Структура БВС рассматривается как аппаратурная реализация архитектуры, выполненная с ориентацией на конкретное применение. Существующий подход к построению БРЭО самолетов характеризуется длительным сроком разработки, зачастую достигающим 10-15 лет, и высокими затратами на создание отдельных подсистем и комплекса в целом. Действительно, для каждого комплекса, как правило, разрабатывалась своя модификация бортовой ЭВМ, а в подсистемах комплекса (даже при практически одинаковых требуемых ресурсах) использовались машины с различной архитектурой, создаваемые разными разработчиками. Вопросы унификации средств вычислительной техники, используемых для построения БВС, решались недопустимо медленно. Такой подход к построению БВС (в сочетании с используемыми принципами построения структуры как отдельной бортовой ЭВМ, так и системы в целом) приводил к повышению стоимости аппаратных и программных средств, к увеличению эксплуатационных расходов. Более того, бортовые ЭВМ и вычислительная система нередко морально устаревали уже в процессе самой разработки. В целях снижения затрат на разработку комплекса бортового оборудования и увеличения срока жизненного цикла ЛА при внедрении новой технологии его создания необходимо сформулировать и качественно новые принципы организации структуры БВС и ее элементов. В настоящем разделе обсуждаются принципы организации структуры бортовых вычислительных систем ЛА нового поколения. Задачи, решаемые на борту боевого самолета, имеют иерархическую природу и крайне неоднородны. Они различаются по функциональному назначению, операционной сложности, степени обобщения информации, необходимой для получения результата, степени связи с аппаратурой и по ряду других параметров. По мере повышения уровня иерархии ослабевает влияние физической природы датчика на алгоритм решения задачи, но повышается степень обобщения информации. Если декомпозиция задач производится с ориентацией на конкретную аппаратуру, то ее результаты приводят к построению федеративных и федеративно-централизованных БВС с системной ориентацией структуры и аппаратной реализацией подсистем. Агрегатирование задач, проводимое для выполнения каждой функции без жесткой ориентации на конкретную аппаратуру, позволяет построить БВС с функционально-ориентированной архитектурой. Подобная организация системы существенно облегчает комплексную обработку информации, поступающей от разных датчиков по единому алгоритму и позволяет выбирать для решения задачи тот тракт, в котором эта обработка будет наиболее эффективна. При этом отказ одного из датчиков будет приводить не к отказу БВС, а лишь к незначительному снижению качества реализуемого алгоритма, что в итоге повысит устойчивость комплекса. Современные авиационные бортовые вычислительные системы имеют, как правило, детерминированную системно-ориентированную структуру с аппаратно реализованными подсистемами. Простейшая федеративная (децентрализованная) структура, во многом повторяющая структуру аналоговых комплексов бортового оборудования, получается при декомпозиции задач по функциональному назначению. В федеративных БВС для выполнения каждой крупной функции на аппаратном уровне образуется автономная подсистема, в структуре которой используется, как минимум, одна бортовая ЭВМ. Взаимодействие подсистем в основном осуществляется летчиком. При подобной организации БВС практически исключена возможность реконфигурации структуры и комплексной обработки. Декомпозиция, выполненная с учетом функционального назначения задач и степени обобщения информации, необходимой для ее решения, позволяет построить иерархическую федеративно-централизованную БВС с аппаратной организацией подсистем лишь на нижнем уровне. Такая структура характерна для большинства существующих авиационных бортовых вычислительных систем как в России, так и за рубежом. Состав задач, реализуемых в каждой из подсистем подобных БВС, определяется в процессе разработки, перераспределение задач между подсистемами в процессе эксплуатации КБО не предусматривается. Допускается лишь дублирование наиболее важных задач, решаемых в ЭВМ верхнего уровня. Стратегия функционирования системы определяется заранее и может быть изменена или в пределах управляющей программы, или заменой самой программы. При федеративно-централизованной структуре БВС в каждой подсистеме может использоваться несколько бортовых ЭВМ. Это ЭВМ общего назначения, встраиваемые вычислители, а в случае необходимости и высокопроизводительные специализированные ЭВМ. Например, в подсистеме РЛС переднего обзора в общем случае может использоваться до четырех машин различной производительности- процессор сигналов, процессор данных, процессор управления антенной и др. Для