Компьютеры и Космонавтика

[pkl]

Ну я как пример привёл

[duke]

Ну я как пример привёл

Ну так я про то, что ваш "пример" абсолютно ничего не значит.

[pkl]

Ну я как пример привёл

Ну так я про то, что ваш "пример" абсолютно ничего не значит.

Поясните

[чайник17]

Ждём-не дождёмся

У меня сложилось такое впечатление, что современная IT стала "вещью в себе". В том смысле, что все основные потребности общества /офис и развлечения/

Сурово Вы описали современное общество. Но справедливо.

Всё-таки, есть и другие потребности. Война. Производство. Ну даже какие остатки тяги к познанию и освоению новых территорий наблюдаются (наука, космос).

вполне удовлетворяются техникой уровня конца 1990-х - начала 2000-х. А дальше пошёл рост ради роста. В результате железо становится всё более производительным, но и программное обеспечение - всё более "тяжёлым". Как результат - при бОльших затратах мы получаем примерно то же самое. Как пример - тяжёлая и бестолковая "Виста", которые пользователи, по возможности, стараются откатить до ХР. Или айФон - весьма посредственный телефон. Хотя и гламурный. А ресурсов /в любой форме/ отрасль потребляет немеряно.

Поскольку я в этой отрасли работаю, то вижу, что все (включая меня) активно заняты изобретением велосипеда в 1001 раз. Но всё равно прогресс неизбежен. Просто это дело людей, и может смена поколений или социальной структуры понадобится.

А Vista или iPhone - очень характерные примеры систем, сконцентрированных на интерфейсе с человеком. Это тупик. Нужно решать задачи, а не человека держать при деле и развлекать.

[чайник17]

Ну я как пример привёл

Ну так я про то, что ваш "пример" абсолютно ничего не значит.

Поясните

Ну просто есть другие примеры. Скажем, Ваш компьютер выиграет у Вас в шахматы. И не просто выиграет, а "одной левой". И не просто у Вас, а у любого человека. И если более-менее новый, то выиграет у всех людей вообще вместе взятых. (Хотя бы потому, что им тяжело реально совместно играть.)  И не только в шахматы, но и вообще во все более-менее рапространённые игры этого типа. И только если Вы вдруг окажитесь на уровне гроссмейстера по Го (Go), у Вас будет шанс. Пока.

И это при том что на шахматные программы потрачено не более 0.01 % от всех расходов на IT.

[zyxman]

Всё-таки, есть и другие потребности. Война. Производство.

Вот и расскажите ваше видение, как гигагерцы и гигабайты помогают производству.

Я рассказал. Кстати, на всякий случай уточняю: шахматы близки по использованию вычислительных ресурсов к цифровому моделированию сложной системы из многих узлов и к задаче валидации проекта в частности.

[zyxman]

Кстати, кто-то мог-бы покритиковать F-22a raptor?
- Он хотя в космос не летает, но имеет совершенно прямое отношение к космическим компьютерам

[чайник17]

Всё-таки, есть и другие потребности. Война. Производство.

Вот и расскажите ваше видение, как гигагерцы и гигабайты помогают производству.

Какое ещё "видение" ? Я делаю (в составе коллектива) electrоnics CAD/CAM (САПР для электроники), по мере скромных сил. Без GHz/GByte продукты не работают. Их покупают - значит они помогают производству. Ни для развлечений, ни в чисто оффисных целях эти продукты использовать нельзя.

[avmich]

Без GHz/GByte продукты не работают.

А можно чуть подробнее об этих системах? Что именно в них требует гигагерцов и гигабайт?

[Not]

Без GHz/GByte продукты не работают.

А можно чуть подробнее об этих системах? Что именно в них требует гигагерцов и гигабайт?

Обсчет трехмерных моделей в высоком разрешении. Верификация проекта (вычислительно-сложная комбинаторика). И так далее.

Вообще большой импульс развитию компьютерной техники дали игроки в компьютерные игры. Во многом благодаря им появился процессор Cell (игровая приставка PlayStation 3 - Sony и суперкомпьютеры Blue Gene - IBM). Удивительное соседство, не правда-ли?

[zyxman]

Без GHz/GByte продукты не работают.

