logo MicroMax logo MaxNews logo MaxNews

Супер МАКС

Много интересного дарил Август - бархатный сезон послеотпускной лени. Было и Лебединое Озеро по латиноамериканскому сценарию 91 года, и денежный иллюзион в стиле профессора Воланда 98-го, а затем к этому роковому месяцу, в порядке компенсации, приписали новорожденный Российский авиасалон. МАКСу 2001 удалось поправить репутацию месяца; форум покорителей неба продемонстрировал зрелость хорошо поставленного шоу, а зрительские симпатии выражались в миграциях огромных масс населения, напоминавших прогнозы великого комбинатора. Ставший на время авиашоу Нью-Москвой подмосковный Жуковский никак не мог принять всех стесненных августовской скукой жителей Старых-Васюков, отремонтированные, но неприлично узкие дороги могли стать источником безнадежных пробок, если бы не героические, без иронии, усилия спецбатальона ГИБДД. Суровые мужчины в ярко-желтых распашонках «огнем и мечом» - свистком, жезлом и протоколом решительно изгоняли из водителей вольнодумские толкования ПДД и, на удивление, быстро привели броуновское движение автотранспорта в рамки двух свеженакрашенных белых полос. Медленно но верно преодолевая строй сухопутных героев на встречу с героями неба посетители попадали на аэродром «Раменское», над которым сияло не по сезону знойное белое солнце.

Первым делом, как известно, самолеты...

Целую неделю могучие турбины вспарывали воздух над аэродромом, простые русские герои: «Витязи», «Стрижи» и другие немыслимыми маневрами повергали зрителей в полуобморочный восторг, издеваясь над законами физики, а на земле в непритязательных серых амбарах и кубических шале разворачивалось зрелище не менее захватывающее, но уже для специалистов. Лишенные возможности продемонстрировать себя в деле, антиподы героев неба, прославленные зенитные комплексы многозначительно отслеживали радарами воздушную фиесту; оружие, ракеты и разнообразное самолетное «железо» вполне отвечали теме мероприятия, в то время, как тихие стенды, наполненные малопонятной электроникой мало что могли сказать о себе неспециалистам.

...а компьютеры? Компьютеры потом!

Во времена, когда компьютерное управление внедряется в бытовую технику, и самая быстроразвивающаяся отрасль специального компьютеростроения по данным мировой статистики - встраиваемые системы, представить самолет без компьютера - большая смелость! Сложный современный летающий аппарат силен не своей тяговооруженностью и смертоносным набором оружия, а эффективным управлением всем этим хозяйством в реальном времени. Возрастает сложность техники и ответственность принятия решения, уплотняется время. Это уже за пределами человеческого восприятия и возможностей и даже сочетание звериной силы и реакции с высочайшим интеллектом не поможет, слишком высоки скорости и перегрузки, современным пилотам стресс уже обеспечен самим выбором профессии. Нисколько не умаляя заслуг летчиков, следует заметить, что пилотирование колоссального аппарата «Мрия» без помощи компьютерной автоматики нереально, язык не поворачивается назвать этого гиганта самолетом, это воистину воздушный корабль.

Сегодняшний летательный аппарат, даже пилотируемый, располагает, как минимум, несколькими компьютерами, и, если верить разработчикам, нужно гораздо больше. Новые и проектируемые аппараты по компьютерной вооруженности напоминают средних размеров контору, а старые успешно модернизируются, впитывая современные решения.

Вид традиционной самолетной кабины знаком всем. Панель с неисчислимым количеством приборов, наползающая на стены и потолок, одновременно показывающая массу критической информации, многие приборы продублированы, все светится и мерцает в спектре от спокойно зеленого до тревожно-желтого и рокового красного и ночной кошмар пилота, забывшего что такое «прибор №700» или упустившего аварийное мигание индикатора.

Значительно спокойнее и приятней глазу панели современных машин: несколько квадратных и круглых дисплеев на авансцене и несколько скрытых от глаз компьютеров за кулисами.

Компьютерные системы на борту, образно выражаясь, дополняют органы чувств пилота вплоть до эфемерной интуиции, равно как и органы воздействия. Следя за массой быстроизменяющихся критических параметров, просчитывая «наперед» тенденции их равития, предупреждая пилота о возможных неприятностях, либо активно корректируя ситуаци самостоятельно, компьютеры обслуживают все подсистемы летательного аппарата, помогая в навигации, пилотаже, связи, боевой работе, обслуживании, вплоть до развлечении пассажиров.

Кто он, бортовой компьютер, как он выглядит, какой у него характер, из чего он состоит - вполне исчерпывающе отвечала выставка, расположенная в павильонах аэрофорума.

