Компьютерра - Компьютерра PDA N123 (16.07.2011-22.07.2011)
Шинная архитектура шаттлов объединяла и вычислительные модули системы DPS, и исполнительные компоненты системы авионики, и управление реактивными двигателями корабля, и его многочисленные датчики и измерительные приборы.
Каждый из пяти GPC был интегрирован с процессором ввода/вывода (Input/Output Processor - IOP). К каждому из пяти IOP, разделяющих память со "своим" GPC, подключено целых 24 шины! Все подсистемы корабля с помощью мультиплексоров могут одновременно работать с нужными им шинами. Так, пять шин используются для взаимодействия пяти GPC, через четыре шины работают дисплеи системы DEU, к двум шинам подключены два устройства внешней памяти на магнитной ленте (MMU). Остальные шины используются системой телеметрии и авионики корабля.
В IOP каждой 18-битовой шиной управляет отдельный (!) микрокомпьютер, именуемый Bus Controller Element (BCE). Кроме того, в IOP работает мощный процессор ввода/вывода, курирующий все двадцать четыре BCE. Частота тактирования каждой шины всего один мегагерц, но так как шины работают параллельно и независимо друг от друга, передача данных осуществляется практически в реальном времени.
Каждый из блоков GPC может работать с шиной в двух режимах: "командовать" и "слушать". Командовать каким-либо компонентом полетной программы может только один из GPC. Остальные же только слушают его действия. Таким образом, каждый из пяти GPC командует пятой частью дел на челноке и слушает оставшиеся четыре пятых. То есть, любой из них "в курсе" всех дел, выполняемых остальными вычислительными собратьями.
Как же происходит то самое избыточное голосование, "вычисляющее" неисправный компьютер? GPC, слушая командующие ЭВМ, дублировано выполняют их микропрограммы. Выполнение каждой из них компьютеры завершают формированием трехбитного кода, однозначно определяющего вид процедуры (например, "010 - вывод выполнен без ошибки"). Если все компьютеры из избыточного набора генерируют один и тот же код, значит всё в норме, если же один или даже два из них врут, три оставшиеся с правильным кодом могут понять, кто из пятерки сбоит.
Такая схема проверки создает сильносвязанную группу GPC. Чтобы убедиться, что вся группа трудится слаженно, используется 64-битная структура под названием "sumword". Она отправляется в шину каждым GPC каждые 6,25 секунды и содержит биты последних вызовов к ключевым системам корабля. Сравнивая чужие "sumword" со своим, каждый GPC раз в 6,25 секунды убеждается, что его избыточные братья работоспособны. Или нет.
Space Shuttle DPS. Что еще?Связанные через систему шин между собой и с исполнительными элементами компьютеры GPC составляют основу DPS.
Но короля делает свита. В ней состоят устройства внешней памяти и дисплейно-клавиатурная система. Устройства внешней памяти (Mass Memory Unit - MMU) представляют собой два накопителя на магнитной ленте производства компании Odetics, хранящие все программы миссии. Всего каждый из них может хранить по восемь миллионов 16-разрядных слов, что в три раза больше чем объем всех микропрограмм миссии.
При запуске и посадке четыре GPC из пяти загружают из MMU одинаковые программы, именуемые "Управляющая последовательность" (Operational Sequence - OPS). На орбите полетную OPS загружают всего два избыточных GPC. И в любом случае один из компьютеров загружает полную программу миссии, используемую как быстрый бэкап.
Отображение работы всех GPC и их управление производится в помощью модуля дисплейной электроники (Display Electronic Unit - DEU) производства компании Norden. Всего используются четыре электронно-лучевых дисплея диагональю семь дюймов, отображающих 51 строку по 26 символов в каждой. Три из них располагаются в кабине пилотов, а четвертый - на корме, для специалиста по программе полета.
Система DEU в кабине пилотов шаттла
Вводить команды в ПЗУ можно с помощью специализированных клавиатур марки Ebonex. Всего их три: две у пилотов и одна на корме.
Конечно, за время существования STS, компьютерная система DPS неоднократно совершенствовалась. Так, в 1984 году компьютеры IBM AP-101 были модернизированы и стали обрабатывать более миллиона операций в секунду. Память на магнитных сердечниках сменилась флэш-модулями. Появились, усиливающие автономность, аккумуляторы. Компактность и вес системы также были оптимизированы.
Миссии системы STS завершены. Оставшиеся в живых космические челноки достойно заняли почетные места в музее. Сотни успешных полетов доказали надежность как самих кораблей, так и их уникальной компьютерной системы.
