Семейство Систем Автоматизации Проектирования Бортовых Вычислительных Систем Реального Времени

Abstract

В работе рассмотрены задачи планирования вычислений, возникающие при проектировании борто-вых вычислительных систем реального времени, сочетающих модульную и федеративную архитектуры. Приведены подходы к планированию вычислений и информационного обмена в таких системах. Описа-но семейство инструментальных систем поддержки проектирования БВС РВ, реализующих эти подходы. Предложена схема совместного применения этих инструментальных систем.Ключевые слова: системы реального времени, планирование вычислений и информационного обмена, автоматизация проектирования.В современных бортовых вычислительных системах реального времени (БВС РВ) авиационного, морского и космического назначения широко используются два вида архитектур -федеративная и инте-грированная модульная [1].В соответствии с интегрированной модульной архитектурой (ИМА) система строится из набора стандартизованных вычислительных модулей, объединенных коммутируемой средой передачи данных с поддержкой виртуальных каналов (FC-AE-ASM-RT, AFDX). Далее будем называть такие БВС РВ мо-дульными. Аппаратные ресурсы одного вычислительного модуля в модульной БВС РВ могут разделять-ся между различными функциональными программами (подсистемами), каждая из которых состоит из набора функциональных задач.В БВС РВ с федеративной архитектурой для каждой подсистемы отводится свой вычислитель, на ко-тором не могут выполняться функциональные задачи других подсистем. Привязка вычислительной нагрузки к аппаратным компонентам ВС фиксирована, а сами компоненты связаны между собой кабель-ной сетью, построенной в соответствии с рядом унаследованных стандартов и включающей в себя, в частности, каналы «точка-точка» и каналы с централизованным управлением.Унаследованные БВС РВ в ходе модернизации могут оснащаться высокопроизводительным «ядром» -вычислителем с архитектурой ИМА [2], при этом ряд периферийных подсистем сохраняют федератив-ную архитектуру. В новых БВС РВ также не всегда целесообразно применение чистой модульной архи-тектуры. Это связано с невысокой производительностью модульной ВС по сравнению со спецвычисли-телями на ряде задач по обработке больших массивов данных, для решения которых требуется интен-сивный обмен данными между процессорами [3]. Кроме того, некоторые периферийные компоненты БВС РВ не требуют модернизации (для новой БВС РВ могут быть позаимствованы из ранее созданных систем) и/или в соответствии со спецификой управляемого объекта должны быть пространственно рас-пределены (например, контроллеры турбин самолетных двигателей или рулей высоты должны распола-гаться рядом с управляемыми объектами); замена таких компонентов в рамках модернизации или при со-здании новой БВС РВ, в т.ч. перемещение их функциональности и реализующего ее ПО в стандартизо-ванные и централизованно расположенные вычислительные модули, не представляется целесообразной.В связи с перечисленными факторами все более многочисленными становятся БВС РВ, сочетающие федеративную и модульную архитектуры. В данной работе рассматривается ряд задач поддержки проек-тирования вычислительных систем этого клас...