измерительных систем, комплексов и приборов.

Обеспечение отказоустойчивости таких систем тесно связано с развитием системных принципов проектирования, совершенствованием технологии изготовления компонентов системы и расширением круга решаемых ими задач. Большое разнообразие требований, предъявляемых к функциональным возможностям, приводит к различным архитектурам отказоустойчивых систем.

Можно выделить следующие основные факторы, предопределяющие дальнейшее развитие архитектур отказоустойчивых систем:

1. Дальнейшее возрастающее использование большого количества (до 10-19) БИС и СБИС в различных компонентах систем.

2. Развитие принципов организации физических и программных связей между элементами системы.

3. Совершенствование структурной организации системы, обеспечивающей высокую степень параллельности обработки данных.

4. Новые подходы к построению математического обеспечения отказоустойчивых систем, направленных, в частности, на повышение их помехозащищенности, отказоустойчивости, устранение влияния различных видов ошибок.

5. Формирование нового взгляда на обслуживание систем, оценку их эффективности, надежности и достоверности функционирования.

Применение БИС и СБИС диктует определенные требования к архитектуре системы. В настоящее время большое внимание при построении БИС и СБИС уделяется вопросам их диагностируемости и самоконтролируемости. Высокая аппаратурная избыточность СБИС позволяет значительно повысить время наработки на отказ отдельных компонент системы.

В ближайшие годы ожидается увеличение емкости оперативной памяти до 8-16 Мбит, а микропроцессоры будут содержать до 10 и более вентилей на 1 мм [2-7, 25, 26, 301.

Наиболее перспективным является использование ЗУ на полупроводниковых СБИС, магнитных доменах, ЗУ с зарядовой связью и электронно-лучевой памяти. В частности, использование электронно-лучевой памяти позволяет получить . ЗУ объемом сотни мегабит при времени доступа 10-20 мкс.

Широкое распространение получают 16- и 32-разрядные микро-ЭВМ, что приводит к дальнейшему росту функциональных возможностей микропроцессорных систем, росту их производительности.

Использование способов повышения глубины диагностирования СБИС, их контролепригодности (например, распро-

странеиный подход, состоящий в перестройке структуры БИС ЗУ в длинный сдвигающий регистр) обеспечивает своевременное выявление неисправностей в отдельных компонентах системы при отбраковочном контроле элементов и в процессе диагностирования при эксплуатации.

Можно ожидать, что по мере дальнейщего развития многомашинных систем сохранится подразделение на распределенные системы с малой удаленностью (десятки метров-километров), средней удаленностью (сотни - тысячи километров), удаленные системы (десятки тьюяч километров) и глобальные системы на основе комплексного использования спутниковых систем связи и наземных подсистем. В связи с этим будут соверщенстБоваться существующие линии связи, пропускная способность которых составляет десятки килобит в секунду.

При создании высокопроизводительных локально-распределенных отказоустойчивых систем с малой удаленностью компонентов системы получают волоконно-оптические линии связи, обеспечивающие пропускную способность до сотен мегабит в секунду. Важными преимуществами таких систем является высокая помехозащищенность от внешних магнитных и электрических полей, надежность, стойкость к изменению температуры, давления, влажности окружающей среды и др.

Для сильносвязных отказоустойчивых систем необходима высокая разветвленность физических линий связи, что также достаточно просто достигается при использовании волоконно-оптических линий связи.

При создании подсистем связи распределенных систем для повышения пропускной способности каналов связи будет широко применяться разделение по частоте и по времени передаваемых сообщений, что обеспечит высокую пропускную способность этих каналов. Это потребует проведения дальнейших работ по освоению методов пакетной передачи данных, совершенствования протоколов обмена, организации взаимодействия новой системы с уже существующими [5].

Структурная организация системы имеет важное значение для обеспечения эффективности микропроцессорных многомашинных систем [2, 6, 8, 9-13, 20].

Многие из существующих систем имеют одну из перечисленных в гл, 1 архитектур. Так, например, распределенная мультимикропроцессорная система MuTEAM [431 состоит из групп элементов, причем взаимодействие достаточно просто осуществляется между элементами различных групп. Система имеет иерархическую структуру, диагностирование в ней осуществляется путем взаимодействия элементов между собой с использованием общей памяти, распределенной по элементам системы.

Шире будут применяться многомашинные системы с кольцевой архитектурой и архитектурой с разделением памяти, используемые в промышленных отказоустойчивых системах.

В перспективных глобальных системах архитектуры систем будут комбинированными, т. е. включать локальные подсистемы с различной архитектурой. Это позволяет в наибольшей степени удовлетворить конкретные требования обслуживаемых объектов и обмена данными на больших расстояниях. Например, при создании системы контроля за состоянием окружающей среды отдельные наземные подсистемы по сбору и обработке данных могут быть построены по кольцевой структуре Система типа Сб), а обмен данными между этими подсистемами - по звездной структуре (система типа С8) через спутниковые системы.

Программное обеспечение сейчас занимает по удельному весу 50-90 % общей стоимости системы. Поэтому одной из основных задач можно считать разработку подходов к автоматизации программирования, средств выявления ошибок в ПО. Унификация и упрощение ПО за счет использования структурного программирования в сочетании с повьш1ением отказоустойчивости ПО позволит создавать эффективные системы с высокой преемственностью математического обеспечения.

Большое значение при эксплуатации отказоустойчивых систем имеют протоколы обмена данными между элементами системы. Многие из существующих протоколов обмена ориентированы на поблочную передачу данных. Блоки обычно включают достаточно большое число разрядов контроля, что затрудняет их обработку при приеме. При некоторых реализациях систем, ориентированных, в частности, на непрерывную передачу данных, более оправданным является применение межблочных, сквозных избыточных кодов. Поэтому со временем большое распространение получат протоколы обмена, в которых будет применяться избыточное кодирование передаваемых потоков данных.

Быстрый рост объемов выпуска микропроцессоров, БИС и СБИС, создание многомашинных систем, построенных на их основе, ставит задачу эффективного обслуживания таких систем. Круг пользователей многомашинных систем, различающихся уровнем подготовки, расширяется. Вместе с тем превышение темпов роста количества микропроцессорных устройств и систем по сравнению с темпами роста обслуживающего их квалифицированного персонала требует разработки единых принципов обеспечения их контролепригодности с учетом рационального использования не только самих технических средств, НОИ затрат, связанных с их обслуживанием. Фактор