МКС - ОС на компах

[Andy_K64]

Для присутствующих здесь программистов

Вот эта контора http://www.ccsds.org/ занимается согласованием протоколов космических систем.
Сами непосредственно протоколы и стандарты собраны здесь. Межпланетный XML - афигеть можно

И зачем это нужно присутствующим здесь программистам?  

[ДмитрийК]

Сами непосредственно протоколы и стандарты собраны здесь.

И зачем это нужно присутствующим здесь программистам?  

Ну программисты обычно народ любопытный. Охота иногда на сон грядущий почитать "Overview of Space Link Protocols" или же например "Advanced Orbiting Systems, Networks and Data Links: Architectural Specification" или на худой конец "Lossless Data Compression. Blue Book"
Насколько я понимаю это не туфта а реальные протоколы которые используются скажем на той же МКС. Кстати если посмотреть на главую страницу - там эмблема РКА тоже присутствует среди прочих. Так что к компам на МКС это должно отношение иметь самое прямое. Пожалуйста поправьте меня если что не так.

PS: Интересно а насколько реально в любительских условиях принять, а главное понять (отинтерпретировать) ну скажем сигнал телеметрии с МКС ?

[Andy_K64]

Насколько я понимаю это не туфта а реальные протоколы которые используются скажем на той же МКС. Кстати если посмотреть на главую страницу - там эмблема РКА тоже присутствует среди прочих. Так что к компам на МКС это должно отношение иметь самое прямое. Пожалуйста поправьте меня если что не так.

Верно понимаете. До известной степени.  

PS: Интересно а насколько реально в любительских условиях принять, а главное понять (отинтерпретировать) ну скажем сигнал телеметрии с МКС  ?

Принять реально, если знать частоты и иметь оборудование, на этих частотах работающее. Обработать информацию и, тем более, проинтерпретировать - IMHO нереально. Ну что вам скажет, что переменная номер NNN в массиве номер MMM имеет значение KKK?

[Tiamat]

В каком-то номере НК (где про экспедицию шаттла по починке Хабла) помню был текст о ПК Хаббла. В 2000 (или 2001) году они поменял ПК на его борту с проца типа 8086 и 640 Кб RAM на 486 25 МГЦ и 2 Мб ОЗУ. Стоимость последнего ПК 7 млн $.

[Andy_K64]

И еще про лампочку Шаттлуорта. Все в этом мире не так просто. Включение лампочки через компьютер связано с работой программы контроля баланса электроэнергии. А то можно тумблером лампочку включить и схлопотать просадку напряжения ниже минимума. А это на станции страшнее всяких чубайсов.

[DronMSTU]

И еще про лампочку Шаттлуорта. Все в этом мире не так просто. Включение лампочки через компьютер связано с работой программы контроля баланса электроэнергии. А то можно тумблером лампочку включить и схлопотать просадку напряжения ниже минимума. А это на станции страшнее всяких чубайсов.

ну это как раз было ясно с самого начала.. энергия она не бесплатная, поэтому "единообразно и автоматизированно"

[Shin]

А если туповато брать электронику пятнадцатилетней давности, надеясь что грубые техпроцессы выдержат радиоактивный фон, то понятно, почему спутники имеют такой короткий срок эксплуатации.

Кул хацкерам и хард геймерам не понять, как можно что-то считать на проце 486
В космическом "процессоростроении" свои техпроцессы.
На разработку и сертификацию радиационно-стойкого процессора уходит не один год. А сколько это денег стоит - Andy уже сказал.
По моим ощущениям сейчас до такого уровня дошли процессоры типа "Пентиум". Поправьте кто знает.

P.S.
Если сейчас поставить на геостационарный спутник стандартный P-4, то он загнется гораздо быстрее гарантийного срока самого КА. И свинцовый кожух тут не поможет

[AlexB14]

Кул хацкерам и хард геймерам не понять, как можно что-то считать на проце 486

Если Вы это про меня, то хочу оправдаться. Я вполне могу осознать как что-то считать и на i80486, и на i8088, и на z80. Я сам, попав в программёры, начинал с ассемблера на ЕС-1011 (аналог франзузской MITRA-225). Объём памяти был 64K, а входило туда и многозадачная, многопользовательская ОС "MMT2" (ОС от французов, машина от венгров) и двадцать-тридцать юзеров со своими терминалами. Кстати, тем коллективом, куда я попал, была создана первая распределённая сеть передачи данных в СССР. Правда это было ещё до меня. Так, что не надо подковырок - мы и сами не лыком шиты. Однако сообщения Andy_K64 меня действительно озадачили. То, что МКС версталась лет 10 назад я как-то явно недоучёл. С другой стороны, непонятно зачем при создании вычислительных мощностей в космосе использовать уже созданную бытовую электронику, если на её сертификацию всё равно нужны такие средства и время. По моему ИМНО, можно добать ещё немного того и другого и создать комплектующие, специально адаптированные для работы в условиях радиационного фона. Средств на такую разработку пойдёт, я уверен, не много - вон разработчики Эльбруса в Новосибирске что-то заскучали. А спроектированные компоненты можно заказать у каких-нибудь TSMC/UMC. Ели необходимо обеспечить нужный уровень защиты информации по разработкам, то и самим можно сделать, хотя-бы на том заводике под Москвой, где недавно начали ваять spark'и. Средств и времени на это уйдёт не на много больше, зато собственная электроника, может быть начнёт хоть чем-то дышать, а то с самого "Минск-32" в ... коме. Хотя всё это, наверное, вряд-ли кого, кроме Санникова, с его НКА, может заитересовать

[ДмитрийК]

По моему ИМНО, можно добать ещё немного того и другого и создать комплектующие, специально адаптированные для работы в условиях радиационного фона.

А зачем велосипед-то иозобретать? Надо стараться меньшими усилиями достичь больших результатов, а у вас похоже получается наоборот. Создание новых компонентов, а тем более Rad-Hard, дешево никогда не обходилось. Вы представляете себе процесс отладки процессора?
А каков минимальный объем заказа на том же TSMC? Я еще понимаю если разрабатывается унифицированная серия но делать это ради единичных экземпляров типа компьютера МКС смысла нет никакого вообще совсем никак.

Кстати о космической электронике, много разговоров идет о FPGA (программируемое железо).  Достоинства - меньшее количество компонент, повышенная гибкость и надежность (можно на ходу обновлять версию железа, добавлять функции, обходить неисправные цепи и т.д.). Xilinx делает rad-hard FPGA. В теории это железо может все,  единственная "мааленькая" проблема - уж очень корявые языки описания этого железа да и софт для его разработки на уровне каменного века. То есть барьер для входа не очень высокий  (сравнительно) а потенциал огромный. Может стоит попробовать.

А про системную логику я не очень понял, это вы серию К155 имели в виду ?

--
PУБЛИЦ DЕЖИЦЕ (c) RSX-11M

[Liss]

А если туповато брать электронику пятнадцатилетней давности, надеясь что грубые техпроцессы выдержат радиоактивный фон, то понятно, почему спутники имеют такой короткий срок эксплуатации.

Чрезвычайно грубо и неверно. Да, на момент запуска ФГБ 386-й радиационно-стойкий процессор был и был сертифицирован, а более производительные - нет. Потому и поставили. Да и зачем управляющей машине больше 20 МГц? Она же картинки не обрабатывает.
Какие спутники, по-Вашему, имеют "такой короткий срок эксплуатации"? Советские разработки 1970-х годов? Уверяю Вас, в них 386-х процессоров нет.
А американские аппараты, запущенные в 1970-е с тогдашними процессорами (или вообще без таковых, на элементах логики) -- Voyager 1 и 2, IMP-8 и т.п. -- прожили по 30 лет.

[Kot]

>>Andy_64K Операционная система центральной, терминальной машины (трехканальные транспьютерные системы)

       Несколько вопросов (если возможно) -
 - трехканальность аппаратная?
 - генераторы в каналах независимые или один(резервируемый) на всех?
 - под трехканальностью понимается три полностью независимых тракта датчик-(АЦП)-ЦП-(ЦАП)-исполнительное устройство?
 - есть ли обмен, сравнение и анализ данных между каналами?
 - есть ли реконфигурирование каналов? (Допустим от первого работают только входные цепи, второй только обсчет, ну а третий обеспечивает выдачу на исполнительные устройства).
 - есть ли мажоритары на выходных сигналах для исполнительных устройств?
 - каналы "горячего" резерва?
 - есть ли влияние каналов друг на друга? (Например два исправных отключают/перезагружают третий, неисправный).
 - нет ли диспетчера, управляющего конфигурацией системы (в работе 1,2 или все 3 канала, тестирование, перезагрузка каналов)?
 - нет ли резервного простого аналогового контура на самый крайний случай?
 - не практикуете ли попеременное отключение каналов для уменьшения накопленной дозы радиации?
 - подсчитывалась ли надежность трехканальной системы и какова ее величина?


        Было бы интересно получить хотябы часть ответов (пришлось самому реализовывать нечто подобное на более низком уровне (СУ СЭС)).

[Maxiim]

Andy_K64>> На РС МКС интенсивность использования HDD крайне мала.
Andy_K64>> И в общем-то не очень критично. Главные компьютеры у нас бездисковые.


Andy, не могли бы вы удовлетворить мое любопытсво:

Что вместо HDD используется для хранения данных?
Я правильно понимаю, что сейчас добиться радиационной устойчивости флеша проще, чем повысить надежность HDD?

[Andy_K64]

>>Andy_64K Операционная система центральной, терминальной машины (трехканальные транспьютерные системы)

       Несколько вопросов (если возможно) -
 - трехканальность аппаратная?
 - генераторы в каналах независимые или один(резервируемый) на всех?
 - под трехканальностью понимается три полностью независимых тракта датчик-(АЦП)-ЦП-(ЦАП)-исполнительное устройство?
 - есть ли обмен, сравнение и анализ данных между каналами?
 - есть ли реконфигурирование каналов? (Допустим от первого работают только входные цепи, второй только обсчет, ну а третий обеспечивает выдачу на исполнительные устройства).
 - есть ли мажоритары на выходных сигналах для исполнительных устройств?
 - каналы "горячего" резерва?
 - есть ли влияние каналов друг на друга? (Например два исправных отключают/перезагружают третий, неисправный).
 - нет ли диспетчера, управляющего конфигурацией системы (в работе 1,2 или все 3 канала, тестирование, перезагрузка каналов)?
 - нет ли резервного простого аналогового контура на самый крайний случай?
 - не практикуете ли попеременное отключение каналов для уменьшения накопленной дозы радиации?
 - подсчитывалась ли надежность трехканальной системы и какова ее величина?


        Было бы интересно получить хотябы часть ответов (пришлось самому реализовывать нечто подобное на более низком уровне (СУ СЭС)).

А Вы, часом, не с "Хартрона"? Если так, то могу порекомендовать вот такую книгу: Е.А. Микрин, Бортовые комплексы управления КА и проектирование их программного обеспечения, издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
Это практически все про  БВС РС МКС. Там есть ответы на все Ваши вопросы. Если с доставанием книги есть проблемы, то пишите мне в почту из профайла.

[Andy_K64]

Andy_K64>> На РС МКС интенсивность использования HDD крайне мала.
Andy_K64>> И в общем-то не очень критично. Главные компьютеры у нас бездисковые.


Andy, не могли бы вы удовлетворить мое любопытсво:

Что вместо HDD используется для хранения данных?
Я правильно понимаю, что сейчас добиться радиационной устойчивости флеша проще, чем повысить надежность HDD?

На компах в контуре управления РС данные хранятся в ОЗУ. Загрузка операционной системы и начальных данных при включении или перезапуске - из ЭППЗУ. Про радиационную устойчивость сказать не могу. Но знаю, что после замены дисков на флэш на АС, проблем с компьютерами не стало. Думаю, дело не только в радиации, но и в механике дисков: дурной тепловой режим, другие вибрации.

[AlexB14]

А зачем велосипед-то иозобретать? Надо стараться меньшими усилиями достичь больших результатов, а у вас похоже получается наоборот. Создание новых компонентов, а тем более Rad-Hard, дешево никогда не обходилось. Вы представляете себе процесс отладки процессора?
А каков минимальный объем заказа на том же TSMC? Я еще понимаю если разрабатывается унифицированная серия но делать это ради единичных экземпляров типа компьютера МКС смысла нет никакого вообще совсем никак.

Я это дело понимаю так. У нас имеется целый рынок не бытовой электроники: 1). для космоса; 2). для военных; 3). для АЭС ну и ещё что-нибудь наверняка найдётся. Вес электроники для военных в общем объёме этого рынка достаточно велик, полагаю, выше 50%. Поэтому, одно из основных требований военных - отечественная элементная база, должно быть выполнено при наполнении данного рынка. Понятно, что для одной МКС разрабатывать процессор никто-никогда не будет. Если нет разработок для вышеуказанного рынка, то лучше взять бытовой, и  если из-за радиационного фона он выйдет из строя - просто заменить. Но так как указанный выше рынок есть (я полагаю), то он чем то наполняется. И разработки новой элементной базы для него вестись должны. В том числе и на уровне процессоров. И не надо говорить что такие разработки слишком дороги. Спроектировать какое-нибудь АЛУ может любой студент, изучавший информатику. Ну, понятно, что разработку изделий для обозначенного рынка лучше поручать не студенту, а какому-нибудь Бабаяну. Но думаю, что его оклад превышает студенческую стипендию не на три порядка. Понятно так же, что кроме чисто разработки, нужны рабочие образцы, тестирования, сертификация, организация производства и др. Естественно, что всё это всё равно будет дороже, чем просто использовать бытовуху, но зато и результат будет какой - какая ни есть, а ОТЕЧЕСТВЕННАЯ электроника. Думаю, что такой велосипед изобретать надо.

[Andy_K64]

Развивать отечественную электронику должны электроникаделательные фирмы. А потребитель должен выбирать то, что наиболее соответствует его потребностям. И это тоже форма участия в развитии отечественной электроники. В середине 90-х годов наша промышленность не предлагала НИЧЕГО. что отвечало бы требованиям к БВС российского сегмента МКС. Потому и были куплены у EADS компьютеры DMS-R на базе FTC. Ждать когда отчественный производитель разродится чем-то путным в течение нескольких лет просто глупо. А заменять часто выходящие из строя компоненты компьютера - ну попробуйте заменить колесо у автомобиля не останавливая его движения с большой скоростью. БВС-то непрерывно управляет всеми системами станции.

[ДмитрийК]

Вот нашел:

A Survivable Avionics System for Space Applications

This paper describes an advanced survivable avionics
system for future manned or unmanned space missions.
The basic element of such an avionics system is a
Byzantine fault tolerant computer (FTC), which has
already been developed at DASA-RI for operation in the
Russian segment of the International Space Station Alpha
(ISSA).

[Andy_K64]

Вот нашел:

A Survivable Avionics System for Space Applications

This paper describes an advanced survivable avionics
system for future manned or unmanned space missions.
The basic element of such an avionics system is a
Byzantine fault tolerant computer (FTC), which has
already been developed at DASA-RI for operation in the
Russian segment of the International Space Station Alpha
(ISSA).

А нельзя выслать мылом весь документ? А то не пускает система, пароль просит.

[ДмитрийК]

Извиняюсь за неработающую ссылку. Контора где я сейчас сижу подписана на IEEE и все ссылки открываются сами собой без паролей

Вкратце: Описаны принципы обеспечения отказоустойчивости на примере бортовой системы РС МКС.

Система поддерживает 2-4 кратное дублирование. Компьютер организован в виде параллельных "линий".  Каждая линия на уровне железа разделена на 3 уровня: прикладной (Aplication Layer), управления отказами (?)  (Fault Management Layer) и интерфейса авионики (Avionicvs Interface Layer). Физически уровни - это платы стандарта VME BUS.

Прикладной уровень это процессор с программой. Имеются платы на базе RS6000, ERC32 и SPARC. Уровень FTL занимается непосредственно обнаружением сбоев и изоляцией линий. Он сделан на основе ... глубокий вдох... транспьютера INMOS T805. Кроме того для общей синхронизации имеется FPGA. Транспьютеры разных линий соединены между собой крест-накрест. FPGA тоже. На уровне авионики  имеется еще по одному транспьютеру а также по 6 интерфейсов MIL-STD 1553 для связи с внешним миром.  Эти транспьютеры также соединены между собой крест-накрест.  Линии синхронизированы нежестко с привязкой по частоте 10 герц.

Что круто, в системе могут работать процессоры разных архитектур параллельно (дублируя друг друга) исполняющих одну и ту же программу.  Софт для управления всем этим хозяйством написан на языке OCCAM II. Специальных сравнивающих/голосующих устройств нет, двухступенчатое голосование сделано в софте. Используется т.н. "Византийский" алгоритм голосования ("The Byzantine Generals Problem").

Теперь вопрос: Написано что линии можно останавливать, чинить и перезапускать на ходу. Вполне логично. Почему же тогда на МКС когда линии отваливаются нужно ждать перезагрузки чтобы их обратно подключить?

Вот например цитата из NASA Space Station On-Orbit Status 14 July 2004:

In support of the 7.02 s/w upload, scheduled for tomorrow, TsUP/Moscow at 7:03am EDT restarted the RS TVM (Terminal Computer system) to reintegrate all three subsets into the mutually redundant set, still on the old s/w version (7.01).  Before the reboot, the Elektron O2 generator, SKV-1 air conditioner and BMP harmful impurities filtration unit were powered off and reactivated afterwards.  The also-required TsVM (Central Computer) restart had already been completed on 7/8.   [TVM had been running on only two of its three lanes since 11/22/03 when string 1 dropped out of the set.]

[Andy_K64]

Линии - каналы можно перезапускать по-отдельности. При отдельных операциях так и делают. Но для приведения системы в трехканальную конфигурацию "на лету" нужно где-то сохранать контекст прикладных программ отдельных каналов. Это требует ресурсов, а их всегда не хватает. Поэтому проще рестартануть весь компьютер.