База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ

Многочисленные публикации, посвященные промыш­ленным компьютерам, уже познакомили читателя с этими замечательными устройствами и их удивительными каче­ствами, позволяющими работать там, где обычные системы оказываются просто бессильны. И хотя даже сегодня на многих предприятиях отечественной промышленности и транспорта вместо «индустриальных крепышей» частень­ко можно встретить многострадальные «офисные машин­ки», завернутые в тонкую целлофановую пленку, якобы за­щищающую их от пыли и влаги (в это трудно поверить, но автор имел несчастье увидеть это собственными глазами), хочется верить, что уже в ближайшем будущем хотя бы в наиболее ответственных промышленных приложениях будут использоваться современные специализированные вычислительные системы. Однако не будем о грустном.

Настала пора раскрыть еще несколько малоизвестных страниц из «личной» жизни промышленных компьюте­ров, которые, возможно, помогут им занять должное место и в нашей «околопромышленной» жизни.

Уникальные функциональные возможности промышлен­ных компьютеров успешно находят применение в областях, весьма далеких от производства и не характеризующихся сложными условиями эксплуатации. Поскольку любой про­мышленный компьютер обладает более высокой надежно­стью по сравнению со своим офисным собратом, многие го­сударственные и частные организации предпочитают ис­пользовать именно их для решения наиболее ответственных задач. требующих круглосуточной ра­боты. Например, национальные банки Швейцарии и Франции, а также некоторые биржи в США на протяжении ряда лет эксплуати­руют промышленные компьюте­ры Texas Microsystems (модели 5014 и 8514). Высокая надеж­ность наряду с ремонтопригод­ностью и неприхотливостью по­зволяют снижать простои, смер­тельно опасные для банковской и финансовой деятельности,

При этом достаточно продол­жительные сроки средней наработки на отказ, заложенные в на протяжении многих лет, в промышленные компьютеры и технические средства с восстановлением их работоспособ­ности. Сроки восстановления промышленных компьюте­ров, определяемые их архитектурой, существенно ниже по сравнению с обычными и составляют менее 30 минут, что также сокращает время простоя информационной систе­мы в случае поломок техники. Поскольку подавляющая

Неказистый на вид сервер 5014, используемый в банках и биржах для обработки информации, а также в качестве телефонных систем, позволяет существенно уменьшить финансовые затраты.

Таблица 1

№	Характеристика	5014	S013P
1.	Тип корпуса	Башня	Башня
2.	Количество и тип слотов расширения (модель 5014 позволяет монтировать два компьютера в одном корпусе)	14 / ISA	13 ISA/PC!
3.	Рабочая температура, С"	0-55	0-55
4.	Влажность, %	5-95	5-95
5.	Удар, Q (продолжительность 10 мс)	1,0	1,0
6.	Вибрация, G (в диапазоне 5-100 Гц)	0,25	0.25

Модель 8514 - один из наиболее защищенных компьютеров фирмы Texas Microsystems. Используется на биржах США благодаря своей высокой надежности.

Поскольку подавляющая часть компьютеров на процессорах ____ и существенная часть компьютеров на RISC-процессорах использует архи­тектуру пассивной объединительной платы, кстати, разра­ботанную уже упоминавшейся выше фирмой Texas Microsystems, при выходе из строя, например, платы ЦПУ для ее замены достаточно открыть крышку и. открутив всего один винт. извлечь плату (для замены материнской платы в обычном офисном компьютере его иногда приходится почти полностью разбирать). То же касается и модерниза­ции современных промышленных компьютеров — хотя остается общая для всех систем проблема совместимости с вновь выпускаемыми процессорами, процесс модерни­зации промышленных компьютеров обычно проходит менее болезненно.

Высоконадежные компьютеры незаменимы в космосе. но не менее важную роль они играют и на Земле в процессе обеспечения космических полетов. Высокая стоимость, плотный, расписанный на многие годы вперед, график про­ведения научных экспериментов в космосе предъявляют исключительно высокие требования ко всем техническим средствам, применяемым в ходе этих экспериментов. В свя­зи с этим дополнительные затраты на приобретение и ис­пользование компьютеров, удовлетворяющих промышлен­ным стандартам, выглядят не только обоснованными, но и необходимыми. Так, в ходе серии экспериментов по выра­щиванию растений в условиях невесомости, проводив­шихся в лаборатории «Спейслэб», установленной на бор­ту американского космического корабля «Шаттл». для сбора и обработки на Земле данных применялись компьютеры SP5500 фирмы Texas Microsystems. Компьютер этой моде­ли представляет собой промышленный сервер для ответственных приложений, предназначенный для работы под управлением основных операционных систем. Сервер имеет до 4 процессоров Intel Pentium, ОЗУ с коррекцией ошибки емкостью до 768 Мбайт и 20 слотов расширения. В связи с таким назначе­нием компьютера при его разработке был реализован целый ряд технических решений, повышающих телеотказоустойчивость.