Обновленный в 1984 году IBM AP-101
Все компоненты обновленной DPS
И сбой и последующее восстановление двух из пяти GPC "Атлантиса" на орбите скорее подтверждают чем опровергают высочайшую степень отказоустройчивости уникальной во всех отношениях системы Space Shuttle Data Processing System.
Василий Щепетнёв: Праздник Пузыря
Автор: Василий Щепетнев
Опубликовано 20 июля 2011 года
На тридцать восьмом парсеке полёта Капитан решил устроить праздник. Пусть тридцать восемь и не круглая дистанция, но следует порадовать население трансгалактического Ковчега, а то вид у него последнее время больно пораженческий. И бутылки сдавать перестали совершенно, и поют вечерами что-то унылое, на уборку мест общественного пользования без ста граммов выходить отказываются, а Капитана и его Верных Помощников если и вспоминают, то как-то нехорошо.
Вывод простой: нужно ободрить людей, а для этого подходят либо маленькая победоносная война, либо всенародный праздник. Поскольку воевать на тридцать восьмом парсеке практически не с кем, капитан заключил, что праздника не избежать.
Раскрыв "Настольную книгу массовика-затейника", труд, которому он доверял безоговорочно, Капитан поискал что-нибудь подходящее в условиях пониженной гравитации. Пляски с сожжением чучела Чемберлена пришлось отставить из-за скверных ассоциаций: запах гари не выветрился ещё с прошлогоднего пожара рейхоранжереи. Нехватка львов препятствовала проведению Дня Нерона. Потому Капитан решил остановиться на Празднике Пузыря: оно и радостно, и особых усилий не требует.
Боцман, правда, пискнул, что и с воздухом на Ковчеге не изобильно, до конца пути всем может и не хватить, но причем тут все? Главное, народу будет весело.
Во-первых, подготовка. Людям приятно чувствовать себя при деле: всяк старается урвать что-нибудь себе и близким. Уже радость. Во-вторых, каждый участник подготовки вполне официально получит на свой счет определенное количество дебугов, то есть денег будущего, которые следует получить в судовой кассе через двадцать лет после прибытия Ковчега в пункт назначения. Ну, и в-третьих, люди отвлекутся от всяких глупых мыслей – куда летит Ковчег, откуда, зачем, когда прилетит, и что, собственно, ждет их "там, куда позвала Мечта".
Волевым решением Капитан постановил, что на изготовление Пузыря пойдет двадцать миллиардов кубометров воздуха, левая резервная цистерна воды и все запасы востриковского мыла.
Не обошлось без сомневающихся. Одни, вслед за боцманом, считали, что воздух и без того на исходе, потому тратить его на пузыри есть преступление по отношению к обитателям дешёвых мест. Другим жалко было воду, мол, лучше бы в цистерне карасей развести или карпов, всё ж добавка к столу, последнее время однообразному даже в бизнес-классе.
Лишь востриковского мыла никому жалко не было, поскольку, сделанное по передовой нанотехнологической разработке, протухло оно ещё задолго до старта и оказалось на борту межгалактического Ковчега то ли по невниманию снабженцев, то ли, наоборот, по вниманию. За кусок никто и дебуга ломанного не давал. Даром не брали!
Долго решали, ложиться в дрейф, или надувать Пузырь на ходу. Спидометр давно сломался, компас размагнитился, и никто, собственно, не знал, двигается ли Ковчег вообще. Искусство же вычисления по звездам было признано излишеством и утрачено одновременно с порчей мыла. Решили на всякий случай действий по торможению Ковчега не предпринимать, а надувать Пузырь как есть, что и звучит лучше, и даёт возможность населению проявить врожденную склонность к героизму и самопожертвованию (и, действительно, план по само- и взаимопожертвованию был перевыполнен досрочно).
Вздутие Пузыря проходило под личным контролем Капитана – и пузырь вздулся на славу, пусть вместо запланированных двадцати миллиардов кубометров воздуха ушли все сто. Но это не из-за глупости или казнокрадства, а исключительно вследствие геометрии межгалактического пространства, которая (геометрия то есть) имеет не три измерения, а много больше. Отсюда и объём Пузыря несколько иной.
Никогда прежде ни один Ковчег не обладал таким Пузырём-спутником. Население организованно и самостоятельно любовалось на его громаду, переливающуюся всеми цветами гравитационной радуги. Голоса протестующих стихли (в трюме так и вообще прекратилось всякое шевеление), а для обитателей кают бизнес-класса и правительственных лож были организованы регулярные экскурсии к Пузырю и обратно.