Ответы на эти вопросы выглядят иногда достаточно неожиданно.

Самый парадоксальный результат - большинство современных бортовых компьютеров являются прямыми родственниками настольных персоналок, как бы не обозначать фамильные признаки «х86» или «Wintel». Не стоит торопиться бежать сдавать билеты на самолет, вспомнив капризный и строптивый характер настольного друга.

Летающий родич персоналки выглядит вестма непрезентабельно: маленькая тяжелая коробочка безо всяких архитектурных излишеств, исключительно функциональный дизайн с нетипичными тяжелыми разъемами. Стаканчики противоударных монтажных опор системного блока делают компьютер похожим на избушку на курьих ножках, цветовая гамма мрачно однообразна: черные, «молотково» - серые, оранжевые или серо-зеленый хаки. Понятно, что внешний вид такого компьютера абсолютно не важен, важен его характер и исполнительность.

Характер бортовой ЭВМ исключительно суров, легкомысленности ей никто не простит. Если о надежности настольных компьютеров производители скромно умалчивают, а пользователи мотивирированно ругаются, для бортовой машины этот параметр обязательно имеет строгое цифровое значение. Именно поэтому бортовой компьютер избавлен от большинства устройств - источников пользовательской головной боли. Увидеть в бортовых машинах материнские платы ATX невозможно, вентиляторы охлаждения - весьма редко, стандартные дисководы - проблематично, электронно-лучевые мониторы - нежелательно. Компьютеры, обслуживающие наиболее ответственные подсистемы, не несут на себе и программного обеспечения Microsoft, там трудятся компактные и детерминированные (предсказуемые) ОС РВ (операционные системы реального времени). Весьма специфична и периферия, основу которой составляют нервные волокна и мускулатура системы - линии, соединенные с датчиками и исполнительными механизмами через аналогово-цифровые и обратные преобразователи, а также, так называемые, дискретные линии, которые авиаторы называют «разовыми командами». Весьма активно используются низкоскоростные коммуникации типа RS232, практически не востребованные современными настольными машинами. Большинство бортовых машин лишены и таких неизбежных атрибутов, как пользовательские консоли, работая самостоятельно они не требуют воздействия оператора и, соответственно, не обязаны и информировать никого о своей работе, кроме головного компьютера. Упоминание о головной машине прямо намекает на бортовую информационную сеть, завершая аналогию самолета с многокомпьютерной конторой и демонстрируя линии связи иерархии управления машиной. Ну и наконец, бортовой компьютер рассчитан на работу в условиях тяжелых стрессовых «летательных» факторов: ударов, вибраций, шума и экстремальных температур, любой их которых для настольной машины безусловно летален.

Начинка бортового компьютера отвечает на вопрос: каким образом «персоналку» можно эксплуатировать в столь непривычных и запредельных условиях? Она же демонстрирует стадии решения различных проблем бортовых компьютеров.

Центральный вычислитель - бесспорное логическое ядро системы. Крупные системные платы неприемлемы в основном из соображений их невысокой механической и температурной стойкости, равно как и стандартные (коммерческие) версии процессоров и наборов микросхем. Поэтому производители встраиваемых систем предпочитают так называемые «мобильные» версии полупроводниковой начинки ядра, использованные или использующиеся в компактных устройствах типа ноутбуков или PDA и оптимизированные по энергетике в угоду автономному батарейному ресурсу.