таких БВС характерно нерациональное использование вычислительных средств, что приводит к неоправданно высоким массогабаритным и энергетическим характеристикам. На рубеже 90-х годов такие принципы организации БВС исчерпали практически все свои возможности. Их основные качества, принципиально изменившие в свое время подходы к комплексированию бортового оборудования и стимулировавшие развитие цифровой авионики, перестали отвечать постоянно возрастающим требованиям к БРЭО боевых самолетов. Расширение и усложнение функций боевого самолета повышает требования к вычислительному потенциалу вычислительной системы. До последнего времени в России и за рубежом для повышения вычислительного потенциала использовали простое увеличение количества бортовых ЭВМ в составе вычислительной системы практически без изменения принципов ее организации. Такой подход хотя и позволял повысить вычислительный потенциал БВС, но по существу был тупиковым. Наличие разнородных машин в составе системы предопределяло увеличение сроков и стоимости разработки БРЭО, усложнение технического обслуживания ЛА, рост эксплуатационных расходов. Проблема повышения вычислительного потенциала и интеллекта комплекса бортового оборудования в России усугублялась отсутствием в структуре БВС мультиплексных каналов информационного обмена и морально устаревшей технологией создания программного обеспечения. Развитие бортовых систем характеризуется постоянным увеличением числа решаемых задач и повышением их сложности, расширением интеллектуальных и адаптивных возможностей. Анализ показывает, что большинство задач, решаемых БВС, используют стандартный набор математических функций - базовых алгоритмов. В различных режимах работы бортового комплекса применяются практически идентичные алгоритмы обработки информации, причем число их может быть достаточно большим. Представляется возможным сформировать так называемое ядро вычислительной системы, которое будет инвариантным к режимам функционирования комплекса. При должной оптимизации решения типовых задач это ядро можно будет использовать для бортовых комплексов различного назначения. Это ядро должно обладать возможностью перестраивать свою структуру в зависимости от решаемых задач, состав и сложность которых для БРЭО различных классов существенно различаются. При проведении необходимой унификации бортовой аппаратуры можно говорить о базовом комплексе бортового оборудования.
Базовый комплекс бортового оборудования ЛА пятого поколения должен обеспечивать:
• высокую информационную поддержку при выполнении полетного задания, высокую автоматизацию управления ЛА, снижение психологической нагрузки на экипаж;
• работоспособность в условиях усложнения тактической обстановки и повышения динамики ее изменения;
• сокращение времени на принятие решений при усложнении выбора варианта решения;
• эволюционность потенциала, возможность проведения глубокой модернизации и адаптируемость к различным типам ЛА;
• высокую эксплуатационную пригодность и надежность выполнения полетного задания при низкой стоимости эксплуатации.
Для эффективного выполнения функций боевых самолетов пятого поколения и обеспечения перечисленных требований необходимо создание интегрированных высокоинтеллектуальных бортовых комплексов, вычислительные системы которых имеют высокий информационно-вычислительный потенциал; обладают способностью к проведению осмысленного анализа, близкого к человеческому; способны к принятию решений на основе накопленных знаний; способны к адаптации в заранее непредсказуемых ситуациях. Подобные качества может обеспечить БВС с архитектурой интегрированной вычислительной среды, которая обладает свойством динамического изменения конфигурации. Построение таких БВС требует разработки принципиально новых концепций, которые должны объединить открытость архитектуры, глубокую унификацию, аппаратную интеграцию и высокий уровень технологичности. Концепция открытости архитектуры базируется на основе использования ограниченного набора унифицированных стандартных компонентов (аппаратных и программных модулей) и позволяет создавать масштабируемые вычислительные средства с широким спектром характеристик, что обеспечит:
• увеличение вычислительного потенциала как отдельной бортовой ЭВМ, так и системы в целом, что даст возможность решать более сложные задачи практически без изменения структуры отдельных бортовых ЭВМ и системы;
• адаптацию вычислительной системы и БРЭО в целом на конкретное применение;
• увеличение продолжительности жизненного цикла БРЭО за счет модернизации вычислительной системы путем простой замены морально устаревших модулей более совершенными, построенными с использованием новейших достижений микроэлектроники.
