Курс лекций «Применение вычислительной техники в бортовом радиоэлектронном оборудовании летательных аппаратов» Подготовлен старшим преподавателем кафедры С-15 филиала МАИ «Стрела» Пигиным Владимиром Евгеньевичем для студентов четвертого курса дневной формы обучения по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» Применение ВТ в БРЭО ЛА
Литература 1. Состояние и тенденции развития бортовых вычислительных систем перспективных летательных аппаратов. Аналитический обзор по материалам зарубежной информации под ред. Федосова Е. А. , НИЦ Гос. НИИАС, М. 2008. 2. Матов В. И. и др. Бортовые цифровые вычислительные машины и системы, учебное пособие для ВУЗов – М. : Высшая школа, 1988. 3. Солонина А. И. , Улахович Д. А. , Яковлев Л. А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. СПб. : БХВ Петербург, 2001. Гольденберг Л. М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие для вузов / М. : Радио и связь, 1990. 4. Кучерявый А. А. Бортовые информационные системы. Курс лекций. Ульяновский ГТУ. Ульяновск, 2004 5. Основы построения открытых систем. Учебное пособие под ред. Олейникова А. Я. МИРЭА М: 1999. 6. Концепция построения вычислительных систем бортовых радиолокационных средств малоразмерных БПЛА. Вестник УГТУ-УПИ. Серия радиотехн. Теория и практика радиолокации. 2005 № 19. 7. Создание истребителей 5 –го поколения в рамках общего реформирования боевой авиации ВВС США. Аналитический обзор по материалам зарубежной информации под ред. Федосова Е. А. , НИЦ Гос. НИИАС, М. 2007. 8. Бортовые экспертные системы тактических самолётов 5 –го покления. Аналитический обзор по материалам зарубежной информации под ред. Федосова Е. А. , НИЦ Гос. НИИАС, М. 2002. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 2
Тема 1: Пути развития ЛА и его БРЭО Комплекс бортового оборудования (КБО) – совокупность технических средств (агрегатов, приборов, машин и т. п. ), устанавливаемых на борту. Группы КБО: • • Для обеспечения управляемого полёта: Для обеспечения жизнедеятельности экипажа и пассажиров: Для обеспечения безопасности полётов: Для решения целевых задач по назначению ЛА: ь ь ь ь ь 1/31/2018 пилотажно-навигационное оборудование; радиотехническое оборудование навигации, посадки и управления воздушным движением; радиосвязное оборудование; электротехническое оборудование; гидравлическое оборудование; светотехническое оборудование; системы охлаждения ЛА; средства контроля работы силовой установки; бортовые информационные системы (отображения информации, сигнализации). Применение ВТ в БРЭО ЛА 3
Тема 1: Пути развития ЛА и его БРЭО Комплекс бортового оборудования (КБО) – совокупность технических средств (агрегатов, приборов, машин и т. п. ), устанавливаемых на борту. Группы КБО: • • Для обеспечения управляемого полёта: Для обеспечения жизнедеятельности экипажа и пассажиров: Для обеспечения безопасности полётов: Для решения целевых задач по назначению ЛА: 1/31/2018 ь ь система кондиционирования воздуха; кислородное оборудование; система регулирования давления воздуха; аварийно – спасательное оборудование. Применение ВТ в БРЭО ЛА 4
Тема 1: Пути развития ЛА и его БРЭО Комплекс бортового оборудования (КБО) – совокупность технических средств (агрегатов, приборов, машин и т. п. ), устанавливаемых на борту. Группы КБО: • • Для обеспечения управляемого полёта: Для обеспечения жизнедеятельности экипажа и пассажиров: Для обеспечения безопасности полётов: Для решения целевых задач по назначению ЛА: 1/31/2018 ь ь противообледенительная система; противопожарная система. Применение ВТ в БРЭО ЛА 5
