Классификация, структурная организация и сравнительные характеристики БЦВМ различных поколений ВС

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

(РОСАВИАЦИЯ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ‹‹САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ››

Якутский филиал СПбГУ ГА

СРС

БОРТ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Классификация, структурная организация и сравнительные характеристики БЦВМ различных поколений ВС

Выполнил:

Студент ТП-20

Николаев Ай-Тал Андреевич

Проверил:

Кудринский С. А.

г. Якутск 2022

Оглавление

Введение

1. Первые БЦВМ

2. БЦВМ первого и второго поколений

3. ГОСТ 18977-73 в БЦВМ третьего поколения

4. Классификация БЦВМ

5. Структура и порядок функционирования цифровых БВМ

6. Обобщенная структурная схема бортовой ЦВМ

7. Характеристики БЦВМ

Вывод

Литература

Введение

(БЦВМ) -- электронная вычислительная машина, устанавливаемая на борту летательного аппарата, внутренний язык, структура, конструкция и другие основные показатели которой оптимизированы с учётом конкретных условий её применения. По назначению БЦВМ могут быть специализированными для решения одной задачи (например, вычислитель обработки сигналов от радиолокационных станций) и универсальными (обеспечивают решение широкого круга задач по автоматическому управлению летательным аппаратом, обработку информации функциональных подсистем и т. п.). По конструктивному исполнению БЦВМ могут быть либо автономными (в виде отдельного прибора), либо встраиваемыми (в виде одного или несколько модулей -- плат, размещаемых в аппаратуре функциональных подсистем). Универсальная БЦВМ авиационного применения, как правило, состоит из процессора, выполняющего все основные операции; оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), предназначенного для хранения входных, выходных и промежуточных данных; постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), служащего для хранения программ и констант; средств информационного обмена, обеспечивающих приём исходных данных от источников информации и выдачу результирующих величин на приёмники информации через внешний интерфейс БЦВМ. Информационная и управляющая связь между отдельными устройствами БЦВМ обеспечивается внутренним интерфейсом. В состав некоторых БЦВМ может входить полупостоянное запоминающее устройство (ППЗУ), в которое записывается предполётное задание (координаты маяков, пунктов маршрутов, характеристики грузов и т. п.). Основные характеристики БЦВМ; быстродействие, измеряемое количеством выполняемых машиной операций в единицу времени; объёмы ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ, измеряемые в словах заданной разрядности; пропускные способности средств информационного обмена, внутренних и внешних интерфейсов, измеряемые количеством передаваемой полезной информации в единицу времени. БЦВМ, как правило, используются в составе сложных бортовых вычислительных систем.

1. Первые БЦВМ

Архитектура БЦВМ первых поколений была закрытой. Структура этих машин строилась на основе функциональных блоков, которые разрабатывались специально для каждого конкретного случая. Взаимодействие между функциональными блоками производилось по системе обмена, которая включала кодовые шины адреса и кодовые шины числа, дополняемые линиями передачи управляющих сигналов. Эта система обмена так же разрабатывалась для каждой машины индивидуально. Первая отечественная авиационная БЦВМ была разработана коллективом Ленинградского, ОКБ “Электроавтоматика” под руководством Главного конструктора В.И. Ланердина в 1959году.

2. БЦВМ первого и второго поколений

Разработка БЦВМ первого поколения (ЦВМ-263 и ЦВМ-264) началась в 1959 году. Эта БЦВМ была использована для построения противолодочной радиогидроакустической системы “Беркут” на самолетах Ил38 и Ту95. ЦВМ-263 для самолета ТУ95 и ЦВМ-264 для самолета Разработка БЦВМ второго (ОРБИТА-10) поколения началась в 1966 году. ОРБИТА-10 применялась на самолетах: МиГ25РБ, Т58, ТУ-144, ТУ-142, ТУ-22 и модификациях самолета МиГ23. На БЦВМ первого и второго поколений использовался уникальный аналоговый внешний интерфейс 847АТ, содержащий преобразователи аналоговых величин, поступающих от аппаратуры комплекса в цифровые и цифровых результатов в аналоговые величины, передаваемые на объекты управления.

