RU168894U1 - Устройство обработки цифровых сигналов и информации - Google Patents
Устройство обработки цифровых сигналов и информации Download PDFInfo
- Publication number
- RU168894U1 RU168894U1 RU2016126410U RU2016126410U RU168894U1 RU 168894 U1 RU168894 U1 RU 168894U1 RU 2016126410 U RU2016126410 U RU 2016126410U RU 2016126410 U RU2016126410 U RU 2016126410U RU 168894 U1 RU168894 U1 RU 168894U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- modules
- cluster
- processing
- external interface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
- G06F15/16—Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
- G06F15/163—Interprocessor communication
- G06F15/173—Interprocessor communication using an interconnection network, e.g. matrix, shuffle, pyramid, star, snowflake
- G06F15/17356—Indirect interconnection networks
- G06F15/17362—Indirect interconnection networks hierarchical topologies
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
- G06F15/76—Architectures of general purpose stored program computers
- G06F15/78—Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit
- G06F15/7867—Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit with reconfigurable architecture
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/39—Circuit design at the physical level
- G06F30/394—Routing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- Hardware Redundancy (AREA)
Abstract
Устройство обработки цифровых сигналов и информации относится к области радиоэлектроники, в частности к устройствам обработки сигналов и информации, полученных от приемных каналов РЛС. Устройство содержит системный модуль управления и обработки информации с контроллером внешних интерфейсов, модули кластеров обработки сигналов, схему межкластерных связей и схему ввода входных данных. Устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит коммутатор внешних интерфейсов и в каждый модуль кластера введены контроллер внешних интерфейсов и схема функционального контроля. Все контроллеры внешних интерфейсов подключены к коммутатору внешних интерфейсов. При этом модули кластеров однотипны с системным модулем, функции которого выполняет один из модулей кластеров. Этот модуль обеспечивает в устройстве функции системного управления через схему межкластерных связей, а через коммутатор внешних интерфейсов - подключение внешних интерфейсов устройства к установленному в нем контроллеру внешних интерфейсов. В результате все модули кластеров образуют однородную вычислительную среду под управлением общей системной программы с единой операционной системой. Наличие такой среды позволяет включить в нее резервный модуль кластера, который по результатам работы схемы функционального контроля заменяет неисправный модуль для повышения надежности работы устройства. Все модули (системный и кластеров) отличаются друг от друга только функциями, выполняемыми под управлением определенной программы, записанной в память модуля. По какой программе работает конкретный модуль, зависит от физического положения модуля в
Description
Предлагаемое устройство обработки цифровых сигналов и информации относится к области радиоэлектроники, в частности к устройствам обработки сигналов и информации, полученных от приемных каналов РЛС.
Известны устройства обработки, содержащие системный модуль управления и обработки информации с контроллером внешних интерфейсов, системную шину, модули кластеров обработки сигналов, схему межкластерных связей и схему ввода входных данных. В качестве системного модуля в таких устройствах, как правило, применяют модуль одноплатной ЭВМ [1], а модуль кластера обработки сигналов - это модуль, содержащий, в частности, несколько сигнальных процессоров [2]. Кластеры обработки сигналов связаны между собой схемой межкластерных связей в соответствии с требуемым алгоритмом обработки сигналов, полученных от приемных каналов РЛС через схему ввода входных данных. Эти данные, как правило, представляют собой оцифрованные радиолокационные сигналы, сопровождаемые цифровой информацией о текущем режиме работы РЛС. Системный модуль через системную шину осуществляет в устройстве функции системного управления и выполняет обработку информации, полученной кластерами в результате обработки сигналов. Результирующая информация поступает во внешнюю среду потребителям в виде информационных сигналов чрез контроллер внешних интерфейсов. Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и выполняемым функциям является устройство [3], принятое за прототип.
