ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 456
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
a b
r
a n
b
+
+
=
=
=
=
−
∑
∑
Использование многоступенчатого кодирования, где на каждой ступени используется свой избыточный код, обеспечивает высокую эффективность кодирования при сравнительно меньших значениях избыточности.
Рисунок 6.1
Рисунок 6.2
Вероятностная оценка эффективности схемного контроля. В
БЦВМ с большой достоверностью можно считать ошибки в различ- ных разрядах кода х независимыми случайными величинами, имею- щими одинаковую вероятность появления. Тогда для i – кратных ошибок в п – разрядном коде будет справедлив биноминальный закон распределения, а вероятность появления в п – разрядном устройстве ровно i ошибок имеет вид
(
)
1
i
n
i
i
n
i
q
q
C
Р
−
−
=
Здесь
∑
−
=
−
−
N
j
j
t
e
q
1 1
λ
- вероятность появления хотя бы одной ошибки в отдельном разряде в течение одной операции;
λ
j
– интенсивность от- казов j – го элемента; N – количество элементов в разряде.
Если принять вероятность появления ошибки в отдельном раз- ряде контролируемой и контрольной частях одинаковой и равной q, то вероятность появления не менее i ошибок в контролируемом и контрольном устройствах
3
К
2
n
1
a
2
a
3
a
4
a
1
b
4
К
1
К
3
К
2
К
2
b
3
b
4
b
1
L
2
L
3
L
4
L
1
n
1
b
1
К
2
К
2
b
3
b
1
L
2
L
3
L
4
L
1
n
2
n
1
a
2
a
3
a
4
a
248
(
)
∑
′
+
=
−
′
+
′
+
−
=
n
n
t
i
n
n
i
i
n
n
q
q
C
Р
1
,
1
где п – количество контрольных разрядов.
Для оценки эффективности схемного контроля введен коэффи- циент качества устройства с контролем
( )
(
)
∑
′
+
=
−
′
+
′
+
−
−
=
n
n
t
t
n
n
i
i
n
n
i
q
q
C
P
t
k
2
,
1 1
где
i
P
- вероятность не обнаружения i – кратной ошибки (если кон- троль обнаруживает i – кратную ошибку, то
i
Р
= 0).
При условии
n
i
n
n
<<
<<
′
,
и m
≤
7 можно показать, что вероят- ность не обнаружения i – кратной ошибки при контроле по модулю m равна
(
)
(
)
(
)
1
/
1
/
1
/
1
i
i
m
m
m
m
Р
−
−
−
+
=
Схемный контроль не всегда обеспечивает необходимую сте- пень проверки правильности функционирования машины. Поэтому наиболее рациональной организацией системы контроля является комбинированный метод контроля и удовлетворяющий всем требова- ниям, предъявляемым к системам контроля БЦВМ. Основной про- блемой использования комбинированного метода контроля является определение оптимального соотношения программного и схемного методов контроля, которое зависит от условий работы и применения
БЦВМ.
249
Глава 7.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БОРТОВЫХ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
7.1 Краткая характеристика бортовых вычислительных систем и их классификация
Условия ведения современного воздушного боя требуют широ- кого внедрения вычислительных средств в состав бортового радио- электронного комплекса. При этом существует потребность в реше- нии все более и более сложных задач. Для удовлетворения этой по- требности необходимо совершенствовать бортовые средства вычис- лительной техники. Целью такого совершенствования является по- вышение скорости вычислений, увеличение надежности и живучести и улучшение технико-экономических показателей. Прогресс в вычис- лительной технике основан на поиске новых архитектурных и струк- турных решений, на реализации новых принципов обработки инфор- мации и принципов построения вычислительных средств.
Длительный период развития ЭВМ (и БВМ в том числе) заклю- чался в совершенствовании структуры, предложенной в конце 40-х годов Дж. фон Нейманом. Концептуальную основу автоматизации вычислений составляла модель человека-вычислителя. Повышение быстродействия и надежности ЭВМ обеспечивалось главным образом благодаря увеличению скорости и надежности работы элементов, из которых она собиралась. В настоящее время возможности модели одиночного вычислителя исчерпаны, а скорость работы элементов близка к теоретически достижимой для используемой технологии их производства.
