Модульный микропроцессорный измерительно-вычислительный комплекс для космофизических исследований тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.18 ВАК РФ

НОСГСВ'ЖИй ордзна хкнина. ордена октябрьской революции к ордена трудспогс красного знамени государственный университет им. М.В.Ломоносова

нлучно-нсследогатбдьский институт ядерной 1к311ки

»а правах рукописи /ДК 681.3.02

филип1шче8 Сергей Аркадьевич

модульный микропроцессорный измерительно-ричислительнын комплекс для космофюическнх исследований

01.04.1в - физика ядра и эдементарних частиц 01.04.01 - техника физического,гнспорикента, физика приборов, автоматизация физичезкиь ис.сяеловзнкй

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москза 199^

Fe6cTa ьыподнена в Каучно-иссдедоглтельсхол института ядерной йкгиг.и Московского государствонного тнт-ерситеть имени Н.В. Ломоносова.

Паучньго руководители: доктор фиэчяо-мат-зматических наук Г.Л. Лгбимое

доктор Фиэикс-математмческих наук

i

И.И. Панасик

0$ищтлььыо олпочентн: доктор технических наук, профэссор, академик Международной Академик ин1>срматизации Л.Л. УТЛХСВ <И0 РАН им. П.П. Пириова) кандидат Фьзико-кагематчческнх наук В.З. СУВОРОВ (НИ№1 MIT)

Вгдуцая оргешк:эс.Ц1Ш: НПО ю*. С. А . Яавочмып

Заии-^а диссертации состоится 1933 1'.

Е (£ часов на эагед5нии Спец/.ализнро.занного совета Eb3.0i.23 при Московском государстсенчом университете ич. И.В. Ломоносова по адресу: 11Э890,Ьоскьа,Леиинсхие гори, НИИЯФ МГУ, корп. 19, аудитория 2-15.

С диссертацией hoiko ознакомиться в бкблкотэке НИИОТ МГУ.

Автореферат разослан

Снбцкализировакчого сояета.

Ученый секретарь

кандидат физико-математических ,у

наук I/ С.Б. Чумановз

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОМ

Настоящая ргботг посвяпена проблеме комплексной автоматизации коскофи»кческого зкгперниента, повышении ?го ичформагивноот* м достоверности, сникши» затрат не подготовку и проведение.

Актуальность темы.

Актуальность состоит в пэвыгзния эффечтквнооти научных косла-догапнй путах увеличения информативности и нг<дехности укикплыюй аппаратуры, пре назначенной для изучения фундаментальны* <ризн-чгски* процессов к сокращения затрат и сроков на ее создание.

Цель работа состоит в разработке и внедрении;

- архитекгуры бортовой научной аппаратуры (Н/П:

- иьтерфейся узлов НА;

- конструкции блоков и узлов НА;

- набора унифицированных нодулей длл решения широкого

круга задач экспериментальной космсфиаики;

-- наземной хотрольно-проперочнсй аппаратуры (КПА) под'э-

товхи и обеспечения эксперимент*;

- технологического процесса, обеспечивающего гь-сокук.

Фзктивнссть ка этапах проектирования, изготовления и от-

Лс1дкк уникальной аппаратуры.

Научная нооиэка работы.

Научная ноьизна заключался в создании оригинального интерфейса и архитектуры ддс научноА бортовой аппаратуры, & такго в комплексном подходе к автоматизации эксперимента, екхючаицен согданио оригинальных модулей для бортевой аппаратуры и пирэкое применение вычислительной техники на всех этэгех эксперимента.

Научная я практ/.чесхья цепкость.

1'ровэден ача.чиз ралетпмя научного коскиче-ского приборостроения, определены основные тенденции и артоматияацяи физического эксперимента, выработаны рекомендации по созданию аг|-10)>ету!>ы.

создана аппаратура, отяичахщэнся попинанной информативностью, надежностью и технологичностью, с которой получен Зояьоой об'ем научной информации.

Аэгср защипает следующий положения:

- архитектуру блока обработки информации повнианнсй надежности;

- интерфейс узлов блока обработки информации: ,

- протокол эЗкена информацией между узлами блока;

- протокол и схему арбитража доступа к магистрали а многопроцессорной системе;

- протокол и схему осока мкторз прерывания б многопроцессорной системе;

- рлд оригинальных схемотехнических решений узлов;

- структуру контрольно-проверочной аппаратуры;

- комплекс конструктивно-технологических ревений, обес-пачйвпьдай высокую надежность и технологичность аппаратуры.

Апробация работи.

Основные результаты раеочн докладыгались на II и XII международном семинаре "Космическое научное приборостроение", Срунза, 1976 г. и Одесса, 1902 г. , входе-семинаре "Проектирование; и промтодстзо микроэлектрончих устройств",Фрунзе, 1963 г., на Московской городской конференции "Информатика, Вычислительная техника, Автоматизация в науке и технике, народном хозяйстве", Кос-ква, 1933 г., на У Всесоюзном семинаре "Автоматизация научных исследований в ядерной Физике и смежных областях",Тавкенг, 1£89 г., на Ломоносовских чтениях ИГУ в 1Э38 г. и 1988 г., ча семинаре ННИЯФ МГУ "Автоматизация научных исследований".