А можно чуть подробнее об этих системах? Что именно в них требует гигагерцов и гигабайт?

Обсчет трехмерных моделей в высоком разрешении. Верификация проекта (вычислительно-сложная комбинаторика). И так далее.

Обсчет трехмерных моделей в высоком разрешении - мимо, потому что эта задача давно (где-то с 1980-х) и надежно решается на специализированных архитектурах; верификацию проекта я уже упоминал в этой теме дважды.
Давайте что там у вас далее.

[Not]

Без GHz/GByte продукты не работают.

А можно чуть подробнее об этих системах? Что именно в них требует гигагерцов и гигабайт?

Обсчет трехмерных моделей в высоком разрешении. Верификация проекта (вычислительно-сложная комбинаторика). И так далее.

Обсчет трехмерных моделей в высоком разрешении - мимо, потому что эта задача давно (где-то с 1980-х) и надежно решается на специализированных архитектурах; верификацию проекта я уже упоминал в этой теме дважды.
Давайте что там у вас далее.

Упоминание проблемы не означает ее решения. Специализированные архитектуры - это современные графические адаптеры с гигабайтами и гигагерцами. Верификация крайне сложна если делать ее достаточно полно. Гигабайтты и гигагерцы здесь необходимы, вследствии верно упомянутой вами экспоненциальной (точнее будет сказать недетерминированно полиномиальной) вычислительной сложности перебора. А теперь по  поводу некоторых ваших несколько смелых заявлений.

Понимаете, я лет 10 назад провел исследование существующих возможностей использования технологий искусственного интеллекта (не именно полноценный ИИ а распознавание образов, навигация по стереокартинке, понимание речи и тп), и обнаружил что дальнейший рост возможностей ИИ требует не линейного роста мощности техники а экспоненциального. Точнее конечно обнаружил не я а Гиганты , а я попытался по молодецки найти обход этого барьера, и безуспешно периодически пытаюсь до сих пор.

Похвальное стремление, но пока вы не докажете что P=NP, ничего не выйдет. Если же вы это докажете, то переплюнете и Тьюринга, и Эйнштейна, посколько все вычислительные задачи в мире будут решаться легко и просто. Доказательство P=NP означает, что все существующие задачи из класса полиномиально недетерминированных и сводимые к ним имеют полиномиальное решение.

Таким образом при увеличении скорости компьютера в 100 раз, для данных задач ускорение получается всего в 2-3 раза, что особой погоды не делает.

ps Вот этот нюанс, кстати, и является основным доводом для считающих что ИИ невозможен на обычном компьютере, а только на квантовом.

Боюсь вас разочаровать, но квантовые вычисления эквивалентны обычным и вышеупомянутую проблему не решают, хотя и сильно отодвигают планку.

[zyxman]

Специализированные архитектуры - это современные графические адаптеры с гигабайтами и гигагерцами.

Ваша информация неверна. Учите матчасть.
Только playstaion3 с CELL с натяжкой можно считать представителем гигабайтов с гигагерцами, а рендеринг высокого разрешения делался например на силиконах, которые даже с огромной натяжкой гигагерцевыми не были.
Первые успешные опыты с рендерингом высокого разрешения производились еще на Cray-1, который был однопроцессорный, с тактовой частотой аж 80МГц, а первые коммерчески успешные рендеренные фильмы производились на специализированной архитектуре, которая имела еще меньшую тактовую частоту чем этот Крей, но на узком классе задач имела существенно лучшую производительность.
В крайних топовых видеокартах гигагерцы и гигабайты действительно появились, но они не имеют прямого отношения к рендерингу а используются в основном для геометрических трансформаций и эффектов (последнее время и для моделирования физики, но пока еще не подавляющим большинством приложений), а собственно рендеринг производится специализированной архитектурой с довольно низкой тактовой частотой.

Для задач вроде верификации проекта, также существуют специализированные архитектуры, представителем которых можно считать и Deep Blue (кстати, реализовано на ASIC, которые в те времена, даже у IBM были далеко не гигагерцевыми), которые дают 100-1000 кратное ускорение на данном классе задач, в сравнении с универсальной архитектурой.