Компьютер МСН_202 имеет 14 слотов расширения. Разработчики постарались оптимизировать систему охлаждения основ­ных блоков компьютера за счет управления внутренними потоками воздуха. Корпус компьютера разделен на два от­сека горизонтальной перегородкой. В нижнем отсеке раз­мещаются блоки питания (до двух, избыточной мощнос­ти с автоматическим распределением нагрузки), два съем­ных блока вентиляторов (по три вентилятора производи­тельностью 18 куб. футов воздуха в минуту в блоке), а так­же накопители: три размером 5,25" (НЖМД, оптический на­копитель CD-ROM, магнитооптический накопитель, стри­мер и т.д.), один размером 3,5" (НГМД), размещаемые гори­зонтально, и шесть вертикально расположенных съемных НЖМД. Блоки питания, вентиляторы и НЖМД могут заме­няться в горячем режиме без выключения компьютера. В верхнем отсеке устанавливается пассивная объе­динительная плата, платы ЦПУ и расширения, плата конт­роля, индикатор состояния основных подсистем и два мощ­ных вентилятора производительностью 105 куб. футов воздуха в минуту. Поток внешнего воздуха осуществляется че­рез защищенные фильтрами отверстия всасывающих вен­тиляторов. что наряду с эффективным обдувом основных компонентов обеспечивает поддержание избыточного да­вления внутри корпуса и исключает возможность попада­ния внутрь пыли и влаги. Температура внутри корпуса, па­раметры работы вентиляторов и блоков питания компью­тера контролируются встроенными средствами диагнос­тики. которые и управляют работой вентиляторов, повы­шая или понижая скорость их вращения в зависимости от реальной температуры.

Блоки питания имеют мощность 400 Вт каждый, а рас­пределение нагрузки на каждый блок производится ав­томатически. В случае выхода из строя одного из блоков второй берет на себя всю нагрузку.

Дисковая подсистема представляет собой встроенный отсек с разъемами, в который могут устанавливаться до 6 НЖМД стандарта L'SCSI или LAVSCSI емкостью до 4 Гбайт каждый, позволяющих создавать матричную дисковую подсистему типа RAID с возможной заменой отдельных дисков в «горячем» режиме.

Данные о состоянии компьютера и отдельных его под­систем выводятся на ЖКД или флуоресцентный экран на передней панели.

Компьютер предназначен для монтажа в стандартный 19-дюймовый шкаф и первоначально создавался для ис­пользования в составе цифровых АТС и систем компью­терной телефонии. Данная область применения уже дав­но освоена и надежно удерживается промышленными компьютерами. Связано это в первую очередь с необходимостью установки в та­кой компьютер большого количества специализиро­ванных телефонных плат, расширяющих функциональные возможности цифровых АТС.

Американские фирмы AT&T и Dialogic, на протяжении ряда лет используют компьютеры Texas Microsystems модели 3220 с 20 слотами расширения в составе своих систем.

Такое качество промышленных компьютеров, как наличие большого количества слотов расширения, делает их незаме­нимыми в приложениях, требующих установки в компьютер большого количества функциональных плат либо монтажа в одном корпусе нескольких (обычно до 4) компьютеров. Вы­пуск полупроводников и оптических дисков для накопителей CD-ROM может быть смело отнесен к высокоточному про­изводству, не допускающему сильных вибраций или колеба­ний температур, характерных для «привычных» условии эк­сплуатации промышленных компьютеров. Тем не менее имен­но это производство является крупным потребителем про­мышленных компьютеров. На их базе строятся системы уп­равления технологическим процессом и контроля качества. Примером такого использования могут быть подсистемы управления установками по производству полупроводников, созданные на базе оборудования, выпускаемого фирмой Keithley Metrabyte (США).

В последнее время все более широкое распространение получают так называемые smart-карты, которые служат средством электронных платежей, обеспечивают доступ в помещения или к компьютер­ным системам, используются в качестве носителей информа­ции и помогают решать многие другие задачи. Например, в ходе выполнения программы модер­низации телефонной сети Тай­ваня было принято решение о выпуске smart-карт для оплаты населением страны всех теле­фонных переговоров. При этом на каждой карточке запи­сывается ее уникальный номер и пароль доступа. Процесс выпуска таких карт связан с необходимостью организации ввода и вывода многочисленных потоков данных. Задача была решена за счет использования промышленного ком­пьютера МСН-202 производства фирмы Mitac (Тайвань). Ус­тановленные в компьютер, имеющий 14 слотов расшире­ния, платы сбора и обработки данных обеспечили выпуск smart-карт с темпом 3000 единиц в час.

