|
Малоизвестные страницы из жизни промышленных компьютеров
Малоизвестные страницы из жизни промышленных компьютеров
Многочисленные публикации, посвященные промышленным компьютерам, уже
познакомили читателя сэтими замечательными устройствами и их удивительными каче-
ствами, позволяющими работать там, где обычные системы оказываются просто
бессильны. И хотя дажесегодня на многих предприятиях отечественной промышленности
и транспорта вместо «индустриальных крепышей» частенько можно встретить
многострадальные «офисныемашинки», завернутые в тонкую целлофановую пленку, якобы
защищающую их от пыли и влаги (в это трудно поверить, но автор имел несчастье увидеть
этособственными глазами), хочется верить, что уже в ближайшем будущем хотя бы в
наиболее ответственных промышленных приложениях будут использоватьсясовременные
специализированные вычислительные системы. Однако не будем о грустном.
Настала пора раскрыть еще несколько малоизвестных страниц из «личной» жизни
промышленных компьютеров, которые, возможно, помогут им занять должное место ив
нашей «околопромышленной» жизни.
Уникальные функциональные возможности промышленных компьютеров успешно
находят применениев областях, весьма далеких от производства и не характеризующихся
сложными условиями эксплуатации. Поскольку любой промышленный компьютер
обладает болеевысокой надежностью по сравнению со своим офисным собратом, многие
государственные и частные организации предпочитают использовать именно их для
решения наиболееответственных задач. требующих круглосуточной работы. Например,
национальные банки Швейцарии и Франции, а также некоторые биржи в США на
протяжении ряда летэксплуатируют промышленные компьютеры Texas Microsystems
(модели 5014 и 8514). Высокая надежность наряду с ремонтопригодностью
инеприхотливостью позволяют снижать простои, смертельно опасные для банковской и
финансовой деятельности,
При этом достаточно продолжительные сроки средней наработки на отказ, заложенные
вна протяжении многих лет, в промышленные компьютеры и технические средства с
восстановлением ихработоспособности. Сроки восстановления промышленных
компьютеров, определяемые их архитектурой, существенно ниже по сравнению с
обычными исоставляют менее 30 минут, что также сокращает время простоя
информационной системы в случае поломок техники.Поскольку подавляющая
Неказистый на вид сервер 5014, используемый в банках и биржах для
обработкиинформации, а также в качестве телефонных систем, позволяет существенно
уменьшить финансовые затраты.
Таблица 1
№
Характеристика
5014
S013P
1.
Тип корпуса
Башня
Башня
2.
Количество и тип слотов расширения (модель 5014
позволяет монтировать два компьютера в одном
корпусе)
14 / ISA
13 ISA/PC!
3.
Рабочая температура, С"
0-55
0-55
4.
Влажность, %
5-95
5-95
5.
Удар, Q (продолжительность 10 мс)
1,0
1,0
6.
Вибрация, G (в диапазоне 5-100 Гц)
0,25
0.25
Модель 8514 - один из наиболее защищенных компьютеров фирмы Texas Microsystems.
Используется на биржахСША благодаря своей высокой надежности.
Поскольку подавляющая часть компьютеров на процессорах ____ и существенная
частькомпьютеров на RISC-процессорах использует архитектуру пассивной
объединительной платы, кстати, разработанную уже упоминавшейся выше фирмой Texas
Microsystems,при выходе из строя, например, платы ЦПУ для ее замены достаточно
открыть крышку и. открутив всего один винт. извлечь плату (для замены материнской
платыв обычном офисном компьютере его иногда приходится почти полностью
разбирать). То же касается и модернизации современных промышленных компьютеров —
хотяостается общая для всех систем проблема совместимости с вновь выпускаемыми
процессорами, процесс модернизации промышленных компьютеров обычно
проходитменее болезненно.
Высоконадежные компьютеры незаменимы в космосе. но не менее важную роль они
играют и на Землев процессе обеспечения космических полетов. Высокая стоимость,
плотный, расписанный на многие годы вперед,график проведения научных
экспериментов в космосе предъявляют исключительно высокие требования ко всем
техническим средствам, применяемым в ходе этихэкспериментов. В связи с этим
дополнительные затраты на приобретение и использование компьютеров,
удовлетворяющих промышленным стандартам, выглядят не толькообоснованными, но и
необходимыми. Так, в ходе серии экспериментов по выращиванию растений в условиях
невесомости, проводившихся в лаборатории «Спейслэб»,установленной на борту
американского космического корабля «Шаттл». для сбора и обработки на Земле данных
применялись компьютеры SP5500 фирмы Texas Microsystems. Компьютер этой моде-
липредставляет собой промышленный сервер для ответственных приложений,
предназначенный для работы под управлением основных операционных систем.