Вообще суперкомпьютеры отличаются не уникально большими частотами, а именно специальными решениями (вроде векторной обработки и коммуникаций с пониженной задержкой) и очень большой плотностью размещения большого числа вычислительных узлов, достигаемой за счет специальных решений по теплоотводу (был например коммерческий суперкомпьютер, охлаждаемый жидким азотом) и специальных решений по электропитанию (типичный суперкомпьютер потребляет десятки киловатт).

Это я к тому, что даже на этих примерах, не имеющих прямого отношения к космонавтике, гигагерцы не сделали погоды.

Боюсь вас разочаровать, но квантовые вычисления эквивалентны обычным и вышеупомянутую проблему не решают, хотя и сильно отодвигают планку.

Вы меня разочаровываете тем что по сути темы ничего не добавили.

[А.Коваленко]

А не вернуться ли с Земли на небо ;-) и не посмотреть, как реально гигагерцы и гигабайты используются на орбите?

БОРТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ В ПИЛОТИРУЕМОЙ КОСМОНАВТИКЕ

Владимир Бранец,

заместитель генерального конструктора РКК "Энергия",

доктор физико-математических наук

Рашит Самитов,

заместитель генерального конструктора РКК "Энергия"

Появление бортовых компьютеров в системах управления пилотируемых и транспортных кораблей (ТК) можно отнести к началу 70-х годов прошлого столетия. Тогда на смену аналоговым системам управления – так называемым системам первого поколения (корабли "Восток", "Союз", орбитальная станция "Салют") пришли дискретные системы управления. Первая разработка была выполнена для модифицированного корабля "Союз-Т". Основу систем управления второго поколения составил бортовой вычислительный комплекс БЦВК "Аргон-16", созданный организацией НИИЦЭВТ (ныне "Аргон) по техническому заданию НПО "Энергия" (РКК "Энергия"). Несомненно, разработку БЦВК "Аргон-16" можно отнести к выдающемуся достижению отечественной электроники в тот период. Достаточно сказать, что с начала эксплуатации "Аргона-16" в составе систем управления кораблей "Союз" и "Прогресс" и их модификаций было произведено более ста успешных пусков, подтверждающих на практике расчетные параметры надежности.

Уникальные технические решения, заложенные в архитектуру этого комплекса позволили осуществить его успешную эксплуатацию на протяжении более 25 лет и выполнять модификации системы управления движением (СУД): с 1986 г. осуществлен переход на корабль "Союз ТМ", с 1989 г. эта система управления устанавливается на грузовых кораблях "Прогресс М". В настоящее время "Аргон-16" эксплуатируется в следующих модификациях ТК: "Союз ТМА" и "Прогресс М". Вычислительное устройство БЦВК построено по принципу тройного резервирования с глубокими мажоритарными связями между каналами, что обеспечивает его функционирование при сбоях и отказах в одном канале и многочисленных неодноименных отказах в двух других каналах. Собственно вычислительные возможности "Аргон-16" по современным меркам невысоки: производительность - 200 тыс. оп/с; емкость ОЗУ и ПЗУ - 8 кб и 64 кб соответственно; масса – 83 кг; потребляемая мощность – 300 Вт. Тем не менее, при программировании непосредственно в кодах команд в этих объемах памяти удалось реализовать сложный комплекс задач управления, включая орбитальный полет, сближение, стыковку и сход с орбиты.

На станции "Мир" для системы управления движением и ориентацией по техническому заданию РКК "Энергия" в середине 80-х годов был создан бортовой вычислительный комплекс "Салют-5Б. В создании этого уникального многомашинного комплекса участвовали ведущие предприятия радиоэлектронной промышленности, такие как НПО "Элас", НИИ НЦ и НИИ "Аргон" (г. Москва).