Тема 1: Пути развития ЛА и его БРЭО Комплекс бортового оборудования (КБО) – совокупность технических средств (агрегатов, приборов, машин и т. п. ), устанавливаемых на борту. Группы КБО: • • Для обеспечения управляемого полёта: Для обеспечения жизнедеятельности экипажа и пассажиров: Для обеспечения безопасности полётов: Для решения целевых задач по назначению ЛА: ь ь 1/31/2018 обзорно – прицельный комплекс; разведывательное оборудование; десантно – транспортное оборудование; санитарное оборудование. Применение ВТ в БРЭО ЛА 6
Тема 1: Пути развития ЛА и его БРЭО Выделяют датчики, индикаторы, приборы и сигнализаторы. Для решения связанных задач эти компоненты объединяют в системы и комплексы. Средства с радиоэлектронными компонентами, вне зависимости от принадлежности к той или иной группе, называют бортовым радиоэлектронным оборудование (БРЭО) или АВИОНИКОЙ. Также к авионике причисляют бортовые информационные системы. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 7
Тема 1: Пути развития ЛА и его БРЭО Группы авионики: • • • системы первичной информации (СВС, ЛИНС); радионавигационные системы (Радиомаяки, Радиокомпасы, Метео. РЛС); радиосвязные системы (радиостанции, спутниковая связь, защищённые каналы связи, опознавание «Свой-Чужой» ); системы автоматического пилотирования (Система стабилизации, Автопилот); бортовые информационные системы (СЭИ, КИСС, ИЛС; нашлемную систему индикации, речевую командную систему); прочие пилотажно – навигационные системы (Система Предупреждения Приближения Земли, Система предупреждения о грозе, Система предупреждения о сдвиге ветра); многофункциональная радиолокационная станция (РЛС); оптиколокационная станция (ОЛС), инфракрасная система переднего обзора, поиска и слежения, теплопеленгатор, лазерный дальномер; система управления вооружением; комплекс электронного противодействия/обороны, включающий станцию предупреждения о радиолокационном облучении, радиолокационную станцию заднего обзора, средства электронной борьбы и средства разбрасывания помех. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 8
Поколения реактивных самолётов Модели Основные качества Первое поколение, 40 -е — 50 -е годы ΧΧ века Ми. Г-15, Ми. Г-17, F‑ 86, Дозвуковая скорость, радиоприцелы отсутствие радаров, только пушечное вооружение Второе поколение, 50 -е — 60 -е годы ΧΧ века Ми. Г-21, F-104, F-4 Phantom, Mirage III, Draken Сверхзвуковая скорость, появление радаров; ракеты малой дальности. Третье поколение, вторая половина 60 -х — первая половине 70 -х годов XX века Ми. Г-23, Mirage F 1, Viggen Использование радаров повышенной мощности, ракеты с радиолокационным наведением средней и большой дальности Четвертое поколение 70 -ые, 80 -ые Су-27, Ми. Г-29, F-16, F-15, Mirage 2000, Gripen Отличные маневренные характеристики, большая тяговооруженность, fly-by-wire Поколение 4+ 80 -е – 90 -е Су-30 МКИ, Су-35, Ми. Г 29 СМТ, Ми. Г-35, Rafale, Typhoon, F-18 E/F, F-16 E/F Сверхманевренность, радары с пассивной щелевой или фазированной решеткой, сниженная стоимость эксплуатации, многофункциональность, "стеклянная" кабина Пятое поколение 90 е-по сегодняшний день. Малая заметность в различных физических полях, крейсерский сверхзвук, высокоинтегрированные системы F-22 (ATF), F-35 (JSF), управления самолетом и оружием, истребитель-элемент T-50 (ПАК ФА), Chengdu J 20 «системы систем» , радар с активной фазированной антенной Применение ВТ в БРЭО ЛА 9 решеткой 1/31/2018
Аналоговая авионика (первое поколение 40 -е -50 -е годы XX века) (Л 1, ч1, стр. 24) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 10
Цифроаналоговая авионика (второе поколение 60 -е – середина 70 -х годов XX века) (Л 1, ч1, стр. 25) Схема централизованной бортовой вычислительной системы (БВС) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 11