Известное устройство (фиг. 1) содержит системный модуль 1 управления и обработки информации с контроллером 2 внешних интерфейсов, модули кластеров 3(1) - 3(m) обработки сигналов, системную шину 4, схему межкластерных связей 5 и схему 6 ввода входных данных 7. Количество модулей кластеров зависит от решаемых в устройстве функциональных задач. Каждый кластер - это процессорный модуль, структура которого содержит один или несколько процессоров (одно- или многоядерных), память, схемы управления, синхронизации и схемы ввода-вывода. Модули кластеров 3 подключены к схеме межкластерных связей 5 для взаимодействия друг с другом в соответствии с требуемыми функциями обработки. Модули кластеров 3 выполняют обработку сигналов и информации, передаваемых через схему 5 от схемы ввода 6, на которую поступают входные данные 7. Модуль 1 через двустороннюю системную шину 4 обеспечивает системное управление кластерами 3, схемой 5 (через кластеры 3) и схемой 6, т.е. начальную установку, задание требуемых видов обработки и режимов функционирования, загрузку программ обработки в памяти, получение результатов кластерной обработки и т.п. Информацию, полученную от кластеров 3 через системную шину 4, модуль 1 после надлежащей функциональной обработки передает через контроллер 2 внешним абонентам в виде информационных сигналов через каналы внешних интерфейсов 8. Каналы 8 могут быть одно- и двусторонними в зависимости от типа потребителя. Кластеры 3 обеспечивают определенные виды сигнальной обработки, например сжатие сигналов со сложными видами модуляции, фильтровую обработку, накопление, пороговую обработку и т.п. Модуль 1 обеспечивает, как правило, первичную, вторичную обработки радиолокационной информации, а также функции системного управления и контроля.
Такое устройство имеет недостатки:
- системный модуль управления и обработки информации с контроллером внешних интерфейсов отличается по составу от модулей кластеров. Поэтому из-за разнотипности аппаратуры для ее отладки с программным обеспечением требуются несколько типов стендов с разными операционными системами и управляющими программами. Это усложняет процесс отладки аппаратуры и программного обеспечения, усложняет функциональный контроль и эксплуатацию устройства;
- связь системного модуля управления с модулями кластеров осуществляется через специальную системную шину. Эта связь существенно отличается от связей между модулями кластеров, и, помимо того, что сама организация и протокол обмена по системной шине сложны, системная шина в устройстве используется неэффективно, т.к. поток информации через нее небольшой, поскольку это уже обработанная отселектированная информация. Сами функции системного управления: сброс, начальная конфигурация, загрузка функциональных программ и т.п. - это разовые операции, не требующие сложных алгоритмов взаимодействия. В результате наличие специальной системной шины усложняет и удорожает устройство.
- обеспечить требуемую надежность устройства в изделии практически можно только с помощью 100%-ного резервирования устройства. Помимо чисто схемных проблем с дублированием широкополосных внешних сигналов возникает проблема удвоения стоимости аппаратуры;
- аппаратура устройства обработки, как правило, энергоемкая, поэтому требуются серьезные затраты на обеспечение питания и охлаждение аппаратуры, особенно при дублировании аппаратуры устройства (для удовлетворения требований надежности).
Сущность предлагаемого устройства обработки цифровых сигналов и информации заключается в том, что оно содержит системный модуль управления и обработки информации с контроллером внешних интерфейсов, модули кластеров обработки сигналов, схему межкластерных связей и схему ввода входных данных. Устройство отличается тем, что дополнительно содержит коммутатор внешних интерфейсов и в каждый модуль кластеров введены контроллер внешних интерфейсов и схема функционального контроля. Все контроллеры внешних интерфейсов подключены к коммутатору внешних интерфейсов, а все модули кластеров однотипны с системным модулем, функции которого выполняет один из модулей кластеров. Этот модуль обеспечивает в устройстве функции системного управления через схему межкластерных связей, а через коммутатор внешних интерфейсов - подключение внешних интерфейсов устройства к установленному в модуле контроллеру внешних интерфейсов. В результате все модули кластеров однотипны, образуют однородную вычислительную среду под управлением общей системной программы с единой операционной системой, поэтому для изготовления, отладки и эксплуатации таких модулей требуется только один тип стенда. Это сокращает общее число стендов, необходимых для устройства.
