СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-4

Встроенные системы на основе крейтовых модульных систем и сис темных блоков на основе материнс ких плат и малогабаритных модулей (small form factor boards, SFFB) всё шире используются на промышлен ном рынке и в системах управления вооружениями. Для оборудования на этих рынках характерен длительный срок жизненного цикла, и на опре делённом его этапе может возникать необходимость масштабирования характеристик системы управления. В ходе подобного проекта проводит ся модернизация подсистемы вво да/вывода данных (увеличение числа каналов и/или расширение пропуск ной способности каналов) и/или по вышение мощности вычислительной подсистемы для обработки большего количества данных и усложнивше гося алгоритма. Если задача масш табирования сопровождается к тому же требованием сохранения преем ственности таких характеристик об новлённой системы управления, как форма (габариты), масса и техноло гии монтажа (посадочное место, разъёмы) – принцип form fit func tion replacement/f3r, то она может оказаться весьма нетривиальной. За примером ходить далеко не надо: проект Harpoon Block III, проводи мый по заказу ВМФ США. При модер низации известной противокора бельной ракеты «Гарпун» заказчику потребовался новый канал для об новления данных по нацеливанию ракеты и алгоритма нанесения уда ра по цели, обеспечивающего наи лучшие результаты её поражения. На пути реализации этих требований встали две проблемы, пока не по лучившие своего решения: разработ ка программного обеспечения для шифрования данных в канале и раз работка аппаратной платформы, ко торая бы реализовывала поставлен ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2011 Масштабирование встроенных систем: крейтовые модульные системы и системные блоки на основе материнских плат Пётр Павлов (Москва) В статье представлены принципы масштабирования встроенных систем на основе крейтов и системных блоков на основе материнских плат. ные задачи, но не превосходила по объёму 80 см 3 . Следует отметить, что три «f» прин ципа form fit function replacement следует дополнить ещё как минимум буквой «h» от английского слова heat (тепло). Модернизированная систе ма должна уложиться в бюджет теп ловыделения предшественницы (или за счёт более энергоэффективных компонентов, или за счёт новых ре жимов энергоэффективности, реали зуемых на уровне приложения). В противном случае появляется опас ность того, что придётся использо вать обновлённые технологии управ ления тепловым режимом, которые могут вступить в противоречие с тре бованиями к сохранению габаритов и массы. При решении задачи масштабиро вания возможны: ● «лобовой» подход на основе раз работки «с нуля», включающий выбор новой аппаратной платфор мы с большими вычислительны ми возможностями и/или расши ренными возможностями подсис темы ввода/вывода и разработку нового программного кода при ложения под новую аппаратную платформу; ● разработка, в той или иной степени использующая имеющиеся про граммные наработки первоначаль ного проекта, а также уже осво енный инструментарий разработ чика. Это означает желательность масштабирования аппаратной плат формы в рамках одной процессор ной архитектуры (для современ ных реалий это Power или x86) и/или одной системной архитек туры. Наиболее грубая сегментация сис темных архитектур включает их раз биение на платформы на основе мате ринской платы и платформы на осно ве объединительной панели (модуль ные крейтовые системы). Ну а среди модульных крейтовых систем вы бирать можно между магистраль номодульной архитектурой (шины CompactPCI или VMEbus) и архитек турой на основе коммутируемых по следовательных высокоскоростных интерфейсов (1/10 Gigabit Ether net/GbEthernet, Serial RapidIO/SRIO, PCI Express/PCIe). Второй подход делают вполне реа листичным возможности масштаби рования, предусматриваемые откры тыми стандартами форм факторов модульных компонентов, таких как одноплатные компьютеры (single board computer, SBC) на базе стандар тов ассоциаций VITA и PICMG, матери нские платы промышленного уровня исполнения и модули класса COM (Computer on Module, компьютер на модуле). Интегральной характеристикой мо дульных компонентов является форм фактор. Эта характеристика позволя ет однозначно идентифицировать размеры, принцип интеграции встро енной системы (например, разме щение в слотах крейта) и стандарт (технологию) интерфейса или сис темного разъёма, обеспечивающего электрические связи во встроенной системе. Примерами обозначения форм факторов являются такие «ста рейшие» коды, как PC/104, 3U Com pactPCI, 6U VME, а также такие аббре виатуры и сокращения, как AMC или Qseven. Выбор форм фактора определяет ся многофакторной оптимизацией, которая должна учитывать такие за частую противоречивые требования, как максимальное тепловое рассеи вание набора электронных компо нентов, требуемых для построения встроенной системы, характеристики системы ввода/вывода, габариты, от водимые в оборудовании под встро енную систему, жёсткость условий эксплуатации и некоторые другие. Детальное рассмотрение процедуры подобной оптимизации выходит за © СТА-ПРЕСС