante deste texto é que a CPU incluída em carregadores USB-C modernos é muito mais poderosa do que o computador de orientação da Apollo 11 usado na missão de pouso lunar de 1969.
• Essa comparação mostra o avanço acelerado da tecnologia e é interessante e atraente por destacar que dispositivos que usamos no dia a dia têm capacidade computacional superior à de equipamentos de exploração espacial do passado.
• O texto também reflete a tendência de aumento da complexidade na tecnologia moderna e oferece uma perspectiva interessante sobre como essas mudanças podem impactar nossa vida cotidiana e o futuro da tecnologia.

[GN⁺]

Opiniões do Hacker News

• Apollo 11 spacecraft contains 4 computers

  • A espaçonave da Apollo 11 contém 4 computadores.
    • Computadores analógicos costumam ser subestimados, mas desempenham um papel importante.
    • O Flight Control Computer (FCC) é o computador analógico da Apollo 11 que controla os gimballs do foguete.

• I'm a bit tired of all the sensationalist "look what landed on the moon vs. today's hardware" comparisons.

  • Estou um pouco cansado de todas essas comparações sensacionalistas do tipo "olha o que pousou na Lua vs. o hardware de hoje".
    • Os primeiros aviões foram bem-sucedidos mesmo sem computadores, então poder computacional por si só não é o fator decisivo para o sucesso.
    • O software e o hardware das missões Apollo foram extremamente bem projetados, e o alto desempenho computacional atual não elimina a necessidade de boa engenharia.

• Is the weight/cost calculus sufficiently improved now that it’s cheaper to shield the processor in its entirety rather than trying to rad harden the circuitry itself?

  • Pergunta se hoje a relação peso/custo melhorou o suficiente a ponto de ser mais barato blindar o processador inteiro em vez de tentar tornar o próprio circuito resistente à radiação.
    • Endurecimento contra radiação custa caro porque impede o uso de componentes padrão e limita a adoção de novas tecnologias.
    • Essa é uma das áreas exploradas em drones para Marte, e o problema de radiação na superfície marciana pode ser diferente do encontrado em equipamentos usados no espaço.

• others point out that the LVDC actually contains triply-redundant logic.

  • O LVDC de fato contém lógica com redundância tripla.
    • Redundância tripla fornece 3 respostas, e um mecanismo de votação escolhe a vencedora.
    • Três componentes na prática ainda significam redundância dupla, e se o mecanismo de votação não consegue derivar a resposta correta a partir de 3 respostas diferentes, é difícil considerar isso redundância tripla.

• Pretty much all USB chips have a fully programmable CPU when you go into the data sheets.

  • Quase todos os chips USB têm uma CPU totalmente programável quando você consulta os data sheets.
    • Isso pode parecer exagerado para um HID simples ou um carregador, mas microcontroladores básicos são baratos e reduzem custo em comparação com ASICs.

• I'm curious - are there any ways of finding out the precise hardware that's used in these small-scale devices without actually having to take them apart?

  • Tenho curiosidade: existe alguma forma de descobrir o hardware exato usado nesses dispositivos pequenos sem precisar desmontá-los?
    • Dá para obter informações por meio de data sheets específicos, documentos de certificação governamental etc.

• the LVDC actually contains triply-redundant logic

  • O LVDC de fato contém lógica com redundância tripla.
    • Emular um esquema de votação com 3 microcontroladores e usar um 4º para contabilizar os votos não torna o sistema mais confiável.
    • O agregador de votos pode se tornar um single point of failure (SPOF).
    • Como o aumento de complexidade pode reduzir a confiabilidade, esse modelo de elevar a confiabilidade com várias CPUs votando pode ser problemático.

• The Anker PowerPort Atom PD 2 USB-C Wall Charger CPU is 563 times faster than the Apollo 11 Guidance Computer

  • A CPU do carregador de parede USB-C Anker PowerPort Atom PD 2 é 563 vezes mais rápida que o computador de navegação da Apollo 11.
    • É impressionante que um carregador pudesse, em tese, ser programado para enviar humanos à Lua.

• The CYPD4225 is definitely not rated for space.. if it would work in space

  • O CYPD4225 definitivamente não é certificado para uso espacial, embora possa funcionar no espaço.
    • Boa parte da história dos foguetes espaciais envolveu projetos pensados para a radiação de uma guerra nuclear, mas no espaço o que se encontra é radiação natural.
    • A SpaceX usa computadores industriais em seus foguetes, sem endurecimento contra radiação.
    • Picos aleatórios causados por radiação e o envelhecimento da estrutura dos semicondutores podem ser problemas, mas no ambiente Terra-Lua isso tende a ser uma questão de operação de longo prazo.

• So in 50 years the equivalent of a gpt4 training cluster from today's datacenters will fit in a cheap cable, and it will run over 100 times faster than a full cluster today.

  • Daqui a 50 anos, o equivalente a um cluster de treinamento do gpt4 dos datacenters atuais caberá em um cabo barato e rodará mais de 100 vezes mais rápido que um cluster completo de hoje.