Второй вопрос - оптимальный размер, что иногда обозначается прижившимся у нас термином «форм-фактор», включая и принцип функциональной расширяемости ядра (компоновки периферии и исполнение интерфейса). Индустрия встраиваемых систем предлагает несколько более или менее стандартных форм-факторов и способов компоновки центральных вычислителей. Невозможно даже перечислить достоверно все малоформатные исполнения увековеченные маркетологами под цветистыми именами типа: CardPC или PC-On-Card, Plug'n'Run, MicroPC, PC-On-Stick, DIMM-PC; EBX, PICMG, CompactPCI, PC/104 и, наконец, PC/104-Plus. Некоторые понятны без перевода, как вычислители архитектуры ПК в размере кредитной карточки или модуля ОЗУ типа DIMM, иные по-русски или в переводе звучат довольно двусмысленно или даже нелепо, а аббревиатуры расшифровываются длиннейшими лозунгами, ничего не говорящими даже специалисту. Многие из перечисленных изделий представляют из себя законченные функциональные блоки, не располагающие периферийными интерфейсами. Из конструктивов, обеспеченных возможностями функциональных расширений, наиболее распространена и популярна стэк-мезонинная, «этажерочная» схема РС/104, в развитии РС/104-Plus, и типоразмеры включающие упомянутые схемы в качестве периферийных интерфейсов. Фактически это симбиоз двух идей, пассивного интерфейса, на котором базируется большинство промышленных компьютерных систем и функционального мезонина. Стандарт РС/104 базируется на функциональных платах размера 96х98 мм с периферийными интерфейсами ISA и PCI (версия PC/104-Plus). Принцип наращивания системы - многополочная этажерка с четырехточечным креплением модулей друг к другу без использования каких-либо внешних корпусных или направляющих изделий. Электрический и логический контакт обеспечивается двойным проходным разъемом интерфейса ISA или PCI, поэтому изделия этого стандарта можно отнести к системам на базе пассивного интерфейсного объединителя. Стандарт PC/104 был разработан для промышленного применения, отнюдь не авионики. Плодотворная дебютная идея предусматривала создание систем высокой надежности и стойкости на базе массовой (читаем дешевой) микроэлектроники и наиболее популярных архитектур, обеспеченных массой программных наработок и армиями квалифицированных специалистов. В конце концов использование настольной машины в качестве среды разработки, моделирования и отладки бортовых PC-совместимых систем на фоне дорогостоящих симуляторов экономит изрядные средства. Идея действительно оказалась плодотворной, заложенный конструктивный запас позволил использовать такие компьютеры даже на бортах космических аппаратов, где они начали использоваться в начале 90-х годов по рекомендации NASA. В настоящее время технология обрела настолько широе распространение, что начался обратный процесс миграции несовместимых с х86 архитектур. На сегодня на платах РС/104 наличествуют не только все х86 процессоры, но и мощные RISC вычислители PowerPC и MIPS32. Нужный уровень надежности и готовности системы достигался прежде всего конструкцией, обеспечивающей мехническую прочность и надежность интерфейсного стыка. Применение определенных системотехнических приемов и пересмотр отношения к периферии позволили достичь невиданного по отношению к настольному прототипу уровня надежности. В результате - работоспособность в диапазоне температур от -40 до +85 градусов и безразличие к 50-кратным перегрузкам, что всегда грело душу разработчикам бортового оборудования.

В заключение в качестве демонстрации приводим краткий обзор встраиваемых центральных вычислителей производимых сегодня калифорнийской компанией Ampro Computers. Ampro заслужили право представлять технологию РС/104 уже тем, что эта технология была созданна именно ими, вплоть до названия, и именно эти изделия имеют наибольший стаж успешного применения на летающих бортах российского производства. Сегодня компания предлагает следующие вычислители:

  1. Семейство CoreModule: процессорные блоки стандарта PC/104 и PC/104-plus. Пять базовых моделей представляют диапазон производительности от 386/25 Мгц до Pentium ММХ 266МГц. Модель Sxi. Очень многие задачи локального управления и измерений вполне исполнимы на таком вычислителе, а в активе у него мизерное энергопотребление и высокая стабильность. Используется в России на космических и авиационных бортах с 1995 года. Модели De и Gemini наиболее популярны у Российских разработчиков на протяжении последних трех лет. Мощное ядро 486 процессора работающее на частоте до 133 МГц с плавающей математикой отвечает большинству задач регистрации и управления в реальном времени. Модели P5e оснащены мобильной версией процессора Pentium MMX, быстрым интерфейсом PCI стандарта PC/104-Plus и пригодной для сложных расчетных задач включая видеосинтез, видеоанализ и спутниковую навигацию.

  2. Семейство Little Board предоставляет разработчикам возможность компоновки системы в плоскости вместо объемной этажерки РС/104. Платы Little Board размера 5,25х8 дюймов несут на себе расширенный набор периферии вплоть до видео и аудио подсистем и предназначены для создания интерактивных систем, взаимодействующих с оператором. Диапазон производительности 486, Pentium и Pentium II.

