Жаринов И.О. «Декомпозиционные методы в задачах распределения вычислительных ресурсов многомашинных комплексов бортовой авионики»

Читать онлайн «Декомпозиционные методы в задачах распределения вычислительных ресурсов многомашинных комплексов бортовой авионики»

Автор Жаринов И.О.

Обработка информации и управление УДК 629. 7. 05 Декомпозиционные методы в задачах распределения вычислительных ресурсов многомашинных комплексов бортовой авионики Б. В. Видин, канд. техн. наук, зам. главного конструктора И. О. Жаринов, канд. техн. наук, главный специалист ФГУП «СПб ОКБ “Электроавтоматика” имени П. А. Ефимова» О. О. Жаринов, канд. техн. наук, доцент Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Рассматривается подход к разработке эффективных методов организации вычислительных процессов на борту летательных аппаратов.

Предлагается методика декомпозиции вычислительной системы на функциональ- ные элементы. Ключевые слова — многопроцессорные вычислительные системы, декомпозиция вычислительных задач. Введение модульной авионики (ИМА) с периферийными устройствами и средствами индивидуального ма- В настоящее время оборудование на борту лета- тематического и программного обеспечения. тельных аппаратов непрерывно усложняется, Однако достаточно эффективно эти крейты в связи с чем встает вопрос оптимального построе- функционируют только при реализации относи- ния вычислительных средств. Традиционно в бор- тельно малосвязных задач [1]. При решении мно- товых комплексах гражданской и военной авиа- госвязных задач и задач, схожих с ними по орга- ции вычислительные функции выполнялись спе- низации вычислительного процесса, в которых циализированной бортовой цифровой вычисли- задействуется большое число вычислителей с ин- тельной системой (БЦВС), как правило, состоящей тенсивным межпроцессорным информационным из нескольких резервированных вычислителей, обменом, использование многомашинных вычис- осуществляющих параллельные вычисления и вы- лительных комплексов нецелесообразно. Их ре- полненных на базе однокристальной микроЭВМ альная производительность, как показывают ис- (так называемое ядро вычислительной системы). следования специалистов ОАО «НИЦЭВТ» [2], со- Современная практика построения аппарату- ставляет лишь 5–10 % от потенциальных воз- ры показывает, что в большинстве случаев отдель- можностей. ные компоненты бортовых систем  электронные В связи с этим оказывается актуальной задача блоки  уже включают в свой состав микропро- разработки математических методов декомпози- цессорные платформы, использующиеся, напри- ции функциональных задач вычислительных мер, в интеллектуальных периферийных устрой- комплексов на частные независимые подзадачи, ствах ввода/вывода, графоускорителях (графиче- каждая из которых может быть реализована на ских контроллерах систем индикации), в источ- своем вычислителе в общем крейте БЦВС. никах бортового электропитания и т. д. Как следствие, под БЦВС сегодня следует по- Предлагаемый подход к декомпозиции нимать уже не отдельную, пусть даже и резерви- функциональных задач БЦВС рованную, бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ), а более сложный многомашин- Не снижая общности рассуждений, будем по- ный комплекс (крейт) средств интегрированной лагать, что существует два независимых подхода 2 ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ № 1, 2010 Обработка информации и управление к рассмотрению БЦВС как сложной технической тронного оборудования (БРЭО) (межмашинные системы в виде [3]: логические и электрические связи медленного — модели многомашинной вычислительной цикла, рис. 1, а); системы со связностью на уровне функциональ- — модели многопроцессорной вычислитель- ных задач всего комплекса бортового радиоэлек- ной системы со связностью на уровне конкретной ¸ »Ç½½¹ÆÆÔÎ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4 + : 4 »Ç½½¹ÆÆÔÎ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4 + : 4 »Ç½½¹ÆÆÔÎ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4/ +. : 4, ¥¾ËÇ½ÔÉ¾Ñ¾ÆÁØ½¾ÃÇÅÈÇÀÁÏÁÇÆÆÔÎÀ¹½¹Ð ÊË¹ËÁÐ¾ÊÃÇ¾É¹ÊÈÉ¾½¾Ä¾ÆÁ¾É¾ÊÌÉÊÇ» ÇÉËÇ»¹ØÏÁÍÉÇ ¥ÆÇ¼ÇÍÌÆÃ ÄÇÃÈÉ¾ÇºÉ¹ÀÇ »¹Ø»ÔÐÁÊÄÁË¾ÄÕÆ¹Ø ÏÁÇÆ¹ÄÕÆÔÂ »¹ÆÁØÊÁ¼Æ¹ÄÇ» Å¹ÑÁÆ¹ Ï»¾ËÆÇÂÁÆ½ÁÃ¹ËÇÉ »Ç½½¹ÆÆÔÎ »Ç½½¹ÆÆÔÎ »Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4J 9 4J 9 4J §ºÉ¹ºÇËÃ¹ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ + 4J + 4J + 4J Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ : 4J : 4J : 4J ¹ »Ç½½¹ÆÆÔÎ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4 + : 4 »Ç½½¹ÆÆÔÎ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4 + : 4 »Ç½½¹ÆÆÔÎ §ºÉ¹ºÇËÃ¹ Ô»Ç½½¹ÆÆÔÎ 9 4/ +. : 4, ¥¾ËÇ½ÔÉ¾Ñ¾ÆÁØ½¾ÃÇÅÈÇÀÁÏÁÇÆÆÔÎÀ¹½¹Ð ½ÁÆ¹ÅÁÐ¾ÊÃÇ¾É¹ÊÈÉ¾½¾Ä¾ÆÁ¾É¾ÊÌÉÊÇ» ¥ ¥ ¥ ¥ U U ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ U U ¥ ¥ ¥ ¥ Рис. 1.