ПРИМЕНЕНИЕ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ В РАВНОПРАВНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ПАРИРОВАНИИ ОТКАЗОВ

ПРИМЕНЕНИЕ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ В РАВНОПРАВНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ПАРИРОВАНИИ ОТКАЗОВ

© Н.В.Рябогин, А.Ю.Кошелев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2018 г.

При разработке современной бортовой аппаратуры КА сложилась тенденция применять типовые модульные конструктивы. В отечественной ракетно-космической отрасли также проработаны подходы к стандартизации и унификации бортовой аппаратуры автоматических космических аппаратов. Этому посвящены, в частности, научно-технические отчеты о составной части научно-исследовательской работы «Магистраль» (Унификация), «Партитура» – «РКС-Интерфейс», «Партитура» – «РКС-СМ» и завершенный эскизный проект СЧ ОКР «ИБИС КА НКУ» (КА), в рамках которых проработано исполнение рядов унифицированных функциональных модулей для комплектования бортовой аппаратуры АКА. В качестве типового интерфейса информационного межмодульного взаимодействия предложен SpaceWire, имеющий запас по пропускной способности для обеспечения межпроцессорного обмена. Следовательно, появляется возможность рассмотреть типовые подходы к резервированию вычислительных модулей в рамках бортовой аппаратуры в целом, а не на уровне отдельных устройств. Поскольку данный подход для отечественной РКТ является новым, то системные подходы к обеспечению резервирования вычислительных ресурсов и оптимизации состава БА требуют отдельной проработки.

Традиционные схемы резервирования вычислительных устройств известны, но они должны быть применены в новом качестве, когда КА в целом рассматривается как устройство. Ввиду чего, целесообразно поставить задачу резервирования не отдельных вычислительных модулей устройств, а вычислителей в составе КА в целом. Тогда, при наличии одинакового количества вычислительных модулей, их общая надежность вычислительной функции в КА значительно повысится.

С алгоритмической точки зрения данная задача определения рабочей конфигурации вычислителей переходит от уровня устройства на уровень бортовой аппаратуры. Межпроцессорный обмен позволяет реализовать высокоскоростную информационную среду на основе интерфейса SpaceWire, посредством которой должна передаваться информация для работы алгоритмов сравнения результатов вычислений. Таким образом, в составе БА выделяется система не по прикладному признаку функции аппаратуры, а общая бортовая вычислительная система, которая самостоятельно перебирает резервы для обеспечения рабочей конфигурации для заданного режима функционирования БА.

В качестве технического препятствия необходимо выделить необходимость способ обеспечения наличия всего специального ПО в каждом вычислителе для обеспечения возможности взятия любой вычислительной функции в составе системы. Тем не менее, с учетом развития отечественных микросхем памяти, применения многоэтажной компоновки кристаллов, обеспечение объема ПЗУ или ОЗУ в вычислителях модулях перестало быть непреодолимым препятствием. Кроме этого, высокоскоростной интерфейс передачи данных SpaceWire за доли секунды позволяет передавать образы программ.

Литература

1. Парамонов П.П., Жаринов И.О. Интегрированные бортовые вычислительные системы: обзор современного состояния и анализ перспектив развития авиационного приборостроения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2013 – №2 (82).

2. Проектирование и испытание бортовых систем управления: Учебное пособие / Под редакцией А.С. Сырова. М.: МАИ-ПРИНТ, 2011. 173 с.

3. Микрин Е.А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 336 с.