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-

нчя, пести глав и заключения. Работа содеряит 130 страниц, 40 риоункоч и 4 таблицы. Список цитируемо» литчрагури содаолиг 24 квмкековакяя.

содержание рй50ш

В яаеденнн отмечается актуальность работ, указывается оч цель: отмечается научна* кэвиана и практическая ценность. Цфор-нулироааки основные лолояе^ия, вьткосияизся на гаг,игу.

В 1Шувой главе сфорнулиросаны осн-чныв требования к бортевой научной аппаратуре. прсиг.Ббдем анслиз развития методов проектирования, архитвлтури и спосо?ор построении аипарьтури.

За годи егкоения космического пространства накоплен обширный Фагтмччский материал по ускорении заряженных частиц на Со^ние, солнечник ссиыгкдн, »«ежлланетнык удьрчкм воячан. динамике магнитосферы и иопссфары Земли, однако, для создания обобщенной теормч строения и дкнймиг.и нежпшйнеской срсды необходимо ' прозе-дедами» конпхаксчьх, систокгтическкь- иссявАо^лнчй сиоссбнкх обеспечить пояучениэ дополнительных фундаментальных фпктов.

Исследования долаиы проводиться аппаратурой д.иоаай ¿рав-ниниз результаты одновременно з раглкчных точках солнечней систекя по всем существенным параметрам космической среду с учетом Еозмучекий вносимы?: космически* аппзрчгон.

Для удозлетворения тряберанияч технических условий со стороны сб\э:(та, а такае требованиям научного и экономического плана научная аппаратура для космо^изичесхих чоследораниЛ до/яна отвечать следующим усдсьиик:

-чалый о€ъем, масса и энергопотребление;

с

-гысскан вероятность безотказного Функционировании в пределах допустимой ^рана^ич параметров в теч«ии»! 5С тысяч часов:

-реконфигурация эксперимента кап на этапе ого подготовки, таи и вс премг функционирования ка Сорту космического обт»екта;

-относительно низкая себестоимость при коротких сроках разработки и мелкосерийном производстве;

-создание аппаратуры по единым принципам, электр^ески и конструктивно совместимо*;

-изготовление специализированными предприятиями с высоким урорнем технологии;

-использование ЭВМ на стадиях прсоктироаакия, подготовки, отладки, проведения эксперимента, обработки н визуализации данных.

. Степень интеграции компонентов определяет методы проектирования аппаратуры, аэ архитектуру и способ построения.

Иохно выделить дса осномшх подхеда г разработке аппаратуры:

1. Разрлботка принципиальной электрической схемы прибора, предназначенного для выполнения строгс опредэленной функции, с последующим разбионием схемы на функционально законченные узлы, исходя из соображений минимизации связей, допустимого количества ИКС на печатной плате, воз-иохнссти проверки и настройки отдельных узлов и т.п.

2. разработка конструктивных, особенностей, способов н правил обмена информацией между Функционально законченными устройствами , т.е. интерфейса ус» .яства, который приичмаотся едкьнм для ясех модулей, с юслодуюыим определением типов устройств и их чис."-. необходимых для зы-полиокия онроделакной функции прибора иди аппаратуры и разработкой принципигльных электрических схем отдельных устройств не зазчг'«ающем этапа.

Обоим способам присуги кгл преимущества, гак и недостатки. Первый поззолпет свести избыточность схемы к минимуму, второй ГОЧВСДЯвТ создать структуру с высокой ct-Sn&l'bü» регулярности я является болов приемлемым для сог*<внекноЯ аппаратуры.

Во второй глава рассмотрены основные принципы построения ап-' паратури. Развитие экспериментальной ядерной физики обусловило разработку ряда стандартоз на научную ачпаретуоу как за рубежом, так и в СССР. В 40-х,...60-х годах стандарты были уэкоспециа-. яизнрованными, что затрудняло их совместное использование, сравнение результатов и повторение аппаратуры в ином научном центре.

Проблем«! били сняты с внедренном в г.онце 60-х годов стандарта САИАС (Computer Aided Hfiaaurenents Aw] Control), разработанного не основе американского стандарта HIN к предложенного Европейским комитетом ES08E.

В стандарте определены: интерЗкэйе модуле?; конструктив; источники питания; интерфейс креата.

3 настоящему времени разработаны •и используются стандарты СОНРЕХ. FASTBUS. 1212-468, EUROBUS, FOTUREbUS, КИС н многие другие, отличаюцн-геп от САИАС принципом обмена даннымк, скорость»? передачи информации, разрядностью здрвев и данных, возмоя-ностьв распределенного управления и конструктивом.

Няряяу с приборными, стандартами для автоматизации эксперимента используются системы, построенные на основе магистралей мн-кро-ЭВМ Q-BUE (МПИ), KULTIEUS (11-41) И АР.

Наиболее характерной чертой автоматизации эксперимента t неземных условиях жвлвется использование оборудования выполненного в едином стандарта, по магистралько-модульному принципу или на уровнэ законченных приборов, яри обязательном использовании для

управления иини-, или мик.ро-СБМ обэспечивамцей нгкоплоние, обработку и пвздетавлоние з удобном для экспериментатора виде большого об'сма информации, гювыаающэй ее достоверность и позволяющей быстра реконфигурнросат}. экспоримеит.