Цифроаналоговая авионика Централизованная бортовая вычислительная система (БВС). Штурмовик A-7 D (середина 60 -х) БВС на IBM 4 Pi/TC-2. Мультипроцессоры IBM 4 Pi/CC-1, Univac 1832, RCA-215, H 4400. Федеративная БВС (распараллеливание работ) Стратегический бомбардировщик FB-111 (середина 60 -х) имел две IBM 4 Pi/CP-2 (навигация и управление вооружением, единый ввод-вывод) Палубный истребитель – перехватчик F‑ 14 A (начало 70 -х) шесть машин разных типов для обработки сигналов РЛС, управления оружием, обработки воздушных данных в системах навигации, пилотирования и управления воздухозаборниками 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 12
БЦВМ цифроаналоговой авионики ЦВМ-263 и ЦВМ-264, выпускались серийно с 1964 г. Закрытая архитектура. Использование дискретных компонентов. Память одноуровневая. Программирование в машинных кодах Отработка программ на интерпретаторах и пультах контроля Быстродействие: 62 тыс. оп. /с (для операций регистр-регистр) 31 тыс. оп. /с (для операций регистр-память), ОЗУ емкостью 256 16 -разрядных слов ПЗУ емкостью 8 Кx 16 бит Наработка на отказ — 200 ч, Масса — 330 кг, Потребляемая мощность — 2000 Вт. Разработчик: Ленинградское НПО Электронной Автоматики Использование: Система «Беркут-38» на Ил 38(ПЛО) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 13
БЦВМ цифроаналоговой авионики с федеративной БВС Начало 70 -х годов Закрытая архитектура. Использование интегральных схем (совершенные сумматоры и специальные устройства для выполнения операций умножения, деления и вычисления элементарных функций). Иерархия памяти (использование РОН). Аналоговый интерфейс на датчики и исполнительные устройства Использование ARINC 429 (ГОСТ 18977 - 79) Для программ начинают использоваться ассемблеры, Для отработки ПО — специальные отладочные комплексы, объединяющие БЦВМ с инструментальной вычислительной машиной 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 14
БЦВМ цифроаналоговой авионики БЦВМ семейства “Орбита-10”. Серийный выпуск начат в 1970 г. Более десяти модификаций, с разным составом УВВ и емкостью памяти. Быстродействие: 125 тыс. оп. /с (для операций регистр-регистр) 62. 5 тыс. оп. /с (для операций регистр-память), ОЗУ емкостью 1024 16 -разрядных слов, ПЗУ емкостью 16 К 16 -разрядных слов ЭЗУ емкостью 256 16 -разрядных слов. Наработка на отказ 250 -500 ч Масса 90 -60 кг. Энергопотребление по конфигурации 1500 -500 Вт. Программирование в машинных кодах, попытка создания языка ассемблера. Для отладки ПО комплекс с инструментальной ЭВМ и сопряжением. Разработчик: Ленинградское НПО Электронной Автоматики (ЛНПОЭА) Использование: Пр. НК-23 на Ми. Г-23 БМ(27), НС"Пеленг" Ми. Г-25 Р, Пр. НС "Пума" Су-24, НК-45 Ту-22 М. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 15
БЦВМ цифроаналоговой авионики БЦВМ семейства “Орбита-20”(16 -разрядная). Серийный выпуск начат в 1974 г. Более пятидесяти модификаций (самое массовое применение). Быстродействие: 200 тыс. оп. /с сложения 100 тыс. оп. /с умножения, ОЗУ 0. 5 -4. 5 Кслов, ПЗУ 16 -64 Кслов Наработка на отказ Масса Энергопотребление 4000 -300 ч 8. 5 -76 кг. 65 -600 Вт. Разработчик: Ленинградское НПО Электронной Автоматики (ЛНПОЭА) Использование: Пр. НК-23 К на Ми. Г-23 БК(27 К), Пр. НК-54 на Су-17 М 4. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 16
БЦВМ цифроаналоговой авионики БЦВМ “Аргон-15”, разработана в начале 70 -х годов. К середине 80 -х годов было разработано четыре модификации машины: «Аргон-15» , «Аргон-15 А» , «Аргон-15 К» , «Аргон-15 М» . Средства сопряжения машины с бортовой аппаратурой (УВВ) создавал разработчик соответствующей подсистемы. БЦВМ «Аргон-15» Быстродействие ОЗУ ПЗУ ДЗУС Масса Наработка на отказ Разработчик: Использование: 1/31/2018 200 Коп/с 2 К слов, 32 К слов 1 К слов 35 кг, 500 ч БЦВМ «Аргон-15 М» Быстродействие ОЗУ ПЗУ ДЗУС Масса Наработка на отказ 800 Коп/с 5 К слов, 80 К слов 16, 6 кг 5000 ч. научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), РЛСУ «Заслон» Ми. Г-31 Применение ВТ в БРЭО ЛА 17
