МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ БОРТОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Многофункциональный бортовой вычислительный комплекс
Полезная модель относится к вычислительной технике и предназначена для сопряжения и цифровой обработки данных в бортовых комплексах летательных аппаратов.
В настоящее время для эффективного использования объектов управления от бортового вычислительного комплекса требуется большое количество вычислений и реализации сложных алгоритмов. Для реализации этих целей требуется применение мощных вычислительных средств с широкими функциональными возможностями.
Известна вычислительная система 1, содержащая несколько микроэвм с индивидуальными устройствами памяти и несколько общих устройств памяти, каждое из которых связано с двумя микроЭВМ. При работе с индивидуальной памятью микроЭВМ могут выполнять программы независимо друг от друга. Для обмена информацией между микроэвм используются  запоминающие устройства.
Известна микропроцессорная вычислительная система 2, состоящая из нескольких автономных микропроцессоров, соединенных посредством системной щины с общей внещней памятью. Обмен информацией между микропроцессорами осуществляется через общую память. Доступ автономных микропроцессоров к общей памяти обесМПК G06F 15/16
печивается распределителем системной шины. Такая организация системы предпочтительнее предыдущей, так как все микропроцессоры имеют одинаковые возможности при использовании общей памяти.
Известна микропроцессорная вычислительная система 3, которая содержит микропроцессоры, соединенные двухсторонними связями через устройство сопряжения с устройством памяти, и устройство распределения ресурсов, выполняющее функции системного диспетчера.
Известна микропроцессорная система 4, содержащая микропроцессорные модули, внещнее оперативное запоминающее устройство, устройство связи с памятью, блок коммутации и генератор импульсов, при этом информационный вход-выход, адресный и управляющие входы запоминающего устройства связаны соответственно с информационным входом-выходом, адресным и первыми управляющими входами каждого гликропроцессорного блока, а также с информационным входом, адресным и первыми управляющими выходами устройства связи с памятью. Синхронизация работы элементов системы осуществляется по сигналам с генератора тактовых импульсов. В данной системе отсутствует тестовый контроль и контроль правильности функционирования входящих в ее состав.
Известны другие специализированные управляющие вычислительные системы и системы управления и обработки данных (см., например, полезные модели 5, б, 7).
Недостатком этих систем являются недостаточно щирокие функциональные возможности из-за их узкой специализации.
Известна также управляющая вычислительная система, принятая за прототип 8. Эта вычислительная система содержит, по меньшей, мере пять микроЭВМ, каждая из которых содержит микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, связанные между собой внутренней магистралью микроэвм, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу микропроцессора, узел обработки программных прерываний, входы которого являются многоканальным входом программных микроэвм, а выход подключен к управляющему входу микропроцессора. Система содержит системную интерфейсную магистраль, к которой подключены микроэвм. В состав системы входит также блок документирования (накопитель информации), выполненный, например, на магнитных накопителях.