Концепции глубокой унификации и стандартизации обеспечивают снижение затрат и сокращение сроков как разработки, так и последующих модернизаций. Унификация и стандартизация распространяются на все компоненты БВС - на аппаратные модули, на конструктивное исполнение бортовых ЭВМ, на состав и тип интерфейсов, на программное обеспечение и средства его отработки. Сокращение сроков и стоимости разработки БВС при использовании стандартных компонентов может быть достигнуто за счет использования на начальных этапах дешевых и доступных коммерческих модулей. Концепция аппаратной интеграции позволяет построить единую интегрированную вычислительную среду, которая обеспечит расширение функциональных возможностей БРЭО на основе комплексной обработки информации. Концепция высокой технологичности, поддерживаемая новейшими технологиями, обеспечит внедрение автоматизации в процессы проектирования, разработки и модернизации БВС и программного обеспечения, снижение технического риска при создании БВС и комплекса бортового оборудования, сокращение затрат на техобслуживание и эксплуатацию. Одним из возможных путей реализации данных концепций является использование бортовых ЭВМ с открытой архитектурой, построенных с применением унифицированных модулей, стандартных интерфейсов и стандартного конструктива. Состав аппаратных модулей должен быть минимальным, обеспечивая построение всего спектра средств вычислительной техники, необходимых для конкретного применения. Номенклатура стандартных интерфейсов должна обеспечивать взаимодействие на всех уровнях, от межмодульного в составе бортовой ЭВМ и межмашинного обмена в составе БВС до взаимодействия с наземными комплексами анализа/подготовки. В базовый набор унифицированных модулей, обеспечивающий построение бортовой ЭВМ, входят: модули процессоров общего назначения, модули памяти (оперативной, полупостоянной с электрической перезаписью, энергонезависимой), модули запоминающих устройств большой емкости, модули внешних интерфейсов (в соответствии с принятыми стандартами), модули блоков питания. Базовый набор должен допускать введение в его состав модулей расширения (модули процессоров обработки сигналов, процессоров обработки изображений и ряда других) в соответствии с требованиями конкретного применения. Это позволит создавать вычислительные средства, которые могут быть использованы для решения практически всех задач борта, в том числе и тех, которые требуют обработки больших массивов информации в реальном времени. В составе набора допускается использование модулей, созданных различными разработчиками, в том числе и модулей, имеющихся на внешнем рынке. Важным качеством открытости архитектуры является возможность замены морально устаревших модулей более совершенными, созданными с использованием новых технологий, например, на базе более производительных микропроцессоров. Это существенным образом увеличивает жизненный цикл семейства бортовых авиационных ЭВМ. Концепция открытой архитектуры позволяет практически набирать необходимые конфигурации бортовых ЭВМ для конкретного ЛА из имеющегося набора модулей. Создание недостающих модулей не требует каких-либо изменений в ранее разработанных модулях. Возможность распараллеливания работы по созданию необходимого набора модулей позволит в сжатые сроки осуществить разработку ряда конкурентоспособных бортовых ЭВМ авиационного применения. Ориентация на стандартные модули обеспечивает сокращение стоимости и сроков разработки БРЭО за счет возможности использования на начальных этапах более дешевых и доступных коммерческих модулей. В сочетании с принципами модульного программного обеспечения и сборочного программирования эта концепция существенно снижает стоимость и сроки разработки бортовых ЭВМ. Наличие в базовом наборе соответствующих интерфейсных модулей обеспечивает построение БВС с различной организацией, от простых федеративно-централизованных систем до интегрированной вычислительной среды, в зависимости от требований конкретного применения. Одновременно при минимальных издержках обеспечивается и проведение модернизаций бортовых комплексов самолетов, находящихся в эксплуатации. В настоящее время для построения БВС (в том числе и с архитектурой интегрированной вычислительной среды) принципиально могут быть использованы следующие интерфейсы, образующие систему информационного обмена:
• VME в качестве внутрисистемных;
• каналы по ГОСТ 26765.52-87 (аналог MIL-STD-1553В) и ГОСТ Р 50832-95 (аналог STANAG 3910) в качестве межсистемных;
• SCSI в качестве системного периферийного;
• STANAG 3350 в качестве канала передачи видеоинформации;
• RS-232C, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485 в качестве технологических.
