автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка специализированных вычислительных систем на базе мультиплексных каналов информационного обмена с общим управлением для магистральных самолетов

московский институт инженеров грашдагокой авиации

На правах рукописи

ЦОДЫКОВСКИЙ Евгений Исидорович

УДК 629.7.054

разработка специализированных вьгшсжтельнш:

систем на базе мультиплексных каналов информационного 0в.1ена с общим управлением для'

Специальность 05.13.13 - "Вычислительные машины,

комплексы, системы и сети"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МАГИСТРАЛЬНЫХ САМОЛЕТОВ

Москва 1990

Работа выполнена в Московском институте инженеров гражданской авиации.

Научный руководитель

докт.техн.наук, профессор Кривенцев В.И.

Официальные оппоненты

доктор технических наук Менн А.,А.

.доктор технических наук, доцент Горбунов В.Л.

Ведущее предприятие - указано в решении Совета

Защита диссертации состоится "... ...... 199 ^г.

в ^^ час. не 3/> ///////У /з*

г. Ак^^г ^

О диссертацией можно озннкомиться

Автореферат разослан "...." ............... 199 г.

Учений секретарь специализированного Совета "

ОЫДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена разработке специализированных вычислительных систем на базе мультиплексных каналов информационного обмена с общим управлением для магистральных самолетов.

Актуальность темы. Современное оборудование магистральных самолетов характеризуется наличием большого числа вычислительных структур, входящих в состав различных систем я комплексов бортового оборудования. Это обстоятельство привело к увеличению объема информационных связей между системами и комплексами летательного аппарата, реализованного за счет усложняющегося общесамолетного фидера. Другой особенностью яшшется интеграция цифрового оборудования в комплексы, выполняющие основные функции по управлению, индикации, связи, навигации и цр. \

Для обеспечения упорядоченного информационного обмена между интегрированными системами и комплексам разрабатываются системы управления информационным обменом по мультиплексным каналам, что позволяет значительно снизить массо-гаоаритньге показатели общесамолетного фидера, обеспечить контооль на борту за всеми системами и комплексами, осуществлять гибкую реконфигурации структурных связей бортового оборудования в случае возникновения отказов.

В настоящее время наряду с традиционными видами систем управления бортового оборудования можно говорить о появлении нового вида систем управления - информационных систем управления. Теобхсдимость обеспечения высокой надежности данного вяда вычислительных систем Ензвали значительны*) поток исследования к

разработок в области создания систем управления, устойчивых к неисправностям аппаратуры. Вычислительные системы, способные продолжить функционирование в полном объеме при возникновении неисправностей аппаратуры и ошибок, в программном обеспечении принято называть отказоустойчивыми. Уже существуют и успешно эксплуатируются серийные отечественные и зарубежные отказоустойчивые системы. Между тем, исследования и разработка отказоустойчивых систем как правило производятся независимо в направлении обеспечения отказоустойчивости аппаратурными средствами и в направлении обеспечения отказоустойчивости программными методами. Кроме того, для информационных систем управления очень важной особенностью является идеология и реализация программного обеспечения по управлению информационными потоками канала. При этом циклограмма информационного обмена на МКИО должна обладать важнейгсзй характеристикой - сбоеустойчивостью. В этой связи тема диссертации, направленная на исследование методов и средств обеспечения и поддержки отказоустойчивости системы управления в целом и сбоеустойчивости циклограммы обмена в каналах аппаратурно-прогреммныш методами, представляется актуальной.

Цель работы состоит в создании методов я средств для разработай специализированных вычислительных систем на базе мультиплексных каналов информационного обмена с общим управлением для магистральных самолетов для того, чтобы придать этим системам свойства управления информационными потоками в каналах, устойчивости к возникающим неисправностям аппаратуры внутри системы, так и неисправностям в системах, являющихся абонентами мультиплексных каналов.

Методы исследования. Задачи, поставленные в работе, решались с привлечением аппарата теорий: языков программирования, графов,

сетей Петри, вероятности, систем массового обслуживания, чисел, расписаний и других методов теоретического и системного анализа.