Недостатками системы-прототипа являются недостаточно широкие функциональные возможности из-за узкой специализации и невысокая надежность функционирования в случае прекращения подачи напряжения питания, в том числе кратковременного.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание многофункционального бортового вычислительного комплекса с более широкими функциональными возможностями и повышенной надежностью функционирования.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в многофункциональный вычислительный комплекс, содержащий подключенную к системной интерфейсной магистрали микроэвм, включающую процессор, постоянное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство микроэвм, связанные между собой внутренней магистралью микроЭВМ, а также накопитель информации, введены подключенные к системной интерфейсной магистрали адаптер радиальных каналов информационного обмена, входы и выходы которого являются соответственно входами и выходами многофункционального бортового вычислительного комплекса для каналов с представлением информации биполярным последовательного кодом, адаптер мультиплексных каналов информационного обмена, входы/выходы которого являются входами/выходами многофункционального бортового вычислительного комплекса для каналов обмена ин- 3 формацией по мультиплексному каналу информационного обмена, устройство разовых команд, входы и выходы которого являются соответственно входами и выходами разовых команд многофункционального бортового вычислительного комплекса, а также формирователь сигнала исправности, вход которого подключен к выходу сигнала исправности адаптера радиальных каналов информационного обмена, а выход является выходом Исправность многофункционального вычислительного комплекса, при этом микроэвм дополнительно содержит энергонезависимое оперативное запоминающее устройство микроэвм, подключенное к внутренней магистрали микроЭВМ, микроэвм дополнительно содержит входы конфигурации и технологический порт программирования, которые являются соответственно входами конфигурации и технологическим портом программирования многофункционального бортового вычислительного комплекса, постоянное запоминающее устройство выполнено в виде электропрограммируемого запоминающего устройства микроэвм, реализованного на основе элементов с электрическим стиранием и програглмированием, накопитель информации подключен к системной интерфейсной магистрали и содержит связанные между собой внутренней магистралью накопителя информации оперативное запоминающее устройство накопителя информации, энергонезависимое оперативное запоминающее устройство накопителя информации и электропрограммируемое запоминающее устройство накопителя информации, и устройство управления накопителя информации, выходы которого соединены с управляющд ми входами оперативного запоминающего устройства накопителя информации, энергонезависимого оперативного запоминающего устройства накопителя информации и электропрограммируемого запоминающего устройства накопителя информации, электропрограммируемое запоминающее устройство накопителя информации реализовано на основе элементов с электрическим стиранием и программированием, а источник электропитания многофункционального бортового вычислительного комплекса выполнен в виде модуля, размещенного в одном корпусе с другими электронными модулями многофункционального вычислительного комплекса вне зоны размещения этих электронных модулей.
В предлагаемом многофункциональном бортовом вычислительном комплексе источник электропитания снабжен по своему входу элементом развязки, входы которого являются входами многофункционального бортового вычислительного комплекса для подключения к разным бортовым сетям электропитания.
При этом элемент развязки содержит диоды, аноды которых являются входами элемента развязки, а их катоды соединены между собой и образуют выход элемента развязки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - функциональная схема многофункционального бортового вычислительного комплекса;
на фиг. 2 - чертеж, иллюстрирующий, взаимное размещение модуля источника электропитания и других модулей многофункционального бортового вычислительного комплекса.
1- системная интерфейсная магистраль;
2- микроэвм;
3- процессор;
4- электропрограммируемое запоминающее устройство микроэвм;
5- оперативное запоминающее устройство микроЭВМ;
6- внутренняя магистраль микроЭВМ;
7- накопитель информации;
8- адаптер радиальных каналов информационного обмена;
- 5 11- формирователь сигнала исправности;
12- энергонезависимое запоминающее устройство микроэвм;
13- внутренняя магистраль накопителя информации;
14- оперативное запоминающее устройство накопителя информации;
15- энергонезависимое оперативное запоминающее устройство накопителя информации;
16- электропрограммируемое запоминающее устройство накопителя информации;
17- устройство управления накопителя информации;
18- источник электропитания;
19- модуль источника 18 электропитания;
20- корпус;
21- зона размещения электронных модулей;
22- элемент развязки; 23, 24 - диоды;
25 - индикатор исправности.