Внутрисистемные и межсистемные интерфейсы практически целиком определяют организацию БВС. Рассматриваемые интерфейсы базируются на использовании общей магистрали, пропускная способность которой ограничена. Эти ограничения могут привести к тому, что магистрали общего пользования будут узким местом в структуре вычислительной системы. В качестве альтернативы в США начата разработка модульных систем, в которых отсутствует магистраль общего пользования с параллельным подключением модулей. Они используют расширяемый связный интерфейс, который регламентирует индивидуальные однонаправленные магистрали. Организуется открытая система, все ее модули работают в едином логическом протоколе. Передачи между обособленными узлами выполняются последовательным кодом с использованием коаксиального или оптоволоконного кабеля; скорость при последовательной передаче 1 Гбит/с. Следует, однако, заметить, что использовать такую систему для организации информационного обмена при построении БВС ближайшей перспективы, на наш взгляд, в настоящее время не представляется возможным. Аппаратура в этом стандарте в России не выпускается, опыт практической работы с системами расширяемого связного интерфейса отсутствует. Поэтому, принимая во внимание проводимые у нас работы по созданию ЭВМ с открытой архитектурой (в том числе и бортовых) на базе шины VME-bus и последовательных каналов обмена, а также общую тенденцию развития межсистемных интерфейсов (повышение скорости передачи и переход к сетевой идеологии обмена), при создании интегрированной вычислительной среды базового комплекса бортового оборудования представляется целесообразным не отказываться от магистрально-модульной организации структуры. Таким образом, данные концепции при соответствующей аппаратно-программной поддержке обеспечивают построение масштабируемых бортовых ЭВМ с различной организацией структуры. С использованием унифицированных модулей могут быть созданы и ЭВМ общего назначения, и спецвычислители для обработки больших массивов, и интеллектуальные компьютеры, и нейро-ЭВМ, и другие вычислительные средства, необходимые в каждом конкретном случае. На базе этих ЭВМ (в совокупности с использованием стандартных интерфейсов и соответствующих программных средств) строится открытая функционально-ориентированная неоднородная БВС с архитектурой вычислительной среды. Важной особенностью этой среды является отсутствие "жестких" раз и навсегда установленных связей между датчиками бортового оборудования (информационными каналами) и вычислительными средствами. Это позволяет реализовать динамическую реконфигурацию структуры с соответствующим перераспределением ресурсов. Внутри среды формируются (с подключением к необходимым информационным каналам комплекса) структуры для оптимального выполнения каждой функции БРЭО. Каждая из этих структур формируется только на время выполнения заданной функции. Никаких аппаратурно реализованных вычислительных подсистем в интегрированной вычислительной среде не предполагается, виртуальные подсистемы формируются по мере необходимости в процессе решения задач. Вследствие этого общая конфигурация вычислительной среды динамически перестраивается в процессе функционирования комплекса. В общем случае структуру этой среды образуют четыре вычислительные сети, различающиеся своими ресурсами:
• Сеть, осуществляющая обработку сигналов, поступающих от информационных каналов комплекса, построенная на основе унифицированных высокопроизводительных вычислителей. В ее состав входят также сеть распределения сигналов, поступающих от датчиков, и сеть обмена данными.
• Сеть комплексной обработки данных, предназначенная для решения основных задач бортового комплекса и построенная на базе бортовых ЭВМ общего назначения.
• Сеть, обеспечивающая решение задач интеллектуальной обработки, накопления знаний и принятия на их основе решений.