Цифровая авионика (третье поколение с середины 70 -х годов XX века) Схема иерархической централизованно-федеративной БВС 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА (Л 1, ч1, стр. 27) 18
БЦВМ цифровой авионики БЦВМ общего назначения Ц-100. Выпускается серийно с 1982. Быстродействие: ОЗУ ПЗУ Наработка на отказ Масса Энергопотребление 170 тыс. оп/с 8 Кбайт, 136 Кбайт 500 ч 32 кг. 275 Вт. Элементная база: ИС среднего уровня серий 106, 133, 134, 136 Разработчик: научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), с 1986 НИИ «Аргон» Изготовитель: ГППО “Октябрь” г. Каменск-Уральский Использование: РЛСУ Су-27, РЛСУ Ми. Г-29, БРЭО Су-25. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 19
БЦВМ цифровой авионики БЦВМ общего назначения Ц-101/102. Выпускается серийно с 1986. Быстродействие: ОЗУ ПЗУ Наработка на отказ Масса Энергопотребление 400 тыс. оп/с 16 Кбайт, 128/256/384 Кбайт 1000 ч 19 кг. 260 Вт. Элементная база: ИС среднего уровня серий 1802, 1804, 530, 533 Разработчик: научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), с 1986 НИИ «Аргон» Изготовитель: ГППО “Октябрь” г. Каменск-Уральский Использование: РЛСУ Су-27 М. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 20
БЦВМ цифровой авионики серии Ц (80 -е годы XX века) Закрытая архитектура «ПОИСК» (Проблемно-ориентируемая с изменяемой системой команд). Набор команд-операторов ядра включал: обычные команды, операторы сложной структуры, специальные операторы, операторы пользователя. Разрядность операторов переменная. Число команд от 157 до 256. Арифметика 16 -разрядная с фиксированной точкой. Цифровой интерфейс МПИ (ОСТ 11. 305. 903 -80 или ГОСТ 26765. 51 -86) на датчики и исполнительные устройства. Использование ARINC 429 (ГОСТ 18977 - 79). Для разработки программ автоматизированная система программирования, отладки и документирования (САПОД). Для отработки ПО — контрольно-сервисная аппаратура (КСА) на базе ЭВМ «Электроника-60» 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 21
БЦВМ обработки сигналов серии Ц (80 -е годы XX века) Закрытая многошинная конвейерная архитектура. Аналог: PSP (7. 2 млн. оп. /с) AN/APG-63 (F-15 C) Разрядность входной шины Темп ввода данных Арифметика с фиксированной точкой Разрядность команд: Разрядность данных: Поддержка комплексных данных: 32 бита до 30 МГц 44 бита 24 бита 12 Re + 12 Im Реализация команд за один машинный такт (включая операцию «бабочка» ) Отдельная память программ Сверхоперативное ОЗУ Многопортовое ОЗУ большой ёмкости Параллельная работа ЦПУ и периферии. 4 К 44 -разрядных слов 6 x 1 Kслов 512 Кслов Внешние открытые интерфейсы: 2 x. МПИ (ГОСТ 26765. 51 -86), Stanag 3350 B Разработчик и изготовитель: ХК «Ленинец» , ОАО «Котлин-Новатор» 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 22
БЦВМ обработки сигналов серии Ц (80 -е годы XX века) Параметр Ц 200 2 Ц 200 Ц 551 ИМ Год выпуска 1986 1998 2003 2006 Тактовая частота 7. 2 МГц 14 МГц 28 МГц 56 МГц Объём 62 дм 3 40 дм 3 20 дм 3 12 дм 3 Масса 60 кг 38 кг 16 кг 8. 3 кг Энергопотребление 2000 Вт 900 Вт 200 Вт Наработка на отказ 300 ч 350 ч 10000 ч Элементная база СИС 530, 533 БИС Altera, TI БИС Altera, ADI 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 23
