Введение к работе
Актуальность темы. Эксплуатационные характеристики, живучесть и эффективность летательных аппаратов (ЛА) во много:.", зависят от характеристик Сортовых вычислительных систем (БЕС). Поэтому вполне объяснимо то вшшание, которое уделяется разработкам надежных отказоустойчивых БВС (ОУБВС). Так, например, новая программа МО США Pave Flllar, являющаяся по мнению специалистов наиболее прогрессивной из всех программ, осуществляемых когда-либо в области проектирования бортового электронного оборудования, предусматривает значительное повышение надежности и уровня отказоустойчивости БВС и коммуникационных средств. Ставится задача улучшения этих характеристик до тзкой степени, чтобы там, где это возможно, полностью отказаться от резервирования,электронных систем управления механическими системами. .
Следует отметить, что' отказоустойчивость - это не только средство достижения высокой надежности, но и самостоятельная характеристика. Так, одним из требований к БВС самолетов гражданской авиации нового поколения является обеспечение двухотказности (сохранение работоспособности после возникновения двух неисправностей в системе) при решении критичных для полета зздач.
Для многомашинных ОУБВС наиболее подходит архитектура локальной вычислительной сети (ЛВС). Проблема восстановления работоспособности после отказов-в оконечном (абонентском) оборудовании ЛВС решается достаточно просто, если к ней, кроме основных, подключены резервные абонентские системы. Наиболее уязвимым звеном с точки зрения надежности в' ЛВС является общий для всех абонентов канал связи, имеющий, как правило, топологию линейной айны или кольца. Дефект канала может полностью парализовать ЛВС. Поэтому он должен иметь показатели надежности и отказоустойчи1 вости по крайней мерз не хуже, чем остальное оборудование сети.
В существущих БВС с архитектурой ЛВС проблема надежности канала связи решается путем общего резервирования канала, изначально не предназначенного к работе в отказоустойчивой среда. Такой: подход неэффективен, так кзк приводит к большим затратам и нерациональному использованию оборудования и не позволяет реализовать некоторые важные для ОУБВС функции, такие как, например, программный доступ к информации о состоянии аппаратуры канала.
Требуются нетривиальные решения, учитывающие тесную взапмо-
связь системо- и схемотехнического аспектов проблемы.
Сказанное позволяет считать актуальной тему диссертации.
Цель работы состоит в разработке принципов и приемов проектирования и в создании аппаратно самовосстанавливающегсся канала связи для многомашинной ОУБЗС на основе использования уникальных самодиагностическкх свойств самосинхронной схемотехники.
Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
обоснование структуры и способа обеспечения отказоустойчивого функционирования;
обоснование схемотехнической базы для реализации интерфейсного контроллера;
исследование и создание протоколов передачи информации и их аппаратная реализация;
разработка и аппаратная реализация алгоритмов обнаружения и локализации неисправностей и саморемонта канала связи;
разработка алгоритмов инициализации взаимодействия объектов канального уровня;
исследование надежности канала как подсистемы ОУБВС.
ГЛ.'Тоды исследования. Для решения указанных задач используются метода и результаты теорий вычислительных структур, параллельных процессов, апериодических (самосинхронизирующихся) автоматов, надежности, вероятностей, а также методы машинного и физического моделирования.
Научная новизна. Впервые сформулированы требования к структуре и протоколам нижних уровней взаимодействия объектов ОУБВС с архитектурой ЛВС. Предложен подход, использующий принцип самосинхронизации для построения системы (сетевого интерфейса), состоящей из самосинхроншх элементов (адаптеров канала), обменивающихся данными, кодированными самосинхронизирующшлися кодами. Это позволяет обеспечить нечувствительность к перекосу задержек в линиях связи и функциональную самодиагностируемость. Предложена математическая модель расчета надежности реконфпгурируемого в процессе функционирования резервированного кольцевого канала с последовательно-параллельной передачей данных.
Практическая ценность. Большинство полученных научных-результатов имеют практическую направленность и ориентировано на проектирование реальных ОУБВС и распределенных систем управления
различного функционального назначения в виде малих локальных сетей. Практическая ценность подтверждена внедрением.
Внедрение результатов работы. Диссертация выполнена в рамках научно-исследовательской и опытко-конструкторских работ ОКБ "Орбита" (г. Уфа). Изготовлена опитная партия БИС адаптера отказоустойчивого кольцевого канала связи (ОККС) для многомаиккной БВС, входящей в состав интегрированного комплекса бортового оборудования, имеется акт о внедрении.
Апробация работы. Основные положения работа докладывались на: XI Всесоюзном совещании по проблемам управления, Ташкент, 1933г.; VII Всесоюзном совещании по технической диагностике и отказоустойчивости, Саратов, 1990г.; Всесоюзном созещашш "Проблемы построения перспективных бортовых управляющих вычислительных комплексов", Владивосток, 1991г.; Всесоюзном научно-техническом семинаре "Многопроцессорные вычислительные системы", Таганрог, 1991г.; Международном семинаре "Территориальные информационные сети", Рига, і99іг.; научно-технических совещаниях ОКБ "Орбита", ЖІО. "Электроавтоматика", ГссНЖ авиационных .систем, 1938, 1989, 1990г.г.
Публикации. По теме диссертации спубликовано 10 работ. Большинство работ написано в соавторстве. Личный вклад автора является определяющим в части результатов, вынесенных на защиту.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 91 наименование, и пяти приложений. Основная часть работы изложена на 133 страницах машинописного текста. Работа содержит 35 рисунков и 6 таблиц.