Серверимеет до 4 процессоров Intel Pentium, ОЗУ с коррекцией ошибки емкостью до 768
Мбайт и 20 слотов расширения. В связи с таким назначением компьютера при его
разработкебыл реализован целый ряд технических решений, повышающих
телеотказоустойчивость.
Компьютер МСН_202 имеет 14 слотов расширения. Разработчики постарались
оптимизировать систему охлаждения основных блоковкомпьютера за счет управления
внутренними потоками воздуха. Корпус компьютера разделен на два отсека
горизонтальной перегородкой. В нижнем отсеке размещаютсяблоки питания (до двух,
избыточной мощности с автоматическим распределением нагрузки), два съемных блока
вентиляторов (по три вентилятора производительностью18 куб. футов воздуха в минуту в
блоке), а также накопители: три размером 5,25" (НЖМД, оптический накопитель CD-ROM,
магнитооптический накопитель,стример и т.д.), один размером 3,5" (НГМД), размещаемые
горизонтально, и шесть вертикально расположенных съемных НЖМД. Блоки питания,
вентиляторы и НЖМДмогут заменяться в горячем режиме без выключения компьютера. В
верхнем отсеке устанавливается пассивная объединительная плата, платы ЦПУ и
расширения, платаконтроля, индикатор состояния основных подсистем и два мощных
вентилятора производительностью 105 куб. футов воздуха в минуту. Поток внешнего
воздухаосуществляется через защищенные фильтрами отверстия всасывающих вен-
тиляторов. что наряду с эффективным обдувом основных компонентов обеспечивает
поддержаниеизбыточного давления внутри корпуса и исключает возможность попадания
внутрь пыли ивлаги. Температура внутри корпуса, параметры работы вентиляторов
иблоков питания компьютера контролируются встроенными средствами диагностики.
которые и управляют работой вентиляторов, повышая или понижая скорость ихвращения
в зависимости от реальной температуры.
Блоки питания имеют мощность 400 Вт каждый, а распределение нагрузки на каждый
блокпроизводится автоматически. В случае выхода из строя одного из блоков второй берет
на себя всю нагрузку.
Дисковая подсистема представляет собой встроенный отсек с разъемами, в который
могутустанавливаться до 6 НЖМД стандарта L'SCSI или LAVSCSI емкостью до 4 Гбайт
каждый, позволяющих создавать матричную дисковую подсистему типа RAID свозможной
заменой отдельных дисков в «горячем» режиме.
Данные о состоянии компьютера и отдельных его подсистем выводятся на ЖКД
илифлуоресцентный экран на передней панели.
Компьютер предназначен для монтажа в стандартный 19-дюймовый шкаф и
первоначальносоздавался для использования в составе цифровых АТС и систем компью-
терной телефонии. Данная область применения уже давно освоена и надежно
удерживаетсяпромышленными компьютерами. Связано это в первую очередь с
необходимостью установки в такой компьютер большого количества специализированных
телефонныхплат, расширяющих функциональные возможности цифровых АТС.
Американские фирмы AT&T и Dialogic, на протяжении ряда лет используют компьютеры
TexasMicrosystems модели 3220 с 20 слотами расширения в составе своих систем.
Такое качество промышленных компьютеров, как наличие большого количества
слотоврасширения, делает их незаменимыми в приложениях, требующих установки в
компьютер большого количества функциональных плат либо монтажа в одном
корпусенескольких (обычно до 4) компьютеров. Выпуск полупроводников и оптических
дисков для накопителей CD-ROM может быть смело отнесен к высокоточному про-
изводству,не допускающему сильных вибраций или колебаний температур, характерных
для «привычных» условии эксплуатации промышленных компьютеров. Тем не менее
именноэто производство является крупным потребителем промышленных компьютеров.
На их базе строятся системы управления технологическим процессом и контролякачества.
Примером такого использования могут быть подсистемы управления установками по
производству полупроводников, созданные на базе оборудования,выпускаемого фирмой
Keithley Metrabyte (США).
В последнее время все более широкое распространение получают так называемые smart-
карты, которые служат средством электронных платежей, обеспечивают доступв
помещения или к компьютерным системам, используются в качестве носителей информа-
ции и помогают решать многие другие задачи. Например, в ходе выполненияпрограммы
модернизации телефонной сети Тайваня было принято решение о выпуске smart-карт для
оплаты населением страны всех телефонных переговоров. При этомна каждой карточке
записывается ее уникальный номер и пароль доступа. Процесс выпуска таких карт связан с
необходимостью организации ввода и выводамногочисленных потоков данных. Задача
была решена за счет использования промышленного компьютера МСН-202 производства
фирмы Mitac (Тайвань). Установленныев компьютер, имеющий 14 слотов расширения,
платы сбора и обработки данных обеспечили выпуск smart-карт с темпом 3000 единиц в
час.