БЦВМ цифровой авионики (90 -е годы XX века) Открытая архитектура. Машины этого поколения имеют интегрированную структуру, в состав которой наряду с процессорами общего назначения могут входить и специализированные процессоры. В качестве внешнего интерфейса БЦВМ в настоящее время используются каналы двух типов - по ГОСТ 18977 - 79 (для обмена разовыми командами) и по ГОСТ 26765. 52 - 87 (для основного обмена информацией). Внешний интерфейс по ГОСТ Р 50832 – 95 Сетевой интерфейс типа AS 4074. Использование открытых унифицированных интерфейсов позволяет провести глубокую унификацию, охватывающую все компоненты машины - аппаратные модули, конструктивное исполнение и программное обеспечение. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 24
БЦВМ цифровой авионики (90 -е годы XX века) Разработка семейства БЦВМ-386/486 начата в АО РПКБ в 90 -х годах. Процессор общего назначения БЦВМ-386 построен на базе МПК i 386 DX (тактовая частота 20 МГц) и обеспечивает в режиме плавающей запятой на коротких операциях быстродействие от 0, 77 до 2, 86 млн. оп. /с. В составе процессорного модуля предусмотрено ОЗУ 512 Кб, ПЗУ 512 Кб, флэш-память 1 Мб и ОЗУ полетных заданий 64 Кб. Модули внешнего интерфейса обеспечивают обмен в соответствии с ГОСТ 26765. 52 - 87 и ГОСТ 18977 - 79. Наработка на отказ БЦВМ-386 10 000 часов Масса 9 кг Энергопотребление 100 Вт. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 25
БЦВМ цифровой авионики (90 -е годы XX века) Базовая модель БЦВМ-486 (БЦВМ-486 -1) Модуль ЦП на базе МПК i 80486 DX 2 Тактовая частота 50 МГц Быстродействие при фиксированной точке регистр – регистр 50 млн оп/с регистр - память 15 млн оп/с умножения (32 х32) 2 млн. оп. /с ОЗУ и ЭЗУ емкостью по 2 Мб. Наработка на отказ Масса Энергопотребление 10 000 ч 13 кг 120 Вт. Для отработки программного обеспечения предлагается рабочее место программиста РМП БЦВМ-486. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 26
БЦВМ цифровой авионики (90 -е годы XX века) БЦВМ-ОН «Багет-33» с открытой архитектурой (дополнительные модули) Модуль ЦП на базе МПК Тактовая частота Системная шина Операционная система Статическое ОЗУ ЭЗУ 4 Мб 2 Мб. Наработка на отказ Масса Энергопотребление R 3000/R 3010 25 МГц VME Vx. Works 10 000 ч 15 кг <75 Вт. Разработчик: 1/31/2018 НИИСИ РАН (КБ “Корунд-М”) Применение ВТ в БРЭО ЛА 27
БЦВМ цифровой авионики (90 -е годы XX века) БЦВМ-ОС «Багет-25 -02» с открытой масштабируемой архитектурой обработки сигналов (ОМАПС) Модуль ПД на базе МП 1 В 812 (аналог R 3000) Тактовая частота 28 МГц Системная шина VME Внешние интерфейсы Mil-std-1553 B, Q-bus, Arinc-429, Ethernet 10/100 на PMC (мезонинных PCI-модулях по IEEE 1386. 1) Операционная система Vx. Works Три модуля ЦОС на базе МП 4 x 1 B 577 (аналог DSP 96002) Связь модулей через многозвенные кольцевые шины I-bus и HS-bus Разработчик: Использование: 1/31/2018 НИИСИ РАН (КБ “Корунд-М”) РЛСУ Су-30 МКК. Применение ВТ в БРЭО ЛА 28
Цифровая авионика Основные НИР (Л 1, ч1, стр. 29) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 29
Интегрированная модульная цифровая авионика (четвёртое поколение с конца 80 -х годов XX века) (Л 1, ч1, стр. 67) Функциональная схема КБО самолёта F-22 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 30
Открытая архитектура (IBM PC) • Полное описание компьютера, доступное для сторонних разработчиков • Протокол системной шины подробно описан • Правила взаимодействия программ и периферийных устройств стандартны • Процессора обладает стандартным набором команд 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 31
Стандарты открытой архитектуры КБО Конструктив ARINC-600, Евромеханика МЭК 297 -386 6 U, 3 U, Compact PCI, PC-104, PMC Интерфейсы VME-64, Compact. PCI 2. 0, P 3. 0, Fibra Channel ANSI X 31230 -1994, Centronics IEEE 1284 -1994, VITA-1994 Программное Стандарты POSIX, ARINC-653 обеспечение 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 32
