Лекция 1. Введение в ИУС РВ (Лекции 2014-2015)

ВСТРОЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГОВРЕМЕНИЛекция 1:Введение в ИУС РВКафедра АСВК,Лаборатория Вычислительных КомплексовБалашов В.В.Что такое ИУСВычислительная система для управлениянекоторым реальным объектомавиация/космосназемный транспортпроизводствоэнергетика«умный» дом2…Функции ИУС• Контроль состояния управляемого объекта• Управление движением объекта или егочастей• Отслеживание положения объекта или егочастей в пространстве• Обмен данными с внешними системами• Управление специализированнымиприборами (прикладной нагрузкой)• Обмен данными с оператором– отображение данных– ввод данных3ИУС в управляемой системе4Промышленная ИУС5Специфика ИУС•••••••••Интеграция с управляемой системойКритичность для управляемой системыОграниченное участие оператораРабота в реальном времениНепрерывное функционирование«Экстремальные» условия работыОграничения по ресурсамУстойчивость к сбоямКоординация между ИУСвзаимодействующих объектов6Содержание курса• Архитектура аппаратной и программной частиИУС РВ– вычислители, каналы– системное и прикладное ПО• Обеспечение работы ИУС РВ в реальномвремени– расписания, алгоритмы планирования• Обеспечение надёжности ИУС РВ• Разработка и отладка ИУС РВ– жизненный цикл, инструментальные средства• Математические задачи, возникающие приразработке ИУС РВ– постановки задач, алгоритмы решения7Где это пригодится• Области:– автоматизация производства, энергетика,наземный транспорт, авиация/космос,«умный» дом• Задачи:– проектирование, разработка, тестирование,сопровождение, модернизация• Вклад:– создание средств решения задач– решение задачОсобенность: передний край8Состав ИУСИнтерфейс оператора-индикаторы-органы управленияРегистраторыБортоваясетьДатчикиВычислителиЭффекторыУправляемая системаВнешняя среда9ИУС самолета F-22КАБИНАнашлемный прицелРЛССистема управленияполетомШина распределения видеоинформацииICNIA(комплекс связи, навигациии опознавания)Прием и предварительнаяобработка сигналовЦентральныйпроцессорCIP IИнерциальнаянавигационнаясистемаINEWS(Комплекс РЭБ)Прием и предварительнаяобработка сигналовСистема воздушныхсигналовCIP IIСистема управлениявооружениемCIP IIIРасходуемыесредства РЭБIRSTS(ИК-система поиска исопровождения)Прием и предварительнаяобработка сигналовГлобальная память10Бортовые устройства11Прикладная нагрузка12Эволюция ИУС• Полностью аналоговая система• Центральный вычислитель +аналоговые устройства• Федеративная архитектура– медленные каналы связи (< 1 Мбит/с)– специализированные вычислители– локальная обработка данных• Интегрированная модульная архитектура– «облако» вычислительных модулей– быстрые линии связи– виртуальные каналы13Неоднородность ИУС• Каналы: точка-точка, шина, коммутатор;12 kbps, 1 Mbps, 1 Gbps• Устройства: датчики, индикаторы,вычислители, органы управления,исполнительные устройства• Данные: аналоговые, цифровые; числовыемассивы, видеопотокиПроблема унаследованных устройств14ИСТРЕБИТЕЛЬ 5 ПОКОЛЕНИЯУнаследованная архитектура(4 поколение)БЦВМ №1БЦВМ №2ИндикаторРЛСБКСОптические каналы точка-точка (4+)БЦВМ №1БЦВМ №2ИндикаторРЛСБКСОптическая магистраль данных (4+)БЦВМ №1БЦВМ №2ИндикаторРЛСБКСИнтегрированная модульнаяавионика (5 поколение)ВычисленияВычисленияВычисленияВычисленияВычисленияКоммутаторВычисленияКоммуникацииКоммуникацииГрафикаГрафикаИнформационное сопряжениевычислительных задач• Интерфейс задачи:– входные и выходные параметры• Обмен между задачами в одномблоке– синхронные зависимости по данным• Обмен по каналам передачи данных– сообщения– расписание обмена20Функционирование ИУС вреальном времени21Жизненный цикл ПО ИУСИнформационноесопряжение– тестирование на каждомуровнеТестирование,интеграция,отработка22Инструментальные средства•••••разработка требованийуправление версиямиотслеживание проблем и измененийподдержка сопряжения подсистем ПОпроектирование индикационныхформатов• проектирование алгоритмов• верификация и тестирование ПО ИУС23Цепочка средствразработки бортового ПО• Сквозная поддержка ЖЦ, включаяактивности на всех фазах• Сопряжение «вход-выход» собеспечением совместимостиформатов данных• Особое внимание на переходы междуфазами– Требуется фиксация выходныхартефактов24ЛогикаDOORSСАПРИФSCADEСТИDOORSExcelОписание КТDOORSExcelSCADEПланировщикзадачОППОDOORSПроектированиесистемы ИУСРазработкатребованийСредствастендаБДПИВСозданиедизайна ПОBugzillaClearCaseСТПОСАПРИнтерфейсExcelКодированиеППИИсходныйкодГенераторМКИОГенераторСАПР ИФSCADEKCGТестовыепроцедурыСредство верификации кодаСредствастендаOfficeЦепочкасредствразработкибортовогоПОПИВИсполняемыйобъектный кодРедакторсвязейbt23d-ldОтладчикbtc-gdbАнализаторМКИО/ДПК/FCТрассировщикПрограммазагрузкиверсий ПОКомпиляторbt23d-gccОтчет о КТИтоговыедокументына версиюИнтеграцияDOORSСредствастендаВерификацияВыпуск версииТестирование ИУСКажется,что-топошло нетак…26Тестирование ИУСБлок КБОСтендотладкиПО БЦВМСтенд тестирования ИУСРазработанные стендыТехнологический цикл применения семейства стендов отработки ИУС!!СТ1СТ1СТ2СТ2СТ3СТ1!?СТ5!МСММатематические задачи• Выбор оптимальной конфигурацииИУС РВ– требования реального времени– требования надёжности– ограничения по ресурсам••••Построение расписания вычисленийПостроение расписания обменаВерификация работы ИУС РВГенерация тестовых покрытий32Далее…• Каналы информационного обмена в ИУС РВ– топология– протоколы– планирование обмена• Вычислительные модули ИУС РВ– Архитектура– Процессоры– Планирование вычислений• …33Спасибо за внимание!34.