Высокопроизводительные многопроцессорные системы с коммутируемой архитектурой для цифровой обработки гидроакустических сигналов

2. По результатам испытаний можно прогнозировать выполнение требований ТЗ на прибор 44-П1 по параметрам ЭМС в составе комплекса.

3. В приборе 44-П1 при заданных массогабаритных ограничениях конструкции и промышленно освоенной технологии, проведение дополнительных технических мероприятий по повышению его помехозащищенности является экономически нецелесообразными. Внедрение дополнительных мероприятий по повышению ЭМС прибора 44-П1 требует или увеличение его массогабаритных размеров или разработки новой технологии.

По результатам испытаний был сделан вывод о том, что внедрение дополнительных мероприятий по повышению ЭМС прибора 44-П1 не требуется. Было решено провести, с участием ЦНИИ имени акад. А.Н. Крылова, расширенные испытания по параметрам ЭМС штатных источников питания приборов 44-П1 и, при необходимости, разработать дополнительные мероприятия по снижению уровня кондуктив-ных помех, создаваемых этими источниками.

В заключении хотелось бы еще раз обратить внимание на то, что ЭМС обеспечивается рациональным сочетанием мероприятий, разрабатываемых поставщиками оборудования и проектантами ЭО.

Внимательное отношение к вопросам обеспечения электромагнитной совместимости при проектировании и создании ЭО и оборудования в дальнейшем избавит от нежелательных проблем при эксплуатации оборудования в сложной поме-ховой обстановке, обусловленной электромагнитными полями различного происхождения.

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ С КОММУТИРУЕМОЙ АРХИТЕКТУРОЙ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С. В. Васильев

НКБ ВС

Таганрогский государственный радиотехнический университет

Современные гидроакустические комплексы решают широкий спектр задач по обнаружению и классификации подводных объектов. Интенсивное усовершенствование технических характеристик средств гидроакустического вооружения и противодействия требует использования все более и более сложного математического аппарата и, как следствие, постоянного усовершенствования проблемноориентированных вычислительных средств.

Большинство задач первичной обработки гидроакустической информации имеют общие черты:

• большие объемы обрабатываемых однородных данных;

• высокая скорость поступления входного потока данных;

• необходимость обработки в реальном времени, без потери информации;

• возможность распараллеливания обработки для одновременного выполнения одних и тех же операций над различными частями входного потока;

• необходимость организации ввода/вывода обрабатываемой информации на фоне выполнения обработки.

Это предопределяет необходимость и возможность создания проблемноориентированных многопроцессорных вычислительных систем для цифровой обработки гидроакустических сигналов.

С учетом того, что серийность ГАК невелика, жизненный цикл микроэлектронной компонентной базы быстро сокращается, а срок разработки сложных ГАК по прежнему велик, важными принципами построения МВС ЦОС становятся открытость архитектуры, переносимость (мобильность) программного обеспечения и применение СОТ8-технологий. Это позволяет экономить время на разработку МВС ЦОС и освоение их производства.

Одним из современных стандартов, обеспечивающих создание унифицированных систем, открытость архитектуры, является СотраСРС1. Использование модульной архитектуры построения вычислительных средств в сочетании с широким спектром отработанных в мире конструктивных и технических решений позволяет существенно сократить стоимость и сроки разработки новых комплексов.

Что из себя представляет классическая интегрированная СотраСРС1 система обработки сигналов?

Это системный модуль (МПД) и несколько периферийных модулей (МЦОС), объединенных между собой шиной РС1.

Рис. 1. Структура типовой СРС1 системы

Несмотря на все свои преимущества, такое построение имеет целый ряд ограничений, зачастую становящихся критическими в системах реального времени:

• максимальное количество модулей и длина связей между ними строго ограничены ( максимум 7 периферийных модулей, 180мм);

• доля пропускной способности шины, приходящейся на модуль, обратно пропорциональна количеству модулей в системе;

• чем больше модулей, тем больше латентность (задержка до начала обслуживания) системы.

Для обхода этих ограничений приходится применять различные, зачастую сложные в реализации, технические решения, например:

• увеличение разрядности шины до 64 разрядов (увеличивается пропускная способность);

• увеличение тактовой частоты до 66 МГц (уменьшается латентность и увеличивается пропускная способность);

• установка мостов (создаются новые сегменты, увеличивается количество модулей в системе и обеспечивается внутрисегментная изоляция данных, т.е внутренние обмены в каждом из сегментов могут проходить единовременно).

Каждое из вышеперечисленных улучшений позволяет в какой-то мере решить одну или несколько частных проблем. Однако интегральные характеристики системы в целом при этом существенно не меняются! ЦОС МЦОС МЦОС

Система, показанная на рис. 2, более соответствует требованиям к системам параллельной обработки в реальном масштабе времени, однако ее характеристики ограничены системной шиной РС1.

7 6 5 4

МЦС

Принципиальное снятие ограничений централизованного ресурса - шины РС1 достигается за счет коммутируемой архитектуры.