3. ГОСТ 18977-73 в БЦВМ третьего поколения

В начале 70-х годов началась разработка БЦВМ третьего поколения ОРБИТА-20, где аналоговый интерфейс (то есть АЦП и ЦАП) дополняется цифровыми каналами. Данный радиальный канал для передачи последовательных кодов с пропускной способностью 48 Кбит/с уже регламентируется гостом ГОСТ 18977-73. ГОСТ 18977-73 «Типы функциональных связей, виды и уровни сигналов» и является отечественным аналогом стандарта ARINC-429. Он распространяется на комплексы бортового оборудования самолетов и вертолетов; регламентирует аналоговые, дискретно-аналоговые и дискретные типы функциональных связей; устанавливает требования на передачу последовательных кодов. Передача кодов производится по бифилярной линии со скоростью 48 или 200 Кбит/сек. (В последующей версии стандарта ГОСТ 18977-79 допускается скорость передач 500 и 1000 Кбит/сек.) Информация по линии передается, начиная с младших разрядов. Первым передается адрес, который может иметь два формата: восемь бит или четыре бита. Далее передаются данные с форматами 8, 16 или 24 бита. Перед передачей адреса следует интервал, равный четырем тактам.

4. Классификация БЦВМ

В зависимости от формы представления информации вычислительные машины делятся на два класса: аналоговые и цифровые (дискретные). Первые БЦВМ представляли собой аналоговые вычислители (решающие устройства). В настоящее время все более широкое применение в авиационном РЭО (в системах связи, радиолокации, при обработке речевых сигналов, изображений и др.) находят цифровые ЭВМ, имеющие ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми: более высокая надежность; стабильность параметров при воздействии дестабилизирующих факторов; высокая точность обработки информации; значительное сокращение трудоемкости и упрощение операций регулировки и настройки; возможность создания микросхем с очень высокой степенью интеграции. Тем не менее, необходимо рассмотреть и принципы построения аналоговых вычислительных машин, так как они имеют некоторые положительные характеристики.

5. Структура и порядок функционирования цифровых БВМ

Бортовая ЦВМ предназначена для решения фиксированного круга задач, что определяет ее значительную специализацию. Для специализированных ЦВМ характерно наличие особенностей в составе и принципах функционирования. Но из всего многообразия структурных схем ЦВМ для рассмотрения общих вопросов примем распространенную структурную схему, изображенную на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 Обобщенная структурная схема БЦВМ

На рисунке 4.3 обозначены: УВВ - устройство ввода-вывода; ОЗУ-оперативное запоминающее устройство; ПЗУ-постоянное запоминающее устройство; АЛУ-арифметическо-логическое устройство; УУ-устройство управления; БП-блок питания; ША, ШД, ШУ - шины адреса, данных и управления. Устройство ввода-вывода служит для связи машины с объектом управления. Конструктивно УВВ может быть оформлено отдельно от БЦВМ. Оперативное запоминающее устройство предназначено, главным образом для хранения информации, поступающей от датчиков, а также промежуточных и конечных результатов. В ОЗУ производится как запись информации, так и считывание из него. Постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения неизменной в процессе эксплуатации информации. К такой информации относятся программы работы БЦВМ и константы, используемые при реализации алгоритмов. Информация записывается в ПЗУ на заводе при его изготовлении и не подлежит изменению в условиях эксплуатации. Для хранения информации, значения которой неизменны для одного или нескольких вылетов, используется долговременное запоминющее устройство, позволяющее и запись, и считывание. Изготовление такого ЗУ является наиболее трудоемким, поэтому его емкость обычно значительно меньше емкости ОЗУ и ПЗУ. Процессор - основное устройство машины, предназначенное для автоматического выполнения последовательности операций, предусмотренных программой решения задачи. Процессор бортовой ЦВМ функционально состоит из арифметическо-логического устройства и устройства управления. АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над двоичными числами. Устройство управления служит для организации вычислительного процесса в соответствии с заданной программой путем принудительной координации работы всех устройств БЦВМ с помощью управляющих сигналов. Блок питания обеспечивает формирование питающих напряжений, необходимых для работы всех устройств БЦВМ, а также для генерации серий синхронизирующих сигналов. В радиоэлектронных комплексах современных истребителях Су27 и МИГ-31 используются, соответственно, БЦВМ - Ц-100 (2 шт.), БЦВМ Орбита - 20 и А-15А (К, М). В современных модификациях этих самолетов используются БЦВМ Багет 55-04 и Багет 55-06.