И уж совершенной неожиданностью стало применение промышленных компьютеров в
индустрии развлечений. Те, кто бывал в кегельбанах Японии, наверняка
обратиливнимание на установленные там компьютерные мониторы, на которых можно
«понаблюдать со стороны» за собственным броском или поточнее узнать о ходе игры,а на
широкоформатном мониторе получить видеопоздравление после удачного броска (ни
одного одинакового в течение дня!) или «слова утешения» в случае неудачи.Управление
всеми мониторами (по одному малому и одному широкоформатному на каждые две
дорожки) производится с помощью компьютеров MSC-242 производствафирмы Mitac (по
одному компьютеру на каждые четыре монитора). При этом компьютеру приходится
ежедневно выдерживать вибрацию, возникающую при каждомброске, что является не
таким уж простым испытанием даже для промышленного компьютера (хотя японские
игроки будут, пожалуй, «помельче» наших). В общейсложности в японских кегельбанах
таким образом оборудованы 450 дорожек, на которых ежедневно пробуют свои силы не
одна тысяча игроков.
Знакомство с представленной выше информацией позволяет смело утверждать, что
промышленныйкомпьютер является средством применения в разных областях науки,
техники и повседневной жизни землян.
Индустриальные компьютеры Advantech
Фирма Advantech является одним из крупнейших производителей индустриальных
компьютеров. В данной статье рассмотрены производимые ею шасси (корпуссистемного
блока с кросс-платой и источником питания), а также системные платы и видеомониторы.
Пользователь обладает широким выбором базовых вариантов изделий и их модификаций.
В табл. 2указаны основные технические характеристики шасси индустриальных
компьютеров IPC-622, IPC-620, IPC-615, IPC-614, IPC-610, IPC-6806, MBPC-641, IPC-
6006, производимыхфирмой Advantech. Рассмотрим особенности конкретных технических
средств подробнее.
Шасси IPC-620 (Industrial PC Chassis) специально разработано для приложений,требующих
большего количества слотов расширения и накопителей на магнитных дисках или для
интеграции множества вычислительных систем в одном корпусе, Наего передней панели
расположена запирающаяся на ключ пыленепроницаемая дверца. Она предотвращает
несанкционированный доступ к расположенным за нейвыключателю питания, блоку
накопителей на магнитных дисках и четырем наборам органов управления (кнопкам
сброса, индикаторам питания). Кроме того, на переднейпанели корпуса размещаются
четыре 5-пиновых разъема типа DIN для подключения нескольких (до четырех) клавиатур
и легко убирающиеся ручки. Шасси такжевключает кросс-плату РСА-6120М (размеры 418х
200 мм) с индикаторами питания (2 набора светодиодов для +5В, —5В, +12В, —12В),
содержащую 20 слотов шины ISA дляразмещения полноразмерных плат (338 мм х 122 мм).
Кросс-плата имеет 4 слоя с отдельными слоями для питания и земли. Данная кросс-плата
допускает гибкуюмодернизацию с возможностью конфигурации одной вычислительной
системы (имеющей 20 слотов), двух систем (по 10 слотов е каждой), трех (5, 5 и 10слотов)
или четырех независимых вычислительны? систем (по 5 слотов в каждой). Размещаемый
внутри корпуса блок НМД может включать до восьми накопителе! нагибких или жестких
дисках размером 3х» (НЖМД или НПМД), доступ которым осуществляется после открытия
дверцы на передней панели. В состав IPC-620 такжевходят:
• источник питания мощностью 350 В
• 4 высокоскоростных охлаждающих вентилятора 86 CFM;
• два заменяемых воздушных фильтра, размещаемые за передней панель! Возможно
комплектование шасси IPC-620 двумя кросс платами с 8 слотами ISA/PCI и
двумяисточниками питания, каждый из которых имеет мощное' 250Вт.