И уж совершенной неожиданностью стало применение промышленных компьютеров в индустрии развлечений. Те, кто бывал в кегельбанах Японии, наверняка обратили внимание на установленные там компьютерные мониторы, на которых можно «понаблюдать со стороны» за собственным броском или поточнее узнать о ходе игры, а на широкофо­рматном мониторе получить видеопоздравление после удачного броска (ни одного одинакового в течение дня!) или «слова утешения» в случае неудачи. Управление все­ми мониторами (по одному малому и одному широко­форматному на каждые две дорожки) производится с помощью компьютеров MSC-242 производства фирмы Mitac (по одному компьютеру на каждые четыре мони­тора). При этом компьютеру приходится ежедневно вы­держивать вибрацию, возникающую при каждом броске, что является не таким уж простым испытанием даже для промышленного компьютера (хотя японские игроки бу­дут, пожалуй, «помельче» наших). В общей сложности в японских кегельбанах таким образом оборудованы 450 дорожек, на которых ежедневно пробуют свои силы не одна тысяча игроков.

Знакомство с представленной выше информацией по­зволяет смело утверждать, что промышленный компью­тер является средством применения в разных областях науки, техники и повседневной жизни землян.

Индустриальные компьютеры Advantech

Фирма Advantech является одним из крупнейших производителей индустриальных компьютеров. В данной статье рассмотрены производимые ею шас­си (корпус системного блока с кросс-платой и источ­ником питания), а также системные платы и видеомо­ниторы.

Пользователь обладает широким выбором базовых вариантов изделий и их модификаций. В табл. 2 указаны ос­новные технические характеристики шасси индустриальных компьютеров IPC-622, IPC-620, IPC-615, IPC-614, IPC-610, IPC-6806, MBPC-641, IPC-6006, про­изводимых фирмой Advantech. Рас­смотрим особенности конкретных тех­нических средств подробнее.

Шасси IPC-620 (Industrial PC Chassis) специально разработано для приложе­ний, требующих большего количества слотов расширения и накопителей на магнитных дисках или для интеграции множества вычислительных систем в одном корпусе, На его передней пане­ли расположена запирающаяся на ключ пыленепро­ницаемая дверца. Она предотвращает несанкциони­рованный доступ к расположенным за ней выключа­телю питания, блоку накопителей на магнитных дис­ках и четырем наборам органов управления (кнопкам сброса, индикаторам питания). Кроме того, на перед­ней панели корпуса размещаются четыре 5-пиновых разъема типа DIN для подключения нескольких (до четырех) клавиатур и легко убирающиеся ручки. Шас­си также включает кросс-плату РСА-6120М (размеры 418х 200 мм) с индикаторами питания (2 набора светодиодов для +5В, —5В, +12В, —12В), содержащую 20 слотов шины ISA для размещения полноразмерных плат (338 мм х 122 мм). Кросс-плата имеет 4 слоя с отдельными слоями для питания и земли. Данная кросс-плата допускает гибкую модернизацию с воз­можностью конфигурации одной вы­числительной системы (имеющей 20 слотов), двух систем (по 10 слотов е каждой), трех (5, 5 и 10 слотов) или че­тырех независимых вычислительны? систем (по 5 слотов в каждой). Размещаемый внутри корпуса блок НМД может включать до восьми накопителе! на гибких или жестких дисках размером 3х» (НЖМД или НПМД), доступ которым осуществляется после открытия дверцы на передней панели. В состав IPC-620 также входят:

• источник питания мощностью 350 В

• 4 высокоскоростных охлаждающих вентилятора 86 CFM;

• два заменяемых воздушных фильтра, размещаемые за передней панель! Возможно комплектование шасси IPC-620 двумя кросс платами с 8 слотами ISA/PCI и двумя источниками питания, каждый из которых имеет мощное' 250Вт.