6. Обобщенная структурная схема бортовой ЦВМ

Несмотря на многообразие структур БЦВМ можно составить обобщенную структурную схему, содержащую все необходимые устройства. На рисунке показаны: память БЦВМ, со-стоящая из ОЗУ - оперативное запоминающее устройство и ПЗУ - постоянное запоминаю-щее устройство; процессор, состоящий из АЛУ - арифметическо-логическое устройство, УУ- устройство управления, РОН - регистры общего назначения; устройство ввода-выво-да, состоящее из ПИК- преобразователя на-пряжение в код и ПКН- преобразователя код в напряжение.

+Устройство ввода - вывода служит для связи машины с объектом управления. Выполняет функцию преобразования входной информации из аналоговой формы в цифровую и вы-ходной информация из цифровой формы в аналоговую.

Оперативное запоминающее устройство-часть памяти БЦВМ, которая в процессе пе-реработки информации непосредственно взаимодействует с АЛУ. В ОЗУ производится как запись информации, так и считывание из него. Предназначено, главным образом, для хранения информации, поступающей от дат-чиков, а также промежуточных и конечных результатов вычислений.

Постоянное запоминающее устройство специфическая часть памяти БЦВМ. Особенность ее состоит в том, что информация записывается в ПЗУ при изготовлении не изменяется в условиях эксплуатации. В процессе работы БЦВМ из ПЗУ информация может только считываться. К неизменной информации относятся все про-граммы работы БЦВМ и используемые константы при реализации алгоритмов.

Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числами, представленными в двоичном коде

Устройство управления обеспечивает прием и хранение команд, входящие в программу, расшифровку кода выполняемой операции и выработку всех необходимых сигналов управ-ления

Регистры общего назначения являются внутренней памятью процессора и используются как АЛУ, так и УУ. Позволяют увеличить быстродействие машины за счет существенно меньшего времени записи и считывания информации, реализовать дополнительные режи-мы работы и т.д.

7. Характеристики БЦВМ

бортовая цифровая вычислительная машина

Вывод

По моему мнению, эти качества бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) позволяют использовать ее практически во всех подсистемах бортового оборудования самолета, обеспечивают устойчивость БЦВМ к усложнению алгоритмов и позволяют применять более сложные, а значит, и более совершенные законы управления самолетом и его подсистемами. Они позволили осуществить информационное взаимодействие между отдельными (ранее непосредственно не взаимодействовавшими) подсистемами бортового оборудования и образовать единый комплекс бортового оборудования (КБО), что в конечном счете повысило эффективность выполнения полетного задания и безопасность полета.

Использование БЦВМ потребовало определенной унификации радиоэлектронного оборудования самолета, в результате которой сократились сроки и снизились затраты на разработку и последующую модернизацию КБО и затраты на его эксплуатацию.

Литература

1. Авиационная техника на международных авиасалонах в 1997 году. Обзор под ред. Е. А. Федосова. ГосНИИАС, 1998.

2. Гаврилин Б. НИИ приборостроения - лидер в разработке малогабаритных инерциальных систем управления ракетами. Военный парад, 1998, № 3 (27), с. 64 - 65.

3. Мир авионики (С.-Петербург), 1998, №№1 - 4.

4. Руководство по применению и программированию (для перечисленных БЦВМ).

5. Flight International. 9 - 15. oct. 1996. р. 22 - 23; Interawia. Jan/1998. р. 40 - 41 (см. также НЗНТ № 3 - 4, август 1998 г. НИЦ ГосНИИАС).

6. НИИ “Аргон”. Вехи полувекового пути. Москва, 1998.

7. Программируемый процессор сигналов Ц300. Рекламный проспект. НИИ ВС “Спектр” ХК “Ленинец”.

8. “БАГЕТ” - семейство ЭВМ для специализированных применений. КБ КОРУНД-М. Рекламные материалы.

9. Пройдаков Э. СКБ-245 во всех его реинкарнациях. PC Week/RE, № 50/98.

Размещено на Allbest.ru