МНОГОПРОЦЕССОРНАЯ КОРАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Многопроцессорная корабельная система обработки данных
Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в качестве системы управления различными процессами и оборудованием, в частности, в качестве системы наведения исполнительных устройств, установленных на подвижных носителях, в частности, судах, по данным от внешних источников информации.
Известна вычислительная система для обработки данных 1, содержащая центральные процессоры, блоки памяти, периферийные процессоры, образующие группу высокопроизводительных устройств, и внешние устройства унифицированного сопряжения, объединяющие внешние устройства.
Недостатком этой системы является низкая производительность, так как в ней отсутствует возможность перераспределения решаемой задачи между вычислительными машинами системы и возможность обмена информацией со всеми внешними абонентами.
Известна также вычислительная система 2, содержащая центральные процессоры, блоки оперативной памяти, составляющие группу высокопроизводительных устройств, унифицированного сопряжения процессоров, а также устройство унифицированного сопряжения внещних устройств с устройствами системы.
МПКООбР 15/16
Данная система может иметь мультипроцессорную структуру, в которой центральные и периферийные процессоры объединяются на основе общей памяти, и агрегатную структуру, в которой каждый процессор имеет собственную память, а также внешние устройства.
Система может быть приспособлена для решения различных задач, так как может содержать разное число центральных процессоров.
Недостатком системы является сравнительно низкая производительность.
Наиболее близкой на технической сушности к предлагаемой системе обработки данных является вычислительная система 3, содержашая К запоминающих устройств, М процессоров, N устройств обмена, коммутатор памяти, коммутатор процессоров, L устройств контроля, блок распределения и блок управления, при этом выходы К запоминаюших устройств соединены с соответствующими входами группы входов коммутатора памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами М процессоров, выходы которых подключены к соответствующим входам группы входов коммутатора процессоров, выходы которого подключены к входам соответствующих N устройств обмена, выходы которых соединены с группой входов коммутатора системы, выход которого подключен к входу блока распределения, группа входов которого соединена с выходами L устройств контроля, управляющий выход коммутатора системы соединен с входом блока управления, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора памяти, коммутатора процессоров и коммутатора системы.
Недостатком системы-прототипа является отсутствие оперативного контроля перед решением основной задачи, в процессе которого выявляется неисправный или неправильно функционирующий канал обработки информации, который затем заменяется на правильно функционирующий канал. Все это ограничивает функциональные возможности рассмотренной системы.
Указанный недостаток существенно снижен в предлагаемой полезной модели, сущность которой заключается в том, что в многопроцессорную корабельную систему обработки данных, содержащую микропроцессоры, устройства обмена
с/  о
информацией, блоки ввода-вывода, два внешних запоминающих устройства, связанные соответственно с первым и вторым входами-выходами первого блока сопряжения, и пульт управления, при этом каждый микропроцессор связан первым и вторым портами ввода-вывода с портами ввода-вывода соответствующего устройства обмена информацией и соответствующего блока ввода-вывода, введены первая и вторая интерфейсные магистрали обмена, адаптер межмагистрального обмена, системный контроллер, дисплей, подключенный к выходу дисплейного адаптера, подключенного управляющим входом к выходу таймера, а информационным портом к второй интерфейсной магистрали, два блока ввода данных, подключенные выходами соответственно к первому и второму портам ввода-вывода второго блока сопряжения, третий порт ввода-вывода которого связан с первым портом ввода-вывода адаптера, подключенного вторым портом ввода-вывода к второму порту ввода-вывода адаптера межмагистрального обмена, третий порт ввода-вывода которого соединен со второй интерфейсной магистралью обмена, к которой также подключены порт ввода-вывода первого блока сопряжения, порт ввода-вывода таймера, порт пульта управления и порт ввода-вывода системного контроллера, подключенного управляющим входом к управляющему выходу пульта управления, при этом первый порт ввода-вывода адаптера межмагистрального обмена соединен с первой интерфейсной магистралью обмена, к которой подключены порты ввода-вывода устройств обмена информацией.
Благодаря введению системного контроллера, адаптера межмагистрального обмена, а также первой и второй интерфейсных магистралей обмена, посредством которых обеспечивается связь и взаимодействие вновь соединенных устройств с известными, в частности, с каналами обработки информации, включающими устройства обмена информацией и блоки ввода-вывода, а также с первым внещним запоминающим устройством, в котором записаны наряду с рабочими программами и программы тестового контроля, обеспечивается не только контроль исправности каждого из каналов, но и правильность решения ими тестовых задач.
ij I -L-O  - 3 В процессе контроля достигается выявление неисправного или ненормально функционирующего канала, исключение его из процесса функционирования системы и замещение его исправным каналом.
Кроме того, при решении задач по рабочей программе проверяется также исправность и готовность к приему сигналов управления исполнительных устройств ИУх - ИУщ.
Введение дисплея с его обрамлением обеспечивает визуальный контроль процесса рещения как тестовых, так и рабочих задач.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема системы.