Т.к. системный модуль управления и обработки информации становится аппаратурно одинаков с модулями кластеров обработки сигналов, то его связи с модулями кластеров однотипны связям между модулями кластеров. Поэтому отпадает необходимость в специальной системной шине, и все информационные обмены и управление в устройстве происходят через схему межкластерных связей, что упрощает аппаратурное построение устройства. Все модули (и системный, и кластеров) отличаются друг от друга только функциями, выполняемыми под управлением определенной программы, записанной в память модуля. По какой программе работает конкретный модуль - зависит от физического положения модуля в устройстве и определяется модулем, который в текущий момент выполняет функции системного управления.
Такое построение позволяет применить в вычислительной среде устройства «скользящий» резерв для автоматической замены отказавшего модуля вычислительной среды на исправный для увеличения надежности работы аппаратуры. В этом случае в устройство дополнительно установлен резервный модуль кластера с программной загрузкой, соответствующей программным загрузкам всех остальных модулей. При этом каждый модуль вычислительной среды содержит однотипную схему функционального контроля, выявляющую неисправность, блокирующую работу неисправного модуля и управляющую подключением резервного модуля вместо отказавшего. При надлежащей конфигурации схемы межкластерных связей и коммутатора внешних интерфейсов возможны различные варианты «скользящего» резерва.
Все указанные меры позволяют повысить надежность работы устройства, сократить номенклатуру составных частей устройства, упростить функциональный контроль, сократить типы стендов, упростить отладку и эксплуатацию устройства.
Предлагаемое устройство особенно полезно в адаптивных системах обработки цифровых сигналов многоканальных РЛС со сложной структурой сигнала.
Сущность предлагаемого устройства обработки цифровых сигналов поясняется схемой на фиг. 2.
Устройство сдержит системный модуль 3(n) управления и обработки информации с контроллером 2 внешних интерфейсов, модули кластеров 3(1)-3(n-1) обработки сигналов, схему 5 межкластерных связей и схему 6 ввода входных данных 7. Отличается тем, что дополнительно содержит коммутатор 9 внешних интерфейсов, в каждый модуль 3(1)-3(n-1) введен контроллер 2 внешних интерфейсов, а во все модули 3(1)-3(n) введена схема функционального контроля 10. При этом все контроллеры 2 подключены к коммутатору 9 внешних интерфейсов. Коммутатор 9 подключен к внешним абонентам через каналы 8 внешних интерфейсов, которые могут быть одно- или двусторонними и связаны через коммутатор 9 с контроллером 2 системного модуля. В результате вычислительная среда в устройстве содержит однотипные по схемам и конструкции процессорные модули, т.е. системный модуль 3(n) и модули кластеров 3(1)-3(n-1) аппаратурно идентичны. Естественно, что для решения функциональных задач процессоры в каждом модуле работают по своей программе, выбранной из массива записанных в память модуля программ и определяемой структурой обработки.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При первичной регулировке-отладке устройства с помощью отладочного стенда программно распределяют функции модулей в устройстве. Это осуществляется путем записи через схему 5 программ, например, во флэш-память каждого процессорного модуля и установки признаков, по какой программе должен работать данный процессорный модуль. Кроме этого, также программным путем определяют (фиксируют), какие модули и как должны быть подключены к схемам 5 и 6 в соответствии с алгоритмом функционирования. Таким образом, в аппаратуре устройства фиксируют физические места, закрепляемые за функциональными единицами устройства, а именно: за модулем 3(n), за модулями кластеров 3(1)-3(n-1), и их подключение к схемам 5 и 6. Коммутатор 9, используя адресный признак, подключает к каналам 8 выходы контроллера 2 внешних интерфейсов только того модуля, который определен в качестве системного модуля 3(n).
После первичной регулировки-отладки в устройстве в соответствии с заданным алгоритмом обработки определено, какие задачи решает каждая функциональная единица, как эти единицы связаны между собой и с внешними абонентами устройства.