Длс аосмофигичясхих эк,слзримс1:тов харьктэрно следующее:

1. Эксперимент по сути является автоматическим, так как проводится без оперативного вмешательства -экспериментатора.

2. Этапы подготовки эксперимента ч обработки полученной информации начали компьютеризироваться яиль во второй половчнч восьмицзсятмх годов и успзхи здесь незначительны.

3. За три десЕгилеткя коскофиэичсских ксчлздовакий на борту ИСЗ к AMC так и не создано ни стандарта на научную бортовую аппаратуру, ни единого подхода к кснстэуированию и производству данного класса аппаратуры.

4. Газвитие СБ'Г и м^.-роалактроикки, уолсснение госчофкчичес-кого эксперимента, расширение исслгдований з космосе л переход к рыночным отношениям еоздатт об'чктивнао предпосылки х KOMUfeKCKOfl автоматизации эксперимента включая разработку стандарте па бортовую научную аппаратуру.

Стандарт должен быть ориенткрог-г»н «а использование микропроцессоров, но не должин предполагать «х «езусловчогс использования и тем более конкретного ®»ша. йримером реализации такого ттодхода служит СйИАС «е 'зависящий от тог.я •обслуживающего ого колпъютора.

Все многообразие тючяодещ ч. upserтправяии» аппаратуры moiho свести к трем способам: щ<сиэтозпыЕочу,, радггахьчону и магистраль-но-иодульному.

Произвольный способ агчраигтвризуетс.ч тек, что на первом этапе производится разработка электрической принципиальной схемы аппа-

а

рктурк к шкэгиг-сзени? отдольних фрагментов это:* схони в ооот-яетотвии о твхнкчвскич зсд^нг.ск, на ваором эгьпч осур;ес.та»>1ит-г.я раабрениб охэмы рппаратуры н* углы как Фуьхцчонально законченные. так к ?ункиг<онгльно ннзаконченьыо ь соответс-лЕкн с до-пустимлм рлгмесзгм плат печатного мсчтаха. тэгнистнпх рачмо-хзимл хомпскекч'оч, хсдучаствок пла» т> аппаратуре и «излом линий • сспргде|;ин нлиду ними, а 1аххе исходе из возможное".и или удсбет-за проверки и нлзтройкк г.тлелэичх ус?ройгть.

Данный способ и аг<у.ит?ктурл присущая е;:у и!"?пт едчиотьенное прсииуцезгво - минимальную избыточное: ь, к недостыкя: *>?стюсть структуры; сложность и нер&гуляркост; свяэе.1; о.южгость резервирования отдельных узлоз ч болылоз их ко/ичестЕо: ¡необходимость в спьииелизкроэаикон иопытатеиььем обор/довьнич, отсутстзив лри-емствеьно;ти: ннзхух. надежность.

Ггдиэльиай способ харакгерязуетс* детерминйровяньоегьп глесо-бог- обмена информацией маиу фуккциснально-з&кочченнымн узлами <ноду1ами). Прк этак способе «пункции хагдом узла определямтоя заранее, зев узлы пруппируштся аохруг ц-энтрального узла (ядра4., причем протокол ебмека, *?личе~ гво линий евлчи прочие /лракте-ристикк ьнтерфейсп ¿лредгляюгеч т^к/.е заранее. т.е. проектирование арпьрагур« г.ел«.*тся ог об до го к частному, б отличав от уроиз-есдьнсго способа. Яти обстоятельства оор^делягаг р>»д пре^мущестз. более зисохую нададчссть аследстзии изолиросанности интерфейсов друг от ЛРУга и всдусхнссти их дублирование: простоту модификации отдельных узлов; простоту средств отладки и проверки узлоз.

К недостаткам мохно отнпсти: во-лepв^IX.к"JK<:тoУ,;тиБнo-тe.'XЧ-..ío-гич.•;';xwэ ограничения нл холгг^естьо уэлоо з системе; го-зторых. кекотору» избыточность вс/.едстрии наличии и какдо* модуг.ч янтор-феЯсь, в-трчтьих, н8Возмо«н?сгь оь.чеча информацией у*тду

минуя ядро. Типичном примером такой структуры является связь ЭВМ с удаленными терминалами.

«ггистгально-чсцульный способ харлкторигувтся единым для всех нокулай системы способом оЗмек» информация*, т.е. интерфейсом й нисхсдяа;им проектированием. Основное отличие от ралпаппогс способа состоит в юм, что все- Функциоиалыю гаконченныа модули системы подключаются к оди::сЯ кагкстрад , пклачаищей кап инЛор-иационнне шкнч, так и аш:ы упрзвдени*..

Построение аппаратуры лэ кагмстрально модульнсму принципу ИИП обеспечивает возгюхчость.

- иарлг.иванил модулой до необходимого числа;

- елеIV"» реконфигурации эксперимента;

■ повышена* надежности*счстемн иьадочизм розерьнцх иодулей;

- упрощения ррозктигювгния модулей за счет разделения чх на интерфейсную част»., едичообрр.эиу» для еср.х ьодулеР системы л функциональную ъасчъ . лределяомук> назначением модул?.