  3. EnCore. Наиболее интересное новое семейство встраиваемых одноплатных компьютеров, своеобразная альтернатива и компромисс плоского и объемного монтажа системы. Платы EnCore размерами 145х100 мм в два раза меньше по размерам, чем LittleBoard и чуть больше классической платы РС/104. Тем не менее, возможности этих плат практически не уступают LittleBoard. Концепция EnCore заключается в интеграции в генмонтаж пользователя универсального по присоединителям заменяемого вычислительного ядра, обеспечивающего быстрейшее обслуживание и модернизацию системы без коренного изменения конструкции. Диапазон производительности 486 (модель 400), Pentium (Модель 500), Celeron и Pentium III с частотой 866 МГц (Модель 700). EnCore призваны решать весьма сложные задачи требующие обработки больших массивов информации. Следует отметить присутствие в этой серии принципиально не совместимого с ПК вычислителя, 400 Мегагерцового «Алхимика» Alchemy, 32 разрядного процессора RISC архитектуры MIPS32, первого не-ПК изделия в производственной программе фирмы. Разработчики рискнувшие погрузиться в малознакомую «РИСКованную» среду взамен получают невиданно низкое энергопотребление при высочайшей производительности. Вся плата модели M2 при более чем 20-кратном превосходстве в производительности, потребляет меньше 386 системы, всего 2 Ватта электрической мощности. Завершая обзор доступных вычислителей можно отметить, что диапазон представленных аппаратных средств весьма широк и обеспечивает оптимальный подбор исполнителя на любую роль. Периферия не создает столь острых проблем, промышленность выпускает достаочно широкий ассортимент устройств охватывающих все возможные взаимоотношения компьютера с подконтрольными ему системами и механизмами.


Не нашли применения на борту удобные на земле накопители «винчестеры», надежность которых не оставляет ничего желать, исключительно чуствительные к механическим перегрузкам они не обеспечивают даже минимального уровня требуемой готовности.

Не лучше обстоит пока дело и с системами отображения. Громоздкие, тяжелые и хрупкие мониторы на базе Электронно Лучевых Трубок используются до сих пор «скрепя сердце». Любая видеоподсистема на базе ЭЛТ требует целого перечня мер жизнеобеспечения выливающихся в лишний вес и стоимость.

Жидкокристаллические экраны значительно снизили головную боль разработчиков и в результате бесспорно доминируют во всех бортовых системах отображения современныз бортовых компьютеров. Единственный минус этих дисплеев - боязнь «минуса», фактическая неспособность функционировать при низких температурах и опасность фатального выхода из строя. Это не очень обременяет западных коллег, рассчитывающих на отапливаемые ангары и температуры не ниже -25, но на территории 1/6 части суши, где говорят по русски, легко случаются и морозы в 50 и 60 градусов, тогда как с теплыми ангарами, так же плохо, как с отапливаемыми гаражами в столице. Таким образом простояв зимнюю ночь где нибудь в аэропорту Верхоянска, современный лайнер с новомодной панелью на активноматричных дисплеях «проснется» без единого монитора и без всяких надежд на взлет.

Однако на МАКС 2001 была представлена новая технология производства видеопанелей Точечно-Эмиссионного Типа, производства американской компании PixTech. Технология ТЭД проста как и все гениальное, это просто ЭЛТ с индивидуальной электронной пушкой на каждую точку дисплея. Несмотря на кажущуюся простоту эффективное исполнеие этой технолгии оказалось настолько непростым, что несмотря на многлетнюю работу над проблемой нескольких фирм включая монстра плоскоэкранного дисплеестроения Sharp, коммерчески доступные системы ТЭД появились только в позапрошлом году и только у PixTech. Усилия компании пока не очень впечатляют внешне, маленькие монохромные, зеленые панельки с диагональю 5,2 дюйма, толщиной 10мм и разрешением 320х240 точек при 16 градациях пригодны пока разве только в качестве приборных индикаторов, до высокйо графики им еще далеко. Однако при этом остальные данные этих устройств внушают глубокое уважение специалистов по бортам: рабочие перегрузки до 200 единиц и температурный диапазон от -40 до +85 при светимости изображения до 640 нит!!! Перечисление данных специалистам моментально вызывало ответное заинтересованное свечение их глаз с не меньшей интенсивностью. Новые дисплеи серии Fe524 уже поступили на вооружение разработчиков и успешно апробированы на боевых машинах Сухого. На очереди маленькая с диагональю 5,6 дюйма сенсация, полноцветные экраны серии Fe564. Будущее бортовых систем отображения вполне очевидно.

Маленькая экскурсия по экспозициям МАКС 2001 вполне убедительно демонстрирует широкое использование «западных» технологических новинок российскими творцами бортовой электроники, яркий пример международной кооперации, что существенно эффективнее любых идеологических противостояний и идей «хлопковой» независимости. И никакого ущерба национальной гордости не чуствуется, когда видишь в небе могучих «Русских витязей», пилотирующих бесспорно лучшие в мире боевые машины с помошью электроники сделанной в Силиконовой Долине далекого штата Калифорния.

Евгений Деревяго
Начальник отдела критических систем MicroMax Computer Intelligence, Inc.
Журнал «МКА » (номер 3 (27), 2001 г.)