Другой тип шасси — IPC-622 — одна из последних разработок фирмы Advantech. Так же
какIPC-620, данное шасси предназначено для приложений, требующих большего
количества слотов расширения с возможностью размещения полноразмерных
плат.Основными особенностями шасси данного типа являются повышенная надежность,
средства обнаружения неисправностей и аварийной сигнализации. Для ис-
пользованиясовместно с IPC-622 разработаны четыре варианта кросс-плат. Кросс-плата
РСА-6120 предназначена для создания вычислительной системы с 20 слотамирасширения
с шиной ISA. Другой вариант кросс-платы — РСА-6120D — позволяет образовать две
независимые вычислительные системы в одном корпусе (по 10 слотовISA в каждой).
Кросс-плата РСА-6120Q образует 4 системы по 5 слотов, а РСА-6120Р4 — одну с
пятнадцатью слотами ISA. четырьмя PCI и одним слотом длясистемной платы. В корпусе
может размещаться до шести НМД, в том числе четыре доступных с передней панели
накопителя размером до 5.25» половинной высоты, атакже два НЖМД 3,5».
Таблица 2
Технические
хара1яврй
1РС-в22
tPC-620
(PC-615
IPC-
614
IPC-
S10
IPC-
6806
MBPC-
641
»РОв00
6
Число слотов ISA
20
20
15
14
14
6
4
6
Мощность
источника
питания, Вт
300
350
300
250
250
150
65
-
Число НМД (3S")
2
8
3
1
1
2
-
-
Число НМД (5)")
4
-
-
3
3
-
-
-
Размеры (ширина,
высота, длина), мм
482х267
х457
482х177
х610
482х177
х478
482х17
7х448
482х17
7х452
166х170
х393
114х197
х245
368х186
х1
Вес,кг
30
25
20
20
19
5,6
2,8
2,2
Монтаж
стойка
19"
стойка
19"
стойка
19"
стойка
19"
стойка
19"
поверхн
ость
поверхн
ость
поверхн
ость
Шасси IPC-622 имеет большую высоту по сравнению с IPC-620, но значительно
меньшуюдлину, что достигнуто за счет размещения конструктивных элементов на двух
уровнях: на нижнем — НМД и источники питания, на верхнем — отсек для размеще-
нияплат. Корпус оборудован четырьмя высокоскоростными охлаждающими
вентиляторами 49CFM с воздушнымифильтрами. Разъемы для подключения клавиатур
располагаются на передней и задней панелях (по 4 на каждой). За дверцей находится
выключатель питания,кнопка сброса аварийной сигнализации, четыре НМД, четыре
кнопки броса системных плат и разъемы подключения клавиатуры. На самой крышке
размещаютсясветодиодные индикаторы напряжений питания +5В,+12В, -5В, -12В,
индикаторы работы НМД и аварийного состояния источника питания, вентилятора,
повышеннойтемпературы. Система обнаружения неисправностей постоянно
контролирует работоспособность шасси. Если выйдет из строя источник питания или
один извентиляторов, либо температура воздуха внутри шасси превысит 65°С, то
соответствующий светодиодный индикатор поменяет цвет с зеленого на красный
ивключится звуковой сигнал. После нажатия на кнопку сброса аварийной сигнализации
звуковой сигнал прекратится, но соответствующий светодиодостанется красным до
устранения неисправности.
Источник питания шасси IPC-622 мощностью 300 Вт обладает избыточностью,
повышающей надежностьсистемы и продлевающей ее жизнь. Он состоит из двух
одинаковых 300-ваттных независимых модулей, которые во время нормальной работы
системы совместнонесут всю нагрузку. Если один из модулей выйдет из строя, другой
автоматически начнет работать с полной нагрузкой без остановки системы. Звуковой
сигнал ииндикатор аварийного состояния источника питания известят пользователя об
аварии. После этого неисправный модуль может быть вынут со стороны заднейпанели
корпуса и заменен исправным без выключения системы.
Для приложений, требующих меньшие габаритные размеры и вес системного блока
идопускающих меньшее число свободных слотов кросс-платы и НМД, разработано шасси
IPC-614. На передней панели его стального корпуса расположены разъем дляподключения
клавиатуры и защитная дверца, закрывающая выключатель питания и НМД. а также 2
высокоскоростных охлаждающих вентилятора 86 CFM со сменнымивоздушными
фильтрами. Воздушный поток создает дополнительное давление внутри корпуса, не
допускающее проникновения в него пыли и грязи. IPC-614 имееткросс-плату РСА-6114
или РСА-6114D с 14 слотами шины ISA с возможностью размещения в корпусе 10
полноразмерных и 4 плат половинного размера.Кросс-плата имеет размеры 315х 1"'5 мм,
содержит светодиодные индикаторы питания (+5В,-5В.+12В.-12В). Кросс-плата РСА-
6114D отличается от РСА-6114 тем,что она предназначена для поддержки двух независи-
мых вычислительных систем в одном корпусе с 8 и 6 слотами. Для размещения НМД в
корпусе имеетсяметаллическая коробка с ударо-поглощающей резиновой подкладкой,
вмещающая до 3 доступных с передней панели 5-дюймовых накопителей на сменных
магнитных дискахи один постоянный НЖМД размером ЗУ,». Шасси включает также
источник питания мощностью 250 Вт и динамик.