- упрощения оборудования и процедур« отладки и проводом.

К недостр.тхам способа можно г,-¡тести:

- избыточность (23%,...,302; за счет интерфейсной части;

- снижение надежности вс»едстьчк параллельного соединения большого члеяа модулей.

Примером систем организованных по этому принципу являются всо ооврекен-.ые микро-ЗВМ, мкнн-ЭВИ, большинство персональны« компьютеров и систем автоматизации.

Есть основания предполагать, что ь блилЕйа'ре десятилетие МКП иэряю с другими регулярней структурами будет одним из ведущих принципов у построении аппаратур и систем.

ЭВМ ннвыи гсироксо применение ь автоматизации эксперименте благодаря п-тк 0Г|бр»ч;1йм определяющим основное функции процессора.

Пяти оспсвньгс операций достаточно дли рэалхзгру.и любого алгоритма санкционирован:«; алпаратуры. Каждая операция реализуется ¡тосредсггом соитветстзуюзей т.'сследорпгельности мсгрущхЯ процессору (или микропроцессору;.

Эффективно исппл1?0Е?кие кихрс-ЭВЙ и персонья;-ких кошыстерлг »следствии их донлиэкы д*»' разработки -л отладки 110 систем, исо-' Оепво кгпогьзуюцих тот хв тип уиг.ропромзсорв, что .а микро-ЭВМ.

Tsiüti сбрааом, зыбс-v тинь микропроцессора сэяз'ч с выбором рэчидактной иигро-ЗВИ, так кп% использование кросс средств разработки ПО хоть к воакожто. но кр&йка кежалгтельно.

Ррзаитостъ ПО. ориентированность . а обслуги ¿анн.: оборудоваккя и эксперимента, относительно из високек стоимости и П'?оизводс 119 •птвчгс'л'венных ьикропроцвосоров ссвисстимих по систем*» комагд с пгчмк михро- ЗВМ, однозначно огрод-глию? выбор реэздектчо.Ч SBM • -ЯП7.-2. ДРК-З. ДЗК-i, НС 0311 (УК-НЦ) И --.И. И ОКИ - К). 50151) 1.

К1301.ва2, агаобькг.

Для vti'jsrTimHoro исгользое&ния сзриЧных ми.1ро-ЗВН ь качестве резидентных cpöBc'iB отлазки сиотены(бортогой яяушсй аппаратуру) необходим специальный ксдуль 'АЛАПТЕ? МАГИСТРАЛИ" , позьелипщ^й о5' единить ме.чомоиный канал аппаратуры с еистрин, рысокондгру-яеннын канглок ;:ккре-ЭЕМ.

1) трэтьай глаее г5Р-»дло*&|! интерфейс бортороЯ нгучнои аппаратур«. Выбоу резидентной иикро-ЭБМ и типа кик1Ч>проазосора одчоз-ягчно определяют прототип мнгкетрг™ прибора - кана* обмеьа ЧПК.

Для ум^ньвенмя аппаратурных натрат, повиаения нацежности системы и pobghhh ряда кокструктнвмо-технологичэских проблем и:ип!-ниэйро*амо количество линия сеяэч н кагистрлхн.

ПрототипииГ. канал ссдер*:<г дна последовательнее линии: предо-

отаяленил пряного доступа СПИД) и яредостьзюиия векторного прерыгьс.чя (ПНЮ. Лсслсдс-рэтельниэ лиьии,прох^длчие чэг'вз калдьй модуль сиотэмк сичжнюг ее надежность и узеличисают количество контактов в сс-ецияительнух раз'эках.

В борг-оных системах не?г кйобходимостк ггяуой здресааич к памяти Ъолычой змаэсти, поэтому искаьчс*:'*! айн:» расширения адресного прсстргнстяа (3), зафкксмуогьно положение о51ЕС1И Внешних Устройств СБУ) и исхлычэн сигра» ¡¡ЗУ а перехсд к

пэгаилельчому ауби тряху запросов Требований прячого доступа СГПД) и ТреЬосанич прерывания <ТПР) сокраадот ез;е 4 лиъки.

Количество логических линий сокрушается до 31, что делаэт возможным ислольговгнио миниатюрных раг'еноо РПС--1-37 или ГПС-г для организации межмодульна соединений включая чикь питания.

Уменьшение числа линий в магистрали, сведение всех соединений к параллельным, ррздвни«'' параллельного асинхронного распределенного проиграла магистгалч, принятие специальных мер повавеиия надежности магистрали и упрощение дсоифрьторов адрес« ь интерфейсных частях модулей поаг>слпк.т преодолеть недостатки кагист-рочько-модулвного прикц::ла лострсеииг. аппаратур».

Упрощен!:«* дешифраторов адреса достигнуто неполной дети.фрацк-ей здресл, что ведет к согрешению ¿АРэснэго пространства знекнк.с устройств с 4096 до £4. При построении деаифряторов ВТ область гдрессв с 16СПОО по 1677/7 стволится под "ради&льную" гдрасацию Условие радке-лььего выбора Л1Я)*1Д14)т<,А13)*(~Р.1а)

при этом верхние ЛК слов сохраняются а»и сбм^коЧ логической адресации. что чозяоянгт работать стекдартяын операционным системам реьйдешчых микро--пои отладке аортовых устройств.