Архитектура БЦВК "Солют-5Б" была построена по иерархическому магистрально-модульному принципу, в котором главную роль играло центральное вычислительное устройство ЦВУ "С-5". В целом вычислительный комплекс объединял до 64 периферийных вычислительных модулей и устройств сопряжения с бортовой аппаратурой, подключенных с магистрали интерфейса базового блока станции "Мир" и распространенных через стыковочные узлы в модули "Квант" и "Кристалл". Это ЦВУ обладало более высокими вычислительными характеристиками по сравнению с "Аргон-16" (примерно в 2-3 раза по производительности и объемам памяти): производительность – 490 тыс. оп/с; емкость ОЗУ и ПЗУ – 32 кб и 152 кб соответственно; масса – 28 кг; потребляемая мощность – 75 Вт. Надежность вычислительного комплекса "Салют-5Б" обеспечивалась также тройным резервированием с мажоритированием информации между каналами во всех модулях и блоках комплекса. Особое место в этом вычислительном комплексе играла периферийная вычислительная система "Электроника – НЦ 40Б", выполнявшая программируемый обмен с цифровыми абонентами, и построенная по принципу программного голосования между каналами резервирования. Принципиальное отличие ЦВК "Салют-5Б" от БЦВК "Аргон-16" - это магистральная архитектура, которая обеспечивала подключение устройств и модулей ЦВК к магистрали обмена данными по периферии станции и на стыкуемых модулях в конструктивно необходимых местах. Это полностью соответствовало модульной структуре станции "Мир". К тому же такая архитектура обеспечила высокую ремонтопригодность ЦВК "Салют-5Б".

Необходимо подчеркнуть, что на первоначальном этапе СУД станции функционировали на базе все того же "Аргон-16", модифицированного под возможность работы с модулями комплекса "Салют-5Б". Провести все необходимые наземные испытания к заданному сроку и, самое главное, разработать программное обеспечение для нового бортового вычислительного комплекса не представлялось возможным да и риск был слишком большим. Поэтому было принято решение включить в состав вычислительного комплекса второго "главного" компьютера, которым был хорошо себя зарекомендовавший "Аргон-16". Для этого "Аргон-16" был незначительно доработан в части увеличения объемов памяти и сопряжения с магистралью обмена "С-5". Следует сказать, что "Салют-5Б" далее "достраивался" на орбите.

Опыт эксплуатации этого комплекса в составе станции "Мир" показал правильность технических решений, заложенных при его построении. По техническим условиям ресурс устройств и модулей "Салюта-5Б" составлял примерно два года, однако около 80% аппаратуры комплекса проработало без замечаний и без замены все 15 лет. Архитектура вычислительного комплекса позволяла проводить замену практически всех отказавших блоков и устройств (за исключением ЦВУ) без прерывания вычислительного процесса. По статистике в составе комплекса "Салют-5Б" станции "Мир" чаще всего отказывало ЦВУ "С-5", что вполне объяснимо сложностью этого устройства, но и эти отказы случались только после выработки ресурса определенного техническими условиями. Следует сказать, что к моменту управляемого спуска станции "Мир", ЦВУ "С-5" имело многочисленные неисправности, однако схема резервирования обеспечивала нормальное функционирование устройства и всего вычислительного комплекса в целом.

Следующим значительным этапом в развитии бортовых вычислительных средств явился бортовой вычислительный комплекс международной космической станции (МКС). Архитектура вычислительного комплекса МКС – это сетевая многомашинная структура с трехуровневой организацией обработки данных и вычислений (процессор - ER32 (SPARC); производительность – 9 MIPS; объем ОЗУ и ПЗУ – 8 Мб и 4 Мб соответственно; масса – 5,85 кг; потребляемая мощность – 40 Вт). На первом уровне задействованы центральная и терминальная ВМ, выполняющие задачи управления российским сегментом МКС и взаимодействия с компьютерами американского сегмента МКС. На втором уровне компьютер центрального поста космонавтов обеспечивает взаимодействие с экипажем и решение научно-исследовательских задач. На третьем уровне задействованы вычислительные средства в виде устройств сопряжения (УС), обеспечивающие обмен информацией с бортовой аппаратурой. Сетевая структура построена на базе стандартного мультиплексного канала (ГОСТ В 26765-84 - аналог Mil 1553В), с встроенным коммутатором сетевых каналов, обеспечивающим широкие возможности подключения новых абонентов вычислительного комплекса МКС.

Центральный и терминальный компьютеры, а также компьютер поста космонавтов разработаны по техническому заданию РКК "Энергия" предприятиями ЕКА (головной разработчик - немецкая фирма Astrium). Первые летные образцы этих компьютеров были поставлены в РКК в 1998 г.

