Семейство бортовых ЭВМ Багет

ГЛАВА 5 СЕМЕЙСТВО ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ЭВМ «БАГЕТ» ДЛЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЛС 5.1. ТЕХНОЛОГИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ КАК БАЗОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОВРЕМЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Одной из основных современных информационных технологий, определяющих эффективность вычислительных систем всех уровней и назначений, является технология открытых систем, которая обеспечивает взаимодействие компонентов систем друг с другом как на программном,так и аппаратном уровне. Основой, обеспечивающей реализацию открытых систем, служит совокупность открьпых общедоступных стандартов, при помощи которых унифицируется взаимодействие аппаратуры и всех компонентов программной среды: языков программирования, средств ввода-вывода, графических интерфейсов, систем управления базами данных в сетях и т.п.

В результате сотрудничества ь~ногих национальных и международных организаций был определен набор стандартов, учитывающих различные аспекты применения открытых систем. Открытость характеризует глобальный процесс стандартизации аппаратных н программных средств, направленный на достижение совместимости и переносимости продуктов большого числа независимых поставщиков. Расширению рынка открытых систем способствуют отсутствие патентов или авторских прав на спецификации, отсутствие лицензионной платы за использование стандарта, доступные спецификации, полученные в результше открыто~о обслуживания пользователей крупнейшими ведущими мировыми фирмами- производителями. Практика разработки и производства современных военных систем наземного, морского, воздушного и космического базирования позволяет говорить об изменении подхода к формированию технической политики создания компьютерных бортовых нли наземных управляющих специализированных систем.

Новый подход заключается в широком использовании готовых аппаратных н программных компьютерных технологий открытого типа, ранее широко апробированных и/или стандартизованных на рынке об- 22$ щепромышленных грюкланских приложений. Это так называемые СОТ8-технологии двойного назначения (Совппегс!а[ 0(Т-Т!зе-8)зе1Г— «Готовые к использованик1») [4].

СОТЯ-технологии — зто инструмент создания систем, их технологическая основа. Онз позволяют использовать огромный парк готовьп покупных аппаратных и ирограммньт компонентов, при необходимости разрабатывать и производить собственные ори.инальные модули и программное обеспечение, концентрируя основные усилил на внедрении и сопровождении собственной целевой системы, разработке прикладного ПО в минимальные сроки.

СОТ8-технологин — это технологии, нормативная база которых развивается и поддерживается в рамках как международных (1ЕС/МЭК, 180) и национальных (А)981, 01Х,!ЕЕЕ, ГОСТ) организаций по стандартизации, так и крупных профессиональных международных консорциумов (АКИС, РС181С, з/!ТА Р1СМО, Огопр1РС и т.д.).

Стандартизация осуществляется совместными усияиями большого числа наиболее крупных компаний (Ма!ого!а, НР, 1ВМ, 8!))ч' и т.д.), производителей совместимой серийной техники. В качестве примера открытых СОТ8-технологий системного уровня для приложений повышенной надежности можно указать ряд стандартных магистрально-модульных шинных интерфейсов 5/МЕ(юз, РС1, Сошрас!РС1, 1пдца!гу Ряск, РМС (РС1 Мехтап!пеСап3), РС-М1Р, РС- 104, сетевые и коммуникационные интерфейсы — Ейегпе(, НММ, МИ.

1553, К8422/485, АКПМС 429/б29 и т.л. Открытыми СОТ8-технологиями (де-факто) можно назвать рял известных операционных систем общего назначения ((ЛЧ1Х и др.) и реального времени (Чх%ог)сж 089, р808+, 5/КТХ, Ог(Х, 08Е, Ьуппх08) и, соответственно, широкий класс инструментальных технологий разработки программного обеспечения с использованием языков: С/Сь+, Ала и т.п.

В СОТ8-технологии попадают архитектуры процессоров н сетей, инструментальные программные технологии, прикладное и инструментальное ПО для различных ОС„полупроводниковые технологии и т.д., вплоть до идеологии (алгоритмы, методологии) продуктов. Таким образом, для реализации спецсистем сегодня в подавляющем большинстве случаев ставят вопрос о выборе и адаптации ряда конкретных компькперных СОТ8-технологий, а не о разработке новой сквозной технологии. В условиях быстрого морального старения микросхемных наборов при наличии сменных стандартных модулей и интерфейсов упрощается модернизация системы. Применение технологии открытых систем предполагает знание международных интерфейсов (стандартов), позволяющих создавать программно-аппаратные средства, конфигурация которых определяется назначением системы.