Разродн ЛС1 и А02 определяют сСращг-ние х чднемт 4 регистров молу ля, а АОО вибираот старший ил>: чладпий 5айт.

Разряды «03, А04,АСЬ .лС6,АОО, А09, А10, ЛИ при единично* ■Желании рцбирают одкн или несколько модулей из групп!'.

■ Раэрзч АО? вь>бира.эт п«?рзуК' или втог/^ группу модулей.

Таким образом, VП позволяет иметь с гистем«} ив одной кггчгт-■ ради до ?6 пгссиниих и-и активных устройств, к которым во?коя:;а как индивидуалы!**, так к группог.-.? адресами«

Введение парамс.чьногс- асинхронного распределенного ррбктрт.-ка ТПД и ТПР помыю уненилсзния числа ¿иний позэолкло сделать систему изотропной., не кмете ?й гыцелокного ядра, что упросило задачу резервирования и погнсилс нел?*ность.

Сигналы лрототлпноГ. кзгисгсали ЗПЛ1- ППЛО, ТПД, и ПЗ свздэчь» х к сигналам Т"Д и 173.

Устрскотю управляющее в данный уомент арекеки ксгчг.т??.«ыс висгаБЛЯет ч удер^квает сигнал ПБ (подтверждение выбора) до зиг.оршенкя им процедуры обр?.шенлл. Устройству в котором возник-«г необходимость обращения к магистрали скстаЕХЯот сигнал ТЕЦ.

В систэме г. порэллельна;! арйптрмревскием сигкчлы ППЕ1 и 17П;'0 сводятся к одному внутреннему сигналу ППД, кстории гареригултся кахдич лкткзник модулем, причем (П11Д; = (ТЧ.Р.)*< 'ПБ).

Дья исключения ?ФФекта состязании .фрояуов при одновременно* возникновении с-чгналсв ТЛд в нескольких ¡'од/.члх по .»¡н/треннечг ПИЛ происходит запуск нроогмЧ'«? состй-»г«ни1. кодов приоритетов, выставийзипх нп инк* глргса/денных.

Дсб|гтр яьляйтся асинхронной пгчоинацкоянеп схемой гзн'-гчр:'ю-щеЯ сигиал на э>»хб?т магистрали и выставл°!';:е ПП мэдулю с наибольшим кодом нркорчтета иэ участвовавших состязании.

сигналы ПГ!Р1 и ППРО исххючсьн кз магистрали, тли кык внутренний сигнал ПНР геьегнру&тся в каждом модуле, систеим по условию (ППР)-(ВВ0Л>',!('*с;1Л), з следствии того, что только при гроцсдур^

il

Е^ода азкюра прерывания ле оыра6чты*-ается сигнал СИЛ.

1шГ -запускает процедуру арбитрирования аналогичную режиму ППД при Яаг.ьри^ан^и которой Ha b«!u<x ЗДрЧСЕ/ДвННлХ ОСГЙвТСЕ КОД 1!ЗИ-ы-тлего «норитет?. который сопрозосда^тсц сигналом СИП к ичгер-npiTupyo'xjn как адр?с вектора порывания.

а магистраль вэедоп сигнал ПА (г.одгйерхдениа адреса), юаниа*-, достоверность сбчача н позволяющий органнзоеа^'ь полностью асинхронный сбмен, но с/чостаенно при создаьмч мулмипроцессср-нчх систем с мнсгомчрншди cvpyKT/1-г.ни.

Асинхсонний СО-юн гдрчсанч а дянныни снииаат огрзяичзкия , ив бысарод^йстьиз иоиольгз-екнх ИКС.

I

Слайас связь ыгхду системой команд и архитектурой позволяет лги^екять любие тины ьссьм.1 и пеогнадцаткразрядних мивроароаес^'/ сэров я однокристальных иикго-ЪБМ

Прк необходимости usen. большую память в енгчеие в области адрэсов 4G'J3ü-140GUO организуется пэмйть со страм:чч&Й адреенцч-ей включением несколько модулей озу (или ПЗУ) сснаясякых регистрами управлен^г и состсснкя.

*3се устройства выполнены фуикциэнскькс и Koncip/xiиико законченными, не требугаоими каких-либо мелссединенкй крояе с-оедмя«-нии через иагнг.т^аль.

3 плане hczyr.x цкеэт гв-блриты 150*230 ни и несколько типорнс-миров по вместе от 7,5 мк до 4 мм. Все ht.'C устакпиднвиотся на металлические плата и имзгсг тепловой контакт с ними.

Э1еетрскехани'»<зско2 соединение модулей ос/цистаükotcs при я* стыковке соответствующей плоскостями к рьз'енаки. Сборке блока ос/цс*ствзяг.тс;я стягиганием модулей з пакет с псиощыс ппилск.

В четвертой главе рассмотрены ехеистехчичсскил рлвечия.

Ограничений us массу, SHeproncrpofiaaTr^n, стоимость w доступность элементной ба.эи нь n рису рлэрзСотк!» определили необходимость создания набора код/.«ой для построения систем различие]! сложность.

