IBM System/4 Piเป็นตระกูลของคอมพิวเตอร์การบินที่ใช้ในเครื่องบินรบF-15 Eagle , เครื่องบินรบE -3 Sentry AWACS, ขีปนาวุธ Harpoon , SkylabของNASA , MOLและกระสวยอวกาศรวมถึงเครื่องบินอื่นๆ การพัฒนาเริ่มต้นในปี 1965 และเริ่มส่งมอบในปี 1967 ^{[ 1 ]}พัฒนาโดยแผนกระบบของรัฐบาลกลางของ IBMและผลิตโดยศูนย์ระบบอิเล็กทรอนิกส์ใน Owego รัฐนิวยอร์ก^{[ 2 ]}

สืบทอดมาจากแนวทางที่ใช้ใน ตระกูลคอมพิวเตอร์ เมนเฟรมSystem/360 ซึ่งสมาชิกในตระกูลนี้ตั้งใจที่จะใช้ในแอปพลิเคชันของผู้ใช้ที่หลากหลาย (สิ่งนี้แสดงออกในชื่อ: มี 4 π สเตอเรเดียนในทรงกลม เช่นเดียวกับที่มี 360 องศาในวงกลม^{[ 3 ]} ) ก่อนหน้านี้ คอมพิวเตอร์แบบกำหนดเองได้รับการออกแบบสำหรับแต่ละแอปพลิเคชันด้านอวกาศ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงมาก

ในปี พ.ศ. 2510 ตระกูล System/4 Pi ประกอบด้วยรุ่นพื้นฐานดังต่อไปนี้: ^{[ 4 ] [ 5 ]}

• รุ่น TC (คอมพิวเตอร์ยุทธวิธี) ^{[ 7 ] [ 8 ]} - คอมพิวเตอร์ขนาดเท่ากระเป๋าเอกสารสำหรับใช้งานต่างๆ เช่น การนำทางขีปนาวุธ เฮลิคอปเตอร์ ดาวเทียม และเรือดำน้ำ
• รุ่น CP (โปรเซสเซอร์แบบกำหนดเอง/ประสิทธิภาพด้านต้นทุน) ^{[ 9 ] [ 10 ]} - โปรเซสเซอร์ระดับกลางสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การนำทางเครื่องบิน การส่งอาวุธ การเชื่อมโยงเรดาร์ และระบบสนามรบเคลื่อนที่^{[ 11 ]}
  • แบบจำลอง CP-2 (ประสิทธิภาพด้านต้นทุน - แบบจำลอง 2) ^{[ 12 ]}
• Model EP (Extended Performance)^[13][14] - A large-scale data processor for applications requiring real-time processing of large volumes of data, such as crewed spacecraft, airborne warning and control systems and command and control systems. Model EP used an instruction subset of IBM System/360^[15] (Model 44)^[16] - user programs could be checked on System/360

The Skylab space station employed the model TC-1,^[17] which had a 16-bitword length and 16,384 words of memory with a custom input/output assembly. Skylab had two, redundant, TC-1 computers: a prime (energized) and a backup (non energized.) There would be an automatic switchover (taking on the order of one second) to the backup in the event of a critical failure of the prime.^[18] A total of twelve were delivered to NASA by 1972. Two were flown on Skylab in 1973-1974; the others were used for testing and mission simulators.^[19] The software management effort was led by Harlan Mills and Fred Brooks. The Skylab flight software development process incorporated many lessons learned during the IBM System/360 Operating System project, as described in Brooks' 1975 book The Mythical Man-Month.^[19]

AP -101ซึ่งเป็นรุ่นท็อปสุดของกลุ่มผลิตภัณฑ์ System/4 Pi มีสถาปัตยกรรมทั่วไปร่วมกับเมนเฟรมSystem/360 [ ^{19 ] เป็น}เวอร์ชันที่บรรจุใหม่ของ IBM Advanced Processor-1 (AP-1) ^{[ 20 ]}ที่ใช้ในเครื่องบินรบF-15 ^{[ 19 ]}ต้นแบบ AP-1 ถูกส่งมอบในปี 1971 และ AP-101 ในปี 1973 ^{[ 21 ]}มีรีจิสเตอร์32 บิตจำนวน 16 ตัว เดิมทีมีเพียง 16 บิตสำหรับระบุตำแหน่งหน่วยความจำ ต่อมาได้ขยายด้วย 4 บิตจาก รีจิสเตอร์ คำสถานะโปรแกรมทำให้สามารถเข้าถึงช่วงหน่วยความจำโดยตรงได้ถึง 1 ล้าน ตำแหน่ง คอมพิวเตอร์ การบินนี้ถูกใช้ในกระสวยอวกาศ ของสหรัฐฯ เครื่องบินทิ้งระเบิดB -52และB-1B ^{[ 19 ]}และเครื่องบินอื่นๆ ระบบนี้ยังคงใช้งานบนกระสวยอวกาศต่อไปเพราะมันใช้งานได้ ได้รับการรับรองสำหรับการบิน และการพัฒนาระบบใหม่จะมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไป^{[ 22 ]}

