Отказоустойчивые системы. Системы JPL STAR и UDS, страница 2

Постоянная память имеет емкость в 16 К слов. Оперативная память содержит до 12 блоков емкостью в 4 К слов каждый.

В каждый момент времени питание подается только на одну копию каждого функционального блока, за исключением следую­щих случаев. В логическом процессоре питание подается сразу на две копии блока. В оперативной памяти питание подается минимум на две копии блока, а в процессоре контроля и восста­новления — на три копии. Для памяти предусмотрены одинако­вые имена нескольким модулям, что позволяет осуществить вы­борочное копирование особо важных программ и данных.

Функциональные блоки соединены между собой при помощи двух четырехпроводных шин (записи и считывания) через своя стандартные устройства сопряжения. По шинам передаются 32-разрядные слова в виде восьми 4-разрядных единиц информации. Модули обработки рассчитаны на последовательную обработку указанных единиц информации, что экономит аппаратуру и, сле­довательно, уменьшает потребляемую мощность и вероятность отказов модулей [361].

Для обеспечения устойчивости к отказам при наличии боль­ших интегральных схем с малой потребляемой мощностью можно использовать большую часть аппаратуры, чем это было при уров­не технологии начала 1970-х годов. При этом если в JPL STAR разбиение на модули вынужденно осуществлялось на уровне подпроцессоров, то при современной технологии систему можно раз­бивать на модули на уровне микро-ЭВМ, т. е. отдельные вычис­лительные машины становятся модулями замены. Наконец, сеть вычислительных машин удобна для обслуживания достаточно ав­тономных подсистем космического аппарата и позволяет реали­зовать алгоритмы восстановления в отдельных машинах, а не в центральном модуле типа процессора контроля и восстановления системы JPL STAR. В основу таких систем второго поколения

V

для космических аппаратов закладывается концепция самопро­веряемого вычислительного модуля, представляющего собой ма­лую вычислительную машину, способную обнаруживать свои неисправности. Такой модуль содержит серийно выпускаемые микропроцессоры, а также стандартные блоки четырех типов. Типовой самопроверяемый блок состоит из двух синхронно рабо­тающих микропроцессоров, 23 блоков памяти с произвольной вы­боркой, одного стандартного блока сопряжения с памятью, трех стандартных блоков сопряжения с шиной, двух стандарт­ных .блоков ввода-вывода и одного центрального стандартного блока.

Стандартные блоки контролируют правильность работы и об­наруживают неисправности в контролируемых ими процессоре, шине связи, памяти и схемах ввода-вывода. Информация о неис­правностях сосредотачивается в центральном стандартном бло­ке, который при появлении неисправностей в модуле может либо остановить обработку до вмешательства извне модуля, либо перезапустить программу или осуществить повторный запуск процессора, либо провести перезагрузки цамяти и повторный запуск программы. При повторении ошибки центральный стан­дартный блок отключает свой неисправный модуль и вырабаты­вает соответствующий сигнал неисправности.

Каждый модуль при помощи своих схем ввода-вывода и уст­ройства сопряжения соединяется через шину с другими модуля­ми, образуя отказоустойчивую систему, в которой на уровне мо­дулей применяется способ ненагруженного резерва. Если. какой-либо модуль вырабатывает сигнал неисправности, то восстанов­ление может быть выполнено 'при помощи внешнего модуля, предназначенного для распознавания нерабочего  состояния неисправных модулей. Укрупненная структурная схема соответ­ствующей системы UDS приведена на рис. 7.9а. Функции дис­петчера выполняет командный процессор, который управляет терминальными модулями. Командный процессор получает коман­ды с Земли и хранит их, а также "контролирует состояние других модулей. Форматный процессор по командам командного процес­сора формирует картину перемещения данных между различны­ми машинами, а также осуществляет обобщающую обработку ин­формации в системе UDS [361].

Укрупненная структурная схема макета системы UDS изобра­жена на рисунке 7.96 [929]. Макет содержит шесть мини-ЭВМ и трехмагистральную схему связи между ними. Оборудование реальной бортовой системы будет существенно отличаться от ап­паратуры макета, однако, в нем представлены все элементы UDS, и поэтому программное .обеспечение макета обладает основными свойствами, необходимыми для реальной бортовой системы UDS. В состав макета дополнительно включена мини-ЭВМ, выполняю­щая функции наземного процессора, что позволяет отрабатывать не только собственно макет бортовой системы, но и ее взаимодействие с наземным вычислительным комплексом. Каждая мини-ЭВМ макета системы имеет память емкостью 8 К 16-разрядных слов и выполняет одну команду в среднем за 2,5 мксек.