• Сеть, обеспечивающая решение задач самолетных систем, требующих повышенной надежности, - задач управления самолетом, двигательной установкой, системой энергоснабжения. Для построения этой сети используются высоконадежные бортовые ЭВМ и многократное резервирование каналов обмена. В каждой сети предусмотрены средства, обеспечивающие реконфигурацию структуры с соответствующим перераспределением ресурсов. Реконфигурация производится как в случае формирования .структуры, необходимой для выполнения заданной функции при нормальном функционировании вычислительной среды, так и в аварийной ситуации. В первом случае реконфигурация должна проводиться в реальном времени, во втором - с минимально возможными потерями качества функционирования бортового комплекса. Реконфигурацией структуры интегрированной вычислительной среды управляет сеть интеллектуальной обработки, объединяющая ресурсы всех сетей в единый ресурс. Одновременно эта сеть формирует и стратегию функционирования среды. В БВС ближайшей перспективы скорее всего не будет отдельной сети интеллектуальной обработки, ее функции будут реализовываться в минимальном объеме ограниченным свободным ресурсом сети комплексной обработки. Организацию функционирования интегрированной вычислительной среды будет осуществлять операционная система, планируя задачи, организуя связи и распределяя ресурсы. Анализируя поток задач, операционная система формирует общий алгоритм реализуемой функции, связывая частные задачи; она динамически распределяет эти задачи на доступные ресурсы обработки с гарантией целостности данных и обеспечивает равномерную балансировку нагрузки в динамических условиях. Единая вычислительная среда в составе БВС ближайшей перспективы образуется при объединении вычислительных сетей, осуществляющих комплексную обработку данных и сигнальную обработку. Внутри интегрированной вычислительной среды для выполнения каждой функции комплекса бортового оборудования формируется виртуальная вычислительная система, позволяющая оптимальным образом реализовать соответствующую данной функции совокупность алгоритмов. Структура этой среды строится с использованием унифицированных вычислительных средств, причем тип и количество их не влияют на организацию среды и законы ее функционирования. Это качество позволяет рассматривать интегрированную вычислительную среду как ядро бортовой вычислительной системы, инвариантное к изменению решаемых задач. Для оценки информационно-вычислительного потенциала вычислительных средств, входящих в состав БВС, оценки пропускной способности каналов обмена и уточнения организации структуры специализированных вычислителей необходимо иметь представление о функциях системы. Анализ задач, возлагаемых на самолеты ближайшей перспективы (2000-2005 г.), показывает, что наибольший объем приходится на традиционные, претерпевающие эволюционное развитие от одного поколения самолетов к другому алгоритмы обработки информации в интересах решения задач навигации, связи, опознавания, управления самолетом и оборудованием, контроля и отображения информации и т. д. Эти алгоритмы составляют около 70% всего количества задач комплекса бортового оборудования ЛА и, как показывают исследования, для их реализации в ближайшей перспективе потребуется вычислительный ресурс, обеспечиваемый производительностью порядка 60 млн опер/с и емкостью запоминающего устройства порядка 10 Мбайт. Кроме традиционных задач, решаемых вычислительными средствами универсального типа, вычислительная система должна решать задачи, требующие повышенных характеристик надежности вычислителей (управление самолетом, двигательной установкой, системой энергоснабжения и др.), задачи, требующие повышенной производительности (обработка сигналов и изображений) и плохо формализуемые задачи. Задачи первой группы не предъявляют каких-либо специфических требований к быстродействию бортовых ЭВМ. Для решения задач обработки сигналов РЛС самолетов пятого поколения, по предварительной оценке, требуется быстродействие порядка 2000...3000 млн опер/с, а для реализации алгоритмов в системах машинного зрения необходима производительность порядка 20 000 млн опер/с и выше. Сложность функций, определяющих требования к средствам реализации, растет быстрее, чем их информационно-вычислительный потенциал. Бортовые ЭВМ как общего назначения, так и специализированные морально стареют уже в процессе разработки. Бортовые комплексы самолетов нового поколения должны обеспечивать решение принципиально новых задач, которые, как правило, слабо формализуемы и требуют очень высокой производительности. К подобным задачам можно отнести задачи распознавания, задачи распределения ресурсов, задачи управления, решаемые с