В соответствии с чертежом предлагаемая система содержит микропроцессоры ll-lm, подключенные вторыми портами ввода-вывода к входам блоков 2i-2m ввода-вывода соответственно, выходы-входы которых связаны с внешними исполнительными устройствами. Первые порты ввода-вывода микропроцессоров ll-lm подключены к первым портам ввода-вывода устройств 3i-3m обмена информацией соответственно, вторые порты ввода-вывода которых связаны с первой интерфейсной магистралью 4 обмена, к которой также подключен первый порт вводавывода адаптера 5 межмагистрального обмена, второй порт ввода-вывода которого соединен со вторым портом ввода-вывода адаптера 6, первый порт ввода-вывода которого подключен к третьему порту ввода-вывода блока 7 сопряжения, первый и второй порты ввода-вывода которого подключены к портам блоков 8, 9 ввода данных, связанных своими входами с источниками внешней информации.
Третий порт ввода-вывода адаптера 5 подключен ко второй интерфейсной магистрали 10 обмена, к которой также подключен порт ввода-вывода блока 11 сопряжения, связанного первым и вторым входами-выходами с выходами первого внешнего запоминающего устройства 12 и второго внешнего запоминающего устройства 13, порт ввода-вывода дисплейного адаптера 14, подключенного выходом к дисплею 15, порт таймера 16, подключенного выходом к управляющему входу дисплейного адаптера 14, порт ввода-вывода пульта 17 управления, а также порт
ввода-вывода системного контроллера 18, управляющий вход которого подключен к управляющему выходу пульта 17 управления.
Пульт 17 содержит клавиатуру 19 и адаптер 20, входы которого подключены к выходом клавиатуры 19.
Входящие в состав системы и устройства щироко известны из технической литературы, в частности:
-в качестве адаптера 5 межмагистрального обмена может быть микросхема К 593 КП1, структура которой приведена в кн. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник под ред. С. Т. Хвоща. Лениздат.: Мащиностроение Ленинградское отделение, 1987 рис. 4.4, с. 163;
-в качестве системного контроллера 18 может быть использовано устройство, схема которого приведена в указанном выще источнике на с. 530, рис. 17.10;
-в количестве дисплейного адаптера 14 - микросхема КР 580 ВГ 75 (см. там же рис. 2.20, с. 99);
-в качестве адаптера 20, входящего в состав пульта 17 управления, может быть использована микросхема КР 580 ВВ79 (см. там же рис. 2.23, с. 105);
-в качестве микропроцессоров И-1т могут быть использованы микропроцессоры, структурные схемы которых приведены в журнале Зарубежная радиоэлектроника. М.: Советское радио. Сентябрь 1975г. рис. I, с. 40 или в кн. В. В. Сташин, А. В. Урусов и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах М.: Энергоатомиздат, 1990г. рис. 3.2, с. 52.
Предлагаемая система работает следующим образом.
Входной информацией установленной на судне системы обработки данных являются данные, поступающие с корабельного навигационного комплекса (КНК), а именно текущие значения угла рыскания Т, дифферента V и крена у. Кроме того, в систему от лага поступают курс носителя Кн и скорость его движения VH. Эти данные в систему вводятся посредством блока 8 ввода данных. Далее, с задатчика (например, РЛС) координат и параметров движения объекта, на который должна наводиться одно из установленных на носителе исполнительных устройств, в систему с помощью блока 9 вводятся значения текущей дальности Дт до объекта выбранного наведения, пеленг на него Пт, курс Кт и скорость его движения VT.
Работа системы включает три последовательных этапа, а именно:
- тестовый контроль функционирования каналов обработки, каждый из которых включает устройство 3i обмена информацией, подключенный к нему микропроцессор li и связанный с ним блок 2{ ввода-вывода.
На этом же этапе осуществляет и контроль исправности и готовности к приему информации исполнительных устройств.
На втором этапе осуществляется прием данных от внещних источников информации.
На третьем (основном) этапе осуществляется выработка сигналов и команд управления исполнительными устройствами.
Рассмотрим работу системы последовательно на каждом этапе.
Нажатием клавищи ТЕСТ в пульте 17 управления запускается системный контроллер 18, который запращивает из внещнего запоминающего устройства 12 необходимую тестовую программу.
Эта программа посредством блока 11 сопряжения, интерфейсной магистрали 10, адаптера 5 межмагистрального обмена и интерфейсной магистрали 4 вводятся с помощью устройств 3i-3m обмена информацией в микропроцессоры li-lm соответственно. После ввода тестовой задачи системный контроллер 18 последовательно опрашивает каналы обработки и выводит результаты решения на дисплей 15 и пульт 17 управления.
При выявлении неисправного или неправильно функционирующего канала определяется его адрес и вырабатывается команда на исключение его из последующего процесса работы по основной программе.