На смену модели одиночного вычислителя пришла модель кол- лектива вычислителей, предложенная академиком Э.В. Евреиновым в начале 60-х годов. Данная модель не накладывает ограничений на скорость вычислений, на значение показателей надежности и живуче- сти.
Основным принципом модели коллектива вычислителей явля- ются параллельность выполнения операций, программируемость структуры и конструктивная однородность элементов. Аппаратурно- программные средства, удовлетворяющие данным принципам (пусть даже частично), называют вычислительными системами.
Появление бортовых цифровых вычислительных систем (БЦВС)
250 было обусловлено значительным несоответствием характеристик су- ществующих бортовых ЦВМ и требований к ним со стороны ком- плексов бортового оборудования по производительности и точности.
Кроме того, успехи современной интегральной технологии, обеспе- чивающие существенное снижение массы, объема и потребляемой мощности отдельных ЦВМ и наличие естественного параллелизма решаемых ими задач, облегчают размещение на борту нескольких взаимосвязанных устройств обработки и хранения информации.
Принципы построения БЦВС отражают опыт, накопленный при создании наземных вычислительных систем.
Наличие большого числа вычислительных структур привело к появлению различных вариантов их классификации. При выборе схе- мы классификации необходимо обращать внимание на следующие обязательные качества: возможность классификации всех, как существующих, так и предвидимых, вычислительных структур; дифференциацию существенно различных вычислительных структур; однозначность классификации любой вычислительной структу- ры; наглядность, простоту и практическую целесообразность клас- сификационной схемы.
Практическое применение в настоящее время нашли следующие классификационные схемы: расширенная схема классификации Флинна; классификационная система Шора;
Эрлангенская схема классификации.
В таблице 7.1 приведены классификационные признаки перечислен- ных классификационных схем.
Существующие бортовые ЦВС наиболее полно описываются классификационной схемой Флинна, поэтому целесообразно рас- смотреть ее подробно.
В соответствии с двумя первыми признаками расширенной схе- мы классификации Флинна по типам потоков команд и данных (оди- ночный поток команд (ОК), множественный поток команд (МК), оди- ночный поток данных (ОД), множественный поток данных (МД)) вводятся понятия четырех основных классов вычислительных систем:
ОКОД - системы с одиночным потоком команд и одиночным
251 потоком данных;
МКОД - системы с множественным потоком команд и одиноч- ным потоком данных;
ОКМД - системы с одиночным потоком команд и множествен- ным потоком данных;
МКМД - системы с множественными потоками команд и дан- ных.
Под потоком команд понимается последовательный ряд команд, выполняемых системой, а под потоком данных - последовательный ряд данных, вызываемых потоком команд, включая промежуточные результаты. Множественность потоков команд или данных определя- ется как максимально возможное число операций (команд) или опе- рандов (данных), находящихся в одинаковой стадии обработки.
Таблица 7.1
Классификационная схема
Признаки классификации
Флинна
Тип потока команд; тип потока данных; способ обработки данных; степень связности функ- циональных элементов; тип связи между эле- ментами БЦВС.
Шора
Способ соединения составных частей вычисли- тельной системы; способ обработки данных.
Эрлангенская
Число устройств управления; число устройств обработки; длина машинного слова.
Упрощенные структурные схемы вычислительных систем при- ведены на рисунках 7.1 (ОКОД), 7.2 (МКОД), 7.3 (ОКМД) и 7.4
(МКМД). На рисунках поток данных для обработки обозначен {X} , а поток данных после обработки (результаты) - {У}.
252
Рисунок 7.1 Рисунок 7.2
Рисунок 7.3 Рисунок 7.4
Основные типы наиболее часто используемых в настоящее вре- мя бортовых цифровых вычислительных систем в соответствии с классификационной схемой Флинна представлены на рисунке 7.5.