Модуль 3(n) через схему 5 обеспечивает начальную установку в исходное состояние всех электронных компонентов устройства, передачу программных компонентов в модули кластеров и программное управление ими, получение необходимой информации от модулей кластеров, надлежащее для данной конфигурации включение (подключение) схем 5 и 6 и т.п. Кроме того, модуль 3(n) через свой контроллер 2 и через коммутатор 9 обеспечивает внешние системные связи устройства по каналам 8. Входные данные 7 через схему ввода 6 и схему 5 поступают на обработку, например, в модуль кластера 3(1). Процессоры в модулях кластеров выполняют сигнальную обработку по программам в соответствии с заданным алгоритмом обработки. Модули кластеров 3(1)-3(n-1) связаны между собой схемой 5, что обеспечивает выполнение общего заданного алгоритма сигнальной обработки путем надлежащего обмена по этой схеме результатами обработки, полученными в каждом кластере. Результаты сигнальной обработки в конечном итоге поступают через схему 5 в системный модуль 3(n). Этот модуль осуществляет надлежащую функциональную обработку информации, полученной от модулей 3(1)-3(n-1). Результаты обработки информации поступают через контроллер 2 и через коммутатор 9 внешним абонентам в виде информационных сигналов по каналам внешних интерфейсов 8. Кроме того, эти результаты могут быть использованы (при функциональной необходимости) для управления через схему 5 сигнальной обработкой в модулях 3(1)-3(n-1).
В случае применения «скользящего» резервирования предполагается, что функциональные задачи в вычислительной среде устройства могут быть решены числом модулей n-1 (из общего числа n), поэтому при начальной установке один из n модулей ставится в резерв для возможной замены неисправного. Такой заменой управляет схема 10 функционального контроля, которой снабжен каждый модуль вычислительной среды. Эта схема при наличии неисправности в вычислительной среде устройства выявляет неисправный модуль и обеспечивает в устройстве надлежащее подключение резервного модуля взамен неисправного, организуя в резервном модуле работу требуемого программного обеспечения.
Все указанные меры за счет однородности вычислительной среды упрощают функциональный контроль и эксплуатацию устройства, сокращают в 2 раза типы стендового оборудования для отладки и контроля процессорных модулей, повышают надежность работы устройства не менее, чем в 2 раза.
В АО «ВНИИРТ» предлагаемое устройство обработки цифровых сигналов было промоделировано с помощью математической модели и проверены его отдельные функциональные узлы. Результаты моделирования и проверки подтвердили функциональную работоспособность устройства, возможность и эффективность его структурной организации для достижения поставленных целей при создании производительных достаточно универсальных устройств, позволяющих реализовать разнообразные сложные алгоритмы обработки цифровых сигналов в реальном масштабе времени в современных РЛС.
Источники информации
1. SBS Technologies. VR9, VP9. Pentium М PC/AT Compatible 6U VME Single Board Computer. Hardware User's Manual.
2. Wiese Signalverarbeitung GmbH. WS 2126 VME SHARC Cluster.
3. Устройство для обработки сигналов - патент на полезную модель 80962.
