우주왕복선에 사용되는 컴퓨터가 저사양인 이유와 실제 사양

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어제 유튜브를 보던 중 쇼츠에서 우주왕복선에 사용되는 컴퓨터가 저사양인 이유라는 영상을 보게 되었다. 맞는 내용도 있지만, 틀린 내용도 존재하기 때문에 조금 더 정확한 정보를 작성해 보겠다.

해당 영상 링크

https://www.youtube.com/shorts/O04q7gjX5FI

우주선 컴퓨터 선택의 기준

1. 신뢰성: 우주 환경은 극도로 가혹하다. 방사선, 진공, 극한의 온도 변화 등이 대표적이다. 이 때문에 우주선 컴퓨터는 무엇보다 신뢰성이 중요하다.

2. 내구성: 우주선 컴퓨터는 한번 발사되면 수년, 심지어 수십 년간 교체나 수리가 불가능할 수 있다. 따라서 내구성이 뛰어나야 한다.

3. 검증: 새로운 기술은 검증과 테스트가 충분히 이루어지지 않으면 위험 요소가 될 수 있다. 검증된 기술을 사용하는 것이 중요하다.

4. 에너지 효율성: 우주에서는 에너지가 제한적이다. 컴퓨터가 소비하는 전력이 적어야 한다.

5. 방사선 저항성: 우주 공간의 방사선은 지구상의 환경과 비교할 수 없을 만큼 강하다. 방사선에 대한 저항성을 갖춘 컴퓨터가 필요하다.

이중 검증된 신뢰성과 방사선 저항성 그리고 낮은 에너지 소비에 맞는 컴퓨터는 구형의 성능이 낮은 컴퓨터가 가장 적합했다. 하지만, 우주왕복선의 용도에 따라 복잡한 연산과 데이터 처리를 해야 하거나 새로운 기술이 필요한 경우 최신 기술이 탑재된 최신형 컴퓨터가 사용되기도 한다.

지난날, 우주왕복선에 사용된 컴퓨터는 IBM의 AP101S(Advanced Processor-101 Shuttle) 시스템이었다. 이 시스템은 우주왕복선 프로그램의 핵심 컴퓨터 시스템으로 사용되었다.

IBM AP-101S 시스템의 특징

해당 시스템은 높은 신뢰성을 기반으로 채택되었다. 또한 우주 환경의 방사선에 견딜 수 있도록 설계되었으며, 이로 인해 방사선으로부터 데이터 손상과 시스템 오류를 최소화했다. 또한 우주왕복선에는 여러 대의 AP-101S 컴퓨터가 탑재되어 중복성을 확보했다. 이는 하나의 컴퓨터가 고장 나더라도 다른 컴퓨터가 즉시 역할을 대신할 수 있게 한다.

가장 중요한 요소는 특수 소프트웨어를 탑재하고 있다는 것인데, 우주왕복선의 비행 제어, 내비게이션 및 기타 필수 시스템을 운영하기 위한 특수한 소프트웨어가 개발되어 탑재되었다.

하지만, 현대의 최신 컴퓨터와 비교하면 AP-101S의 성능은 상대적으로 낮아서 처리 속도와 연산 능력에 제한이 심하며 설계 당시의 기술적 한계로 인해 시스템 업그레이드를 할 수 없었다.

AP-101 시스템의 성능이 플레이스테이션1 성능의 1% 미만?

위의 영상에서 유튜버가 설명하길, AP-101의 성능은 32비트, 초당 480만 명령어를 처리할 수 있으며, 이는 플레이스테이션1의 성능에 비하여 1% 미만이라고 언급했다. 이는 잘못된 정보다.

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IBM AP-101S 컴퓨터

처리 성능: 32비트, 초당 480만 명령어(MIPS, Million Instructions Per Second)

Sony PlayStation 1 (PS1)

CPU: MIPS R3000A 32비트 RISC 프로세서
클럭 속도: 33.87MHz
처리 성능: 약 30MIPS (PS1의 cpu 성능)

성능 비교

IBM AP-101S: 4.8 MIPS
PS1: 약 30MIPS

IBM AP-101S는 초당 약 480만 명령어를 처리할 수 있는 성능을 가지고 있다. 반면, PS1의 CPU는 초당 약 30 MIPS의 성능을 가지고 있는데 이를 비교하면 다음과 같은 계산이 나온다.

PS1의 성능을 100%로 볼 때, AP-101S의 성능은 다음과 같이 계산할 수 있다.

따라서, AP-101S의 성능은 PS1의 약 16% 수준이고, PS1의 성능이 AP-101S보다 약 6.25배 높다.

AP-101의 성능이 PS1의 1%에 불과하다는 것은 잘못된 정보다.