Рис. 2. Усовершенствованная структура CPCI системы

Основная идея, заложенная в коммутируемые архитектуры - отсутствие ограничивающих потенциал системы жестких межмодульных связей. Все необходимые связи динамически, «на лету», устанавливаются специальным устройством - коммутатором. Коммутатор может единовременно обслуживать большое число связей, объединяя между собой тысячи модулей и устройств, в том числе расположенных в разных приборах. МЦОС МЦОС МЦОС МЦОС

В настоящее время существует много альтернативных стандартов коммутируемых архитектур. Одним из самых апробированных и перспективных стандартов является StarFabric (PICMG 2.17). Его главными достоинствами являются:

• возможность инкапсуляции широког(6 спектра и&срфсйсов (4С1.

Н100/Н110, Utopia и т.д.) и построения гибридных систем;

• полная программная совместимость сОвЕМШНГСсЗ:ими РС1-системами.

• возможность гибкого конфигурирования и масштабирования систем;

• открытость стандарта; в я_

• простые физические носители; разряда/66 МГц

доступность элементной базы (и готовых покупных устройств) для сопряжения с широким спектром периферии.

Мост

PCI-PCI

Рис. 3. Структура PICMG 2.17 - системы

Схема подключения модулей, подобная приведенной на рис. 3, дает очевидные преимущества:

• возможны параллельные межмодульные обмены;

• достигаются более высокие, чем на РС1, пропускные характеристики (до 40 Гбит/с);

• обеспечивается возможность гибкого наращивания количества модулей в системе (в том числе объединяя в единую систему блоки и приборные шкафы!);

• однозначно рассчитывается латентность системы.

Помимо очевидных, есть еще целый ряд специфичных для 81атРаЪпс преимуществ:

МЦС

• возможность построения систем с резервированными связями и альтернативной маршрутизацией;

• сохранение работоспособности системы при частичной деградации линий связи;

• возможность физического исключения из обслуживания отказавшего модуля (т.е. сигналы в/из модуля блокируются и даже если модуль активно «шумит», что привело бы в классической РС1-системе к отказу всей системы, это не скажется на остальной системе).

На рис. 4 приведен пример структуры коммутатора. Рассмотрим ее характеристики.

• количество модулей в системе - 8+1;

• количество линков - 18;

• схема подключения - с резервированием линий связи;

• количество переприемов при межмодульных связях: 3 модуля - 0 пере-

приемов, 5 модулей - 1 переприем;

• среднее количество переприемов/на связь (при одновременных обменах каждого модуля со всеми остальными) - 0,625;

• количество связей между микросхемами-коммутаторами - 3;

• коэффициент эффективной пропускной способности - 4,8;

• эффективная пропускная способность - 12 Гбит/сек;

• наличие альтернативных маршрутов. Если настроить для модулей 1 - 4

основной маршрут на линки 1- 4 (резервные линки 13 -16), а для модулей 5 - 8 основной маршрут на линки 9 - 12 (резервные линки 5 - 8), то

можно удвоить эффективную пропускную способность.

Построение многопроцессорных систем на базе коммутируемых архитектур обеспечивает создание высокоэффективных ГАК с большим потенциалом масштабируемости и межпроектной унификации.

' / ' / ' / ¡у!

Рис. 4. Пример структуры коммутатора-маршрутизатора

В таблице приведены сравнительные характеристики PCI и StarFabric.

Таблица

Сравнительные характеристики РСІ и StarFabrica____________________

CPCI 64разряда 66 МГц StarFabric

1 2 3

Тип связи Общая шина Точка в точку

Пропускная способность 4224 Мбит/с разделяемые между всеми модулями 2500 Мбит/с на линк до 5000 Мбит/с на модуль

Отказоустойчивость низкая Возможность создания схем с альтернативными маршрутами

Число устройств в сегменте (мах) 4 тысячи

Максимальная длина связи 160мм До 15м

Количество проводников

Связь между сегментами Через мост PCI-PCI (дополнительное устройство) Через любой из линков

Связь между блоками - Через любой из линков

Число линков в модуле (тах) 2 - Base Node Board 4 - Multi-Segment Node Board/ Fabric-Native Node Board 21 - Fabric Board

Коррекция ошибок Нет

Деградация линий связи Не допускается 3 из 4-х физических пар проводников

О ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ ТРЕНАЖЕРНОЙ ПОДГОТОВКЕ СУДОВОДИТЕЛЕЙ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ А. Н. Долгов, А. В. Ходотов

КБ Морской электроники «Вектор», г. Таганрог

Современные рыболовные суда оснащаются все более совершенным и сложным радиоэлектронным оборудованием (РЭО). Тем не менее иметь на судне отдельных специалистов для эксплуатации РЭО не предполагается. Поэтому судоводительский состав рыболовного судна должен выполнять все функции операторов по работе с разнообразным РЭО, в том числе с рыбопоисковыми гидроакустическими приборами.

Наиболее эффективным способом профессиональной подготовки судоводи-теля-оператора являются навигационные тренажеры. Такой подход является общепринятым в мире. Обязательность навигационной тренажерной подготовки судово-