Совершенствование организации ядра СЭВМ. Часть 8.

Второй подход основан на введении в систему избыточности различных видов: временной, программной, аппаратурной либо их сочетаний.

При временной и программной избыточности вычисления проводятся несколькими способами или неоднократно с последующим сравнением результатов вычислений. При аппаратурной избыточности вводятся дополнительные (резервные) модули, схемы, шины, выполняющие функции отказавших компонентов. Наиболее распространенными являются три типа архитектуры: с дублированием («горячий резерв»), с тройной модульной избыточностью (с голосованием «два из трех») и многопроцессорные. Современной тенденцией развития этих архитектур является широкое внедрение дополнительных средств внутреннего контроля и диагностики. Введение избыточности средств контроля и диагностики позволяет реализовать следующие возможности, характерные для отказоустойчивых систем:

• идентификацию (определение) отказавшего компонента для его замены и последующего ремонта;
• изоляцию отказавшего компонента и реконфигурацию остальной части системы для продолжения функционирования (возможно с постепенной утратой какого-либо качества, например производительности).

Примером современного подхода к проектированию отказоустойчивых систем на основе перспективных средств вычислительной техники может служить интегрированный комплекс бортового оборудования семейства легких вертолетов LHX. В его основу положена вертикальная архитектура, ориентированная на использование общих вычислительных ресурсов и каналов передачи информации (рис. 2.5).

Комплекс содержит N бортовых ЭВМ (БЭВМ), в каждой из которых имеется по пять типов процессорных модулей (матричный процессорный модуль; векторный процессорный модуль, обрабатывающий массивы действительных и комплексных чисел, не зависящих от входных данных; процессорный модуль, управляемый потоком данных, выполняющий обработку скалярных данных; управляющий модуль, выполняющий функции диспетчера и обеспечивающий связь с другими подсистемами; модуль памяти для хранения программ и данных). Все модули имеют единообразную базовую структуру, включающую шесть компонентов: сеть внутримодульного обмена информацией; контроллер интерфейса с сетью внутримашинного обмена; внешний интерфейс; арифметические узлы и память; контроллер-процессор с системой команд по стандарту MIL-STD-1750A. обеспечивающий работу ОС и прикладных программ. Операционная система, написанная на языке АДА, обеспечивает многозадачный режим, параллельную работу процессорных модулей, а также межзадачный и межпроцессорный обмен.