Затем формируется тестовый сигнал на проверку неисправности и готовности к приему сигналов и команд управления исполнительными устройствами, подключенными к нормально функционирующим каналам.
Аналогично сказанному выше выявляется и определяется адрес неисправного или неготового к приему информации исполнительного устройства. Канал, к которому подключено это устройство также исключается из работы по основной рабочей программе.
Таким образом определяются нормально функционирующие каналы и подключенные к ним исполнительные устройства, которые задействуются при работе по основной программе.
Затем по команде с пульта 17 осуществляется ввод в систему посредством блоков 8, 9 ввода данных, блока 7 сопряжения и адаптера 6 данных от корабельных источников информации.
По команде с пульта 17 адаптером 5 выбирается один из нормально функционирующих каналов обработки, в который и вводится поступающая информация.
Кроме того, в данный канал из внешнего запоминающего устройства 18 вводится основная рабочая программа, в соответствии с которой микропроцессор и выбранного канала будет обрабатывать поступившую информацию и вырабатывать сигналы и команды управления.
Рассмотрим процедуру обработки данных в микропроцессоре И.
Координаты точки, на которую будет наводиться исполнительное устройство определяются в соответствии со следующими математическими выражениями:
Ху  Дт СОВПт + VT t СОЗКт - VH t COSKn, Zy  Дт 81пПт + VT t sinKT - VH t sinKn, где
VH, KH - соответственно скорость движения и курс носителя,
VT, Кт - соответственно скорость движения и курс объекта наведения,
Дт, Пт - соответственно дальность и пеленг на объект наведения,
t  1тек - IB,
Расчет коэффициентов матрицы преобразования для ориентации гироблоков инерциальной навигационной системы управления исполнительного устройства определяется по выражениям:
аи  COSVCOS4
а21  - cosysinvcosV
аз1  sinysinv + sinM/cosy
ai2  sinv
3.22 cosycosv
аз2  - sinycosv
ai3  -
a23  cosysinvsiny + sinycosM
азз  cosycosxj/- sinycosvsin,
где V, V, у - соответственно углы рыскания, дифферента и крена носителя.
Выработанные по приведенным математическим выражениям сигналы управления из микропроцессора И поступают в блок 2i, где преобразуются в необходимую форму и затем выдаются в подключенное к нему исполнительное устройство.
Таким образом, предлагаемая система обладает как более широкими функциональными возможностями, так и более надежным достоверным решением поставленной задачи.
Вся процедура работы системы документируется с помошью внешнего запоминающего устройства 13.
Представленные описания и чертеж позволяют, используя существующие элементную базу и технологию без особых затруднений изготовить предлагаемую полезную модель в производстве и использовать ее в качестве системы управления, что характеризует ее как промышленно применимую.
Источники информации:
1.А.С. СССР № 424148, кл. GO6F 15/16, 1974г.
Формула полезной модели
Многопроцессорная корабельная система обработки данных, содержащая микропроцессоры, устройства обмена информацией, блоки ввода-вывода, два внешних запоминающих устройства, связанные соответственно с первым и вторым входами-выходами первого блока сопряжения, и пульт управления, при этом каждый микропроцессор связан первым и вторым портами ввода-вывода с портами ввода-вывода соответствующего устройства обмена информацией и соответствующего блока ввода-вывода, отличающаяся тем, что в нее введены первая и вторая интерфейсные магистрали обмена, адаптер межмагистрального обмена, системный контроллер, дисплей, подключенный к выходу дисплейного адаптера, подключенного управляющим входом к выходу таймера, а информационным портом к второй интерфейсной магистрали, два блока ввода данных, подключенные выходами соответственно к первому и второму портам ввода-вывода второго блока сопряжения, третий порт ввода-вывода которого связан с первым портом ввода-вывода адаптера, подключенного вторым портом ввода-вывода к второму порту ввода-вывода адаптера межмагистрального обмена, третий порт ввода-вывода которого соединен со второй интерфейсной магистралью обмена, к которой также подключены порт ввода-вывода первого блока сопряжения, порт ввода-вывода таймера, порт пульта управления и порт ввода-вывода системного контроллера, подключенного управляющим входом к управляющему выходу пульта управления, при этом первый порт ввода-вывода адаптера межмагистрального обмена соединен с первой интерфейсной магистралью обмена, к которой подключены порты вводавывода устройств обмена информацией.
Перечень подрисуночных надписей
11 1т микропроцессоры;
2j-  блоки ввода-вывода;
3 -Sf -устройства обмена информацией;
4- интерфейсная магистраль обмена;
5- адаптер межмагистралъного обмена;
6- адаптер;
7- блок сопряж ения;
8, 9- блоки ввода данных;
10 - интерфейсная магистраль обмена;
и - блок сопряокения; 12, 13 - запоминающие устройства;
14- дисплейный адаптер;
15- дисплей;
16- таймер;
17- пульт управления;
18- системный контроллер;
19- клавиатура;
20- адаптер.
Многопроцессорная корабельная система обработки данных