БОРТОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАСТЕР КОМПЛЕКСНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в качестве бортового оборудования пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов при решении ресурсоемких вычислительных задач, прежде всего задачи автономного позиционирования летательного аппарата с помощью методов обработки данных технического зрения.
В данных методах в качестве измерений используются монокулярные и стереокамеры, лазерные сканеры, радиолокаторы. Каждый из перечисленных датчиков формирует объем измерений, который требует на борту большой пропускной способности шин передачи данных, значительных вычислительных мощностей. По этой причине для решения задачи получения и обработки данных технического зрения возможно использование отдельного высокопроизводительного вычислителя - микропроцессорной системы, части которой обособлены в виде конструктивно отдельных модулей, но объединены внутиприборной либо внешней сетью передачи данных.
Известна высокопроизводительная вычислительная платформа на базе процессоров с разнородной архитектурой, предназначенная для выполнения аналогичных функций [1], выбранная в качестве прототипа. По прототипу, платформа состоит из вычислительных модулей различной архитектуры, упаковываемых в теплосъемные кассеты, которые затем стыкуются к объединительной плате, решающей функцию межмодульного взаимодействия, с помощью модуля коммутации PCI Express (PCIe), и устанавливаемых в корпус с кондуктивно-конвективным отводом тепла. Технический результат прототипа заключается в повышении надежности за счет использования модульной архитектуры.
Недостаток данного решения заключается в том, что, несмотря на резервирование модулей, шина PCIe объединительной платы является точкой единичного отказа, что снижает надежность всего устройства.
Указанный выше недостаток предлагается устранить несколькими способами:
1. возможность автономной работы модулей и объединение нескольких обособленных модулей в сеть передачи данных, что исключает использование объединительной платы;
2. введение в объединительную плату дополнительной шины стандарта передачи данных Gigabit Ethernet, которая, при отказе шины PCIe, может служить резервным каналом передачи данных;
3. введение блока резервирования, осуществляющего отключение отказавшего модуля и перераспределение задач на оставшиеся исправные модули;
4. возможность сопряжения нескольких платформ для обеспечения горячего резервирования посредством микроминиатюрных соединителей, установленных на корпусе.
Таким образом, данные решения позволяют повысить отказоустойчивость системы в целом.
Построение бортового вычислительного кластера комплексных измерений (БВК КИ) осуществляется в формате модульного прибора на базе шин стандарта PCIe и стандарта Gigabit Ethernet.
Для взаимодействия между модулями по стандарту Gigabit Ethernet предусматривается наличие в БВК КИ коммутатора.
Архитектура БВК КИ представлена на фиг. 1.
Фиг. 1
БВК КИ конструктивно состоит из обособленного блока охлаждения и блока-вычислителя, включающего в себя: непосредственно вычислительные модули; промежуточные материнские платы (ПМП) для каждого модуля, обеспечивающие выход интерфейсов к основной материнской плате (ОМП); ОМП, которая обеспечивает электрическое и функциональное объединение вычислительных модулей, осуществляет сбор скалярных и векторных параметров.
Каждая пара ПМП и вычислитель могут работать автономно от ОМП. С этой целью в ПМП присутствует собственная система вторичного электропитания, интерфейс передачи данных Gigabit Ethernet.
Предлагаемую полезную модель возможно реализовать с использованием известных технологий и устройств.
Литература
1. Высокопроизводительная вычислительная платформа на базе процессоров с разнородной архитектурой [Текст]: пат. 2635896 Росс. Федерация: МПК G06F 15/163 / Лобанов В.Н., Чельдиев М.И.; патентообладатель АО «НИИВК им. М.А. Карцева». - №2635896; заявл. 07.07.2016; опубл. 16.11.2017, Бюл. №32. - 23 с.: ил.