Технические характеристики шасси IPC-610 близки соответствующим параметрам IPC-
614, но в ихконструкциях имеются небольшие различия. На передней панели шасси IPC-
610 размещается запирающаяся на ключ дверца, которая защищает НМД и переключатели
отнесанкционированного доступа и попадания инородных частиц. Под ней находится
выключатель питания, кнопка сброса и кнопка, позволяющая блокироватьклавиатуру, а
также светодиодные индикаторы питания, работы НЖМД и блокировки клавиатуры.
Разъемы типа DIN для подключения клавиатуры расположены напередней и задней
панелях корпуса. Кросс-плата РСА-6114, устанавливаемая в данное шасси, содержит 14
слотов ISA. это позволяет разместить в корпусеIPC-610 10 полноразмерных плат и 4
платы половинного размера.
Шасси следующего типа IPC-615. также как и IPC-622, является одной из
последнихразработок фирмы Advantech и отличается повышенной надежностью и
наличием средств контроля неисправностей и аварийной сигнализации. Шасси
позволяетразмещать до 15 полноразмерных плат. Его габаритные размеры близки
соответствующим размерам шасси IPC-614 иIPC-610. Шасси IPC-615 оборудуетсякросс-
платой РСА-6115, имеющей 15 слотов с шиной ISA. или кросс-платой РСА-6114Р4,
содержащей 9 слотов ISA, 4 слота PCI и один слот для размещениясистемной платы
(PICMG). В корпусе могут быть установлены два НМД половинной высоты и один
размером 3.5». Ко всем НМД обеспечивается доступ с переднейпанели.
Корпус оборудован запирающейся на ключ дверцей, которая закрывает доступ к
НМД,выключателю питания, кнопкам сброса процессора, сброса аварийной
сигнализации, блокировки клавиатуры и контроля динамика. На самой дверце
размещаются светодиодныеиндикаторы питания (+5В, +12В.-5В,-12В).
Системные платы Advantech
Возможности индустриальных компьютеров, построенных на базе рассмотренных выше
шасси, во многомопределяются используемыми системными платами. Существует
множество разновидностей основных вариантов системных плат, производимых фир-
мойAdvantech, и в табл. 2 и 3 приведены их основные характеристики. Рассмотрим
характерные черты индустриальных системных плат на примере платы РСА-615".
В основных чертах системная плата РСА-6157 идентична системным платам
обычныхбытовых персональных компьютеров, за исключением того. что она не содержит
слотов для размещения в них дополнительных плат, а сама вставляется в слоткросс-платы
индустриального компьютера (что позволяет ее быстро заменить в случае выхода из
строя), имеет меньшие размеры, вес, более устойчива кнеблагоприятным факторам
внешней среды (температура, влажность. механические воздействия и т.д.).
Системная плата РСА-6157 является полноразмерной и содержит процессор Intel Pentium
с тактовой частотой 75, 90,100, 120, 133, 150 или 166 МГц. РСА-6157 вставляется в
свободный слот кросс-платы индустриального компьютера со стандартной шиной ISA или
ISA/PCI.Кроме внутренней кэш-памяти процессора Pentium (16 Кбайт) плата РСА-6157
может дополнительно содержать 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня. На
нейразмещается от 8 до 128 Мбайт ОЗУ на нескольких (до четырех) 72-пиновых модулях
типа SIMM (Single In-line Memory Module), каждый из которых может содержать 4.8, 16 или
32 ' Мбайт памяти.