Многофункциональный бортовой вычислительный комплекс содержит подключенную к систеьдной интерфейсной магистрали 1 (щина ISA) микроэвм 2, включающую процессор 3, электропрограммируемое постоянное запоминающее устройство 4 и оперативное запоминающее устройство 5 микроэвм, связанные между собой внутренней магистралью б микроэвм, а также накопитель 7 информации, подключенные к системной интерфейсной магистрали 1 адаптер 8 радиальных каналов информационного обмена, входы и выходы которого являются соответственно входами и выходами многофункционального бортового вычислительного комплекса для каналов с представлением информации биполярным последовательного кодом, адаптер 9 мультиплексных каналов информационного обмена, входы/выходы которого являются входами/выходами многофункционального бортового вычислительного комплекса для каналов обмена информацией по мультип- б лексному каналу информационного обмена, устройство 10 разовых команд, входы и выходы которого являются соответственно входами и выходами разовых команд многофункционального бортового вычислительного комплекса, а также формирователь 11 сигнала исправности, вход которого подключен к выходу сигнала исправности адаптера радиальных каналов информационного обмена (фиг. 1), Микроэвм 2 содержит также энергонезависимое оперативное запоминающее устройство 12 микроэвм, подключенное к внутренней магистрали б микроэвм. Микроэвм 2 дополнительно содержит входы конфигурации и технологический порт программирования, которые являются соответственно входами конфигурации и технологическим портом программирования многофункционального бортового вычислительного комплекса. Накопитель 7 информации подключен к системной интерфейсной магистрали 1 и содержит связанные между собой внутренней магистралью 13 накопителя информации оперативное запоминающее устройство 14 накопителя информации, энергонезависимое оперативное запоминающее устройство 15 накопителя информации и электропрограммируемое запоминающее устройство 16 накопителя информации, и устройство 17 управления накопителя информации, выходы которого соединены с управляющими входами оперативного запоминающего устройства 14 накопителя информации, энергонезависимого оперативного запоминающего устройства 15 накопителя информации и электропрограммируемого запоминающего устройства 16 накопителя информации.
Все электронные устройства, входящие в состав многофункционального бортового вычислительного комплекса выполнены в виде функционально и конструктивно законченных модулей.
Источник 18 электропитания многофункционального бортового вычислительного комплекса выполнен в виде модуля 19, размещенного в одном корпусе 20 с другими электронными модулями много- 7 функционального вычислительного комплекса вне зоны 21 размещения этих электронных модулей (фиг. 2). Такое выполнение источника электропитания 18 обеспечивает компактную конструкцию многофункционального вычислительного комплекса с минимальными межблочными соединениями и минимальным влиянием помех, создаваемых источником 18, на работу остальных электронных модулей.
Источник 18 электропитания снабжен по своему входу элементом 22 развязки, входы которого являются входами многофункционального бортового вычислительного комплекса для подключения к разным бортовым сетям электропитания.
Элемент 22 развязки содержит диоды 23, 24 аноды которых являются входами элемента развязки, а их катоды соединены между собой и образуют выход элемента 22 развязки. Количество диодов в элементе 22 развязки определяется числом разных бортовых сетей электропитания +27В(1) и +27В(11), к которым может быть подключен многофункциональный бортовой вычислительный комплекс. В простейшем случае таких диодов в элементе выбирают равным двум, как показано на фиг. 1.
Адаптер 8 обеспечивает обмен информацией биполярным кодом в соответствии с ARINC-429 и ГОСТ 18977-79. Режимы работы адаптера 8 задаются программой пользователя. Взаимодействие адаптера 9 с микроэвм 2 осуществляется по системной магистрали 1 через порты ввода-вывода и прерывание системной магистрали 1.
Адаптер 9, работающий в режиме контроллера или оконечного устройства по командам из программы пользователя, обеспечивает обмен информацией по основному и резервному каналам информационного обмена в соответствии с ГОСТ 26765.52-87. Взаимодействие адаптера 9 с микроэвм 2 осуществляется по системной магистрали 1 через порты ввода-вывода и прерывание системной магистрали 1.
ей по восьми входным линиям разовых команд типа ключ на корпус и по восьми выходным каналам типа ключ на корпус.
Формирователь 11 обеспечивает формирование сигнала Исправность с учетом исправности входящих в комплекс электронных модулей.
Накопитель 7 информации обеспечивает запись и хранение всей необходимой информации.