Лркмензнние тппсвао реаонмч ссковнмх узгев лихро-ИЬК : скобля яр^октиревьнне, гохуаъилч затраты не лроиуво^тъо к отладку.

Испольгоьание типовых Р'ЭЕенчй исключило появление случайных оачбок в электрических схемах к •гопслигии плзт.

При организации входа/гыхода пассивных модулей необходимо использовать ь качество гцшеммипа ИИО ЕВ4ЛЕ.5 с последовательно . включениям ил згодс рзьксгороч для заднты КАНАЛА от пробои входа на одну ьз сии питания.

Выход построен на ИМС 124Ме. а^а ИИ" нэ содержит дкедоч запиты на пхе-дях. что позволяет злтктить КАНАЛ от ггюбея пихоцог на гаииу "ОГ-ИИЙ' включением ключа питаний мехду выводом литгчнп KMC и ииной "ОНПНй'. .Ключ отключает енходи неисправного модуля.

Уменыьем1»е вероятности отказа пэ-иа нагрузочного гвзкетора достигается включением их н ка»ды? мод:'.»:>, при этом, зели

г^з, Тк - .тостояннал времени капала; С - з--кости соотвественно яходй,выходе и паразитная 1-ого модуля; Rkí - пагр/зоччый резистор i-oro кодулл, то nocrcai.'кал времен»: канала систени негавиемт от числа модулей.

Язх и R* загоища:ог входы и выходы имс от пробок статическим эле'.'.тркчэгтгом при азюнокпоЯ работе с модуляки. что тз^ж;» псь»-шас-т взгоятнг.сть ^язоткатной рэботк.

Типопг.я схема кч-гзрфейса рзализуюяеео •тссграммкый ретим ра-

l(i

боты tl ИКС.

опис^кы дг.а кодуш 03/ емкость*, с^оа н 1К слов, последний модули coier=:it kfcms O.VS сца у ПО'.' емкостью 4К елов.

OciiOBt.KM уз/он НВК является мультк^икро-ЭЬМ выполненная на ОУП К1ЯОII 1. Арбитр магистрал.: икез» оригикальную охеи», а арбитрах з^дется по шинам адреса/данны:; в рьдиме рлзде-лекик по орвм^ьь. ,5лг. сбесгтеченик созмсхности Функци ^ньльногс раэяраирс-ванчл ьнедоны: хонтрольч-лЯ тайиер; таймер рэ&лького времениj ¡слана;: ма-исграли: оистемь пу.'ка/перезапуска; счетчик оьибо«; ar^i'Tp магистрали; система вкошиего ГоХ^ета; рогиетр Уьтэгвлення.

Никга-ЭБН вылоьненни на ИКС с.нркй 5о4, 1В31, 537, 5S3, £Sfi.

Списанс устоой-пио ?ы.5грки и хргьон^я енгмогпаого сигнала УПХ оригинальной схе-ш орчрнтьрочакное на сбиоь типа "hand-влакв" с АЦП, с временен хрьнеиип до 1 ъс., а \акие модуль :еязн с дифчгь-ренпиальнам прстоннам спектрометром по&волягииЛ обслуживать УВХ.

Пр-здлоаен» слем-э гзодо дискретной информации а.с. o0120:*j позеолчюмья сскр^тчть аппаратурные затраты в 4,? уа-ъа, ирочзве-Лон рассчо^ подтверждающий возможность прьменеьия ее в аппаратуре. Схема пеновинг на оптимальном соотношении крогр&и^иых и аппаратурных средст» и погяоляет подсчмт:»ьать события з болыми дчяамкччекеч диапазона с заданной точностью.

Пятая глава поссяиеьа коктрс ько-провегочиой Ьппнэатуге.

Рассмотрены воэ>,с*наг гармант»1 построения КПА и на основе r<z анализа кыбракд ьрхитэктур« соотаьтствуювдя мобильному лихро-йШ: к кснструктирв аналоги -»ном сортовому.

Описан пуль' IinV <КГ;А\ имеющий массу о кг. и потребляемую иочность It? Dr. 2м/.ость ОПУ - вИбайт, ПЗУ. - 4K6aiiT. мккропрй-цоссср - К18П1ЯМ1. ПИ? иеппльлуется для пригеоок апплратура

хак самостоятельно, тягс и в составе лабораторного комплекса лод управлением рчэнденткси ОВ'1.

Со стороны еппаратурк ПП7 эмулирует цепи и оигнсл^ борте—'х систем, интерфейс с пользователем - посредством оострадцатиркч-ной клавиатуры и аесткьдцатир^зрялчого дисплея ча семясетгртчых светоизхучаквдх диодах, интерфур.о ■ с знешней ЭВМ - червь двунаправленный пармлзлькый порт (ИРПР).

В иес-roft глпво о<5еугдают' 7 ссновнчь практические результаты.

За период с 1Е34 г. по 1900 г. автором совместно с сотрудниками НИИЯ5 МГУ и ИОАВ СССР были разработаны, изготовлены и от-лмечч модули в соответствии с предложениями рассмотрениями п главах 3 » 4. Приагдена таблица с пэргчнем 1Ь мс>дуяеЬ ч их основные параметры.