Таблица 3
Технические
характеристики
РСА-6153
РСА-6151
РСА-6145
PCA-6144V
РСА-6143Р
Шина
ISA
ISA
ISA
ISA
ISA
Тип процессора
Pentium
Pentium
80486
DX/DX2/DX
4
80486 SX/
DX/DX2/DX4
80486 SX/
DX/DX2/DX
4
Тактовая частота
процессора, МГц
75..200
75..200
33/50/66/100
25/33/50/66/
75/100/120
25/33/50/66/
100
Кэш-память
256/512
Кбайт
256/512
Кбайт
128Кбайт(до
п)
128 Кбайт
Нет
ОЗУ
1..64Мбайт
1..64 Мбайт
1..32 Мбайт
1..64 Мбайт
1..32 Мбайт
BIOS
Award
Award
Award
Award
AMI
Таймер Watchdog
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Сопроцессор
Встроенный
Встроенный
Встроенный
Встроенный
Встроенны
й
Последовательный
порт СОМ1
RS-232
RS-232
RS-232
RS-232
RS-232
Последовательный
порт COM2
RS-232 или
RS-422/485
RS-232 или
RS-422/485
RS-232 или
RS-422/485
RS-232 или
RS-422/485
RS-232 или
RS-422/485
Параллельный порт
SPP/EPP/EC
P
Spp/EPP/ECP
ЕСР/ЕРР
SPP/EPP/ECP
ЕСР/ЕРР
Контроллер НЖМД
2xEIDE
2xBDE
2xEIDE
2xEIDE
2xlDE
Контроллер НГМД
2
2
2
2
2
Контроллер SCSI
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Диагностические
светодиоды
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Напряжение питания
+5 В
+5В.±12В
+5 В
+5 В
+5 В
Интерфейс РС/104
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Контроллер VGA
Есть (с
возможност
ью работы с
панельными
дисплеями)
Есть
Есть (с
возможность
ю работы с
панельными
дисплеями)
Есть
Нет
Flash-диск
Нет
Нет
512Кбайт
Нет
до 1,44
Мбайт
Контроллер Ethernet
Нет
Нет
Есть
Нет
Нет
Промышленные мониторы
Для работы в составе индустриальных компьютере разрабатываются специальные
видеомониторы. Они, как правило, отличаются от традиционны офисных
монитороввысокой надежностью, малыми размерами, легким весом и низким
энергопотреблением. Для использования с индустриальным ПК фирма Advantech
предлагает серию плоских панельных мониторов FPM-30 (Flat Panel Monitors),обладающих
всеми вышеперечисленными свойствами. Данные технические средства выполняются в
прочных корпусах, сделанных из алюминия и стали.
FPM-30 имеют толщину всего 58 мм что оправдывает слово «плоский» в их названии.
Весит такой мо-1тор 3,5 кг. КомплектFMP включает стандартную видеокарту и плоский
панельный жидкокристаллический четной или монохромный дисплей, соединяемые
помощьюдостаточно длинного кабеля (1,8 м). Малые размеры FPM-30, его
конструктивные особенности и длинный кабель позволяют легко монтировать его в стенд,
панельили на стену. Дополнительно может быть реализована функция сенсорного экрана
(touchscreen), предоставляющая широкие возможности по созданию дружественныхин-
терфейсов.
Компьютеры в Космосе
Словосочетание «космические технологии» вполне заслуженно является синонимом
самых передовыхи высококачественных решений. Не случайно многие компьютерные
компании используют в своей рекламе образы расправившей солнечные батареи станции
илирвущегося ввысь «Спейс Шаттла». К сожалению. в последнее время российские СМИ
уделяют внимание космической тематике в основном в связи с пе-
чальнымипроисшествиями на борту, связанными с техническими неполадками. Само
словосочетание «бортовой компьютер» стало восприниматься как название
источниканеобъяснимой угрозы. Действительно, за последнее время он отказывал не
менее восьми раз. Порой кажется, что начинают оправдываться невеселые
прогнозы,сделанные великим футурологом Артуром Кларком. Но нельзя забывать, что,
нагнетая обстановку вокруг отечественных космических программ, мы рубим сук,на
котором сидим: снижаем конкурентоспособность и инвестиционную привлекательность
отрасли, которая имеет реальные шансы стать локомотивом нашейэкономики.
Именно поэтому моей задачей стало описание точки зрения специалистов,
непосредственноработающих над«компьютерными вопросами» в российской космической
индустрии: О.Волкова, специалиста Центра управления полетами, который занимается
кругомвопросов, связанных с персональными компьютерами для космических станций, и
В.Бранеца, руководителя отделения систем управления, ориентации и навигацииракетно-
космической корпорации «Энергия». Вот что они рассказали.