Работа многофункционального бортового вычислительного комплекса обеспечивается программой пользователя USER и резидентными программами микроэвм 2, которые обеспечивают:
установку микроэвм 2 в исходное состояние после подачи электропитания;
загрузку программы пользователя через последовательный порт;
передачу управления программе пользователя после выполнения установочных процедур;
контроль за ходом вычислительного процесса и выработку признака неисправности в случае его нарушения;
работу последовательных портов;
выработку аппаратного сигнала исправности многофункционального бортового вычислительного комплекса.
Входы конфигурации и технологического программирования микроэвм 2 обеспечивают возможность изменения конфигурации и перепрограммирования без демонтажа многофункционального вычислительного комплекса.
Построение примененных в предлагаемом многофункциональном бортовом вычислительном комплексе и неописанных функциональных блоков хорошо известно.
Многофункциональный бортовой вычислительный комплекс работает следующим образом.
- 9 комплекс электропитания +27В(1) и +27В(II) на выходе элемента 22 развязки появляется напряжение, которое включает источник 18 электропитания.
После включения источника 18 электропитания начинается автоматическая самоинициализация микроэвм 2. Процессор 3 начинает выполнение рабочей программы. Общий контроль работоспособности многофункционального бортового вычислительного комплекса, в том числе устройств ввода-вывода, с выработкой сигнала Исправность осуществляет программа USER. Исправность многофункционального бортового вычислительного комплекса индицируется с помощью индикатора исправности.
В случае отключения напряжений питания +27В(1) или +27BCII) напряжение на выходе элемента 22 развязки не исчезает обеспечивая непрерывное функционирование многофункционального бортового вычислительного комплекса даже при отсутствии одного из напряжений.
В случае одновременного отключения напряжений питания +27В(1) или +27В(11) вся необходимая информация благодаря энергонезависимым запоминающим устройствам 12 и 15 сохраняется и может быть использована для дальнейщей работы.
Таким образом, предлагаемый многофункциональный бортовой вычислительный комплекс обладает универсальностью, более щирокими функциональными возможностями и повещенной надежностью функционирования.
Представленные чертежи и описание системы позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить ее промьппленным способом и использовать для сбора информации и последующей ее обработки для выработки сигналов управления бортовым радиоэлектронным оборудованием летательных аппаратов, что характеризует предлагаемую полезную модель как промьжшенно применимую.
- 10 Источники информации.
1.Пат. США № 4065809, МПК G06F 15/16, 1977г.
2.Пат. США № 3959775, МПК G06F 15/16, 1976г.
3.А.С. СССР № 742943, МПК G06F 15/16, 1980г.
4.А.С. СССР № 907551, МПК G06F 15/16, 1982г.
5.Свид. РФ № 4394 на ПМ, МПК G06F 15/16, 1997г.
6.Свид. РФ № 4395 на ПМ, МПК G06F 15/16, 1997г,
7.Свид. РФ № 9321 на ПМ, МПК G06F 15/16, 1999г,
8.Свид. РФ № 6923 на ПМ, МПК G06F 15/16, 1998г.
- 11
Перечень обозначений к фиг. 1
1- системная интерфейсная магистраль;
2- микроэвм;
3- процессор;
4- электропрограммируемое запоминающее устройство микроЭВМ;
5- оперативное запоминающее устройство микроЭВМ;
6- внутренняя магистраль микроЭВМ;
7- накопитель информации;
8- адаптер радиальных каналов информационного обмена;
9- адаптер мультиплексных каналов информационного обмена; 10- устройство разовых команд;
11- формирователь сигнала исправности;
12- энергонезависимое запоминающее устройство микроЭВМ;
13- внутренняя магистраль накопителя информации;
14- оперативное запоминающее устройство накопителя информации;
15-энергонезависимое оперативное запоминающее устройство накопителя информации;
16-электропрограммируемое запоминающее устройство накопителя информации;
17- устройство управления накопителя информации;
18- источник электропитания; 22 - элемент развязки;
23, 24 - диоды.
Многофункциональный бортовой вычислительный комплекс