Тема 2: Построение процессоров Способы реализации алгоритмов Аппаратный Программно-аппаратный Функциональные блоки Языки высокого уровня Универсальные процессоры Заказные СБИС Ассемблеры Специальные процессоры Мультипроцессоры ПЛИС 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 33
ПЛИС программируемые логические интегральные схемы • CPLD (Complex Programmable Logic Device) Сложное программируемое логическое устройство содержит относительно крупные программируемые логические блоки — макроячейки, соединённые с внешними выводами и внутренними шинами. Функциональность CPLD кодируется в энергонезависимой памяти, поэтому нет необходимости их перепрограммировать при включении. • FPGA (Field-Programmable Gate Array) Программируемая вентильная матрица содержат блоки умножениясуммирования, которые широко применяются при обработке сигналов, а также логические элементы (как правило, на базе таблиц перекодировки — таблиц истинности) и их блоки коммутации. Программа для FPGA хранится в распределённой памяти, которая может быть выполнена как на основе энергозависимых ячеек статического ОЗУ, так и на основе энергонезависимых ячеек Flash-памяти или перемычек antifuse. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 34
Фоннеймановская архитектура и принципы её построения • Использование двоичной системы счисления • Программное управление • Память компьютера хранит и программы и данные • Ячейки памяти имеют адреса • Команды выполняются последовательно, но возможен условный переход (скачёк в выполнении команд) http: //ru. wikipedia. org/wiki/Файл: Архитектура_фон_Неймана. png 1/31/2018 • Конфигурация и система команд неизменны Применение ВТ в БРЭО ЛА 35
Способы построения системы команд по критерию оптимальности. • Минимум команд в программе. Достаточно большое число составных команд CISC (Complex Instruction Set Computer). Составные команды снижают гибкость системы. Команды имеют разное время выполнения. Сложно повысить производительность. • Максимальная гибкость. Команды близки к элементарным операциям. RISC (Reduced Instruction Set Computer). Объем программ увеличивается. Время выполнения команд можно ограничить. Возможно повышение производительности 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 36
Характерные особенности RISC-процессоров. • Фиксированная длина машинных команда и простой формат команды • Команды преобразования данных проводятся только над содержимым регистров. • Регистры обмениваются с памятью только с помощью специализированных команд пересылок • Большое число РОН (регистровые файлы) • Проведение изменений только над базовым словом • Отсутствие микропрограмм внутри самого процессора 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 37
MIPS • Million Instructions Per Second миллионов команд в секунду • Marketing's Idea of Processor Speed скорость процессора как маркетинговый фактор • Meaningless Indicator of Processor Speed бессмысленный показатель скорости процессора • Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages процессор без блокировки этапов конвейера 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 38
Архитектура процессора MIPS http: //ru. wikipedia. org/wiki/Файл: MIPS_Architecture_(Pipelined). svg 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 39
Базовые команды • Арифметические ( «сложить» , «вычесть» ); • Битовые ( «логическое И» , «логическое ИЛИ» и «логическое НЕ» ); • Присваивание данных ( «переместить» , «загрузить» , «выгрузить» ; • Ввода-вывода (обмен данными с внешними устройствами); • Управления ( «переход» , «условный переход» , «вызов подпрограммы» , «возврат из подпрограммы» ). 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 40