Другой тип шасси — IPC-622 — одна из последних разработок фирмы Advantech. Так же как IPC-620, данное шасси предназначено для приложений, требующих большего количества слотов расширения с возможностью размещения полноразмерных плат. Основными особенностями шасси данного типа являются повышенная надежность, средства обнаружения неисправностей и аварийной сигнализации. Для ис­пользования совместно с IPC-622 разработаны четыре варианта кросс-плат. Кросс-плата РСА-6120 предназ­начена для создания вычислительной системы с 20 слотами расширения с шиной ISA. Другой вариант кросс-платы — РСА-6120D — позволяет образовать две независимые вычислительные системы в одном корпусе (по 10 слотов ISA в каждой). Кросс-плата РСА-6120Q образует 4 системы по 5 слотов, а РСА-6120Р4 — одну с пятнадцатью слотами ISA. четырьмя PCI и одним слотом для системной платы. В корпусе может размещаться до шести НМД, в том числе четыре доступных с передней панели накопителя размером до 5.25» половинной высоты, а также два НЖМД 3,5».

Таблица 2

Технические хара1яврй	1РС-в22	tPC-620	(PC-615	IPC-614	IPC-S10	IPC-6806	MBPC-641	»РОв006
Число слотов ISA	20	20	15	14	14	6	4	6
Мощность источника питания, Вт	300	350	300	250	250	150	65	-
Число НМД (3S")	2	8	3	1	1	2	-	-
Число НМД (5)")	4	-	-	3	3	-	-	-
Размеры (ширина, высота, длина), мм	482х267х457	482х177х610	482х177х478	482х177х448	482х177х452	166х170х393	114х197х245	368х186х1
Вес,кг	30	25	20	20	19	5,6	2,8	2,2
Монтаж	стойка 19"	стойка 19"	стойка 19"	стойка 19"	стойка 19"	поверхность	поверхность	поверхность

Шасси IPC-622 имеет большую высоту по сравне­нию с IPC-620, но значительно меньшую длину, что достигнуто за счет размещения конструктивных элементов на двух уровнях: на ниж­нем — НМД и источники питания, на верхнем — отсек для размеще­ния плат. Корпус оборудован че­тырьмя высокоскоростными ох­лаждающими вентиляторами 49CFM с воздушными фильтрами. Разъемы для подключения клавиа­тур располагаются на передней и задней панелях (по 4 на каждой). За дверцей находится выключатель питания, кнопка сброса аварийной сигнализации, четыре НМД, четы­ре кнопки броса системных плат и разъемы подключения клавиату­ры. На самой крышке размещают­ся светодиодные индикаторы на­пряжений питания +5В,+12В, -5В, -12В, индикаторы работы НМД и аварийного состояния источника питания, вентилятора, повышенной температуры. Система обнаруже­ния неисправностей постоянно контролирует работоспособность шасси. Если выйдет из строя источник питания или один из вентиляторов, либо температура воздуха внут­ри шасси превысит 65°С, то соответствующий свето­диодный индикатор поменяет цвет с зеленого на крас­ный и включится звуковой сигнал. После нажатия на кнопку сброса аварийной сигнализации звуковой сигнал прекратится, но соответствующий светодиод останется красным до устранения неисправности.

Источник питания шасси IPC-622 мощностью 300 Вт обладает избыточностью, повышающей надеж­ность системы и продлевающей ее жизнь. Он состо­ит из двух одинаковых 300-ваттных независимых мо­дулей, которые во время нормальной работы систе­мы совместно несут всю нагрузку. Если один из мо­дулей выйдет из строя, другой автоматически начнет работать с полной нагрузкой без остановки системы. Звуковой сигнал и индикатор аварийного состояния источника питания известят пользователя об аварии. После этого неисправный модуль может быть вынут со стороны задней панели корпуса и заменен исправ­ным без выключения системы.

Для приложений, требующих меньшие габаритные размеры и вес системного блока и допускающих мень­шее число свободных слотов кросс-платы и НМД, раз­работано шасси IPC-614. На передней панели его стального корпуса расположены разъем для подклю­чения клавиатуры и защитная дверца, закрывающая выключатель питания и НМД. а также 2 высокоскоро­стных охлаждающих вентилятора 86 CFM со сменны­ми воздушными фильтрами. Воздушный поток созда­ет дополнительное давление внутри корпуса, не допускающее проникно­вения в него пыли и грязи. IPC-614 имеет кросс-плату РСА-6114 или РСА-6114D с 14 слотами шины ISA с возможностью размещения в кор­пусе 10 полноразмерных и 4 плат половинного размера. Кросс-плата имеет размеры 315х 1"'5 мм, содер­жит светодиодные индикаторы пи­тания (+5В,-5В.+12В.-12В). Кросс-плата РСА-6114D отличается от РСА-6114 тем, что она предназначе­на для поддержки двух независи­мых вычислительных систем в од­ном корпусе с 8 и 6 слотами. Для размещения НМД в корпусе имеет­ся металлическая коробка с ударо-поглощающей резиновой подклад­кой, вмещающая до 3 доступных с передней панели 5-дюймовых нако­пителей на сменных магнитных дисках и один постоянный НЖМД размером ЗУ,». Шасси включает так­же источник питания мощностью 250 Вт и динамик.

