Вычислительная система космического корабля «Шаттл»

Страницы работы

Содержание работы

7.3.7. Вычислительная система космического корабля «Шаттл» [1076L Вычислительная система для космического транспортного корабля многоразового использования «Шаттл» (Shuttle—чел­нок) разрабатывается фирмой IBM с 1972 г. Основным требова­нием к системе является требование автоматического восстанов­ления и гарантированного получения правильных результатов до и после первых двух отказов, в- том числе подобных друг другу. Система строится как многомашинная на базе серийных модифи­цированных ЭВМ АР-101 фирмы IBM, имеющих встроенный контроль и программы самопроверки.

Если требуется только обнаруживать отказ, то достаточно иметь две ЭВМ в системе. Однако, если требование заключается в получении гарантированно правильных результатов после отка­за, то в многомашинной системе должны быть три ЭВМ, чтобы идентифицировать отказавшую ЭВМ и игнорировать результаты ее работы. Минимум четыре машины необходимы, если система должна продолжать вырабатывать правильные результаты после двух отказов. Именно такое число ЭВМ выбрано для работы в наиболее ответственных фазах полета корабля'«Шаттл», а всего в состав вычислительной системы этого корабля входят пять ЭВМ (рис. 7.18).

Центральный процессор и процессор ввода-вывода каждой ЭВМ используют общую оперативную память емкостью в 64 К 32-разрядных слов.

Упомянутые выше четыре ЭВМ составляют так называемый избыточный набор ЭВМ. Они. идентично запрограммированы для работы на критических фазах полета, тогда как пятая ЭВМ Про­граммируется независимо. Ее можно рассматривать невидимому в качестве дубля первых четырех ЭВМ в случае, когда их про­граммы генерируют ошибку (единственная ошибка в иден­тичном программном обеспечении четырех ЭВМ избыточного на­бора делает систему всех этих ЭВМ некорректной). Определение правильных результатов вычислений и выявление ошибок в ре­зультатах вычислений основано на принципе голосования, для выполнения которого привлекаются сами ЭВМ и используется межмашинный обмен.

Связи между элементами системы осуществляются через 28 последовательных шин, разбитых на 7 функциональных групп (см. рис. 7.18а). При этом каждая ЭВМ связана с 23 общими раз­деляемыми шинами и 1 индивидуальной шиной: 1) 5 "шин—для межмашинного обмена; 2) 2 шины — для обмена с массовой па­мятью; 3) 4 шины — для обмена с дисплеями; 4) 2 шипы — для работы с полезной нагрузкой; 5) 2 шины — для обмена при пред-стартовых операциях; 6) 1 шина — инструментальная для работы по приборам (индивидуальная шина); 7) 8 шин—для работы на критических фазах полета: Каждая ЭВМ, работая под управле­нием программного обеспечения, может управлять некоторыми или всеми этими шинами. Фактически, однако, каждая ЭВМ уп­равляет предварительно намеченным подмножеством шин.

Для особо ответственных этапов полета ко входам каждой из четырех ЭВМ избыточного набора подключены четыре шины (рис. 7.186), причем каждая ЭВМ управляет одной из шин и обеспечивает прием из нее информации и только принимает ин-' формацию (без функций управления) из трех других шин так, что каждая из четырех шин управляется одной из ЭВМ. Таким образом, все ЭВМ избыточного набора получают данные от дат- ' чиков и размещают их в своей памяти. После обработки резуль­таты проходят процедуру голосования.

Единая точка зрения на структуру рассматриваемой вычисли­тельной системы еще не выработалась. Так, например, построение этой системы на базе машин с минимумом соединений для обме­на данными с целью сравнения при параллельной работе четырех машин в режиме избыточности рассматривается в [3] как шаг назад по сравнению с отказоустойчивой ЭВМ ракеты .Saturn *). Отмечается, что ограниченная возможность сравнения и отсут­ствие аппаратурного обнаружения неисправностей предъявляют большие требования к программному обеспечению системы и ста­вят под вопрос возможность реального обеспечения отказоустой­чивости в разрабатываемой системе.

7.3.8. Библиографическая справка. Концепция, эволюция и основные направления дальнейшего развития отказоустойчивых вычислительных систем, а также соответствующие примеры таких систем представлены в [3] и в предшествующем цикле работ [479, 482, 483, 485-490].

Ряд ранних американских вычислительных систем повышен­ной надежности, основанных на многомашинном принципе и

•) ЭВМ наведения ракеты Saturn V имела тройную избыточность для защиты каждого из последовательных центральных процессоров, состоя­щих из семи модулей, задублированную феррптовую память с параллель­ным доступом и другие средства отказоустойчивости [З],         *

предназначенных для систем ПВО североамериканского конти­нента SAGE, системы раннего обнаружения баллистических ра­кет BMEWS, системы контроля космического пространства SPADATS, системы управления стратегического авиационного командования США, системы управления воздушным движением, систем управления полетом пилотируемых космических кораблей по программам Mercury, Gemini и Apollo и некоторых других^ представлены в книге [114].

Проблеме надежности многопроцессорных систем, в особенно­сти, вопросам резервирования, включая конкретные структуры дуальных и дуплексных систем (например, для BMEWS), боль­шое внимание уделяется в книге [280].

Похожие материалы

Информация о работе