История создания процессора MIPS 1981 Группа разработчиков Стэндфордского университета во главе с Джоном Л. Хеннесси (John L. Hennessy) начинает работу над процессором MIPS. 1984 Основание компании MIPS Computer Systems Inc. 1985 Выпущен первый MIPS процессор R 2000. 1989 Размещение акций MIPS Computer Systems Inc на фондовой бирже NASDAQ. 1990 Лицензирование своих разработок для сторонних поставщиков (MIPS IP-core). 1991 Разработан 64 разрядный R 4000. 1992 Компания Silicon Graphics Inc (SGI) выкупает акции, преобразует MIPS Computer Systems Inc во внутреннее отделение MIPS Group и, затем, в дочернюю компанию MIPS Technologies Inc. 1994 Выход процессоров R 8000. 1996 R 10000. 1998 R 12000. 1998 Компания SGI принимает решение о переходе на использование процессоров Intel Itanium, после чего продаёт часть, а к 2000 году и все акции MIPS Technologies Inc. 2000 Компания MIPS Technologies Inc продолжает активную деятельность. Часть прибыли поступает благодаря лицензируемой архитектуре. 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 41
Алгоритмы ЦПОС Базовая операция MAC Multiplicate & ACcumulate 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 42
Архитектура ЦПОС http: //ru. wikipedia. org/wiki/Файл: DSP_Memory_Architecture_rus. svg 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 43
Способы повышения производительности в ЦПОС • Конвейерное выполнение команд • Регистровые файлы • Аппаратный умножитель • Аппаратный сдвигатель (shifter) • Дополнительные АЛУ • Специальные устройства генерации адресов со специальными методами адресации • Аппаратная организация циклов • Специализированные команды (функции) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 44
Классификация ЦПОС • Стандартные (conventional) ЦПОС (реализация MAC) Texas Instrument TMS 320 c 2 x/2 xx/24 x/5 x Analog Device ADSP-21 xx Motorola DSP 56000 • Улучшенные стандартные ЦПОС (параллельные операции) Texas Instrument TMS 320 c 55 x Motorola DSP 56301 Lucent Technologies DSP 16 xxx Analog Device ADSP-216 xx (SHArc) • Суперскалярные ЦПОС (параллельные команды) • Статическая суперскалярность или VLIW Texas Instrument TMS 320 c 62 xx/64 xx/67 xx Lucent Technologies и Motorola MSC 810 x Analog Device ADSP-TS 101/20 x (Tiger. SHArc) • Динамическая суперскалярность LSI Logic Corporation ZSP 164 xx (16 разрядов, 200 МГц) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 45
Архитектура ЦПОС http: //ru. wikipedia. org/wiki/Файл: DSP_MAC_TI_rus. svg 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 46
Архитектура ЦПОС http: //ru. wikipedia. org/wiki/Файл: DSP_MAC_improved. svg 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 47
ЦПОС ADSP-TS 201 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 48
Архитектура ЦПОС http: //ru. wikipedia. org/wiki/Файл: DSP_Hybrid_architecture_rus. svg 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 49
ГУП НПЦ «ЭЛВИС» 1892 ВМ 3 Т (MC-12) 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 50
НТЦ «Модуль» Neuro. Matrix 1879 ВМ 2 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 51
Устройства ввода-вывода и периферии • Каналы прямого доступа к памяти (ПДП DMA) • Таймеры • Контроллер прерываний • Последовательные и параллельные устройства ввода -вывода, реализующие различные протоколы • Модули АЦП и ЦАП • Специализированные модули ЦОС (3 G, кодеки) • Порты обмена информацией между процессорами • Сопроцессоры специальных задач • Генераторы сигналов ШИМ 1/31/2018 Применение ВТ в БРЭО ЛА 52
Скачать презентацию Курс лекций Применение вычислительной техники в бортовом радиоэлектронном
Применение ВТ в БРЭО ЛА.презентация.ppt