Технические характеристики шасси IPC-610 близки соответствующим параметрам IPC-614, но в их конструкциях имеются небольшие различия. На передней панели шасси IPC-610 разме­щается запирающаяся на ключ дверца, которая защи­щает НМД и переключатели от несанкционированно­го доступа и попадания инородных частиц. Под ней находится выключатель питания, кнопка сброса и кнопка, позволяющая блокировать клавиатуру, а также светодиодные индикаторы питания, работы НЖМД и блокировки клавиатуры. Разъемы типа DIN для под­ключения клавиатуры расположены на передней и задней панелях корпуса. Кросс-плата РСА-6114, уста­навливаемая в данное шасси, содержит 14 слотов ISA. это позволяет разместить в корпусе IPC-610 10 пол­норазмерных плат и 4 платы половинного размера.

Шасси следующего типа IPC-615. также как и IPC-622, является одной из последних разработок фирмы Advantech и отличается повышен­ной надежностью и наличием средств контроля неисправностей и аварийной сигнализации. Шасси позволяет размещать до 15 полно­размерных плат. Его габаритные размеры близки соответствующим размерам шасси IPC-614 иIPC-610. Шасси IPC-615 оборудуется кросс-платой РСА-6115, имеющей 15 сло­тов с шиной ISA. или кросс-платой РСА-6114Р4, содер­жащей 9 слотов ISA, 4 слота PCI и один слот для раз­мещения системной платы (PICMG). В корпусе могут быть установлены два НМД половинной высоты и один размером 3.5». Ко всем НМД обеспечивается до­ступ с передней панели.

Корпус оборудован запирающейся на ключ двер­цей, которая закрывает доступ к НМД, выключателю питания, кнопкам сброса процессора, сброса аварий­ной сигнализации, блокировки клавиатуры и контро­ля динамика. На самой дверце размещаются светоди­одные индикаторы питания (+5В, +12В.-5В,-12В).

Системные платы Advantech

Возможности индустриальных компьютеров, постро­енных на базе рассмотренных выше шасси, во мно­гом определяются используемыми системными пла­тами. Существует множество разновидностей основ­ных вариантов системных плат, производимых фир­мой Advantech, и в табл. 2 и 3 приведены их основ­ные характеристики. Рассмотрим характерные черты индустриальных системных плат на примере платы РСА-615".

В основных чертах системная плата РСА-6157 иден­тична системным платам обычных бытовых персо­нальных компьютеров, за исключением того. что она не содержит слотов для размещения в них дополни­тельных плат, а сама вставляется в слот кросс-платы индустриального компьютера (что позволяет ее быст­ро заменить в случае выхода из строя), имеет мень­шие размеры, вес, более устойчива к неблагоприят­ным факторам внешней среды (температура, влаж­ность. механические воздействия и т.д.).

Системная плата РСА-6157 является полноразмер­ной и содержит процессор Intel Pentium с тактовой частотой 75, 90, 100, 120, 133, 150 или 166 МГц. РСА-6157 вставляется в свободный слот кросс-платы ин­дустриального компьютера со стандартной шиной ISA или ISA/PCI. Кроме внутренней кэш-памяти процес­сора Pentium (16 Кбайт) плата РСА-6157 может допол­нительно содержать 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня. На ней размещается от 8 до 128 Мбайт ОЗУ на нескольких (до четырех) 72-пиновых модулях типа SIMM (Single In-line Memory Module), каждый из которых может содержать 4. 8, 16 или 32 ' Мбайт памяти.