253
Рисунок 7.5 - Основные типы БЦВС
Матричные ВС основаны на том, что общее устройство управ- ления определяет независимым однородным процессорным элемен- там одинаковые команды для каждого этапа вычислений программы
(см. рисунок 7.3). Все процессоры одновременно выполняют одну и ту же операцию - каждый из них над своими данными, которые хра- нятся в локальных запоминающих устройствах процессоров. Данные должны быть однотипными (например, элементами матрицы).
Работа конвейерной вычислительной системы основана на вы- полнении двух или более команд одновременно, хотя и на разных стадиях (см. рисунок 7.2). Например, одна из команд может нахо- диться в состоянии завершения, другая - в состоянии ожидания опе- ранда из оперативной памяти. Общее устройство управления обслу- живает несколько различных по назначению и структуре функцио- нальных процессоров (ФП). Каждый ФП выполняет операцию над блоком данных, после чего передает его следующему процессору, а сам от предыдущего процессора принимает на обработку новый блок данных.
Многомашинная ЦВС представляет собой комплекс, объеди- няющий несколько вычислительных машин, каждая из которых включает в свой состав центральный процессор, память, каналы вво- да-вывода. Отдельная часть такой ЦВС (одна из ЦВМ) может пред- ставлять собой также вычислительную систему.
254
Многопроцессорная ЦВС - это совокупность вычислительных средств, включающая два или более процессора, которые функциони- руют под управлением единой операционной системы на основе со- вместного использования общей памяти и каналов информационного обмена.
Однородные вычислительные среды (ОВС) являются одной из разновидностей многопроцессорных ЦВС и представляют собой двухмерную решетчатую структуру, в узлах которой располагаются функциональные устройства обработки информации (рисунок 7.6).
Рисунок 7.6 - Структура двухмерной решетки однородной вы- числительной среды
Эти устройства представляют собой логические автоматы, назы- ваемые вычислительными ячейками (ВЯ). Вычислительные ячейки обеспечивают выполнение функционально полного набора элемен- тарных операций. Организация функционирования ОВС строится на основе моделей коллектива вычислителей с использованием принци- пов параллельного выполнения произвольного числа операций.
Структура вычислителя настраивается программно на конкретную решаемую задачу. При этом определяется для каждой вычислитель- ной ячейки выполняемая ей функция (функции) и связи с соседними ячейками.
Для согласования во времени параллельно протекающих вычис- лительных процессов в структуру ОВС могут быть введены элемен- тарные запоминающие ячейки (ЗЯ), осуществляющие хранение дан- ных определенное количество тактов. Внутренняя организация вы- числительного и запоминающего элементов одинакова и содержит запоминающее (вычислительное) устройство, средства программной настройки выполняемых функций и логическое устройство транзит- ной передачи информации (рисунок 7.7).
255
Рисунок 7.7 - Структурная схема вычислительной (запоминаю- щей) ячейки
Бортовые вычислительные система современных истребителей являются многомашинными, причем некоторые вычислительные ма- шины являются многопроцессорными (например, Ц-100 содержит ос- новной процессор и процессор ввода-вывода).
Структура и характеристики многомашинных БЦВС определя- ются требованиями каждого конкретного применения и поэтому от- личаются большим разнообразием вариантов.
Общие концепции построения многомашинных ЦВС бортового применения могут быть сформулированы следующим образом: многоуровневая иерархическая организация структуры, соответ- ствующая иерархическому характеру решаемых функциональных за- дач; программируемость структуры с обеспечением возможности ор- ганизации на верхних уровнях вычислительных сетей с динамиче- ским перераспределением задач по ресурсам системы; использование иерархических и программно-управляемых средств информационного обмена на основе унифицированных кана- лов; модульность структуры и конструкции как элементов БЦВС, так и системы в целом за счет применения унифицированных конструк- тивно-функциональных модулей;
256 наличие развитых средств функционального контроля и диагно- стики.
Многоуровневая иерархическая организация многомашинной
БЦВС определяется необходимостью разделения задач по уровням обработки информации, каждый из которых характеризуется различ- ной степенью обобщения информации, используемой для решения задач данного уровня.
