Основные типы цифровых вычислительных систем, применяемых для сбора и переработки радиолокационной информации
В настоящее время к основным типам структур вычислительных систем относятся такие архитектуры как «фон-неймановская» и гарвардская.
Сущность «фон-неймановской» архитектуры заключается в том, что система обладает единой памятью для кода программы и данных используемых в ходе исполнения этой программы. Система содержит единую шину для передачи, как команд, так и данных. Подобная архитектура процессоров применяется в универсальных вычислительных машинах. Если посмотреть в сторону радиолокации, то подобные универсальные машины применяются в основном на этапах вторичной и третичной обработки, а также на компьютерах оператора РЛС. Примером применения данной архитектуры может послужить РЛС «Лира-Т», где на этапе вторичной обработки применяется универсальная вычислительная машина, в составе которой имеется микропроцессор серии x86 компании intel.
Сущность гарвардской архитектуры состоит в том, что для хранения кода программы и, используемые в ходе выполнения программы, данных используются различные устройства памяти. Таким образом, система содержит раздельные шины для передачи команд программы и данных. Следствием подобной реализации следует, что возможно одновременное обращение, как к командам программы, так и к данным. В радиолокации микропроцессорные системы с подобной архитектурой применяются на этапах первичной обработки (цифровые сигнальные процессоры), в блоках управления (микроконтроллеры).
Приведем достоинства и недостатки рассмотренных архитектур микропроцессоров.
«Фон-неймановская» архитектура имеет следующие достоинства и недостатки:
достоинства:
относительная простота реализации;
возможность оперативного перераспределения памяти между областями команд и данных.
недостатки:
последовательная выборка команд и данных, передаваемых по одной и той же системной шине, что ограничивает производительность;
возможность непреднамеренного нарушения работоспособности системы (программные ошибки) и преднамеренного (вирусные атаки).
Гарвардская архитектура имеет следующие достоинства и недостатки:
достоинства:
хранение кода программы и данных на разных физических устройствах;
применение отдельных шин для передачи данных и команд;
одновременная работа с командами и данными;
исключена возможность записи в память программ.
недостатки:
относительно сложнее в реализации;
невозможность оперативного перераспределения памяти команд и данных.
Основные типы локальных вычислительных сетей, применяемых при построении радиолокационных систем
Компьютеры и другие компоненты локальной сети соединяются между собой различными способами. Используемая схема физического расположения сетевых компонентов называется топологией.
Выделяют три вида топологии сети:
кольцо;
общая шина;
звезда;
При кольцевой топологии (Рисунок 1) все компьютеры сети подключаются к единому кольцевому кабелю. Пакеты проходят по кольцу в одном направлении через все сетевые платы подключенных к сети компьютеров. Преимущества кольцевой топологии состоят в том, каждый компьютер является повторителем: он усиливает сигнал перед отправкой следующей машине, что позволяет значительно увеличить размер сети.
Рисунок 1- Топология "Кольцо"
Недостатки сети с кольцевой топологией:
отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети;
кольцевую сеть трудно диагностировать;
добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть.
В случае использования общей шины (Рисунок 2) все компьютеры подключаются к одному кабелю, который называется шиной данных. При этом пакет будет приниматься всеми компьютерами, которые подключены к данному сегменту сети. Быстродействие сети во многом определяется числом подключенных к общей шине компьютеров. Чем больше таких компьютеров, тем медленнее работает сеть.
Рисунок 2- Топология с "общей шиной"
Преимуществами использования сетей с топологией "общая шина" являются значительная экономия кабеля, а так же простота создания и управления.
К недостаткам общей шины относятся:
вероятность появления коллизий при увеличении числа компьютеров в сети;
низкий уровень защиты передаваемой информации;
все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или терминатору, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.
При использовании звездообразной топологии (Рисунок 3) каждый кабельный сегмент, идущий от любого компьютера сети, будет подключаться к центральному коммутатору или концентратору. Все пакеты будут транспортироваться от одного компьютера к другому через это устройство.
Рисунок 3- Топология "Звезда"
Преимуществами "звезды" является простота создания и управления, высокий уровень надежности сети, высокая защищенность информации, которая передается внутри сети (если в центре звезды расположен коммутатор).
Главный недостаток - поломка концентратора приводит к прекращению работы всей сети.