Лекция 8. Магистральные каналы (1185233)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫРЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИЛекция 8:Каналы с централизованным управлениемКафедра АСВК,Лаборатория Вычислительных КомплексовБалашов В.В.Состав ИУСИнтерфейс оператора-индикаторы-органы управленияРегистраторыБортоваясетьДатчикиВычислителиЭффекторыУправляемая системаВнешняя средаТочка-точка,шина,коммутатор…2Канал с централизованным управлениемОУ1ОУ2ККОУkКанал• Контроллер – управляет обменами в соответствии спредварительно построенным расписанием обменов.• Информация передается в виде сообщений.• Обмен информацией осуществляется путем поочереднойпередачи данных по принципу "команда-ответ".Преимущества каналов с централизованнымуправлением• Отсутствие конфликтов.• Гарантированная передача сообщений врежиме реального времени.• Минимальное количество «проводов» в сетиобмена.Промышленные каналы сцентрализованным управлением• MIL STD-1553B• Модификации MIL STD-1553B:– MIL STD-1773 (оптика)– Space Shuttle MIA bus (более длинное слово)– EBR-1553 (топология «звезда»)••••MIL STD-1760 (иерархия)STANAG 3910FC-AE-1553CAN bus с «искусственной» централизациейMIL STD-1553B: передача сообщенияnextККCC1 C2S2DD…DОУ АS1ОУ Вt1t1t2MIL STD-1553B: форматы сообщенийпередача данныхточка-точкаКК-ОУC D D…DОУ-ККCОУ-ОУшироковещательныйКК-ОУОУ-ОУSS D D…DS D D…DC CC D D…DC CS D D…DSТо же, из ГОСТаМеждународная космическая станцияРоссийский сегмент МКСИерархическая организация ИУС РВ МКС1уровень2 уровень3 уровеньПроцессор…ПроцессорИнтерфейсэкипажаИнтерфейсЦУПМагистральный каналMIL-STD 1553BПодсистемаэлектропитанияПодсистематермоконтроляЛокальныйканалЛокальныйканалконтроллерыконтроллеры…ПодсистемарадиолокацииЛокальныйканалЦАП/АЦПТипичные режимы работы ИУС на МКС• стандартный режим;• режим микрогравитации для выполнениянаучных экспериментов;• режим сближения и стыковки с транспортнымикораблями;• режим для выхода экипажа в открытыйкосмос;• режим выживания с отключением наименееважных экспериментов и систем;• режим аварийного покидания экипажем МКС.Режим  набор сообщений, расписание передачи«Фокусы» с каналомMIL STD-1553B• Ракета-носитель ARIANE 5:обнаружение разделенияступеней(разрыв магистрали)• Транспортный корабль ATV:индикация успешной стыковки(соединение периферийногоканала)EBR-1553 (Enhanced Bit Rate)ОУОУОУКК /hubОУОУОУ• РазвитиеMIL STD-1553B• Новые возможности:– скорость 10 Мбит/с– топология «звезда»,контроллеробъединен с сетевымконцентратором (hub)• Нет обменов ОУ-ОУMIL STD-1760: иерархияMIL STD-1553: главная шинаККОУСистемаОУ/КК управленияхранилищемMIL STD-1553B: шина хранилищаRTУстройствоинтерфейсхранилищаRT/BCХранилище1-го уровняRTХранилище2-го уровня• Расширяет MIL STD-1553Bдля поддержки бортовыххранилищ данных• Определяет стандартныеформаты сообщений дляфункций управленияхранилищами• Акцент на надежности:– резервированная шина– контрольные суммы (CRC)в заголовках сообщений– специальные форматысообщений для контроляцелостности данных– подтверждение получениякритичных управляющихсообщенийSTANAG 3910: топологияУправляющиекоманды инизкоскоростнаяпередача данных(1 Мбит/с)Шина MIL STD-1553ККОУОУВысокоскоростнойканал:оптоволокно,топология «звезда»…ОУПередача данных(20 Мбит/с)STANAG 3910: обмен даннымиКомандное словоMIL STD-1553BККCDКоманда управления HS-каналом(слово данных MIL STD-1553B)CDОтправительПолучательВысокоскоростнойканал (HS)CRRвремя реакцииинтервал междусообщениямиHS-сообщениеШина CAN• служебная шина• короткие сообщенияШина CAN: арбитраж• Каждый абонент «слышит» передачуданных• Нет передачи данных => можноначинать отправку своих данных• Конфликт => абонент с «меньшим»адресом отступает• Проблема: как ограничить задержкудоставки данных?CAN с централизованнымуправлениемCAN с централизованнымуправлениемМатематика…Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Шина (канал) с централизованнымуправлением может рассматриваться какодноприборное устройство, обслуживающееисходно заданный набор работ безпрерываний.• Расписание выполнения работ, представляетсобой упорядоченный набор H s* NHj k 1, jJ• J  {(t j , s j , f j )} - исходно заданный набор работ(длительности, директивныесроки)Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Множество корректных расписаний H *определим набором ограничений:: (j  H )   fg1 : (j  H )  ( s j  s j )  ( f j  f j )g2j s j  t jg 3 : (( j, l )  H , j  l )  (( s j  sl )  ( s j  f l ))  (( f j  sl )  ( f j  f l ))Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Задача:maxHH H *• известна в теории расписаний как задача овыборе максимального числа совместимыхзаявок и является NP–трудной.Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Для частной задачи:max HH H * j: t j  f j  s j• известен оптимальный жадный алгоритмсложности O(n∙log n).Задача построения расписания передачисообщений по шине• Исходный набор периодическихсообщений преобразуется во множестворабот J.• Сообщение m: (F, φ1, φ2, t).s0f0s1f1s2f2φ101/Fφ22/F3/F…Задача построения расписания передачисообщений по шинеДано:• Множество работ, которые должнывыполняться на системе J   jNjj1• Технологические ограничения на корректностьрасписанияg ( H , x )  0, i  4  Nig• Вектор параметров технологическихограничений x  ( x ...x )1NxПример: технологические ограниченияна расписание передачи сообщений по шинепериодрезервподциклОдна цепочка работ в подциклеРезерв времени в конце подциклаМаксимальная длительность цепочки работМаксимальное отклонение расстояниямежду последовательными работами одногосообщения от периода сообщенияОграничения для схемы с подцикламиg4 - в каждом подцикле может находиться не болееодной цепочки работ.g5 - интервалы выполнения работ не должныпересекать границы подцикла.g6 - время начала цепочки работ относительно началаподцикла не должно быть меньше заданногозначения.g7 - в конце подцикла должен быть зарезервированинтервал времени не меньше заданнойдлительности.g8 - число работ в цепочке не должно превышатьзаданного значения.Ограничения для схемы без подцикловg4 - число работ в цепочке не должно превышатьзаданного значения.g5 - суммарная длительность выполнения работцепочки не должна превышать заданного значения.g6- интервал времени между последовательнымицепочками должен быть не меньше заданногозначения.Жадный алгоритм построениярасписанияt : самое раннее время, на которое допустимо планировать работы;t монотонно возрастает.Например, EDFАлгоритм:1) t := 02) выбрать, в соответствии с детерминированным критерием CR,работу, которая может быть начата в момент t без нарушенияограничений;нет такой работы  t :=<минимальное значение, для которого такаяработа существует>; перейти к шагу 53) поместить выбранную работу в расписание, с временем начала t4) t := <время завершения выбранной работы>5) учесть технологические ограничения• обновить значение t• обновить директивные интервалы оставшихся работ (начало >= t )6) директивные интервалы некоторых работ короче самих работ внести эти работы в список исключенных7) есть работы, не исключенные и не вошедшие в расписание перейти к шагу 232Недостатки жадного алгоритма• Критерий выбора работ должен быть определензаранее• Для каждого критерия (RM, EDF, …) существуют наборыработ, на которых он дает плохой результат ручной выбор критерия или перебор критериев• Нет «обучения» по результатам неуспешных запусков если алгоритм неуспешен на конкретных данных, онвсегда будет неуспешен на них при том же критерии CRВозможное решение: адаптивный алгоритм сэлементами недетерминизма (например, муравьиный)33САПР циклограмм1.

