SpW-part2 (Технология SpaceWire для параллельный систем и бортовых распределенных комплексов), страница 3

Кроме того, в состав комплектавошли СБИС сопряжения с сетью SpaceWire – многоканальный коммутатор пакетной передачи данных 1892ХД2Я (МСК01) и многоканальный адаптер пакетной передачи данных(мост) 1892ХД1Я (MCB-01). В “Мультиборт” включена и СБИСспецстойкого СОЗУ емкостью 4 Mбит. Напряжение питаниямикросхем – 3,3/2,5 В (периферия/ядро).

СБИС комплектаспроектированы как ASIC КМОП СБИС по технологическимнормам 0,25-мкм, с пятью слоями металлизации. Учитываяспецифику применения, ряд СБИС обладают повышеннойрадиационной стойкостью (к одиночным сбоям при потокахтяжелых ионов и по накопленной дозе). Она обеспеченаархитектурными решениями (коды Хэмминга), методами“Rad Hard By Design”, а также применением при проектировании специализированных спецстойких библиотек. Тестовыеобразцы микросхем изготовлены на зарубежной фабрике воРис.9. Многоканальный адаптер пакетной передачи данных 1892XД1Я второй половине 2006 года и сейчас проходят заключитель(MCB-01)ное тестирование.Технология SpaceWire эффективна не только в распредеСБИС MC-24R (рис.7) – модификация серийного сигнальногопроцессора МС-24 (1892ВМ2Я) серии “Мультикор”, осналенных ВК и КБО [2], но и в параллельных системах обработки сигналов [3, 4].

Например, в современном стандарте щенного двумя контроллерами SpaceWire. Они обеспечиваютконструктивного исполнения модульных масштабируемых обмен данными по дуплексным каналам SpaceWire (2 канала)параллельных вычислительных структур с обменом сооб- со скоростью 2–400 Мбит/c в канале (в каждую сторону).щениями ATCA [5] и MicroTCA можно на основе SpaceWire MC-24R может подключаться непосредственно к коммутаторустроить модульные вычислительные системы обработки SpaceWire 1892ХД2Я (МСK-01) или напрямую сопрягатьсясигналов с масштабируемой производительностью, вплоть с любыми другими микросхемами с каналами SpaceWire.Периферийный контроллер МСТ-01 (рис.8) разрадо 1012 Flops.ботан совместно с ФГУП “МНИИ “АГАТ” (г.

Жуковский). ЭтоОтечественная элементная база для SpaceWire– RISC-микроконтроллер (MIPS32 –совместимой архитекЭлементная компонентная база (ЭКБ) для реализации туры со встроенным 64-битным аккумулятором с  плаваюSpaceWire разработана рядом фирм, ориентирующихся на щей точкой), оснащенный двумя SpaceWire-контролерами,рынок аэрокосмической техники. В Европе основные раз- что позволяет напрямую сопрягать его с сетью SpaceWire.работчики – Европейское отделение компании Atmel, EADS Первые тестовые образцы МСТ-01 уже верифицированыAstrium, Alcatel (Alcatel Alenia Space), Saab (Saab Ericsson с зарубежной реализацией стандарта SpaceWire. В составSpace) и Austrian Aerospace.

В США ЭКБ для SpaceWire созда- СБИС могут войти АЦП/ЦАП (9–13бит; 1МГц), но эта опциоют фирмы Aeroflex, BAE Systems, Lockheed Martin.нальная возможность уточнится после завершения тестироВ России ЭКБ для SpaceWire разработана компанией ГУП вания СБИС.Многоканальный адаптер (контроллер) пакетнойНПЦ «ЭЛВИС» (Зеленоград) и ее партнерами, прежде всего– ЗАО НПЦ “Микропроцессорные технологии (МиТ)” (Санкт- передачи данных MCB-01 (MultiCore Bridge) (рис.9)Петербург), при участии дизайн-центров ЗАО ЦП “Ангстрем- – предназначен для сопряжения со средой SpaceWire устСБИС” и ЗАО “Ангстрем-М” [1–4, 7–12.]. Уже разработан пер- ройств без встроенных контроллеров SpaceWire. Он обесвый отечественный комплект микросхем SpaceWire [9–12] для печивает сопряжение с линками SpaceWire (4 канала) черезаэрокосмических применений “Мультиборт” (MCFlight) (табл.2), универсальный параллельный интерфейс c протоколомкоторый можно эффективно использовать и для других встра- асинхронной статической памяти (типа MPORT сигнальныхиваемых систем.