Таблица 3

Технические характеристики	РСА-6153	РСА-6151	РСА-6145	PCA-6144V	РСА-6143Р
Шина	ISA	ISA	ISA	ISA	ISA
Тип процессора	Pentium	Pentium	80486 DX/DX2/DX4	80486 SX/ DX/DX2/DX4	80486 SX/ DX/DX2/DX4
Тактовая частота процессора, МГц	75..200	75..200	33/50/66/100	25/33/50/66/ 75/100/120	25/33/50/66/100
Кэш-память	256/512 Кбайт	256/512 Кбайт	128Кбайт(доп)	128 Кбайт	Нет
ОЗУ	1..64Мбайт	1..64 Мбайт	1..32 Мбайт	1..64 Мбайт	1..32 Мбайт
BIOS	Award	Award	Award	Award	AMI
Таймер Watchdog	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть
Сопроцессор	Встроенный	Встроенный	Встроенный	Встроенный	Встроенный
Последовательный порт СОМ1	RS-232	RS-232	RS-232	RS-232	RS-232
Последовательный порт COM2	RS-232 или RS-422/485	RS-232 или RS-422/485	RS-232 или RS-422/485	RS-232 или RS-422/485	RS-232 или RS-422/485
Параллельный порт	SPP/EPP/ECP	Spp/EPP/ECP	ЕСР/ЕРР	SPP/EPP/ECP	ЕСР/ЕРР
Контроллер НЖМД	2xEIDE	2xBDE	2xEIDE	2xEIDE	2xlDE
Контроллер НГМД	2	2	2	2	2
Контроллер SCSI	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
Диагностические светодиоды	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
Напряжение питания	+5 В	+5В.±12В	+5 В	+5 В	+5 В
Интерфейс РС/104	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть
Контроллер VGA	Есть (с возможностью работы с панельными дисплеями)	Есть	Есть (с возможностью работы с панельными дисплеями)	Есть	Нет
Flash-диск	Нет	Нет	512Кбайт	Нет	до 1,44 Мбайт
Контроллер Ethernet	Нет	Нет	Есть	Нет	Нет

Промышленные мониторы

Для работы в составе индустриальных компьютере разрабатываются специальные видеомониторы. Они, как правило, отличаются от традиционны офисных мониторов высокой надежностью, малыми размерами, легким весом и низким энергопотреблением. Для использования с индустриальным ПК фирма Advantech предлагает серию плоских панельных мониторов FPM-30 (Flat Panel Monitors), обладающих всеми вышеперечисленными свойствами. Данные технические средства выполняются в прочных корпусах, сделанных из алюминия и стали.

FPM-30 имеют толщину всего 58 мм что оправдывает слово «плоский» в их названии. Весит такой мо-1тор 3,5 кг. Комплект FMP включает стандартную видеокарту и плоский панельный жидкокристаллический четной или монохромный дисплей, соединяемые помощью достаточно длинного кабеля (1,8 м). Малые размеры FPM-30, его конструктивные особенности и длинный кабель позволяют легко монтировать его в стенд, панель или на стену. Дополнительно может быть реализована функция сенсорного экрана (touchscreen), предоставляющая широ­кие возможности по созданию дружественных ин­терфейсов.

Компьютеры в Космосе

Словосочетание «космические технологии» впол­не заслуженно является синонимом самых передовых и высококачественных решений. Не случайно многие компьютерные компании используют в своей рекламе образы расправившей солнечные батареи станции или рвущегося ввысь «Спейс Шаттла». К сожалению. в последнее время российские СМИ уделяют внима­ние космической тематике в основном в связи с пе­чальными происшествиями на борту, связанными с техническими неполадками. Само словосочетание «бортовой компьютер» стало восприниматься как название источника необъяснимой угрозы. Действи­тельно, за последнее время он отказывал не менее восьми раз. Порой кажется, что начинают оправды­ваться невеселые прогнозы, сделанные великим фу­турологом Артуром Кларком. Но нельзя забывать, что, нагнетая обстановку вокруг отечественных космичес­ких программ, мы рубим сук, на котором сидим: сни­жаем конкурентоспособность и инвестиционную привлекательность отрасли, которая имеет реальные шансы стать локомотивом нашей экономики.

Именно поэтому моей задачей стало описание точ­ки зрения специалистов, непосредственно работаю­щих над «компьютерными вопросами» в российской космической индустрии: О.Волкова, специалиста Центра управления полетами, который занимается кругом вопросов, связанных с персональными компьютерами для космических станций, и В.Бранеца, руководителя отделения систем управления, ориентации и навигации ракетно-космической корпорации «Энергия». Вот что они рассказали.

Компьютеры, используемые в космосе, подразделяются на два типа: служебные и персональные. К первым относятся специализированные ЭВМ, ответственные за системы ориентации и управления движением. На борту есть два таких компьютера. «Салют-ЗБ непосредственно управляет гиродинами. Эти устройства, которые по сути являются наборами гироскопа обеспечивают оптимальное позиционирование станции. например по отношению к Солнцу. Это важно для эффективного функционирования солнечны;