Рассматриваемая ниже отечественная аппаратно-программная платформа «Багет» представляет собой открытую систему. Элементную базу платформы образует набор из сверхбольших интегральных схем (СБИС) отечественного производства: микропроцессоры для обработки данных и обработки сигналов, системные контроллеры, контроллеры интерфейсов (2). Аппаратная и программная составляющие платформы основаны на профиле стандартов «Багет», использующем мировой опыт стандартизации аппаратуры и программного обеспечения. Профиль стандартов «Багет» охватывает механические конструктивы, шины и интерфейсы («Евромеханикю> 6(/, ЧМЕ, РС1 и др.), а в части программного обеспечения базируется на международных стандартах языка программирования С, мобильного интерфейса операционной системы РОБ1Х, сетевых н графических интерфейсов ТСРЛР и Ю!п>)о>ч.

Ниже приводится краткое описание некоторых ЭВМ и модулей, которые могут быть использованы для создания БЦВС МФРЛС. В эти вычислительные средства входят ЭВМ н модули для обработки данных (вторичная обработка) и обработки сигналов (первичная обработка) (1,3). Последние применяются для построения специализированных многопроцессорных комплексов, архитектурно оптимизированных для проведения характерных для задач обработки сигналов однородных вычислений нал большими массивами данных, поступающих из приемников РЛС, в реальном масштабе времени.

Типичным примером такого комплекса является Багет-55-04, который используется в МФРЛС «Жук МЭ» в качестве программируемого процессора сигналов. Управляющая ЭВМ совместно с ППС образуют многомашинный вычислительный комплекс (МВК), который располагает достаточно большими ресурсами н может быть использован в БРЛС различного назначения. 5.2. КОНЦЕПЦИЯ ЭВМ И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ «БАГЕТ» ЭВМ семейства «Багет», ориентированные на применение в составе БЦВС, подразделяются на три класса: одно- и многопроцессорные ЭВМ в конструктиве «Евромеханика» 6() с системообразующей шиной ЧМЕ (ЧЕВБА Модо!е Епгосаг>! (модульные шины ЧЕВБА в механическом стандарте Ешосагб)); одно- и многопроцессорные ЭВМ в конструктиве «Евромеханнка» 6() с системообразующей шиной Сошрас! РС1; малогабаритные встраиваемые однопроцессорные ЭВМ в конструктиве РС/104-Р!пз РС1 Оп!у с сисгемообразующей шиной РС1.

Любая ЭВМ семейства «Багеп> представляет собой набор слабосвязанных по шинам РС1 и ЧМЕ модулей. На некоторых нз них могут быть установлены мезонинные модули. Следует подчеркнуть, что для всех трех классов характерным яв>гяютю1: стандартизация и унификация, позволяющие сохранять преемственность и совместимость с изделиями предыдущих поколений, гарантировать надежность при неуклонном улучи>енин технических характеристик; модульная конструкция на основе процессорных и интерфейсных модулей стандартных конструктивов; применение стандартных системообразующих шнн ЧМЕ и РС1; использование набора стандартных коммуникационных н периферийных интерфейсов; унификация внутренней архитектуры электронных модулей ЭВМ и основных СБИС вЂ” микропроцессоров, системных контроллеров, интерфейсных контроллеров; способносп.

функционировать в жестких условиях в подвижных объектах (авиационных, колесных, гусеничных и плавающих) с работой на холу'„ использование программно-технологических комплексов кроссразработкн и отладки прикладных программ. Специфической особенностью ЭВМ семейства «Багет» является то, что они реализованы на основе унифицированного набора отечественных СВИС. Минимальной конструктивной и функциональной единицей любой ЭВМ этого типа является молуль в стандартах ЧМЕ, СошрасгРС1 или РС/!04-Р1пя Оп!у (для малогабаритных ЭВМ семейства «Багет») или мезонинный модуль в формате РМС. Набор модулей ЭВМ в стандарте ЧМЕ или Сошрас!РС1 в зависимости от их числа размещается в одном из типовых крейтов в конструктиве «Евромеханика» 6().