Например, задачи авиационного радиоэлектронного комплекса могут быть распределены по четырем иерархическим уровням: задачи, решаемые на основе информации только одного датчика; задачи обработки информации ряда (часто функционально близ- ких) датчиков; задачи общекомплексного характера - основные задачи ком- плекса, обобщающие в процессе решения информацию, по крайней мере, от двух различных функциональных подсистем; задачи функционального контроля, индикации и управления комплексом, решаемые на основе обобщения всей поступающей ин- формации.
Структурную схему реальной БЦВС рассмотрим на примере
БЦВС самолета МиГ-31 (рисунок 7.8).
На самом высоком уровне расположена бортовая ЦВМ A-15A.
Она служит для решения задач общекомплексного характера на осно- ве информации, поступающей от всех сопрягаемых с комплексом систем. Эта же машина обеспечивает решение задач функционально- го контроля, индикации и управления работой радиоэлектронного комплекса, полетом самолета и средствами поражения. Связь БЦВМ с внешними элементами системы обеспечивается с помощью устройст- ва ввода-вывода (УВВ). УВВ выполняет следующие функции: выработку синхронизирующих сигналов для всех систем авиа- ционного радиоэлектронного комплекса; передачу данных между БЦВМ A-15А и системами авиационно- го комплекса с их преобразованием; формирование требований на реализацию режимов обмена.
257
Рисунок 7.8 - Структурная схема БЦВС самолета МиГ-31
УВВ имеет каналы обмена последовательными и параллельными двоичными кодами, а также входы и выходы аналоговых сигналов в виде напряжения постоянного и переменного токов и импульсов.
БЦВМ навигационного комплекса обеспечивает вторичную об- работку информации, поступающей от элементов навигационного комплекса. На самом нижнем - первом уровне расположены встроен- ные вычислители различных подсистем.
7.2 Особенности функционирования БЦВС авиационных радио- электронных комплексов
7.2.1 Программное обеспечение БЦВС АРЭК
Под программным обеспечением БЦВС АРЭК следует понимать совокупность программ, обеспечивающих решение общекомплекс- ных задач, возложенных на ЦВМ верхнего уровня.
Функциональное назначение программного обеспечения (ПО) вычислительной системы заключается в управлении самолетом, его
r
a n
b
+
+
=
=
=
=
−
∑
∑
Использование многоступенчатого кодирования, где на каждой ступени используется свой избыточный код, обеспечивает высокую эффективность кодирования при сравнительно меньших значениях избыточности.
Рисунок 6.1
Рисунок 6.2
Вероятностная оценка эффективности схемного контроля. В
БЦВМ с большой достоверностью можно считать ошибки в различ- ных разрядах кода х независимыми случайными величинами, имею- щими одинаковую вероятность появления. Тогда для i – кратных ошибок в п – разрядном коде будет справедлив биноминальный закон распределения, а вероятность появления в п – разрядном устройстве ровно i ошибок имеет вид
(
)
1
i
n
i
i
n
i
q
q
C
Р
−
−
=
Здесь
∑
−
=
−
−
N
j
j
t
e
q
1 1
λ
- вероятность появления хотя бы одной ошибки в отдельном разряде в течение одной операции;
λ
j
– интенсивность от- казов j – го элемента; N – количество элементов в разряде.
Если принять вероятность появления ошибки в отдельном раз- ряде контролируемой и контрольной частях одинаковой и равной q, то вероятность появления не менее i ошибок в контролируемом и контрольном устройствах
3
К
2
n
1
a
2
a
3
a
4
a
1
b
4
К
1
К
3
К
2
К
2
b
3
b
4
b
1
L
2
L
3
L
4
L
1
n
1
b
1
К
2
К
2
b
3
b
1
L
2
L
3
L
4
L
1
n
2
n
1
a
2
a
3
a
4
a
248
(
)
∑
′
+
=
−
′
+
′
+
−
=
n
n
t
i
n
n
i
i
n
n
q
q
C
Р
1
,
1
где п – количество контрольных разрядов.
Для оценки эффективности схемного контроля введен коэффи- циент качества устройства с контролем
( )
(
)
∑
′
+
=
−
′
+
′
+
−
−
=
n
n
t
t
n
n
i
i
n
n
i
q
q
C
P
t
k
2
,
1 1
где
i
P
- вероятность не обнаружения i – кратной ошибки (если кон- троль обнаруживает i – кратную ошибку, то
i
Р
= 0).
