Transcript 01-Введение_в_ИУС_РВ - Лаборатория Вычислительных
ВСТРОЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Лекция 1: Введение в ИУС РВ
Кафедра АСВК, Лаборатория Вычислительных Комплексов Балашов В.В.
Что такое ИУС
Вычислительная система для управления некоторым реальным объектом 2
Функции ИУС
• Контроль состояния управляемого объекта • Навигация • Управление движением • Обмен данными с внешними системами • Управление специализированными приборами (прикладной нагрузкой) 3
ИУС в управляемой системе
4
Специфика ИУС
• Интеграция с управляемой системой • Критичность для управляемой системы • Ограниченное участие оператора • Работа в реальном времени • Непрерывное функционирование • «Экстремальные» условия работы • Ограничения по ресурсам • Устойчивость к сбоям 5
Содержание курса
• Архитектура аппаратной и программной части ИУС РВ – вычислители, каналы, ОС • Обеспечение работы ИУС РВ в реальном времени – расписания, алгоритмы планирования • Обеспечение надёжности ИУС РВ • Разработка и отладка ИУС РВ – жизненный цикл, инструментальные средства • Математические задачи, возникающие при разработке ИУС РВ 6
Состав ИУС
Интерфейс оператора
-индикаторы -органы управления
Регистраторы Бортовая сеть Датчики Эффекторы Вычислители Управляемая система Внешняя среда
7
РЛС ICNIA (комплекс связи, навигации и опознавания) Прием и предварительная обработка сигналов INEWS (Комплекс РЭБ) Прием и предварительная обработка сигналов IRSTS (ИК-система поиска и сопровождения) Прием и предварительная обработка сигналов
ИУС самолета F-22
К А Б И Н А нашлемный прицел Система управления полетом Шина распределения видеоинформации Центральный процессор CIP I Система воздушных сигналов CIP II Инерциальная навигационная система Система управления вооружением CIP III Расходуемые средства РЭБ Глобальная память
8
Бортовые устройства
9
Прикладная нагрузка
10
Эволюция ИУС
• Полностью аналоговая система • Центральный вычислитель + аналоговые устройства • Федеративная архитектура – медленные каналы связи (< 1 Мбит/с) – специализированные вычислители – локальная обработка данных • Интегрированная модульная архитектура – «облако» вычислительных модулей – быстрые линии связи – виртуальные каналы 11
Неоднородность ИУС
• Каналы: точка-точка, шина, коммутатор; 12 kbps, 1 Mbps, 1 Gbps • Устройства: датчики, индикаторы, вычислители, органы управления, исполнительные устройства • Данные: аналоговые, цифровые; числовые массивы, видеопотоки Проблема унаследованных устройств 12
ИСТРЕБИТЕЛЬ 5 ПОКОЛЕНИЯ
Унаследованная архитектура (4 поколение)
БЦВМ №1 БЦВМ №2 Индикатор РЛС БКС
Оптические каналы точка-точка (4+)
БЦВМ №1 БЦВМ №2 Индикатор РЛС БКС
Оптическая магистраль данных (4+)
БЦВМ №1 БЦВМ №2 Индикатор РЛС БКС
Интегрированная модульная авионика (5 поколение) Вычисления Вычисления Вычисления Коммуникации Графика Коммутатор Вычисления Вычисления Вычисления Коммуникации Графика
Информационное сопряжение вычислительных задач • Интерфейс задачи: – входные и выходные параметры • Обмен между задачами в одном блоке – синхронные зависимости по данным • Обмен по каналам передачи данных – сообщения – расписание обмена 18
Функционирование ИУС в реальном времени
19
Жизненный цикл ПО ИУС
Информационное сопряжение – тестирование на каждом уровне Тестирование, интеграция,
20
Инструментальные средства • разработка требований • управление версиями • отслеживание проблем и изменений • поддержка сопряжения подсистем ПО • проектирование индикационных форматов • проектирование алгоритмов • верификация и тестирование ПО ИУС 21
Тестирование ИУС
Кажется, что-то пошло не так…
22
Тестирование ИУС
Блок КБО
Стенд отладки ПО БЦВМ
Стенд тестирования ИУС
Математические задачи
• Выбор оптимальной конфигурации ИУС РВ – требования реального времени – требования надёжности – ограничения по ресурсам • Построение расписания вычислений • Построение расписания обмена • Верификация работы ИУС РВ • Генерация тестовых покрытий 26
Далее…
• Процессоры, используемые в ИУС РВ • Организация информационного обмена в ИУС РВ • Операционные системы реального времени
По четвергам, 16:20, ауд. 524
27