Научная новизна работы состоит в разработке и анализе новой структуры вычислительной системы, основанной на создании простейшей структурной единицы бортовой распределенной вычислительной системы с уменьшенным количеством резервируемых екчислительных блоков при заданной надежности на систему, разработки в анализа необходимых условий построения циклограммы обмена и алгоритма построения оптимальной циклограммы информационного обмена на канале, предложен алгоритм зосотановления циклограммы в условиях возникновения активного отказа.

Практическая ценность работы. Разработана модель надежности информационной системы управления и обобщенная имитационная модель анализа простейшей структурной единицы (ГЮЕ). На базе ПСЕ построена информационная система управления, а ни базе модели надежности расчитаны надежностные показатели вычислительной структуры. На основе методики построения циклограммы предложена оценка производительности мультиплексного канала. Разработана методика создания отказоустойчивой системы управления мультиплексными каналами, предложена структура моделирук-иеги стендового комплекса для отработки программного обеспечения контроллеров системы.

Реализация результатов. Полученные в работе -результаты явились основанием для разработки мультиплексной системы распределения потоков информации (ЖГПК) для изделия 77. £ настоящее время на базе изложенш-'х б диссертации материалов прокз&г-а занята эскизного проекта МСРПК-77 разработал технически!! проект на систему. Использование результатов работы подтверждено зр-тгот о внедрении.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 14 научно-технической конференции молодых ученых и специалистов МИЭА, посвященной 60-летию присвоения комсомолу имени В.И.Ленина (1905г.), на школе-семинаре, посвященной 20-летию ОВТ МАИ в г.Москве (1985г.), на Ш Всесоюзном симпозиуме "Перспективы развития вычислительных систем" з г.Риге (1989г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс и эксплуатация воздушного транспорта" в г.Москве (1990г.)

Личный вклад автора. Основные результаты,'составляющие содержание диссертационной работы, получены самостоятельно. По темч диссертации опубликовано II работ.

Структура и объем работы. Диссертация соотоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы/Наименований, приложения, рисунков, 8 таблиц. Приложения содержат страниц. Всего 230 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой части на основе выполненного обзора работ сделан вывод о том, что комплексирование бортового оборудования привело к необходимости аппаратного упрощения внешне« информационной среды бортовых электронных систем и комплексов. Внешняя среда является средой передачи информации внутри БРЭО.

Определение: Совокупность аппаратно-программных средств информационно связывающих множество функционально законченных подсистем в единый цифровой комплекс,и позволяющих осуществлять . организованный обмен информацией между элементами множества с помощью отдельных слов или специализированных сообщений, называется средой передачи информации (СПИ).

Для аппаратного упрощения СПИ в качестве каналов передачи информации предлагается использовать мультиплексные каналы информационного обмена с централизованным управлением и при этом качество СПИ находится в прямой зависимости от следующих структурных элементов среды:

- интерфейсного протокола и дисциплины обмена на канале передачи информации;

- свойства отказоустойчивости вычислительной системы, обслуживающей канал;

- особенностей бортовых вычислительных машин, на которых стрбится вычислительная система.

Особеннбстям реализации первых двух структурных элементов среды посвящены последующие главы диссертации.

Вторая глава посвящена построению отказоустойчивой системы управления информационным обменом на мультиплексном канале.

Требования к информационному обмечу на мультиплексном канале предъявляются такие, чтобы СПИ не снихача характеристики надежности^ безопасности, живучести, выполнения основных самолетных режимов (пилотирование, навигация, взлет, посадка, специальные задачи). Основным способом достижения требуемых показателей по надежности, безопасности, живучести является повышение степени отказоустойчивости системы Б .

Повышать надежность цифровой техники можно путем повышения надежности отдельных логических элементов, или путем ьнесения в избыточную структуру системы свойства отказоустойчивости. В диссертации предлагается комбинированный метод введения избыточности, основная цель которого состоит в том, чтобы используя функциональную и временную избыточность систем, входя.":их э состав комплекса, появилась возможность чоекл'знйя степени отказоустойчивости, не увеличивая объче чго-го р>;'-,и';ляг<з"Ь1-:-.о:

единиц комплекса.

Опираясь на условия интерактивной совместимости:

- если одно из вычислительных средств систрмы посылает управляющее сообщение, то все исправные вычислительные средства, которым послано это сообщение выполняют его;

- если вычислительное средство, посылающее сообщение исправно, то каждое исправное вычислительное средство, принимающее это сообщение, выполняет все действия предписанные им по этому сообщению, '

и требования межсистемной связи:

- каждое посланное сообщение не искажается при передаче;

- подсистема, принимающая сообщение, знает кто его послал;

- факт отсутствия сообщения поддается установлению (синхронные таймерные сообщения);

-'"подпись" исправной подсистемы, передающей сообщение или ретранслирующей чужое сообщение нельзя "подделать". Любое содержание "подписанных" подсистемой сообщений поддается контролю, при этом принимающая подсистема в состоянии проверить подлинность "подписи" на Сообщении;

- каждая подсистема формирует у себя матрицу состояния А. Элемент матрицы А равен "I" в том случае, если мнение подсистемы ь об исправности подсистемы ^ положительное, иначе элемент матрицы = "0", то есть

- элемент матрицы состояния А для Б -ой подсистемы;

- оценки ("мнения") контролируемой подсистемы;

V - множество оценок работоспособности компонент в системе. Матрацу состояния можно представить

3 3 (Уд) А ; Уц <=У

, где ( I )

5

НаиДи.--.Дц.....

~ (^liбулева переключательная функция.

Для определения значения переключательной функции широко используется мажоритарный (или "голосующий") элзмент с логикой большинства.

Переключательная функция имеет следующие свойства:

1. Если количество аргументов = I, то (Gl)= G l .

2. Если количество аргументов = 0, то (CU)- 0.

3. Если количество аргументов > I, то

"i, eeOTÜiK€M«Wl(*l],K»(L*lVÄ

ß, eWHftuEM^XK-l},K<(L^i)/2 ( 3

В известных работах Лэмпорта Л., Шостака Р., Пииса М., Ави-жениса A.A., Кейли Дж.П. и других авторов описана стратегия выбора количества элементов резервирования для построения отказоустойчивых систем при заданном требование на количество отказов. При этом учитывались только активные элемента системы, находящиеся в "горячем резерве". В ряде случаев при построении бортовых распределенных вычислительных систем (ЕРВС) в состав систем входят элементы, позволяющие косвенным образом следить за состоянием интересующих подсистем и формировать свое "особое мнение" для принятия правильного решения. Такие подсистемы являются подсистемами-посредниками. Использование подсистем -посредников позволяет уменьшить количество активных подсистем.

Для доказательства этого утверждения может быть использована переключательная функция ( 2 ). Определим алгоритм, обеспечивающий работоспособность отказоустойчивой скстекн в вычислительной среде, обладающей склонностью к понвлениг. отказов, как алгоритм AOC(tn), где га - каличестзо отказов.

Пусть К - количество резервировании* лодснст'.м у.онапчгся;

Р - количество подсистем-посредников комплекса.

Алгоритм АОС (пг)

I. т. = 0.

1. Контролируемая подсистема комплекса посылает сообщение о своем функционировании всем подсистемам.

2. Каждая из подсистем рассылает друг другу мнение о работоспособности контролируемой системы..

3. Построение матрицы состояния ( I ).

П. га / 0.

1. Контролируемая подсистема комплекса посылает сообщение о своем функционировании всем подсистемам.

2. Пусть для каадой К-ой подсистемы будет принимать значение, соответствующее величине, которое устанавливает К-эя подсистема в результате анализа полученного сообщения от 1-ой контролируемой подсистемы. Если сообщение не приходит, то (Х'ик = 0» Значение К-ая подсистема посылает каждой из подсистем комплекса кроме контролируемой.

3. Каждая К-ая подсистема получает мнение от I -ой подсистемы о д -ой контролируемой подсистеме, которое выработано на шаге 2.

4. Каддая подсистема определяет значение переключательных функций ( 2 ) и формирует матрицу состояния ( I ). Причем следует отметить, что матрица состояния А имеет размерность

[к* (К + 5)] , где 5 - количество дополни тельных членов переключательной функции, определяющих связи с подсистемами- посредниками. Количество элементов, по которым определяется значение переключательной функции = К. В случае обнаружения отказа места элементов отказавшей подсистемы в переключательных функциях занимают элементы подсистем-посредников. Тем самым исходная

матрица состояния А заменяется ее минором.

Теорема I.

В однородных распределенных вычислительных системах с числом параллельных выполняемых задач Т > I и в условиях требования работоспособности системы при т. -отказах количество резервных подсистем С1. может удовлетворять выражению

С». 4 Зт. .

При поиске неисправностей подсистемы, основываясь на принципах работы переключательной функции , можно утверждать, что для слабосвязанной системы (когда подсистемы не имеют прямых информационных связей со всеми подсистемр'.тк комплекса) требование повышения степени отказоустойчивости на единицу приводит к увеличению количества подсистем на 3. Если рассмотреть класс систем полиосвязанных с матрицей связи I I ... I I I I... I

а -

1«

где

наличие "I" означает информационную связь с другой подсистемой, то выражение

С = Зт.

может быть трансформировано в выражение: . Ст я 3 + (т. - I ). Опираясь на выводи теоремы I модно утверждать, что "лл однородных распределенных вычислительных систем с числом параллельно выполняемых задач Т>1 и в условиях требования работоспособности при т-отказах количестго резервированных подсис-тегя П может удовлетворять следуганм выражениям: - для слабосвязанных скотом:

;ср - '.зт - Р)*Т;

- для полносвязанных систем:

сп0 = (з + т - т)*т.

Простейший элемент отказоустойчивой резервированной системы с полносвязанной структурой функционально представляет собой гъ = Т троек вычислителей, каадая из которых может решать свои функциональные задачи. Геометрическая интерпритация простейшего элемента при числе задач Т = 2, которое имеет наибольшее практическое значение душ бортового оборудования, пред-

г

ставлена на рис.1. Т-- 2

Рис.1. ПСЕ с количеством решаемых задач Т = 2 При построении модели надежности различные состояния простейшей структурной единицы (ПСЕ) для БРВС определяются событиями, имекицчми место в системе в процессе функционирования. Данная модель характеризуется конечной стационарной цепью Маркова с непрерывным временем и она позволяет в пространстве состояний М для ПСЕ:

М1 - полностью работоспособное состояние системы; М8 - полный отказ системы; определить вероятность Р(СО (I =1,8) пребывания системы в каждом из возможных состояний М'с £ М о перечисленными событиями, причем потоки событий пуассоновскье с параметром £ .

Динамика перехода системы из состояния в состояние может быть описана в форме уравнений состояния:

..Р10'<Р(0 - Р(0

«ко-е^»?^

К'0

Ъ = О

где где

Ф(ъ) - переходная функция систем); вёйтОр начальных условий.

На основании доказательства теоремы I и модели надежности строится модель процесса-контроля и автоматического восстановления и сйобшеннал имитационная модель анализа ПСЕ ЬРВС.

Структура ПСЕ состоит из двух триад контроллеров, управляющих МКИО и 6 точки зрения ме»контроллерного взаимодействия обладает следующей симметрией.

Вертикальные связи между контроллерами определяют взаимодействие меящу левым в правым соседом для каждого контроллера в одной триаде. Горизонтальные связи определяют взаимодействие рассматриваемого контроллера в данной триаде о контроллером из другой триады, который находится с рассматриваемым контроллером в кольце. Упрощенный вариант описываемой структуры ПСЕ представлен на рис.2, на котором использованы обозначения:

Триада I Триада 2

Рис 2, Схема взаимодействия контроллеров П^Е Гз - рассматриваем!.-,: контроллер; Р - прзвт: сосед по триале; I, - лепыИ -сосед кс- триаде; Ы - сое ел по колику; 1,'] - левый соег;д соседа по гольцу;

ЙК) - правый сосед согеда по кольцу.

Принята! система обозначений позволяет производить настройку алгоритмов контроля и восстановления в кавдом контроллере ПСЕ, при этом матрицу состояния А5 можно представить в виде:

В третьей главе исследоБаны процессы распределения информационных потоков в каналах передачи тт"формации.

Важнейшей составляющей, оказывающей влияние на качество среды передачи информации, является дисциплина обмена в канале передачи информации. Для бортовых распределенных вычислительных систем характерно наличие большого объема информации, участвующей в обмене мзаду составляющими ЕРВС, Количество параметров колеблется в пределах от 300 до 2000 единии. Спектр частот смены информации составляет диапазон от 0.01 Гц до 100 Гц. Орх'ани-зация информационного взаимодействия между системами и комплексами, входящими в состав ЕРВС, с помощью мультиплексных каналов информационного обмена (МКИО) требует определенной технологии создания циклограммы обмена на МКИО. Технологическая цепочка включает в себя ряд обязательных этапов, одним из которых является этап оптимизации информационных потоков на МКИО. Создание циклограммы по своей сути является процессом оптимального многокритериального синтеза, основными внутренними критериями которого должны являться минимальная загрузка канала и минимальный объем памяти для хранения канальной программы, а внешними критериями - минимальная стоимость системы.

При построении циклограммы обмена информационный поток в мультиплексном канале можно разбить на целую серию сеансов об-

Ас

Vss

V«* \/м9

мена между абонентами, причем один сеанс обмена между двумя абонентами (либо мезду контроллером и абонентами) можно представить в виде отрезка на действительной прямой, причем длина отрезка зависит от количества информации, передаваемой в данном конкретном сеансе обмена. Построение циклограммы может быть сведено к решению следующей задачи (рис.3): на положительной полуоси действительной прямой (К* ) необходимо так расположить К бесконечных серий отрезков, чтобы выполнялись следующие условия:

- все отрезки одной серии имеют одинаковую, наперед заданную, длину;

- расстояние между соседними отрезками в одной и той же серии может колебаться, но только не превышать наперед заданного фиксированного предельного значения;

- никакие два отрезка на прямой, к какой бы серии они не относились, не должны пересекаться.

8*1 !

! ^

Л

"/А

(1-й отрезок 1-ой серии)

¿г

(1-й отрезок 2-ой серии)

3*

(1-й отрезок К-ой серии)

Рис. 3.

Для решения поставленной задачи доказаны следующие утверждения. Лемма I.

Не существует решения периодической задачи с хотя бы одним иррациональным отношением периодов, то есть когда найдутся

/ ' J-o

серии.(L -я H.j -я), периоды__которь'х дают,,иррациональное отно-. ..

шение: t;_ /1 ^ ^ (Jl , где ^L - множество иррациональных'

чисел.

Лемма 2.

Вектор L = ... Дц! •••» i*) является реше-

нием периодической задачи тогда и только тогда, когда для любых двух серий ( L , ^ - ^еШ ) точки вида (SLt-u - Sjtj) при всех z&i^DJ и не принадлежат отрезку

CLj*[3j-3t-SL , З^-Зг.*^] * где I Cl^- критический отрезок L -ой и j -ой серий;

t ^ - период l -ой серии;

- начало ^ -ой серии (левый конец 1-го отрезка j -ой серии), рис.3;

^ф ~ ая0113- отрезка L ( ^ )-ой серии.

Теорема 2.

Вектор L = (t ^ , 1, ... . , Si, Йг,, ... , ) со всеми рациональными взаимными отношениями периодов образует решение периодической задачи тогда и только тогда, когда для любых двух серий (L -ой и j -ой) их критическая решетка и критический отрезок С ¡.^ -не пересекаются: MLj Л Clj = 0.

Теорема 3.

Величины ti"l\(i)tt...(tn - П (к,) t являются решением периодической вадачи тогда и только тогда, когда величина t в А удовлетворяет условию:

' &L. .+ Si+ < t , при этом значения ^.....Й* - произвольные, удовлетворяющие условиям:

Ъъ > s* » s; • • » • » • •

Теоремн 2 и 3 определяют необходимые условия к построению

I

программного расписания и разработке математической модели канала обмена. Циклограмма обмена представляет собой программное расписание появления в канале труппы параметров под определенным номером I. ;

- частота появления данной группы з канале согласно протоколу взаимодействия ;

г- СО

с - массив номеров абонентов, которым предназначается данная группа параметров. Обозначим:

t^ - временной интервал передачи l -ой группы в канале; Tu - временной такт повторения l -ой'группы в канале, тогда необходимым условием создания циклограммы обмена в соответствии с теоремой I является вложенность отрезка Тг на отрезке Тм , Где

V ^oL-r^f-- , где

t.'l J ом

toi" ir- - кратность группы внутри цикла.

'L 2-' р Загрузка канала ZQ - 2. • +„• , но полная загрузка ¡.»1 J

канала

Z « Z0 * Д 2 , где д2 - потеря производительности за счет округления и согласования частот передачи информации, причем

Таким образом, построзние циклограммы обмена на канале можно свести к разбиению натурального ряда М на непересекающиеся классы вычетов с модулями , связанными взаимооднозначным соответствием с частотами передачи информации на канале. Перед началом организации циклограммы необходимо все параметры разбить по признаку:

Кавдая груша параметров соответствует своему классу внче-

пересекающиеся классы вычетов можно представить ветвлением ориентированного дерева I. ; представляющего собой циклограмму обмена:

каждый узел характеризуется тактовым расстоянием t0'L и начальной фазой Чо1 ;

Рк - количество узлов на данном уровне дерева. Для решения оптимизационной задачи методом "ветвей и границ" определяется целевая функция:

тов Ч ( raod Р ). Процесс разбиения натурального ряда на не-

L--F(A,4) , где

и находится m la ее на множестве • L > где 11*4 II ~ матрица коэффициентов состояния;

базис из простых натуральных чисел.

О, в противном случае ; sr ЗС • • ~ i.

¡et, ^

В результате решения данной оптимизационной задачи может быть получена циклограмма обмена.

Данный алгоритм позволяет создать циклограмму информационного обмена на любом канале типа "Общая шина" с элементарной дисциплиной взаимодействия между абонентами канала. Данная дисциплина подразумевает только синхронный обмен информацией, то есть канал предоставляется для обмена тому или иному абоненту, в соответствии с расписанием, в строго фиксированные промежутки времени. Большинство типов каналов имеет протокол обмена, позволяющий абонентам сочетать наряду с синхронным, асинхронный тип Обмена. Асинхронный тип обмена позволяет абонентам осуществлять информационное взаимодействие на канале по выставлению требования на обслуживание, то есть вопреки существующему программному расписанию.

Кроме того, каждый мультиплексный кана/; обладает свойством отказоустойчивости за счет включения в дисциплину обмена на канале понятия передачи достоверного сообщения. Контроль за достоверностью сообщения осуществляется в канале на всех четырех уровнях возникновения сбойных ситуаций. Локализация сбойных ситуаций для циклограммы обмена так же является асинхронным процессом.

Таким образом, для того чтобы не нарушать процесса выполнения асинхронного программного расписания, и при этом заложить возможность асигаронного обмена для:

- реализации запросов на обслуживание со стороны абонентов ЖИО;

- локализации сбойных ситуаций,

необходимо в циклограмме обмена предусмотреть в синхронной циклограмме пустые зоны, в которых выполняется асинхронный

обмен, то есть, заранее, ограничить, величину,загрузки канала до фиксированной величины I) и так, чтобы

1/!Л/5о-Л 4 3) . где 3) = (0.Л) и для : М11- БТЭ- 1553В составляет величину 3) ~ 0,5 + 0,7.

Алгоритм, построенный на базе решения оптимизационной задачи, позволяет составить программное расписание, произвести оценку производительности М1СИ0 с учетом наличия синхронных И асинхронных сообщений. На основе введенной классификации ошибок в работе отказоустойчивой БРВС разработан алгоритм восста-I новления циклограммы в условиях возникновения "активного" отказа МКИО.Обобщена практика решения задачи восстановления вычислительного процесса после возникновения отказных ситуаций и для класса информационных систем управления предложен и обоснован метод начального обнуления для восстановления функциональных процессов в системе после локализации отказа,,прк этом основным требованием, которое реализовывалось в процессе работы алгоритма, является требование "безударности" восстановления.

Величина затрат времени на восстановление канальной программа (циклограммы обмена) определяется выражением

14 - ЮР -

А х-и ---' Тр, где

1-Р '

Тр - единица рабочего времени на выполнение операции типа

"блокировка передатчика" в соответствии с МП.- БТЗ)- 1553В;

Р - вероятность возникновения неисправности типа "активная

генерация".

В четвертой главе предложена методика создания отказоустойчивой систем управления мультиплексного канала. Методика, реализованная в системе автоматического проектирования "Циклограмма", представляет собой технологический цикл обработки ис-

ходной информации, который можно разбить на ряд этапов:

- разработка таблиц информационного взаимодействия•(ТИВ);

' - формирование базы данных для ТИВ;

' - разработка матрицы связей в ЕРВС;

- создание протоколов информационного взаимодействия (ПИВ);

- группировка информации из ПИВ;

- оптимизация информационных потоков канала;

■ - разработка циклограммы обмена и получение канальной программы.

Результатом обработки исходных данных для вычислительной структуры типа ПСЕ ЕРВС по указанной методике являются система перекодировщиков и канальная программа ПСЕ ЕРВС. Для проверки адекватности результатов математического моделирования в диссертации предлагается структура моделирующего стендового комплекса, тлеющего ряд характерных особенностей:

- в качестве инструментальных вычислительных средств должна использоваться локальная сеть;

- система имитации внешней среды должна быть реализована с имитацией всех видов каналов, по которым взаимодействует ПСЕ БРВС;

- развитая система визуализации и регистрации;

- полная система имитации сбоев и неисправностей мультиплексного канала;

- наличие физического мультиплексного канала;

- стыковка имитаторов абонентов с базой данных ТИВ.

На базе полученных результатов диссертации была разработана мультиплексная система распределения потоков информации (НСРШ1) со стетяьга отказоустойчивости = 2, вероятность контролируемого отказа «КГ®, обеспечивающей информационный обмен в бортовом комплексе но МКИО с количеством параметров »1500.

Основные теоретические, и практические результаты, получен- г ные в диссертационной работе, заключаются в следующем:

1. В результате проработки отечественного и зарубежного опыта в разработке бортовых распределенных вычислительных систем определена структура среда передачи информации, определяют щей систему управления мультиплексными каналами и рассмотрены основные особенности реализации СПИ.

2. На основе классификации ошибочных ситуаций, возникающих в ЕРВС, исследованы условия взаимодействия вычислительных элементов внутри распределенной вычислительной структуры, предложен алгоритм, обеспечивающий работоспособность Ьтказоустойчи-вой системы в СПИ, обладающей склонностью к появлению отказов, определено необходимое количество вычислительных элементбв с ЕРВС, необходимых для поддержания требуемого уровня отказоустойчивости.

3. Предложена простейшая структурная единица в ЕРВС, на базе которой возможно построить вычислительные системы с требуемой надежностью и заданной степенью отказоустойчивости,, предложена модель для расчета надежности структуры, исследована модель процессов контроля и восстановления функционирования ПСЕ в ЕРВС.

4. На основании рассмотрения необходимых условий разработки программируемого расписания обмена по МКИО разработан алгоритм построения оптимальной циклограммы информационного обмена по МКИО.

5. Предложена методика оценки производительности мультиплексного канала с централизованным управлением и рассмотрены характеристики информационного обмена.