При условии
n
i
n
n
<<
<<
′
,
и m
≤
7 можно показать, что вероят- ность не обнаружения i – кратной ошибки при контроле по модулю m равна
(
)
(
)
(
)
1
/
1
/
1
/
1
i
i
m
m
m
m
Р
−
−
−
+
=
Схемный контроль не всегда обеспечивает необходимую сте- пень проверки правильности функционирования машины. Поэтому наиболее рациональной организацией системы контроля является комбинированный метод контроля и удовлетворяющий всем требова- ниям, предъявляемым к системам контроля БЦВМ. Основной про- блемой использования комбинированного метода контроля является определение оптимального соотношения программного и схемного методов контроля, которое зависит от условий работы и применения
БЦВМ.
249
Глава 7.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БОРТОВЫХ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
7.1 Краткая характеристика бортовых вычислительных систем и их классификация
Условия ведения современного воздушного боя требуют широ- кого внедрения вычислительных средств в состав бортового радио- электронного комплекса. При этом существует потребность в реше- нии все более и более сложных задач. Для удовлетворения этой по- требности необходимо совершенствовать бортовые средства вычис- лительной техники. Целью такого совершенствования является по- вышение скорости вычислений, увеличение надежности и живучести и улучшение технико-экономических показателей. Прогресс в вычис- лительной технике основан на поиске новых архитектурных и струк- турных решений, на реализации новых принципов обработки инфор- мации и принципов построения вычислительных средств.
Длительный период развития ЭВМ (и БВМ в том числе) заклю- чался в совершенствовании структуры, предложенной в конце 40-х годов Дж. фон Нейманом. Концептуальную основу автоматизации вычислений составляла модель человека-вычислителя. Повышение быстродействия и надежности ЭВМ обеспечивалось главным образом благодаря увеличению скорости и надежности работы элементов, из которых она собиралась. В настоящее время возможности модели одиночного вычислителя исчерпаны, а скорость работы элементов близка к теоретически достижимой для используемой технологии их производства.
На смену модели одиночного вычислителя пришла модель кол- лектива вычислителей, предложенная академиком Э.В. Евреиновым в начале 60-х годов. Данная модель не накладывает ограничений на скорость вычислений, на значение показателей надежности и живуче- сти.
Основным принципом модели коллектива вычислителей явля- ются параллельность выполнения операций, программируемость структуры и конструктивная однородность элементов. Аппаратурно- программные средства, удовлетворяющие данным принципам (пусть даже частично), называют вычислительными системами.
Появление бортовых цифровых вычислительных систем (БЦВС)
250 было обусловлено значительным несоответствием характеристик су- ществующих бортовых ЦВМ и требований к ним со стороны ком- плексов бортового оборудования по производительности и точности.
Кроме того, успехи современной интегральной технологии, обеспе- чивающие существенное снижение массы, объема и потребляемой мощности отдельных ЦВМ и наличие естественного параллелизма решаемых ими задач, облегчают размещение на борту нескольких взаимосвязанных устройств обработки и хранения информации.
Принципы построения БЦВС отражают опыт, накопленный при создании наземных вычислительных систем.
Наличие большого числа вычислительных структур привело к появлению различных вариантов их классификации. При выборе схе- мы классификации необходимо обращать внимание на следующие обязательные качества: возможность классификации всех, как существующих, так и предвидимых, вычислительных структур; дифференциацию существенно различных вычислительных структур; однозначность классификации любой вычислительной структу- ры; наглядность, простоту и практическую целесообразность клас- сификационной схемы.
Практическое применение в настоящее время нашли следующие классификационные схемы: расширенная схема классификации Флинна; классификационная система Шора;
Эрлангенская схема классификации.
В таблице 7.1 приведены классификационные признаки перечислен- ных классификационных схем.
Существующие бортовые ЦВС наиболее полно описываются классификационной схемой Флинна, поэтому целесообразно рас- смотреть ее подробно.