Разработка выполнена на базе IP-ядерной микроконтроллеров семейства “Мультикор”), а также черезаппаратно-программной платформы “Мультикор” [13].шину PCI (в режиме Slave для MCB-01). Интерфейс PCI подКомплект включает две процессорные СБИС “Мультикор” - держивает как 64-, так и 32-разрядный режим при частотеспецстойкий двухъядерный процессор обработки сигналов 33 или 66 МГц. СБИС также содержит двухпортовое статичесМС-24R и периферийный контроллер МСТ-01 со встроенными кое ОЗУ (DPRAM) объемом 2 Мбита, доступное для программпользователей.  АТСА – Advanced Telecom Computing Architecture, высокопроизводительная верМногоканальный коммутатор пакетной передачисия спецификации CompactPCI, оптимизированная под требования систем связи.43ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 1/2007ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИданных МСК-01 – это однокристальный 16-канальныймаршрутизирующий коммутатор пакетной передачи данных по дуплексным последовательным высокоскоростнымканалам в соответствии со стандартом SpaceWire (рис.10).MCK-01 на аппаратном уровне реализует маршрутизациютипа «червячный ход» со всеми методами адресации, предусмотренными стандартом SpaceWire.

СБИС обеспечиваеткоммутацию пакетов «на лету» между 16 каналами. ПриемникМСК-01 в каждом из каналов автоматически адаптируетсяк скорости передатчика. На физическом уровне поддержанпротокол LVDS (стандарт ANSI/TIA/EIA-644). MCK-01 позволяетстроить коммуникационные сети диаметром от 20 м (с однимкоммутатором) до 100 м и более (распределенные коммуникационные структуры с MCK-01 в качестве сетевых узлов).контроллером. Прототип микросхемы (без дополнительнойрадиационной стойкости и встроенного SpW-контроллера)уже реализован в виде одной из СБИС серии “Мультифлекс” 1288ХК1T(МF01) [10, 13, 18].Табл.2.

Комплект “Мультиборт” для бортовых встраиваемых распределенных систем с унифицированными внутренними коммуникациямина базе стандарта SpaceWireСБИСМС- 24RСигнальный контроллер для аэрокосмических применений*:2 канала SpaceWire, стандарт ECSS-E-50-12A;скорость передачи – 2–400 Мбит/c до 10 м**;встроенные LVDS-приемопередатчики ANSI/TIA/EIA-644;двухъядерная MIMD-архитектура c процессорными ядрами:RISC-ядро (MIPS32-64FP из IP-библиотеки “Мультикор”) с 64-разрядным акселератором в стандарте плавающей точки IEEE754;DSP-ядро ELcore18;пиковая производительность – 600 MFlops;режимы управления энергопотреблением;спецстойкость для аэрокосмических применений;защита внутренней и внешней памяти кодом Хэмминга;корпус – HSBGA416, 35×35 мм;1892ВД1ЯМСТ- 01Периферийный контроллер:2 канала SpaceWire, стандарт ECSS-E-50-12A;скорость передачи – 2 – 400Мбит/c до 10 м**;встроенные LVDS-приемопередатчики ANSI/TIA/EIA-644;RISC–ядро (MIPS32-64FP из IP –библиотеки “Мультикор”) с 64-разрядным акселератором в стандарте плавающей точки IEEE754;пиковая производительность – 120 MOPs в 32-разрядном форматес фиксированной точкой;опция – встроенные 4-канальные АЦП и ЦАП, 1МГцкорпус – QFP240, 34,6×34,6 мм1892ХД1Я(МСВ- 01)Многоканальный адаптер пакетной передачи данных*:4 канала SpaceWire ECSS-E-50-12A;скорость передачи – 2–400Мбит/c до 10 м*;встроенные LVDS-приемопередатчики ANSI/TIA/EIA-644(LVDS);интерфейс PCI Local Bus Specification.