Создание проекта: наполнение базы данныхинформацией о структуре бортовой сети ипротоколах информационного взаимодействия.2. Автоматическое построение расписания.3. Возможность ручной корректировки расписания.4. В случае, если нельзя построить полное икорректное расписание: автоматическаякорректировка значений ограничений нарасписание.5. Генерация программного кода, задающегорасписание.6. Генерация отчётов о входных данных ипостроенных расписаниях.САПР циклограмм(диаграмма технологического процесса)наборсообщенийпостроение расписаниятехнологические ограничениякорректировкаограниченийрасписаниегенерация отчётовгенерация кодаотчётыкод, задающийрасписаниеКольцо с арбитражем(3)(1)(2)(4)(6)(5)Топологии и классы обслуживаниястандарта Fibre Channel• точка-точка (Point-to-Point),• коммутируемая сеть (Switched Fabric),• кольцо с арбитражем (Arbitrated Loop,).Кольцо с арбитражем Fibre Channel (классыобслуживания)• класс 1 – выделенное соединение сподтверждениями;• класс 2 – передача без установки соединенияс подтверждениями;• класс 3 – передача без установки соединениябез подтверждений.Описание работы кольца с арбитражем• MONITORING - все принятые портом словаретранслируются далее, т.е.

порт передает ввыходной канал принятый набор из 40 бит.• ARBITRATING - порт переходит в этосостояние, когда ему необходимо получитьдоступ к кольцу для передачи информации.• ARBITRATION WON - состояние, в которомпорт считается выигравшим арбитраж.• OPENED - порт-приемник переходит в этосостояние, когда он получает слово OPN суказанием своего адреса.Описание работы кольца с арбитражем• OPEN - порт начинает передавать кадр сданными.• XMITTED CLOSE - порт переходит в этосостояние, когда у него больше нет данныхдля передачи, и для закрытия портовприемников он передал служебное словоCLS.• RECEIVED CLOSE - порт-приемник переходитв это состояние, когда он получает служебноеслово CLS.

В этом состоянии портретранслирует слово CLS и переходит всостояние MONITORING.Передача сообщенияMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияMONITORINGПротокол FC-AE-1553• Протокол FC-AE-1553 является протоколомверхнего уровня (в стеке Fibre Channel) иэмулирует работу канала MIL STD-1553B вкольце с арбитражем.• Оконечные устройства кольца с арбитражемсами не инициируют информационныеобмены.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций