Главная Промышленная автоматика.

го ЗУ программ [45]. При этом БЭВМ является ведущей ЭВМ, которая берет на себя все управляющие и вспомогательные функции, высвобождая ОПП для выполнения его главной задачи - обработки радиолокациоНны.х сигналов с целью формирования РЛИ. На рис. 6.18 представлен вариант структурной схемы вычислительной системы ЦРСА с ОПП.

Однопроцессорные программные процессоры, часто называемые в иностранной литературе PSP (programmable signal processor), нашли широкое применение в ЦРСА. Так, в APG-65 (самолет F-18) используется ОПП фирмы Хьюз [48], обеспечивающий 7,1 млн операций/с. В ЦРСА .APG-66 (самолет F-16) установлен ОПП фирмы Вестингауз [45]. Обычно в PSP применяется одно центральное .АЛУ, что вынуждает разработчиков искать пути повышения его быстродействия, поэтому, как правило, АЛУ строятся с конвейерной организацией выполнения команд, ориентированных на выполнение операций, например, тина «бабочка» [45]. Очевидно, что такая ориентация команд ..ЛУ предполагает реализацию в ОПП методов ГА или БС, которые предъявляют менее жесткие требования к быстродействию ЦСО (см. рис. 2.5).

По оценкам специалистов [45], использование ОПП в системе обработки ЦРСА позволяет расширить в будущем возможности РЛС за счет улучшения их характеристик путем изменения программ; обеспечить возможность использования ЦРСА на различных типах самолетов и для различных целей (навигация, картографирование, целеуказание и т. д.); снизить степень риска при разработке режимов функционирования новых радиолокационных систем. Однако наличие в ОПП одного АЛУ значительно усложняет вопрос повышения производительности как ПП, так и ЦСО в целом.

Таким образом, ПП с одним АЛУ (типа PSP) обеспечивают высокую производительность и гибкость ЦСО, но платой за это является необходимость создания сложного и дорогого конвейерного ироцессора, а также разработка специфичных и сложных алгоритмов и программного обеспечения [49]. Кроме этого, ориентация архитектуры и системы команд ОПП предопределяет конкретные (предпочтительные) способы обработки (ПС, ГА или БС), так как лишь в этом случае обеспечивается высокое быстродействие ПП. В значительной степени устранить эти недостатки позволяет нснользование ПП на основе распределенной муль-

Piic. 6.18. Структурная схема вычислительной системы ЦРСА с ОПП

из ФД

ЗУ программ

БЗВМ

Пулы- ! упрадле-: •



тнироцессорной вычислительной системы (мультипроцессорные ПП).

Под распределенной мультицроцессорной вычислительной системой будем понимать единую сеть небольших и сравнительно дешевых программных процассоров (в первую очередь мнкролро-цессоров), одновременно выполняющих вычисления по соответствующим алгоритмам. В этом случае могут быть использованы принципы конвейерности илц распараллеливания в организации вычислительного процесса или оба принципа одновременно, что в конечном счете приведет к формированию ЦСО или одной из ее составных частей в виде матричного цроцеосора.

Известно, что эффективность иапользования многопроцессорных вычислительных систем в значительной степени определяется приспособленностью реализуемых алгоритмов iK распараллеливанию. Проанализируем ЦСО ЦРСА с зтой точки зрения.

Наивысшее быстродействие при конвейерной организации вычислительного процесса достигается при обработке больших носле-довательных потоков (массивов) информации. При переходе к обработке одиночных величин производительность резко надает [49]. Анализ приведенных в гл. 1 и 2 принципов синтезирования и структур обработки сигналов ЦРСА показывает, что в ЦРСА имеется возможность организации и эффективного использования конвейерного принципа обработки как всей вычислительной системы РЛС в целом, так и отдельно ЦСО на нескольких уровнях: от конвейерности вычислений между отдельными устройствами до конвейерного выполнения отдельной операции. Например, последовательно самостоятельными процессорами могут решаться задачи: расчета опорной функции, обработки данных ИНС и расчета фазовых поправок, расчета параметров режима синтезирования, управления движением антенны и ее фазировкой (в случае использования ФАР), вторичной обработки РЛИ, формирования кадра для отображения в ЦСИ и т. д.

Таким образом может быть реализована конвейерная организация вычислений между устройствами: антенной, ЦСО, ЦСИ и т. д. (конвейерность первого уровня). Примером ее реализации служит РЛС .4pG-67 фирмы Дженерал Электрик (самолет f-20) [47], в которой используется 8 микропроцессоров, выполняющих сходные с перечисленными выше задачами. По оценке специалистов фирмы, это способствовало снижению массогабаритных и стоимостных хара1кте,ристик ЦРСА.

.А.лгоритмы обработки сигналов, реализуемые в ЦРСА (см. гл. 2), а также наличие больших упорядоченных массивов отсчетов сигналов позволяет организовать в ЦСО конвейерность при реализации алгоритмов: предварительной фильтрации, синтезирования, некогерентного накопления, формирования кадра РЛИ и т. д. (конвейерность второго уровня). Этому способствует также структура ЦСО, в.ключающая ряд самостоятельных последовательно соединенных устройств (см. рис. 6.1). Структурная схема ЦСО в этом случае может быть представлена в виде последова-



тельно Соединенных процессоров (специальных или универсальных) со своей памятью и программным обеспечением, реализующих одновременно соответствующие алгоритмы (рис. 6.19). Например, процессор / выполняет алгоритм фазовой коррекции, в это же время процессор 2 производит сжатие по дальности, а процессор 3 - предва!рительную фильтрацию и т. д. Центральный процессор син.хронизирует работу всей системы и обеспечивает ее гибкость путем смены или коррекции текста и пара.метров программ каждого процессора.

Быстродействие такого конвейерного вычислителя определяется как Qk = jVoi/7o6, где iVo - общее число операций, выполняемых при обработке сигнала, Гоб - фактичеокое время, затрачиваемое вычислителем на обработку. Определим Тоь- Запишем время, за котррое обрабатываемые данные проходят весь конвей-

Лк.в

ер, как 7з.к= 2 (Гоб г+ +Го;). Здесь через Гоб г обозначено

время, затрачиваемое на реализацию «своего» алгоритма (-м процессором конвейера; Г„,- - время простоя иго процессора в ожидании получения очередной порции данных из (i-1)-го процессора или в ожидании передачи в (г+1)-й процессор; Го,- - время, затрачиваемое i-м процессором непосредственно на обмены с соседними процессорами, Лк.в - число процессоров. Очевидно, что сумма (Гоб г + Г„1-ьГог) одинакова для всех процессоров, так как с помощью Г„г производится выравнивание времен по максимальному значению Гтах= Гоб г + Го i + r„ , = Га.k/jVk.в.

Отсюда, имея в виду, что в конвейере одновременно работают

.Vk.b процессоров, имеем Ск = Л/оАк.в,Г,з.к, к.в = о/Так.

Таким образом, быстродействие всего конвейера будет определяться самым «медленным» процессором цепи, т. е. процессором с -макси.мальным временем реализации алгоритма, и дальнейшее повышение быстродействия ЦСО возможно лишь прн повышении быстродействия этого процессора.

Увеличение производительности процессора, реализующего определенный алгоритм (например, предварительной фильтрации, синтезирования и т. д.), возможно путем организации кон-вейерности следующего уровня - конвейерности выполнения операций, реализующих алгоритм. Однако нетрудно видеть, что ал-

Центральиый процессор

Из ФД

i(v,pTj

Процессор

Процессор 2

Процессор

На ЦС/

Рпс. 6.19. Структурная схема ЦСО с конвейерной организацией





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 [70] 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

0.0046