Применение элементов Advantech в моделирующих комплексах

В.В.Клименко, В.Н.Сапрунов, В.Г.Шаповал

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ADVANTECH В МОДЕЛИРУЮЩИХ

КОМПЛЕКСАХ

Современные моделирующие и процедурные тренажерные комплексы во многих случаях создаются путем системной интеграции - комплексирования оборудования модулями различного функционального назначения. Такой подход экономичен, удобен и позволяет проектировать достаточно сложные и производительные комплексы в самые короткие сроки. В данной работе рассматривается опыт применения при разработке моделирующих и тренажерных комплексов элементов фирмы ЛБУЛКТЕСЫ, которая является лидером в производстве и поставке 1ВМ РС совместимых промышленных модулей самой широкой номенклатуры: промышленных и телекоммуникационных компьютеров и серверов, рабочих станций, шасси, встраиваемых одноплатных компьютеров, контроллеров, модулей сбора информации, модулей аналогового, дискретного ввода-вывода, коммуникационных модулей, устройств управления приводами и др.

Почему для разработки моделирующих и процедурных тренажерных комплексов были выбраны элементы фирмы ЛБУЛКТЕСЫ? Основными факторами при выборе были следующие. Во-первых, это самая широкая номенклатура элементов - 1ВМ РС совместимых модулей среди известных поставщиков оборудования промышленного стандарта. Имеются практически все необходимые для моделирующих и тренажерных комплексов компоненты оборудования. При этом промышленный стандарт гарантирует высокое качество (на уровне требований стандартов 180-9001 и 180 14001) и надежность функционирования оборудования. Во-вторых, это аппаратная и функциональная совместимость модулей в рамках различных конструктивных стандартов. С учетом требований к производительности, массогабаритным характеристикам, надежности возможно выбрать рациональное архитектурное и конструктивно-технологическое исполнение в рамках имеющихся технологий, взаимной совместимости и дополняемости функциональных возможностей. В-третьих, по соотношению производительность/стоимость элементы ЛБУЛКТЕСЫ обеспечивают самые высокие показатели среди изделий промышленного класса.

Практика реализации проектов показала, что использование модулей - элементов фирмы ЛБУЛОТЪСЫ, имеет ряд достоинств. Каждый конструктивнотехнологический ряд модулей позволяет монтировать 1ВМ РС совместимые компьютерные шасси в стойку, при этом возможны варианты как настольного, так и настенного монтажа. Компьютерные шасси снабжаются разнообразными пассивными объединительными одно- и многосегментными платами со слотами расширения. Объединительные платы имеют слоты расширения 18Л, РС1, СРИ (Р1СМО

- спецификация совмещения на системной шине РС1 и 18Л плат) в различных сочетаниях. Имеются шасси, которые позволяют в одном корпусе размещать несколько вычислительных систем. Большое количество слотов расширения (до 20) позволяет создавать многофункциональные рабочие станции, коммуникационные процессоры. В то же время имеются компактные шасси с небольшим (4-6) количеством слотов расширения. Шасси имеют отказоустойчивые варианты исполнения, системы обнаружения отказов, до 4 вентиляторов охлаждения, дублированные источники питания с "горячей" заменой. При обнаружении отказов в системе питания, при отказе вентилятора или повышении температуры подаются звуковые

и световые сигналы. Шасси выполняются из высокопрочной стали, имеют распорные фиксаторы, защищающие платы от вибрации, хорошо защищены от пыли. Имеются модификации для установки системных плат форматов ATX, Baby-AT. Очень удобной особенностью большинства шасси является запираемая на ключ панель управления (содержащая выключатель питания, кнопки RESET и блокировки клавиатуры, дисковые накопители).

Весьма широка и номенклатура процессорных плат. Это полноразмерные платы спецификации PICMG с системной шиной, совмещающей PCI и ISA, низкопрофильные платы половинного размера архитектуры NLX, платы высокоинтегрированных одноплатных компьютеров серии Biscuit PC, комплексируемые модулями расширения формата PC/104, платами расширения половинного размера со стандартной шиной ISA, платами расширения с шиной NLX. Кроме указанных процессорных плат и одноплатных компьютеров, для многих применений удобно использовать серии модульных промышленных компьютеров с шиной ISA - MIC-3000, MIC-2000, а также модульные промышленные компьютеры стандарта Compact PCI.

Серии полноразмерных плат имеют следующие преимущества:

- варианты двухпроцессорного исполнения, формирующие двухкомпьютерные модули;

- поддержка шин PCI и ISA;

- интегрированные в процессорные платы сетевые контроллеры, видеоконтроллеры и SCSI-контроллеры, сторожевые таймеры;

- повышенная нагрузочная способность шины ISA (HISA).