Claims (1)
- Устройство обработки цифровых сигналов и информации, содержащее системный модуль управления и обработки информации с контроллером внешних интерфейсов, модули кластеров обработки сигналов, схему межкластерных связей и схему ввода входных данных, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит коммутатор внешних интерфейсов, в каждый модуль кластера встроены схема функционального контроля и контроллер внешних интерфейсов, при этом один из модулей кластеров является резервным, подключаемым вместо неисправного по результатам функционального контроля, все контроллеры внешних интерфейсов подключены к коммутатору внешних интерфейсов, и функции системного модуля выполняет один из модулей кластеров, который осуществляет системное управление через схему межкластерных связей, а связь с внешними интерфейсами - через установленный в этом модуле контроллер внешних интерфейсов и коммутатор внешних интерфейсов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126410U RU168894U1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Устройство обработки цифровых сигналов и информации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126410U RU168894U1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Устройство обработки цифровых сигналов и информации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168894U1 true RU168894U1 (ru) | 2017-02-27 |
Family
ID=58450367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016126410U RU168894U1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Устройство обработки цифровых сигналов и информации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168894U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU216208U1 (ru) * | 2022-11-25 | 2023-01-23 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Устройство для обработки сложных цифровых сигналов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU80962U1 (ru) * | 2008-10-24 | 2009-02-27 | Открытое акционерное общество "Лантан" | Устройство для обработки цифровых сигналов |
RU2419139C1 (ru) * | 2009-11-18 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | Программируемое устройство цифровой обработки сигналов |
US8384416B2 (en) * | 2006-06-21 | 2013-02-26 | Element Cxi, Llc | Fault tolerant integrated circuit architecture |
US20130151793A1 (en) * | 2006-06-21 | 2013-06-13 | Element Cxi, Llc | Multi-Context Configurable Memory Controller |
-
2016
- 2016-07-01 RU RU2016126410U patent/RU168894U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8384416B2 (en) * | 2006-06-21 | 2013-02-26 | Element Cxi, Llc | Fault tolerant integrated circuit architecture |
US20130151793A1 (en) * | 2006-06-21 | 2013-06-13 | Element Cxi, Llc | Multi-Context Configurable Memory Controller |
RU80962U1 (ru) * | 2008-10-24 | 2009-02-27 | Открытое акционерное общество "Лантан" | Устройство для обработки цифровых сигналов |
RU2419139C1 (ru) * | 2009-11-18 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | Программируемое устройство цифровой обработки сигналов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU216208U1 (ru) * | 2022-11-25 | 2023-01-23 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Устройство для обработки сложных цифровых сигналов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101482753B (zh) | 一种多余度飞控计算机实时仿真系统 | |
CN110376876B (zh) | 一种双系同步的安全计算机平台 | |
JPH01154241A (ja) | 同期二重コンピュータシステム | |
CN201909961U (zh) | 一种冗余控制系统 | |
CN108319549B (zh) | 一种测试系统及测试方法 | |
CN103064769A (zh) | 双热备服务器系统 | |
CN112000501A (zh) | 一种多节点分区服务器访问i2c设备的管理系统 | |
CN102724093A (zh) | 一种atca机框及其ipmb连接方法 | |
CN103850802A (zh) | 基于时间触发协议ttp/c总线的电子控制器及fadec系统 | |
RU2439674C1 (ru) | Способ формирования отказоустойчивой вычислительной системы и отказоустойчивая вычислительная система | |
CN117573609B (zh) | 一种具有冗余功能的片上系统及其控制方法 | |
CN105608039A (zh) | 一种基于fifo和arinc659总线的双余度计算机周期控制系统及方法 | |
RU168894U1 (ru) | Устройство обработки цифровых сигналов и информации | |
CN203070274U (zh) | 双热备服务器系统 | |
CN111966197A (zh) | 一种多路服务器系统及cpu启动数量的调节方法 | |
CN103095739A (zh) | 机柜服务器系统及其节点通信方法 | |
CN113434445B (zh) | 一种i3c访问dimm的管理系统和服务器 | |
CN115328706A (zh) | 双cpu冗余架构综合控制方法及系统 | |
CN103631668A (zh) | 一种适用于空间应用多机系统优先链表决装置 | |
CN208781222U (zh) | 一种基于天脉操作系统的状态监控计算机 | |
CN115705267A (zh) | 监控采集设备、基于监控采集设备的主备切换方法及系统 | |
Correia et al. | N+ 1 redundancy on ATCA instrumentation for Nuclear Fusion | |
CN103970011A (zh) | 任务式管理环控综合控制器分区控制方法 | |
RU51248U1 (ru) | Устройство сопряжения корабельной системы управления с источниками и потребителями информации | |
RU2709169C1 (ru) | Системный интерфейс программируемого логического контроллера |