Центральный и терминальный компьютеры построены по принципу тройного резервирования с программным голосованием между каналами, выполненными в виде отдельных моноблоков. Вычислительные ресурсы этих компьютеров на несколько порядков превосходят возможности ЦВУ "С-5" и "Аргон-16". С точки зрения полетной эксплуатации вычислительного комплекса РС МКС по сравнению с ЦВК станции "Мир" значительно возросла его гибкость и управляемость, выражающаяся в возможности смены версий ПО, замены отказавших каналов, подключения новых абонентов к сети без выключения комплекса и без прерывания вычислительного процесса.

На нижнем уровне ЦВК вычислительные средства представлены в виде устройств сопряжения, выполненных по аналогичному с центральным компьютером принципу резервирования. Устройства сопряжения УС-21 и УС-22 обеспечивают предварительную обработку информации и взаимодействие с бортовыми системами на уровне аналоговых, ключевых и импульсных сигналов (микропроцессор –М 80С186ЕВ; емкость ОЗУ, ПЗУ и ЭППЗУ – 256 кб, 256 кб и 512 кб соответственно; масса – 6,45 кг; потребляемая мощность – 24 Вт). УС выполнены по техническому заданию РКК "Энергия" организациями НИИ "Аргон" и НТЦ "Модуль" (Москва) и НПО "Рубикон" (г. Смоленск). В устройствах сопряжения применена хорошо зарекомендовавшая себя технология рельефных печатных плат с использованием отечественной и импортной элементной базы. Начиная с момента запуска в 1998 г. функционального грузового блока "Заря" в составе станции МКС без замечаний функционирует 23 устройства сопряжения различных модификаций.

РКК "Энергия" им. С.П. Королева

141070, Московская обл., г. Королев,

ул. Ленина, д. 4а.



http://www.aviapanorama.narod.ru/journal/2003_2/bort.htm

[Not]

Вопрос простейший, принесли ли гигабайты памяти компьютеров и гигагерцы производительности процессоров хоть какую-то пользу космонавтике?

Мне кажется вопрос несколько запоздал. Было бы правильнее спросить про ТЕРАбайты и ТЕРАгерцы.

Безусловно принесли. Примеров сколько угодно. И обсуждавшиеся ранее методы компьютерной томографии, и средства моделирования в области матфизики, такие как аэродинамические и тепловые расчеты. Вся наземная инфраструктура давно требует терабайт и гигагерц (оптоволоконные линии связи например). Межпланетные станции передают терабайты информации. Наземные вычислительные кластеры достигают ПЕТАфлопса мощности. Спросите специалистов занимающихся моделированием явлений в плазме, сколько им нужно?

Бортовые комплексы конечно пока еще до гигагерц не дотягивают, по причине более медленного развития радиционно-стойких процессоров, но вот например RAD750 (архитектура PowerPC) от BAE Systems уже выдает 260 MIPS.

Аргумент, что "вычислительные машины отучают думать" не выдерживает никакой критики. Если вы изначально не умеете думать, то вам и супер-ЭВМ не поможет. Вычислительные машины удлинняют руки исследователей, также как это сделали телескопы и микроскопы. Нужно лишь уметь ими пользоваться.

[Not]

Удалил дубликат

[Saul]

Интересно, если кинуть клич, ДРАЙВЕРНАЯ молодёжь, есть работа, ЗП 200$, но отвечать за работу, много вакансий будет?

[А.Коваленко]

Интересно, если кинуть клич, ДРАЙВЕРНАЯ молодёжь, есть работа, ЗП 200$, но отвечать за работу, много вакансий будет?

Вакансий полно, желающих нет.

[zyxman]

А не вернуться ли с Земли на небо ;-) и не посмотреть, как реально гигагерцы и гигабайты используются на орбите?

А вам знакомо название MIL-STD-1750A ?

[А.Коваленко]

А не вернуться ли с Земли на небо ;-) и не посмотреть, как реально гигагерцы и гигабайты используются на орбите?

А вам знакомо название MIL-STD-1750A ?

Раньше не слышал, но почитал. И что? Это 16-разрядная архитектура, по большому счету устаревшая.