Серии низкопрофильных плат половинного размера отличаются следующим:

- интегрированные в процессорные платы сетевые контроллеры, видеоконтроллеры и SCSI-контроллеры, сторожевые таймеры;

- поддержка твердотельных дисков (CompactFlash, DiskOnChip);

- интегрированные в процессорные платы видеоконтроллеры с поддержкой плоско-панельных дисплеев и электронно-лучевых трубок;

- поддержка шин PCI и ISA;

- поддержка шины расширения PC/104.

Большая часть необходимых для комплексирования моделирующих комплексов устройств связи имеется в составе стандартных модулей ADVANTECH. Это модули АЦП-ЦАП, дискретного ввода-вывода с релейными выходами, ввода частотных импульсных сигналов, управления движением, контроллеры последовательной связи, преобразователи интерфейсов с различными функциональными возможностями и другие устройства. Большинство таких модулей поставляются с необходимыми программными средствами (драйверами, утилиты, средства разработки приложений).

Рассмотрим, например, вариант комплексирования моделирующего комплекса сетевой архитектуры. Комплекс представляет собой две рабочие станции, объединенные сетью Ethernet. Одна рабочая станция формирует сложное видеоизображение в реальном темпе времени, которое преобразуется в телевизионный видеосигнал и выдается на внешнее оборудование. Вторая станция принимает данные от внешнего оборудования (аналоговые сигналы, цифровые коды), ведет их обработку и передает преобразованные данные по сети Ethernet в первую ра-

бочую станцию. В качестве шасси для рабочих станций были выбраны IPC-610, как недорогие, удобные и позволяющие в перспективе наращивать функциональные возможности комплекса. Анализ требований к производительности рабочих станций показал, что для второй рабочей станции подходит процессорная плата PCA-6176 (Pentium III 500 MHz, системная шина 100 MHz со встроенным сетевым контроллером Ethernet и видеоконтроллером). В связи с тем, что на момент проектирования моделирующего комплекса обеспечить требования по производительности для первой рабочей станции с использованием процессорных плат ADVANTECH не удавалось, был выбран следующий вариант: шасси IPC-610 в формате ATX, системная плата формата ATX потребительского класса с характеристиками, удовлетворяющими требованиям (Pentium III 700 MHz, системная шина 133 MHz).

Для преобразования сигналов VGA в телевизионный использован модуль формата PC/104 - PCM -3523 в комплекте поставки с адаптером ISA - PC/104. Для приема аналоговых сигналов выбрана многофункциональная плата АЦП PCL-818, для приема цифровых кодов по последовательному интерфейсу RS-485 - четырехканальная плата RS 422/485 - PCL-847.

Наряду со всеми достоинствами элементов ADVANTECH при их использовании имеется проблема - задержка разработки и выпуска фирмой ADVANTECH самых современных IBM PC совместимых элементов относительно соответствующих элементов потребительского класса.

Итак, разработка моделирующих комплексов выполняется быстро, надежно и удобно, если комплексирование аппаратуры производится на основе элементов ADVANTECH. В этом случае основная тяжесть разработки моделирующего комплекса состоит в создании целевого программного обеспечения.

В.Ф.Гузик, С.М.Гушанский, А.П.Сверблюк ИССЛЕДОВАНИЕ КВАНТОВЫХ КОДОВ, ИСПРАВЛЯЮЩИХ ОШИБКИ

Одна из основных проблем, которую необходимо преодолеть в ближайшем будущем для практического создания квантовых компьютеров, — сделать квантовое вычисление устойчивым к взаимодействию с внешней средой и устранить неточность выполнения операций. В данной работе исследуются квантовые коды, исправляющие ошибки, предложенные как способ защиты от возникновения ошибок из-за воздействия внешней среды. Рассматриваются результаты работы программно реализованной модели простейшего квантового кода. Также поднимается ряд вопросов, связанных с квантовыми вычислениями.

В своих работах Шор (алгоритм факторизации), Гровер (поиск в неупорядоченной базе данных) и ряд других ученых показали, что квантовый компьютер (КК) способен обрабатывать малый класс функций с более высокой производительностью, нежели любой из существующих сейчас «классических» компьютеров. До недавнего времени возможность создания действующего КК (оперирующего примерно 1000 кубитов) была исключена ввиду сильной подверженности квантовых частиц воздействию извне. Однако как решение этой проблемы были предложены квантовые коды, исправляющие ошибки (QECC - Quantum Error Correcting Codes). Главное отличие QECC от классических кодов — исправлять ошибку, «не вникая в смысл» квантового состояния, - объясняется тем, что измерение приводит к разрушению квантовой суперпозиции состояний.