батарей. Гиродины, в свою очередь, приводятся в движение электричеством, что позволяет не расходовав дефицитное топливо. Второй компьютер, «Аргон» используется как резервный и управляет ориентацией на двигателях, если выходит из строя первая машина . Собственно, «Аргон» и управлял базовым блоком станции «Мир», когда она была запущена в 1986 году, после того как к ней пристыковался модуль дооснащения, появились гиродины, и был интегрирован новый компьютер системы управления движением. Естественно, что бортовой компьютер «Салют-5Б» не имеет никакого сходства с современными компьютерами: это тяжелая троированная машина со своим языком и кодами. Он был изготовлен в 70-х годах специально для станции «Мир». «Салют» производился по бескорпусной технологии (то есть полупроводники в буквальном смысле не оснащались корпусами, ножками, что позволяло добиться более «плотного их расположения). По словам В.Бранеца, он производит операцию сложения за две микросекунды (что конечно, очень много), но у него очень быстрые операции обмена. Второй, более приземленной группой машин, используемых на орбите, являются пять блокнотных ПК: два Hewlett-Packan, OmniBook, два Toshiba, Tecra и один IBM ThinkPac. Они, по словам О.Волкова, выполняют функции информационной и сервисной поддержки экипажа: на два поста управления, интегрированные с «космическими» IBM ThinkPad.

Троированные отказоустойчивые контрольный и терминальный компьютеры.

Например, задействуют баллистико-навигационные программы, используя которые экипаж может опре­делить, в какой точке он находится, может делать грансфокацию, смотреть укрупненный масштаб кар­ты той точки, над которой он пролетает в настоящий момент, или определить точку, над которой он будет находиться через час. Три из пяти компьютеров, рас­положенных в разных модулях станции, объединены в одно-ранговую локальную сеть под управлением операционной системы Windows 95. Космонавты пишут отчеты, используя милые сердцу приложения Word и Excel. Из «экзотики» на борту присутствует мультимедийный ноутбук Toshiba Tecra (Pentium 133 МГц, 32 RAM, HDD 2 Гбайт), который позволяет наслаждаться музыкой и фильмами. Кстати, пока это самый мощный ПК на борту. На персональных ком­пьютерах установлены также и тренажерные про­граммы. Интеграция ноутбуков с научной аппарату­рой дает новый подход к проведению экспериментов и исследований (на дисплее, к примеру, можно наблю­дать процесс роста кристаллов). С помощью ноутбу­ков космонавты получают радиограммы, работают с электронной почтой. Полученные с Земли инструк­ции и другие материалы распечатываются на струй­ном принтере Hewlett-Packard DeskJet 340. Примеча­тельно, что через инфракрасный порт этого принтера работать нельзя (срабатывают различные чувстви­тельные датчики), поэтому он остается заклеенным. Стоит отметить, что все блокнотные ПК — это обыч­ные коммерческие машины, которые не адаптирова­лись специально для работы в космосе. Другими сло­вами, на борту есть компьютеры для работы, образо­вания и развлечений — этакий небольшой уютный до­машний офис.

Есть ли на борту Internet? По полученным мною сведениям, о полноценном Internet'e на борту «Мира» говорить еще рано, но такой проект имеется. «По элек­тронной почте мы и сейчас общаемся. — рассказывает О. Волков. — Hewlett-Packard OmniBook подсоединен через пакетный контроллер к любительской радио­станции, и через него осуществляется почтовый об­мен. Ноутбук также подсоединен к штатному каналу связи». Электронная связь с «Миром» есть не посто­янно: лишь когда станция пролетает над Россией (се­анс связи происходит каждые полтора часа в течение 15-20 минут) или при работе через спутник-ретран­слятор, то есть тогда, когда есть канал, Кстати, амери­канцы на «Шаттле» работают через сеть спутников. связь есть постоянно, и такого понятия, как сеанс свя­зи, у них нет. В будущем на Международной косми­ческой станции (МКС) связь будет, видимо, осуществ­ляться через американский спутник. У России тоже есть спутник-ретранслятор. «Но у нас другая логика:

не нужно постоянно быть на связи с экипажем, это отвлекает его от работы, — поясняет О.Волков.

— До­статочно того, что мы каждые полтора часа общаем­ся с ними 10-15 минут, оговариваем все вопросы, и космонавты продолжают работать». В случае экстрен­ной ситуации можно воспользоваться УКВ-связью с сетью наземных станций. Но это, по словам специа­листов. не очень хороший канал.

Качество канала пока является серьезным сдержи­вающим фактором. Но грядут перемены. Для обеспе­чения нормальной двухмегабитной связи (сейчас реализован цифровой канал лишь на 1200 bps) пла­нируется задействовать бортовую телевизионную систему. В настоящее время на станции «Мир» уста­новлена узконаправленная антенна; геостационарный спутник-ретранслятор «Луч» принимает сигнал и пе­редает его на Землю. Скоро на борт будет доставле­на специальная видеокарта, устанавливаемая в ком­пьютер, которая позволит интегрировать компьютер­ный сигнал в полосу телевизионного сигнала и далее осуществлять связь через обычный TCP/IP-протокол.