Компьютеры, используемые в космосе, подразделяются на два типа: служебные и
персональные. Кпервым относятся специализированные ЭВМ, ответственные за системы
ориентации и управления движением. На борту есть два таких компьютера. «Салют-
ЗБнепосредственно управляет гиродинами. Эти устройства, которые по сути являются
наборами гироскопа обеспечивают оптимальное позиционирование станции. напримерпо
отношению к Солнцу. Это важно для эффективного функционирования солнечны;
батарей. Гиродины, в свою очередь, приводятся в движение электричеством, что
позволяетне расходовав дефицитное топливо. Второй компьютер, «Аргон» используется
как резервный и управляет ориентацией на двигателях, если выходит из строя
перваямашина . Собственно, «Аргон» и управлял базовым блоком станции «Мир», когда
она была запущена в 1986 году, после того как к ней пристыковался модульдооснащения,
появились гиродины, и был интегрирован новый компьютер системы управления
движением. Естественно, что бортовой компьютер «Салют-5Б» не имеетникакого сходства
с современными компьютерами: это тяжелая троированная машина со своим языком и
кодами. Он был изготовлен в 70-х годах специально для станции«Мир». «Салют»
производился по бескорпусной технологии (то есть полупроводники в буквальном смысле
не оснащались корпусами, ножками, что позволяло добиться более «плотного
ихрасположения). По словам В.Бранеца, он производит операцию сложения за две
микросекунды (что конечно, очень много), но у него очень быстрые операцииобмена.
Второй, более приземленной группой машин, используемых на орбите, являются пять
блокнотных ПК: два Hewlett-Packan, OmniBook, два Toshiba, Tecra и один IBM ThinkPac.
Они, по словам О.Волкова, выполняют функцииинформационной и сервисной поддержки
экипажа: на два поста управления, интегрированные с «космическими» IBM
ThinkPad.
Троированные отказоустойчивые контрольный и терминальный компьютеры.
Например, задействуют баллистико-навигационные программы, используя которые
экипаж можетопределить, в какой точке он находится, может делать грансфокацию,
смотреть укрупненный масштаб карты той точки, над которой он пролетает в
настоящиймомент, или определить точку, над которой он будет находиться через час. Три
из пяти компьютеров, расположенных в разных модулях станции, объединены водно-
ранговую локальную сеть под управлением операционной системы Windows 95.
Космонавты пишут отчеты, используя милые сердцуприложения Word и Excel. Из
«экзотики» на борту присутствует мультимедийный ноутбук Toshiba Tecra (Pentium 133
МГц, 32 RAM, HDD 2 Гбайт), который позволяет наслаждаться музыкой ифильмами.
Кстати, пока это самый мощный ПК на борту. На персональных компьютерах установлены
также и тренажерные программы. Интеграция ноутбуков с научнойаппаратурой дает
новый подход к проведению экспериментов и исследований (на дисплее, к примеру,
можно наблюдать процесс роста кристаллов). С помощьюноутбуков космонавты получают
радиограммы, работают с электронной почтой. Полученные с Земли инструкции и другие
материалы распечатываются на струйномпринтере Hewlett-Packard DeskJet 340. Примеча-
тельно, что через инфракрасный порт этого принтера работать нельзя(срабатывают
различные чувствительные датчики), поэтому он остается заклеенным. Стоит отметить,
что все блокнотные ПК — это обычные коммерческиемашины, которые не адаптирова-
лись специально для работы в космосе. Другими словами, на борту есть компьютеры для
работы, образования и развлечений — этакийнебольшой уютный домашний офис.
Есть ли на борту Internet? По полученным мною сведениям, о полноценном Internet'e на
борту «Мира» говорить еще рано, но такой проектимеется. «По электронной почте мы и
сейчас общаемся. — рассказывает О. Волков. — Hewlett-Packard OmniBook подсоединен
через пакетный контроллер к любительскойрадиостанции, и через него осуществляется
почтовый обмен. Ноутбук также подсоединен к штатному каналу связи». Электронная
связь с «Миром» есть не постоянно:лишь когда станция пролетает над Россией (сеанс
связи происходит каждые полтора часа в течение 15-20 минут) или при работе через
спутник-ретранслятор,то есть тогда, когда есть канал, Кстати, американцы на «Шаттле»
работают через сеть спутников. связь есть постоянно, и такого понятия, как сеанс связи, у
нихнет. В будущем на Международной космической станции (МКС) связь будет, видимо,
осуществляться через американский спутник. У России тоже есть спутник-
ретранслятор.«Но у нас другая логика:
не нужно постоянно быть на связи с экипажем, это отвлекает его от работы, — поясняет
О.Волков.
— Достаточно того, что мы каждые полтора часа общаемся с ними 10-15 минут,
оговариваем все вопросы, и космонавты продолжают работать». В случае экстрен-
нойситуации можно воспользоваться УКВ-связью с сетью наземных станций. Но это, по
словам специалистов. не очень хороший канал.
Качество канала пока является серьезным сдерживающим фактором. Но грядут перемены.
Дляобеспечения нормальной двухмегабитной связи (сейчас реализован цифровой канал
лишь на 1200 bps) планируется задействовать бортовую телевизионную систему.
