НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o101.pdf (1187.35Кб)

УДК 004.031.6

Россия,  Калужский филиал ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина» ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина» Московский авиационный институт (НИУ)

Одной из проблем, стоящих перед реализацией многофункциональных законченных систем на базе реконфигурируемых вычислительных полей (РВП), является проблема оптимального перераспределения логико-арифметических ресурсов в процессе роста объема функциональных задач. Независимо от сложности, все они преобразуются в орграф, функционально-топологическая структура которого накладывается соответствующим образом на РВП, реализованное, как правило, на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Ввиду ограниченности аппаратных конфигураций и функций, реализуемых посредством коммутируемых логических блоков (КЛБ), вышеназванная проблема приобретает еще более критический характер, когда появляется необходимость в пределах строго выделенного участка РВП реализовать еще более сложную задачу, по сравнению с той, которая решалась в предыдущий вычислительный такт. В таких случаях можно говорить о графах больших размерностей относительно выделенного участка РВП.
В статье данная проблема рассматривается в рамках построения диагностических алгоритмов, реализующих диагностику и контроль бортового комплекса управления космического аппарата, с помощью РВП. Приводятся примеры возникновения больших графов относительно выделенного участка РВП при формировании аппаратных уровней диагностической модели, под которой в данном случае подразумевается аппаратная реализация любого алгоритма диагностики аппаратным способом в РВП.
Рассмотрены примеры появления больших графов при формировании сложных диагностических моделей, связанных с резким отличием в образовании аппаратных уровней на близко расположенных фрагментах РВП, уделено внимание случаям возникновения больших графов при формировании многоканальных диагностических моделей.
Приводятся три основные способа решения проблемы больших графов относительно выделенного участка РВП: разбиение графа на фрагменты, использование временных окон с перемещением и запоминанием промежуточных значений функций высоких аппаратных уровней диагностических моделей, глубокое адаптивное перестроение диагностической модели.
Показано, что последний из трех способов является наиболее эффективным, но требует глубокого перестроения диагностической модели на всех ее аппаратных уровнях РВП.

1. Алексеев А.А., Кораблев Ю.А., Шестопалов М.Ю. Идентификация и диагностика систем. М.: Академия, 2009. 352 с.
2. Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В., Горячев А.Ф., Заведеев А.И. Бортовые системы управления космическими аппаратами / под ред. проф. А.С. Сырова. М.: МАИ-ПРИНТ, 2010. 304 с.
3. Земляков С.Д., Рутковский В.Ю., Силаев А.В. Реконфигурация систем управления летательными аппаратами при отказах // Автоматика и телемеханика. 1996. № 1. С . 3-20 .
4. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем: учеб. пособие для вузов по спец. «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». М.: Высшая школа, 1989. 216 с.
5. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры / под общ. ред. И.А. Каляева. 2-е изд. перераб. и доп. Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2009. 344 с.
6. Савкин Л.В. О решении задач бортового диагностирования космических аппаратов с помощью реконфигурируемых вычислительных систем // Технические науки – от теории к практике: сб. ст. по матер.   XXXIX   Международной науч.-практ. конф. № 10 (35). Новосибирск:  «СибАК», 2014. С. 79-87.
7. Савкин Л.В., Ширшаков А.Е., Новичков В.М. Диагностическое обеспечение бортовых комплексов управления космических аппаратов на базе реконфигурируемых вычислительных систем // Всероссийская научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе»: матер. (25-27 ноября 2014 г.). Т. 4. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. С. 39-42.
8. Savkin L.V., Klochko O.S., Makarov A.S. About the adaptive redistribution topology of logic arithmetical communications of a computing field in the reconfigurable system monitoring and diagnostics for onboard complex to control of the spacecraft // Proceedings of the 5th International Scientific Conference «European Conference on Innovations in Technical and Natural Sciences» (23 December 2014). «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH, Vienna, Austria, 2014. P. 76-84.
9. Шкляр В.Н. Надежность систем управления: учеб. пособие / Томский политехнический университет. Томск : Изд - во Томского политехнического университета, 2009. 126 с.
10. Gokhale M., Graham P.S. Reconfigurable Computing: Accelerating Computation with Field-Programmable Gate Arrays. Springer US, 2005. 238 p. DOI:10.1007/b136834
11. Grout I. Digital Systems Design with FPGAs and CPLDs. Newnes Publ., 2008. 783 p.
12. Hauck S. Reconfigurable computing. The theory and practice of FPGA-based computation. Morgan Kaufmann Publ., 2007. 944 p.