Списаны аппаратур КС-1ЙМ-МАЮТ, АМПЛИТУЛА-2, и КС-16И.

КС- ЮМ-hAKET разработана в 198S гзду с целью отработки осчобных подходо® >к ароокткревгнию, отладки технологических процессов и демонстрации «огмсянастей интеллектуальной аппаратуры, вывод информвади «а дисплей в графической и цифровой формах.

АИПЛИТУДА-2 ¡разработана б 1.93В году длй Кл "САЛЮТ" мэ «Заза кикро-ЭВМ ПРД-ОЯ для -экспериментааьно;! отработки в составе изделия 39ДМ. 3 мае 1987 года ь теченио 20 кл.,ут с высот JOD-140 :см. получена информация о потокех гамма излучения с- энергиями 35... 140 ¡«эй, иротодоз с энергией более 500 МэВ и альфа чаотиг. с энергией более 500 МэВ нр. нуклон. Апперагура функционировала вплоть до прокраце^ия езяяи с обьектом, по результатам зкепэрк-иенг* совместно с 1СБ получено авторское свидетельство 301292.

ЕФО-i <Eu2.30S.l'J4) рг-раоот&ча в i486. . . 1Я87гг. для эксперимента на AMC "1>сбос". Ядоон пркборь лйляетон микроконтроллер на

Iii

баэз ОМП К1С01Ш1. Енкост. ПЗУ - 512 слов, длина программы - 23w сюь, омкость ламят.4 данных - 16К бит. Описана архитектура прибора и ее особенности, р такге особенности програчмчого обеспечения . 5ФС-» служит примером мимимальиой конфигурации.

Аппаратура исправно функционировала на обеих AMC в течение их активного суцесгвосания, лолуча:«а неуччав информация.

КС-IBM (Вв.2.807.030) мультимикро-ИВК с холодный резервирова-1 ион микро-ЭВМ, предназначена для измерения потоков эаряхенкых «астиц и околоземном космическом пространстве, разработана в 1837...1Р88 гг., с 1 декпбря 1986 годе непрерывно ведет измерения ка борту наууого спутника "Гранат".

'»бъам резидентного ПЗУ - 1К слов, о5ъем резидентного ОЗУ 1К слов, емкость памяти данных 16К слов, мощность потребляемая t блоком оьра<1отки информации от бортсети - 2,7 Вт.

Получен болевой объем научной информации, оперативные данные с аппаратуры используются для управления комплексом научных приборов стран участниц эксперимента.

ошкгчш: РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан н внедрен интерфейс для Сортового мультм-микро-ИВЯ на базе МПИ (Ост П.305.903-30).

2. Усоьерщэнстзояака магистраль ИПИ, ей приданы новые c»oß-ствб без нарушения логической совместимости с прототипом.

3. Повигюна надежность передачи информации через магистраль, на примере конкретных устройств подт*. 1ряденя возможность к зф-

' .активность и пользования предложенных Pf пений, экспериментально проверок« оскозные характеристики узлов.

4. Предлохено ксп&льзогать б кгчасгзе ггортатизпой КПА сиецм-

аяи-зироваянкй кикрс-ИВХ, а в качестве мобильной КПА комплекс из серийной иикро-ЭВН и портативной КЛА.

5. На примерах разработок конкретных аппаратур продемонстрировано применение метода г.рсогтной компоновки, показана иозиох-ность создания аппаратуру в короткие ссоли прч "вбольхиг затратах на базе ограниченной библиотек!! модулей.

в. На осново продлоЕоний автора и при его непэередствет'с.м участии разработан и иоготовле»: р*д блоков научных аппаратур, с которых в ходе экспериментов на берту АНС и ИСЗ получена пенная нагчная информация.

Положительный зффокт, доотьгнутый в ходе г-аботр, ггозволгяэт предлоккть к распространению среди орг&нклаций, занимающихся аналогичными проблемами, основных научно-технических I .¡зультатов.

Результата работы используются или использовались рчдок организаций: НО АП СССР им П.П. Иррвова, СКТ5 Бнойиэпрнбср, КБ "Салит" и некоторыми другими

В настоящее время просматривается перспектива развития и использования системы:

- переход па ХМЭП микропроцессор Н1806РК2, обладающий малым потреблением, бо: ьтей радиационной стойкостью и производительность«!;

- улучпение количественна» характеристик ча счет применения БИС ОЗУ и ПЗУ сольвей емкости;

- рпенствовчнкя конструг.тиснэ-тэхнологичлских репений улуч-««»**;•■•,х габаритно-массовые характеристики аппаратур*;

- разработка вентильных ЕМОП матриц для организации мультипроцессорных систем с водной организацией;

- ксподьлэвакие раэраРого* для управления станкам»; с ЧИУ, рсбо-тстехнкческимя комплексам!! и интеллектуальными приборами.

"HTEPAVy tAt

1. ИэЛдиксвсккй К.В., Филиппкчев С.А., Некоторые вопросы соз-денил унифицированных узлоз аппаратуры дли космических чссяедо-впний // II Международный семинар социалистических стран "Научног космическое приборостроение". Фрунзе. 1878, с.123-124.