Внастоящее время на станции «Мир» установлена узконаправленная антенна;
геостационарный спутник-ретранслятор «Луч» принимает сигнал и передает его наЗемлю.
Скоро на борт будет доставлена специальная видеокарта, устанавливаемая в компьютер,
которая позволит интегрировать компьютерный сигнал в полосутелевизионного сигнала и
далее осуществлять связь через обычный TCP/IP-протокол.
Тогда вновь возникнет вопрос об Internet, который «нужен хотя бы для того, чтобыспускать
на Землю данные не на дискетах, а по нормальному цифровому каналу». Сам по себе этот
проект достаточно дорог. Точнее, дорого обходится неаппаратная часть, а задействование
средств (вывод на орбиту и обслуживание спутников). Сейчас российская сторона ищет
партнера для осуществления такогопроекта. Можно предположить, что им станет
Microsoft, которая проявляет явный интерес к отечественным космическим технологиям.
Казалось бы, зачем на «Мире»,где всего пять модулей и три члена экипажа, создавать
локальную сеть, обеспечивать доступ в Internet? Может быть, стоит сконцентрировать все
усилияна создании МКС? Оказывается, «Мир» оценивается специалистами отнюдь не как
«тупиковая ветвь», а рассматривается в качестве полигона для отработкитехнологий для
Международной космической станции. Ведь на ней будет трудиться гораздо больше
представителей разных стран, и нужны будут современныекоммуникации. «Заказчики
экспериментов, которые будут проводиться на МКС, — рассказывает О.Волков. — могут
находиться в любых странах и должны иметьвозможность посылать управляющие
команды находящемуся на борту оборудованию, сидя у себя в офисе». С другой стороны,
после установки цифрового канала можнобудет находить заказчика экспериментов на
борту того же «Мира». Грубо говоря, российская сторона может доставлять «черный ящик»
с оборудованием заказчика,с ним будет интегрирован цифровой канал, а дальше заказчик
из своего офиса сможет управлять аппаратурой и получать с нее информацию.
Таким образом, перспективы дальнейшей компьютеризации космических станций
следующие:создание высокопроизводительного цифрового канала, осуществление Internet-
проекта и интеграция ПК с научным оборудованием, что позволит «наземным»
заказчикамоказывать управляющее воздействие на свою аппаратуру.
Какими же компьютерами будет оснащаться международная космическая станция
«Альфа»,которую начнут «собирать» в космосе через полгода? Прежде всего, Европейское
космическое агентство (ЕКА) по заказу российской стороны разработало
Системуобработки данных, в состав которой входят два отказоустойчивых компьютера
(контрольный и терминальный) и два поста управления. В его создании принялиучастие
Германия (74%), Франция, Бельгия и Нидерланды. Главным подрядчиком выступил кон-
церн Daimler-Benz Aerospace, а субподрядчиками — Matra MarconiSpace, Alcatel Bell Telecom
и RST. В частности, Matra сделала процессорную плату и уникальный радиационно-
устойчивый SPARC-процессор. Этот 32-разрядныйпроцессор обладает средней скоростью
10 миллионов операций в секунду». Радиационная устойчивость этих процессоров важна
для использования, например,в геостационарных спутниках, испытывающих жесткие
лучевые воздействия. Кстати, запуск и обслуживание геостационарных спутников — это
одно из немногихнаправлений, которые окупают себя и приносят прибыль. Сам
компьютер содержит три слоя:
слой авионики, программного восстановления и голосования, а также плату
прикладнойматематики. При этом вся функциональная математика этой платы
разрабатывается российской стороной.
Нововведения коснулись и персональных компьютеров (которые нередко давали сбои не
борту).Американская сторона заказала ноутбуки IBM ThinkPad755, которые будут
специально аттестованы для работы в космосе.
На борту станции «Альфа» будет расположена американская бортовая система. При
этомнаш и американский компьютеры будут работать параллельно в системе master\slave,
резервируя друг друга, что обеспечит более высокую надежность и позволит,например,
вывести любую из этих ЭВМ на профилактику. Уникальность ситуации состоит в том, что
обе машины разной конструкции с разным программнымобеспечением выполняют одни и
те же функции, подстраховывая друг друга на случай каких-либо ситуаций,
неисправностей.
Таким образом, единственная существующая в настоящий момент орбитальная
станция«Мир», где столкнулись компьютерные технологии разных поколений, служит
полигоном для обработки информационных систем международной космической
станции«Альфа», которая в перспективе сосредоточит на своем борту самые передовые
технические и компьютерные решения.
| |