Тогда вновь возникнет вопрос об Internet, который «нужен хотя бы для того, чтобы спускать на Землю данные не на дискетах, а по нормальному цифрово­му каналу». Сам по себе этот проект достаточно до­рог. Точнее, дорого обходится не аппаратная часть, а задействование средств (вывод на орбиту и обслу­живание спутников). Сейчас российская сто­рона ищет партнера для осуществления такого проекта. Можно предпо­ложить, что им станет Microsoft, которая про­являет явный интерес к отечественным косми­ческим технологиям. Казалось бы, зачем на «Мире», где всего пять модулей и три члена эки­пажа, создавать локаль­ную сеть, обеспечивать доступ в Internet? Может быть, стоит сконцентри­ровать все усилия на со­здании МКС? Оказыва­ется, «Мир» оценивается специалистами отнюдь не как «тупиковая ветвь», а рассматривается в каче­стве полигона для отра­ботки технологий для Международной косми­ческой станции. Ведь на ней будет трудиться го­раздо больше представи­телей разных стран, и нужны будут современ­ные коммуникации. «За­казчики экспериментов, которые будут проводиться на МКС, — рассказыва­ет О.Волков. — могут нахо­диться в любых странах и дол­жны иметь возможность по­сылать управляющие команды находящемуся на борту обору­дованию, сидя у себя в офисе». С другой стороны, после уста­новки цифрового канала мож­но будет находить заказчика экспериментов на борту того же «Мира». Грубо говоря, рос­сийская сторона может дос­тавлять «черный ящик» с обо­рудованием заказчика, с ним будет интегрирован цифро­вой канал, а дальше заказчик из своего офиса сможет управлять аппаратурой и по­лучать с нее информацию.

Таким образом, перспективы дальнейшей компью­теризации космических станций следующие: созда­ние высокопроизводительного цифрового канала, осуществление Internet-проекта и интеграция ПК с научным оборудованием, что позволит «наземным» заказчикам оказывать управляющее воздействие на свою аппаратуру.

Какими же компьютерами будет оснащаться меж­дународная космическая станция «Альфа», которую начнут «собирать» в космосе через полгода? Прежде всего, Европейское космическое агентство (ЕКА) по заказу российской стороны разработало Систему обработки данных, в состав которой входят два отка­зоустойчивых компьютера (контрольный и терми­нальный) и два поста управления. В его создании при­няли участие Германия (74%), Франция, Бельгия и Нидерланды. Главным подрядчиком выступил кон­церн Daimler-Benz Aerospace, а субподрядчиками — Matra Marconi Space, Alcatel Bell Telecom и RST. В част­ности, Matra сделала процессорную плату и уникаль­ный радиационно-устойчивый SPARC-процессор. Этот 32-разрядный процессор обладает средней скоростью 10 миллионов операций в секунду». Радиационная устойчивость этих процессоров важна для использования, напри­мер, в геостационарных спутниках, испытывающих жесткие лучевые воздействия. Кстати, запуск и обслу­живание геостационарных спутников — это одно из немногих направлений, которые окупают себя и при­носят прибыль. Сам компьютер содержит три слоя:

слой авионики, программного восстановления и го­лосования, а также плату прикладной математики. При этом вся функциональная математика этой платы разрабатывается российской стороной.

Нововведения коснулись и персональных компьютеров (которые нередко давали сбои не борту). Американская сторона заказала ноутбуки IBM ThinkPad755, которые будут специально аттестованы для работы в космосе.

На борту станции «Альфа» будет расположена американская бортовая система. При этом наш и американский компьютеры будут работать параллельно в системе master\slave, резервируя друг друга, что обеспечит более высокую надежность и позволит, например, вывести любую из этих ЭВМ на профилактику. Уникальность ситуации состоит в том, что обе машины разной конструкции с разным программным обеспечением выполняют одни и те же функции, подстраховывая друг друга на случай каких-либо ситуаций, неисправностей.

Таким образом, единственная существующая в настоящий момент орбитальная станция «Мир», где столкнулись компьютерные технологии разных поколений, служит полигоном для обработки информационных систем международной космической станции «Альфа», которая в перспективе сосредоточит на своем борту самые передовые технические и компьютерные решения.

­

Похожие работы:

Протокол HDLC
Протоколы и стандарты объектно-ориентированного программирования
Процедуры и функции
Процессор
Процессор AMD. История развития
Процессор для ограниченного набора команд часть 1 (7) ( [Курсовая])
Процессор пентиум
Анализ структур, характеристик и архитектур 32-разрядных микропроцессоров
Процессоры
Процессоры

Свои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru