Эволюция разработки операционных систем для БЦВМ ракетных комплексов разработки НПЦ АП

Б.Н.Вихорев, А.Г.Глазков

(Москва, ФГУП НПЦ АП им. академика Н.А.Пилюгина)

Специфика разработки операционных систем (ОС) для БЦВМ, работающих в реальном времени, заключается в цикличности работы комплекса программного обеспечения (ПО), необходимости синхронизации ввода информации с чувствительных элементов и вывода командных сигналов с работой управляющих программ, безусловное обеспечение достаточности временных ресурсов для работы комплекса ПО, а так же обеспечение безотказности управления, как за счет резервирования аппаратуры БЦВМ, так и специальных программ контроля правильности хода вычислительного процесса и восстановления интегральной информации из-за возможных сбоев инициируемых, в частности, космическими лучами.

Авторы этой статьи проводили разработку ОС, начиная с первой БЦВМ в космосе [1].

Для обеспечения безотказности работы этой БЦВМ «Аргон-11С», разработки НИИЦЭВТ, была выбрана структура вычислительного комплекса с трехкратным резервированием БЦВМ и аналоговым мажоритированием выходных командных сигналов.

Для парирования сбоев БЦВМ, вероятность которых как минимум на порядок больше вероятности отказов, применялись разные приемы и в частности обмен информацией между гранями резервирования.

Была разработана многоуровневая структура диспетчерских программ. Этот принцип организации вычислительного процесса с определенными модернизациями был сохранен для всех последующих БЦВМ, разработки НПЦ АП.

Качественным скачком в развитии бортовых вычислительных систем была разработка БЦВМ «БИСЕР-2», в состав которой был включен канал ввода-вывода (КВВ), обеспечивающий информационный обмен с внешними абонентами последовательным интерфейсом, параллельно с работой процессора.

На выходе КВВ был введен битный мажоритарный элемент (МЭ), позволяющий достоверно фиксировать аномалии в работе каждой резервированной грани процессора в дополнение к выработке сигнала готовности.

По фиксации МЭ КВВ аномалии в работе одной грани резервированных БЦВМ был организован межгранный обмен, обеспечивающий копирование оперативного запоминающего устройства за один цикл БЦВМ.

Наибольшего совершенства ОС достигла при разработке СУ орбитального корабля «Буран». Для безусловного выполнения требований двухотказности в любом тракте СУ орбитального корабля «Буран» в вычислительной системе было использовано четырехкратное резервирование БЦВМ «БИСЕР-4». Объем внешних абонентов на порядок превысил обычный состав для ракетных комплексов. Так, например, вместо одного или двух дешифраторов на 256 разовых команд в СУ орбитального корабля «Буран» был 21 дешифратор.

Был введен механизм паспортов программ пользователей, что вкупе с перемещаемостью программ значительно упростило формирование пакетов программ, работающих на разных участках. В частности в паспорте указывалось время работы программы в цикле управления. Это позволило достоверно контролировать достаточность временных ресурсов вычислительного процесса. Большой объем программ, значительно превышающих объем ОЗУ «БИСЕР-4» в 128к, реализовался с помощью перезагрузки ОЗУ с магнитофона емкостью 2000к.

С целью дальнейшего повышения надежности последующие БЦВМ «БИСЕР-3» и «БИСЕР-6» были разработаны с мажоритированием блоков БЦВМ. Для БЦВМ «БИСЕР-3» ОС «БИСЕР-4», была модернизирована с использованием макрокоманд, заменявших отсутствующие в «БИСЕР-3» команды «БИСЕР-4», а БЦВМ «БИСЕР-6» имела все команды «БИСЕР-4» так что использования макрокоманд не потребовалось.

Внедрение персональных компьютеров в наземный комплекс позволило реализовать интеллектуальный интерфейс с отображением результатов испытаний в символьном виде, а точностных параметров в физических величинах.

Для эксплуатации подвижного варианта ракеты «Тополь-М» был создан банк диагностических сообщений по результатам испытаний, а так же оперативные сообщения, обеспечивающие подсказку экипажу во время движения.

Кроме того, на экране дисплея отображается карта местности и на ней текущее положение пусковой установки, а так же производится накопление телеметрической информации для последующей обработки.

Для технологической отладки ПО разработаны шаблоны отображения, обеспечивающие итоговую диагностику работы СУ.

Для космических комплексов в персональном компьютере дополнительно формируется ПЗ и частично храниться ПО управления подготовкой и регламентом комплекса.

Литература

1. Глазков А.Г. Первая Советская БЦВМ в космосе /Сб. докл. XXVIII Академических чтений по космонавтике. – М., 2004.

2. Глазков А.Г. Космическая одиссея вычислительного комплекса на базе БЦВМ С-530 / Сб. докл. XXIХ Академических чтений по космонавтике. – М., 2005.

Эволюция разработки операционных систем для БЦВМ
ракетных комплексов разработки НПЦ АП

Б.Н.Вихорев, А.Г.Глазков

(Москва, ФГУП НПЦ АП им. академика Н.А.Пилюгина)

Литература

1. Глазков А.Г. Первая Советская БЦВМ в космосе /Сб. докл. XXVIII Академических чтений по космонавтике. – М., 2004.

2. Глазков А.Г. Космическая одиссея вычислительного комплекса на базе БЦВМ С-530 / Сб. докл. XXIХ Академических чтений по космонавтике. – М., 2005.