孫魁元

摘 要：航空航天嵌入式計算機具有很多不同的特點，但是在整體構(gòu)架當中，其所具有的共通性也非常多。從飛機中央控制臺、導彈的制導計算機以及星載控制計算機這幾種典型的嵌入式計算機進行分析可以得到其共通性技術(shù)的組成，以及計算機系統(tǒng)架構(gòu)的共通性。從而歸納出評價維度以及構(gòu)建評估模型。

關(guān)鍵詞：航空航天 嵌入式 計算機體系 評估模式

中圖分類號：TP33 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0022-02

航空電子系統(tǒng)在近年來發(fā)展的越來越快，越來越多的新技術(shù)應(yīng)用其中，使其換代速度越來越快。綜合模塊化的航電系統(tǒng)技術(shù)越來越成熟，微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使其得到了更加快速的發(fā)展。航天電子系統(tǒng)的小型化技術(shù)也越加成熟，模塊化技術(shù)的大量應(yīng)用使其可靠性也得到了增加。

1 典型的嵌入式構(gòu)架及共性技術(shù)

典型的嵌入式計算機有飛機主操作臺、導彈的指導控制計算機系統(tǒng)以及星載計算機系統(tǒng)，這3種嵌入式計算機各有特點，服務(wù)于不同的功能。首先通過分析找出三者之間的共性技術(shù)，這三者的架構(gòu)示意圖如圖1，構(gòu)架特征見表1。

航空航天領(lǐng)域的承載平臺相對較小，對重量要求較為嚴格，并且對可靠性的要求非常高，使用功能也非常復雜，因此其嵌入式計算機的體系構(gòu)架形式也非常多。但在技術(shù)上也仍然有非常多的共通性。首先，其都是以模塊化的模式進行構(gòu)架，在構(gòu)架中以可更換模塊作為最基本的硬件構(gòu)件。這些模塊包括處理模塊、端口模塊以及網(wǎng)絡(luò)連接模塊。這些可更換模塊既在系統(tǒng)的正常運行當中起到一定的作用，同時也能在其他可更換模塊出現(xiàn)故障或者脫離系統(tǒng)時進行有效、及時的診斷。甚至可以在斷開電源的情況下對可更換模塊進行更換，從而使發(fā)生故障的部分能夠重新投入工作。通過診斷問題模塊和可替換模塊，能夠使計算機系統(tǒng)得到更好的可維護性能。其次，將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用作為中心。網(wǎng)絡(luò)作為計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，目前的高速網(wǎng)絡(luò)主要有光纖和AFDX以及TTE總線等。再次，嵌入式計算機系統(tǒng)具有非常強大的綜合性能，其擁有非常強大的信息共享能力，并通過系統(tǒng)實現(xiàn)了集成化的功能。

2 評估建模遵循開放性的標準

航空航天嵌入式計算機構(gòu)架中共同特點較多，可以從總體的架構(gòu)、成本的控制和適應(yīng)發(fā)展這三方面入手。如表2所示。模塊化或者網(wǎng)絡(luò)中心的綜合性架構(gòu)設(shè)計，不僅只能在嵌入式計算機中應(yīng)用，也可以將其歸屬到“通用框架”內(nèi)。使用集約化的設(shè)計模式，能讓整體的控制思路更有效，也能維系其使用壽命。航空航天嵌入式的計算機能被納入到“適應(yīng)發(fā)展”時期，在使用COTS降低現(xiàn)有成本的情況下，可以讓所有的貨源供給更好，并能提高系統(tǒng)的整體拓展性。

2.1 通用框架

通用框架需要由模塊化和網(wǎng)絡(luò)化為中心開設(shè)，兩方中的任何一方出現(xiàn)問題都會有悖通用框架的使用。使用模塊化關(guān)注主要是將系統(tǒng)分化成幾個小的部分，這樣就能讓模塊的安全機制滿足可維修性要求。網(wǎng)絡(luò)為中心的表現(xiàn)是要求使用多個計算機構(gòu)成要素，彼此之間相互連接，形成互通和共享信息，然后能將物理上分布的差異看成是計算機資源的一體化構(gòu)成要素，從而降低成本，讓系統(tǒng)的維護性和拓展性達到最優(yōu)。但在此要求網(wǎng)絡(luò)的連通性和確定性能更好。

2.2 成本控制

成本控制評價的方式有兩類，分別是集約化和長壽化這兩類較為矛盾的思路，其中使用何種控制方式需要根據(jù)場合做決定。節(jié)約化主要是使用較少的代價能滿足計算機的系統(tǒng)使用要求，在縮短生產(chǎn)和使用周期期間，減少體積和重量的能耗。長壽命主要體現(xiàn)在可靠性和可維護性這兩方面內(nèi)容。集約化評價維度，評判的原則是系統(tǒng)僅做少量的精簡設(shè)計，在減少不必要元器件的同時，在可靠性能獲得保障的情況下縮短余度，從而能在相近的功能和結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)一體化的設(shè)計要求，這就能滿足緊湊型布局要求。

3 結(jié)語

隨著航空航天嵌入式計算機水平的日益提高，體系架構(gòu)的上的優(yōu)勢也彰顯出來。該文主要概述航空航天內(nèi)嵌入式計算機的主要特征，通過系統(tǒng)化的評估體系建立，可以綜合評價ICP架構(gòu)系統(tǒng)。結(jié)合評價中的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，能表明體系架構(gòu)模型使用的有效性。該文希望通過評價模式能為嵌入式計算機的使用提供適當?shù)膮⒖肌?/p>

參考文獻

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