Для ЭВМ семейства «Ьагет» в стандарте РС/!04-Р!пз в настоящее время предусмотрено только бескорпусное исполнение. Внугримодульной системной шиной, обеспечивающей связь микропроцессора с функцнональнымн устройствами, установленными на печатной плате, а также выход на внешнюю магистраль ЧМЕ, является шина РС1. Это обстоятельство обеспечивает, в частности, возможность расширения функций модулей в стандарте ЧМЕ и СошрасгРС1 путем установки одного или двух мезонннных модулей в конструктиве РМС. Все модули можно разделить на две основные группы: процессорные модули; модули дополнительных интерфейсов. 228 Каждый модуль и мезонинный модуль в зависимости от типа содержат определенный набор стандартных внешних интерфейсов: Ег)гешей БСБ1, П)Е,!ЕЕЕ-1284, К8-232, 1'ОСТ 26765.52-87, разовые команды и др.

Любая ЭВМ семейства «Багет» в конструктиве «Евромеханнка» 6() с шинами ЧМЕ или СошрасгРС! содержит по крайней мере один процессорный модуль на основе микропроцессоров Е(БС-архитектуры. Эти модули различаются назначением и техническими показателями. Процессорные модули имеют 1-2 посадочных места для модулей расширения — мезонинов в конструктиве РМС 1ЕЕЕ Р1386.! (РМС - РС1 шеххап1пе сагд), использующих интерфейс РС1. Мезонины могут быть также установлены на интерфейсные модули СошрасгРС1. Применение в ЭВМ семейства «Багет» шин ЧМЕ и РС! (СошрасгРС1) н внешних интерфейсов (Ейзегпег, ЗСЗ! и др.) практически полностью определило функции и номенклатуру необходимой для их реализации элементной базы. Можно выделить следующие основные группы используемых СБИС: микропроцессоры, определяющие базовые платформы создаваемых вычислительных средств: для перспективных высокопроизводительных ЭВМ, для управляющих ЭВМ и вычислительных комплексов, для программируемых процессоров обработки сигналов; системные контроллеры (СК), обеспечивающие интерфейс микропроцессора (микропроцессоров) с ОЗУ различных типов, Назппамятью, ПЗУ н внутримодульной шиной РС1; контроллеры шин, обеспечивающие интерфейсы РС1-РС1, РС1- ЧМЕ и РС1-з1аче; контроллеры внешних интерфейсов с выходом на шину РС1; Егпегпец БС81,1ЕЕЕ-1284, КЗ-232 н дрй графические контроллеры с интерфейсом РС1.

Электронные модули с шиной ЧМЕ, как правило, имеют два исполнения. Модули обычного исполнения предназначены для работы в корпусах ЭВМ с принудительным воздушным охлаждением. Печатная плата модуля обычная многослойная. На сисгемные разъемы модулей выводится только шина ЧМЕ. Все внешние интерфейсы выводятся на разъемы, установленные на передних планках модулей. Передние планки снабжены экстракгорами, позволяющими извлекать модули из корпусов. Модули «тяжелого» исполнения предназначены для работы в герметичных корпусах без внутренних вентиляторов.

В модуле «тяжелого» исполнения организован кондуктивный съем тепла с электронных компонентов. Печатная ипата модуля многослойная специальная, с дополнительными металлическими теплопроводящими слоями н краевой металлизацией («краевыми теплостоками»). Теплопроводящие слои 22Э имеют тепловой контакт с корпусами компонентов н отводят от них тепло на металлизированные края платы и далее через теплопроводяшие крепежные клинья на массивный корпус, охлаждаемый снаружи принудительно или путем естественного теплообмена со средой (илн кондуктивного — с конструкцией объекта). При проектировании платы размещение компонентов и трассировка выполнены с учетом направлений и интенсивности теплопотоков от корпусов компонентов для обеспечения теплоотвода без «узких мест» и местных перегревов. На системные разъемы модулей выводятся как шина ЧМЕ, так н все внешние интерфейсы.