6. Рассмотрены особенности асинхронных сообщении в цикло-

грамме обмена, проанализирована стахостическая природа этих сообщений, определена аналитическая зависимость для среднего времени ожидания запроса на асинхронное сообщение.

! 7. Предложен алгоритм восстановления циклограммы в условиях возникновения активного отказа МКИО для осуществления "безударного" включения канальной программы, определено время на реализацию данного алгоритма.

■ 8. Предложен метод восстановления работоспособности МКИО после устранения любых неисправностей канала.

9. Разработана структура отказоустойчивой системы управле-

! * ния информационным обменом на 1ЖИ0, определены основные особенности встроенной системы контроля подобной структуры.

10. Предложена технология разработки и создания специального программного обеспечения для отказоустойчивой структуры, создана, система автоматизированного проектирования "Циклограмма" для разработки канальной программы. ' , I

П. Рассмотрена идеология моделирующего стендового комплекса для отработки СПО контроллера МКЮ. 1 -

12. На основании технических результатов работы разработана отказоустойчивая мультиплексная система управления распределения потоков информации (МСРПИ) для изделия "77", включая программное обеспечение, что подтверждается актом о внедрении.,

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ и получено 4 авторских свидетельства на изобретение.

1. Голованов П.А., Ковшр В.И., Федулов А.Н., ЦодыковскиЙ Е.И. Преобразователь последовательного биполярного кода в параллельный. Авторское свидетельство № 1231613 от 15.05.86г.

2. Ковнир В.И., Цоднковский Е.И. Преобразователь последовательного биполярного кода в параллельный. Авторское свидетель-

24 ..;■■'.:

отвой 1438007...от.27.10,87г.............. ..... • ■ .. .

" ..............' г;' " •

3. Цодыковский Е.И, Авторское свидетельство № 270442 от ;,

23.Н.87г. ' ■

, 4. Голованов К.А., Ивашинников P.íí¿, ЦодыковскийjЕ.И. Авторское свидетельство Jé 29II52 от 09.12.88г. ■

, 5. Кривенцев В.И., Цодыковский Е.И. К вопросу о Математической модели информационного канала в многомашинной вычисли-i -тельной системе. В кн. - Теория и практика технической эксплуатации пилотажно-нааигационного оборудования. - М.: МИИГА, I98Í ¡o108-115.

' 6. Цодыковский Е.И. Функционирование резервируемой вычислительной системы в среде возникновения отказов. В кн. - Теория и практика технической эксплуатации пилотажно-навигационного оборудования. М.-: МИИГА, 1989, 0. 31-40. ! 7. Русян С.Р., Рыклвн Ю.Г., Трепаков Д.А., Цодыковский Е.И. Принципы создания отказоустойчивой системы передачи, данных в

управляющих комплексах реального времени. В кн. - Архитектура

■ i

и проектирование вычислительных систем. Рига: РПИ, 1990, с..130-138. j

8. Цодыковский Е.Й. Некоторые особенности распределения информационных потоков в каналах передачи данных. В кн. - Научно-технический прогресс и эксплуатация воздушного транспорта. TesKCH докладов. - M.: I9C0, с. 94-95.

9. Голованов H.A., Русян С.Р., Цодыковский Е.И. Марковская модель для расчета надежности бортовой распределенной вычислительной системы с повышенной отказоустойчивостью. В кн. - Вопроси авиационной науки и техники, [990, вкп.9, с. 38-47.

1С. Кривенцев В.И., Цодыковский Е.И. Особенности комплекси-rr'EMiü; радиоэлектронного оборудования на базе мультиплексного

канала информационного обмена. В кн. - Теория и практика применения и совершенствования авиационного оборудования.-Межвузовский тематический сборник научных трудов..- М.: МИИГА, 1990, 0. 12-16.

II. Цоднковский Е,И. К вопросу о построении отказоустойчивой системы управления информационными каналами обмена. В кн. -Теория и практика применения и совершенствования авиационного, оборудования. Межвузовский тематический сборник научных трудов. - М.: МИГА, 1990, с. 88-93.