В соответствии с двумя первыми признаками расширенной схе- мы классификации Флинна по типам потоков команд и данных (оди- ночный поток команд (ОК), множественный поток команд (МК), оди- ночный поток данных (ОД), множественный поток данных (МД)) вводятся понятия четырех основных классов вычислительных систем:
ОКОД - системы с одиночным потоком команд и одиночным
251 потоком данных;
МКОД - системы с множественным потоком команд и одиноч- ным потоком данных;
ОКМД - системы с одиночным потоком команд и множествен- ным потоком данных;
МКМД - системы с множественными потоками команд и дан- ных.
Под потоком команд понимается последовательный ряд команд, выполняемых системой, а под потоком данных - последовательный ряд данных, вызываемых потоком команд, включая промежуточные результаты. Множественность потоков команд или данных определя- ется как максимально возможное число операций (команд) или опе- рандов (данных), находящихся в одинаковой стадии обработки.
Таблица 7.1
Классификационная схема
Признаки классификации
Флинна
Тип потока команд; тип потока данных; способ обработки данных; степень связности функ- циональных элементов; тип связи между эле- ментами БЦВС.
Шора
Способ соединения составных частей вычисли- тельной системы; способ обработки данных.
Эрлангенская
Число устройств управления; число устройств обработки; длина машинного слова.
Упрощенные структурные схемы вычислительных систем при- ведены на рисунках 7.1 (ОКОД), 7.2 (МКОД), 7.3 (ОКМД) и 7.4
(МКМД). На рисунках поток данных для обработки обозначен {X} , а поток данных после обработки (результаты) - {У}.
252
Рисунок 7.1 Рисунок 7.2
Рисунок 7.3 Рисунок 7.4
Основные типы наиболее часто используемых в настоящее вре- мя бортовых цифровых вычислительных систем в соответствии с классификационной схемой Флинна представлены на рисунке 7.5.
253
Рисунок 7.5 - Основные типы БЦВС
Матричные ВС основаны на том, что общее устройство управ- ления определяет независимым однородным процессорным элемен- там одинаковые команды для каждого этапа вычислений программы
(см. рисунок 7.3). Все процессоры одновременно выполняют одну и ту же операцию - каждый из них над своими данными, которые хра- нятся в локальных запоминающих устройствах процессоров. Данные должны быть однотипными (например, элементами матрицы).
Работа конвейерной вычислительной системы основана на вы- полнении двух или более команд одновременно, хотя и на разных стадиях (см. рисунок 7.2). Например, одна из команд может нахо- диться в состоянии завершения, другая - в состоянии ожидания опе- ранда из оперативной памяти. Общее устройство управления обслу- живает несколько различных по назначению и структуре функцио- нальных процессоров (ФП). Каждый ФП выполняет операцию над блоком данных, после чего передает его следующему процессору, а сам от предыдущего процессора принимает на обработку новый блок данных.
Многомашинная ЦВС представляет собой комплекс, объеди- няющий несколько вычислительных машин, каждая из которых включает в свой состав центральный процессор, память, каналы вво- да-вывода. Отдельная часть такой ЦВС (одна из ЦВМ) может пред- ставлять собой также вычислительную систему.
254
Многопроцессорная ЦВС - это совокупность вычислительных средств, включающая два или более процессора, которые функциони- руют под управлением единой операционной системы на основе со- вместного использования общей памяти и каналов информационного обмена.
Однородные вычислительные среды (ОВС) являются одной из разновидностей многопроцессорных ЦВС и представляют собой двухмерную решетчатую структуру, в узлах которой располагаются функциональные устройства обработки информации (рисунок 7.6).
Рисунок 7.6 - Структура двухмерной решетки однородной вы- числительной среды
Эти устройства представляют собой логические автоматы, назы- ваемые вычислительными ячейками (ВЯ). Вычислительные ячейки обеспечивают выполнение функционально полного набора элемен- тарных операций. Организация функционирования ОВС строится на основе моделей коллектива вычислителей с использованием принци- пов параллельного выполнения произвольного числа операций.
Структура вычислителя настраивается программно на конкретную решаемую задачу. При этом определяется для каждой вычислитель- ной ячейки выполняемая ей функция (функции) и связи с соседними ячейками.