Rev. 2.2.;32-разрядный параллельный порт для подключения к сигнальнымконтроллерам серии “Мультикор”;встроенное ОЗУ 2 Мбит (64K × 32)корпус – HSBGA416, 35×35 мм;1892ХД2Я(МСК-01)Многоканальный коммутатор пакетной передачи данных*:16 каналов SpaceWire (полный стек протоколов ECSS-E-50-12A);скорость передачи – 2–400 Мбит/c до 10м**;встроенные LVDS-приемопередатчики ANSI/TIA/EIA-644;встроенное MIPS32-совместимое RISC-ядро;32-разрядный параллельный порт, аналогичный МСВ-01;встроенные ОЗУ (25 Кбайт): память программ и данных RISC-ядра (16Кбайт), память пакетов (8 Кбайт), таблица маршрутизации (1 Кбайт);спецстойкость для аэрокосмических применений;корпус – HSBGA416....ПортSpaceWire8Контроллерпорта1....Контроллерпорта8КоммутационнаяматрицаНеблокирующийкоммутаторПортSpaceWire1КонтроллерКонтроллерраспределенных распределенныхкодов временипрерыванийКонтроллерпорта9ПортSpaceWire9........Контроллерпорта16ПортSpaceWire16ОЗУпакетовРис.10.

Маршрутизирующий коммутатор пакетной передачи данных1892ХД2Я (МСК- 01)Конфигурационный порт MCK-01 реализован на базе встроенного процессора, позволяющего организовать детальнуюобработку ошибочных ситуаций, динамический подбор скоростей передачи, мониторинг и администрирование работыМСК-01 и коммуникационных сетей на их основе. Встроенныйпроцессор также допускает прямое подключение к МСК-01внешней памяти (к примеру, SDRAM) гигабайтной емкости.MCK-01 функционирует и под управлением внешнего процессора, подключенного через параллельный 32-разрядныйпорт памяти (MBA).

В этом случае действия внутреннегои внешнего процессоров согласуются программно, посредством внутренней памяти (ОЗУ пакетов конфигурационногопорта), а также регистров состояния коммутатора. Каждый изпроцессоров может выполнять функции терминального узласети SpaceWire.Большинство СБИС для аэрокосмических примененийпредполагается серийно выпускать в радиационно стойкомисполнении. Кроме того, комплект “Мультиборт” планируется расширить многоканальным цифровым или цифроаналоговым приемником, также со встроенным SpaceWireЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 1/2007ПараметрыRAM – RСтатическое ОЗУ для аэрокосмических применений;4 Мбит (512K × 8); время выборки – 15 нс;совместная работа с ИС серии “Мультикор”;корпус – HSBGA416 (для первых тестовых образцов)** Предварительно.

Первые тестовые образцы получены и измеряются.* На кабелях и разъемах, соответствующих стандарту.Типичные системные конфигурации на базе СБИС“Мультиборт”Рассмотрим несколько примеров построения систем наоснове СБИС из комплекта “Мультиборт”.44АЦП или напрямую – к расположенным рядом с ними СБИСпериферийного контроллера 1892ВД1Я (МСТ-01). КонтроллерыМСТ-01 производят первичную обработку информации благодаря встроенному RISC-ядру.МСТ-01 передает данные в базовую бортовую системуобработки (или выводит на шину PCI) через 16-канальныекоммутаторы МСК-01 и/или через многоканальный адаптерс пакетной передачей данных MCB-01.