2. Мясников ь Г., ФидиппччвБ O.A., 4yry>.JBa С.М. Вазси.чб модуль сбора я обработки ннфорнами на основе микропроцессора К1301Ш1 длл касмсфчзич9сиих кссюдосалиК // III Меддународ-нчй семинар социалистических сгрон ' Научное космическое приборостроение" . Одесса. 19В2, с ?./4-1'<Зв.

3. З^бое Ю.В. . Панасюч Н.К , Оилиптчэь С.А., Чугуном О.И. Экономичный интерфейс для аэтснокных микропроцессорных изнори-то1ько-еычислитольны:; систем // Икода-семинаг- "Проекткроаение л производство мнхрозлектроньк'х устройств". 4рунзо,1985,с. 104-111.

4. Зубов К.В., Филилпичгь O.A., Ч/гунова O.K. Авто^тиз.чро-ванкий комплекс для изготогдения плат методом тонкопроводного монтажа // Ш:сояа-сем(<нар "Проектирование и производстве микроэлектро!|н1!х устройств". Фрунзе. 1Я83, с.66-69.

5. Г)убоь Ю.В., Фмлиппычев С.ft. Применение микросхем серич Х1301 з средствах автоматизации «аучнме исследований /•' йосков-скля городская хснФаренцис "ИнФормьтика, вычислительная техника е.втомэгизания в науке и технике народном хозяйств". Иооквн. 1983, С.Е6-В7.

S. Зубов O.E., Филиппычев С Л., Чугунога О.Ч. Лвтоиатизнро-данный комплекс для изготовления плат м°тодо;< тонконроводиогс контала У/ московская городская конференция "Информатика, ¿ычислительнал техника лстспатйза:;кя ч■ наух? и технике, чг>род1:ои хозяйство". Москва. 1йвЗ, c.S7-93.

7. Зелоусова Г.Я., Елясога H.A., Гладких Я.П., Горяинов M.Í., Нзупак Э.А., Иордакимвили Е.К. , Панас:ок H.H., Сосновец Э.Н. , Филкппычвв С.А. Многоканальное спектромчтры с исп0*ьэсве1ннг>м охлаждаемых полупроводниковых детвкторсо для регистрации низкоэнергичной радиации в космическом пространстве // В ¡tu. Научное космическое приборостроение. Ьып.1. Приборы для измерения жестких излучений и использования и субмиллиметроном и рэдиодиэпазонэх. Косква. 1G83, с.10S-113.

8. ®илиппычев С.А. Автоматизация естестпенно-научногс эксперимента на основе микро-ЭРМ и микропроцессоров у/ Сборник ' Автоматизация научных лсследовгкрй". Нзд-во МГУ. 1ЙЯ4, с.75-01.

0. $илиппычев O.A., 11айдь:»овс?:ий Ü.B., Еориенко Ю.И., Зубов К.В.Применение однокристального микропроцессор! К1001ВМ1 в автономных системах сбора и обработки информации // jSStf (1233-4844, Никропроцессоркые средства я системы. 1965, И 1, с.51-57.

10. Быкова Т.Д., Зубов Ю.В., Филатов A.B., Хикнппкчйв O.k. Стежковый метод ?он*опроподиого монтажа - прогрессивное средство создании узлов робототехнических систем // "Всесоюзное совэяьчиэ по техническим средствам и методам изучений скеанов и мореЛ". Москва. 1885, с.35.

11. Зубов Ю.В., Филатов A B., Фклипп.ччев С.А. Надежность аа-Toi.jhHHx систем сбора и обработки информация // "Всесоюзное со-еепание по технически« средствам и методам иэучония океанов я морей". Москва. 1905, с.35-36.

12. Георгиевский Ö.H., Найдыковский И.В., Филиппичав С.А. Предварительная обработка информации на Сорту АДС // "Всесоюзное совещание по тгхническим средст^чм и методам изучения океаноэ и морей". Москэ». 1SS5, с.36.

13. Найдыковский К.В., 1илиппычеЕ С.Д. Устройство для сочоя-

2 i .

жония цифровых вычислительных HiBHH (ЦЗК1 по после до ьлтельнон.у капал/ // Авторское свидетельство Н 1326821. Косква. 1Ö67.

К. Лпенова Л.Н. Игнатьев П.Л., Серегин К.С., Филиппинам с.А // авторское сгидетальство N 501232. Москва. 186Й.

15. Зубов Ю.D., Попова Е.Э., Филипяичье с.А. Операционная сиегзна реального времени для аетснсмных мы^ьтииигропродассории^ кзмеритольно-ьычислнтедьных комплексов // Y Всесоюзный семинар "Автоматизация научных исследований в ядерной ^иаике м снежных областях'. Таьквят. 1Ö38, с.115.

16. Чучков Е.А., Ермаков. С.К., Кадобнов В.З., Контор H.H., Льбимоа Г.П., Морозова Г.И., Розснталь S.A., Степкна Т.И.. Точи-лина, Тулупон В.И., Филиппичзв С.А. Первые реэуяьтаг-ы измерений погокоп заряженных частиц па RA "Гранат" // Письме 9 Л, т. 17, «2, 1S91 г., с. 135-140.