Для согласования во времени параллельно протекающих вычис- лительных процессов в структуру ОВС могут быть введены элемен- тарные запоминающие ячейки (ЗЯ), осуществляющие хранение дан- ных определенное количество тактов. Внутренняя организация вы- числительного и запоминающего элементов одинакова и содержит запоминающее (вычислительное) устройство, средства программной настройки выполняемых функций и логическое устройство транзит- ной передачи информации (рисунок 7.7).
255
Рисунок 7.7 - Структурная схема вычислительной (запоминаю- щей) ячейки
Бортовые вычислительные система современных истребителей являются многомашинными, причем некоторые вычислительные ма- шины являются многопроцессорными (например, Ц-100 содержит ос- новной процессор и процессор ввода-вывода).
Структура и характеристики многомашинных БЦВС определя- ются требованиями каждого конкретного применения и поэтому от- личаются большим разнообразием вариантов.
Общие концепции построения многомашинных ЦВС бортового применения могут быть сформулированы следующим образом: многоуровневая иерархическая организация структуры, соответ- ствующая иерархическому характеру решаемых функциональных за- дач; программируемость структуры с обеспечением возможности ор- ганизации на верхних уровнях вычислительных сетей с динамиче- ским перераспределением задач по ресурсам системы; использование иерархических и программно-управляемых средств информационного обмена на основе унифицированных кана- лов; модульность структуры и конструкции как элементов БЦВС, так и системы в целом за счет применения унифицированных конструк- тивно-функциональных модулей;
256 наличие развитых средств функционального контроля и диагно- стики.
Многоуровневая иерархическая организация многомашинной
БЦВС определяется необходимостью разделения задач по уровням обработки информации, каждый из которых характеризуется различ- ной степенью обобщения информации, используемой для решения задач данного уровня.
Например, задачи авиационного радиоэлектронного комплекса могут быть распределены по четырем иерархическим уровням: задачи, решаемые на основе информации только одного датчика; задачи обработки информации ряда (часто функционально близ- ких) датчиков; задачи общекомплексного характера - основные задачи ком- плекса, обобщающие в процессе решения информацию, по крайней мере, от двух различных функциональных подсистем; задачи функционального контроля, индикации и управления комплексом, решаемые на основе обобщения всей поступающей ин- формации.
Структурную схему реальной БЦВС рассмотрим на примере
БЦВС самолета МиГ-31 (рисунок 7.8).
На самом высоком уровне расположена бортовая ЦВМ A-15A.
Она служит для решения задач общекомплексного характера на осно- ве информации, поступающей от всех сопрягаемых с комплексом систем. Эта же машина обеспечивает решение задач функционально- го контроля, индикации и управления работой радиоэлектронного комплекса, полетом самолета и средствами поражения. Связь БЦВМ с внешними элементами системы обеспечивается с помощью устройст- ва ввода-вывода (УВВ). УВВ выполняет следующие функции: выработку синхронизирующих сигналов для всех систем авиа- ционного радиоэлектронного комплекса; передачу данных между БЦВМ A-15А и системами авиационно- го комплекса с их преобразованием; формирование требований на реализацию режимов обмена.
257
Рисунок 7.8 - Структурная схема БЦВС самолета МиГ-31
УВВ имеет каналы обмена последовательными и параллельными двоичными кодами, а также входы и выходы аналоговых сигналов в виде напряжения постоянного и переменного токов и импульсов.
БЦВМ навигационного комплекса обеспечивает вторичную об- работку информации, поступающей от элементов навигационного комплекса. На самом нижнем - первом уровне расположены встроен- ные вычислители различных подсистем.
7.2 Особенности функционирования БЦВС авиационных радио- электронных комплексов
7.2.1 Программное обеспечение БЦВС АРЭК
Под программным обеспечением БЦВС АРЭК следует понимать совокупность программ, обеспечивающих решение общекомплекс- ных задач, возложенных на ЦВМ верхнего уровня.
Функциональное назначение программного обеспечения (ПО) вычислительной системы заключается в управлении самолетом, его