มี AP101 หลายรุ่น ระบบอิเล็กทรอนิกส์การบินโจมตี (Offensive Avionics System) ซึ่งเป็นการปรับปรุงเพิ่มเติมของ B-52 ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ AP-101C สองเครื่อง^{[ 23 ]}ต้นแบบ AP-101C ถูกส่งมอบในปี 1978 ^{[ 21 ]} B-1B ใช้เครือข่ายคอมพิวเตอร์รุ่น AP-101F จำนวนแปดเครื่อง^{[ 24 ]}กระสวยอวกาศใช้ AP-101 สองรุ่น ได้แก่ AP-101B รุ่นก่อนหน้า และ AP-101S รุ่นปรับปรุง^{[ 25 ]} AP-101B ถูกใช้สำหรับ การทดสอบการเข้าใกล้และลงจอดหลายครั้งในปี 1977 การขึ้นสู่วงโคจรครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1981 AP-101S ถูกปล่อยครั้งแรกในปี 1991 ^{[ 26 ]}

แต่ละ AP-101 บนกระสวยอวกาศนั้นเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์อินพุต-เอาต์พุต (IOP) ซึ่งประกอบด้วยตัวควบคุมลำดับหลัก (MSC) หนึ่งตัวและองค์ประกอบควบคุมบัส (BCE) 24 ตัว MSC และ BCE ดำเนินการโปรแกรมจากระบบหน่วยความจำเดียวกันกับ CPU หลัก โดยถ่ายโอนการควบคุมระบบบัสข้อมูลอนุกรมของกระสวยอวกาศจาก CPU AP-101B ที่ใช้ในกระสวยอวกาศในตอนแรกนั้นใช้หน่วยความจำแบบแกนแม่เหล็กการอัพเกรดเป็น AP-101S ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ได้เปลี่ยนแกนเป็นหน่วยความจำแบบเซมิคอนดักเตอร์และลดขนาดจากสองแชสซีเหลือหนึ่งแชสซี^{[ 27 ]}มีการเสริมด้วย เทคโนโลยี ห้องนักบินแบบกระจกทั้งสองรุ่นใช้ไมโครโปรแกรมเพื่อกำหนด สถาปัตยกรรม ชุดคำสั่งรุ่น AP-101 รุ่นแรกๆ ใช้สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์แบบมัลติเพอร์โพส มิดไลน์ (MMP) ของ IBM ^{[ 28 ]}ไมโครโปรแกรม AP-101B ใช้ MMP ที่มีคำสั่ง 154 คำสั่ง AP101S สามารถทำงานได้ด้วย MMP ที่เข้ากันได้กับรุ่นก่อนหน้าที่มีคำสั่ง 158 คำสั่ง หรือ สถาปัตยกรรม MIL-STD-1750Aที่มีคำสั่ง 243 คำสั่ง^{[ 27 ]}โดยอิงจาก AP-101F ที่ใช้ใน B-1B ส่วน AP-101S/G เป็นโปรเซสเซอร์ชั่วคราว ประสิทธิภาพของ AP-101B คือ 0.420 MIPSในขณะที่ AP-101S คือ 1.27 MIPS ^{[ 27 ]} James E. Tomayko ผู้ซึ่งได้รับสัญญาจาก NASA ให้เขียนประวัติของคอมพิวเตอร์ในการบินอวกาศ ได้กล่าวไว้ว่า: ^{[ 29 ]}

"ระบบนี้มีอยู่ในรูปแบบปัจจุบันตั้งแต่สมัยที่ NASA กำลังกำหนดข้อกำหนดสำหรับสัญญาโครงการกระสวยอวกาศในช่วงทศวรรษ 1970 ดังนั้นจึงถือเป็นระบบคอมพิวเตอร์สำหรับยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมระบบแรกที่มีฮาร์ดแวร์ที่ตั้งใจให้ล้าหลังกว่าเทคโนโลยีในขณะนั้น"

กระสวยอวกาศใช้คอมพิวเตอร์ AP-101 จำนวน 5 เครื่องเป็นคอมพิวเตอร์อเนกประสงค์ (GPC) โดย 4 เครื่องทำงานพร้อมกันเพื่อความซ้ำซ้อน ส่วนเครื่องที่ 5 เป็นเครื่องสำรองที่ใช้ซอฟต์แวร์ที่เขียนขึ้นอย่างอิสระ ซอฟต์แวร์นำทาง ควบคุม และกำหนดทิศทาง ของกระสวยอวกาศ เขียนด้วย ภาษา HAL/S ซึ่งเป็น ภาษาโปรแกรมระดับสูงเฉพาะทางในขณะที่ระบบปฏิบัติการและซอฟต์แวร์ยูทิลิตี้ระดับต่ำส่วนใหญ่เขียนด้วยภาษาแอสเซ มบลี คอมพิวเตอร์ AP-101 ที่กองทัพอากาศสหรัฐฯ ใช้ ส่วนใหญ่เขียนโปรแกรมด้วยภาษา JOVIALเช่น ระบบที่พบในเครื่องบินทิ้งระเบิด B-1B ^{[ 30 ]}

การออกแบบ AP-102 รุ่นต่างๆ เริ่มต้นในปี 1984 เป็นสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งมาตรฐาน MIL-STD-1750A ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในF-117A Nighthawkและได้รับการปรับปรุงเป็น AP-102A ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ^{[ 31 ]}