использованием методов искусственного интеллекта. Такими методами могут быть решены многопараметрические "задачи, для которых невозможно определить строгие аналитические зависимости, задачи обработки недостоверной информации, задачи прогнозирования, допускающие большое число возможных ответов. Интеллектуальные системы позволяют более полно использовать потенциальные возможности оборудования, которые не могут реализоваться по объективным психофизиологическим возможностям человека и субъективным факторам, связанным с уровнем подготовки экипажа. Методы искусственного интеллекта обеспечивают возможность создания экспертных систем, которые позволяют освободить летчика от выполнения функций по сбору и интерпретации информации, обеспечивают "интеллектуальную помощь" в принятии решений и управлении режимами работы комплекса. Для построения подобных БВС, как показывают проведенные оценки, целесообразна разработка бортовых ЭВМ общего назначения с производительностью не менее 150-200 млн опер/с (в однопроцессорной конфигурации) в режиме фиксированной запятой и ЭВМ сигнальной обработки с пиковым быстродействием порядка 4000-8000 млн опер/с в режиме плавающей запятой. В составе БВС, в том числе и в интеллектуальных системах, необходимо использовать запоминающее устройство для хранения больших массивов информации — банки программ, банки данных и банки знаний. По предварительной оценке, емкость такого запоминающего устройства, в зависимости от места использования, должна составлять от 20 Мбайт до 1 Гбайта. Создание вычислительной среды с непрерывно перестраиваемой структурой, ресурсы которой могут быть перераспределены произвольным образом, является достаточно сложной проблемой как в научно-техническом, так и в психологическом аспекте. В научно-техническом плане предстоит решить ряд серьезных вопросов, касающихся создания алгоритмов комплексной обработки информации, анализа и агрегатирования задач бортового комплекса, построения коммутирующей сети, обеспечивающей формирование требуемых структур, разработки бортовых вычислительных средств (или их выбора из имеющихся на рынке), разработки операционной системы, обеспечивающей функционирование этих сетей как единой вычислительной среды. В психологическом плане прежде всего необходимо преодолеть барьер невосприятия идей функциональной ориентации архитектуры, отвергающей наличие аппаратурно реализованных подсистем, у разработчиков - главных конструкторов подсистем БРЭО. Вследствие этих факторов непосредственный переход от федеративно-централизованной БВС с детерминированной структурой к вычислительной среде, которая произвольным образом перестраивает свою структуру, связан с высоким техническим риском и затратами времени. В связи с этим для разработки КБО ближайшей перспективы (вероятно, на период 2000-2005 г.) представляется целесообразным рассмотреть некий промежуточный вариант вычислительной системы, которая обладает основными качествами интегрированной среды, но существенно проще в реализации. Возможный вариант структуры вычислительной системы образуют три элемента (подсистема выполнения основных задач, подсистема обработки сигналов и подсистема управления полетом), взаимодействующие по системе информационного обмена, которая строится на базе мультиплексного канала по ГОСТ 26765.52-87 (или волоконно-оптического канала типа MIL-STD-1773) с пропускной способностью 1 Мбит/с. и высокоскоростного канала по ГОСТ Р50832-95, высокоскоростная шина которого (с пропускной способностью 20 Мбит/с) может выполняться на основе как волоконно-оптического, так и коаксиального кабеля. Подсистема выполнения основных задач является главной. Наряду с выполнением собственных функций она координирует работу подсистемы обработки сигналов и комплексной системы управления полетом. Она имеет организацию вычислительной сети и строится на базе необходимого количества ЭВМ общего назначения и внешнего запоминающего устройства (ВЗУ) большой емкости, которое служит для хранения программ решения задач и данных, необходимых для их решения. Взаимодействие машин между собой производится по каналу, отвечающему ГОСТ Р50832-95, взаимодействие с ВЗУ - по каналу типа SCSI. Подсистема обработки сигналов имеет также сетевую организацию. В ее составе используются рациональное для данного комплекса количество спецвычислителей, ориентированных на обработку больших массивов информации, и коммутирующая сеть, подключающая любой датчик к любому спецвычислителю. В структуру каждого спецвычислителя кроме программируемого процессора обработки сигналов необходимо включить модуль обработки данных для уменьшения загрузки системы информационного обмена. Взаимодействие с информационно-управляющим полем кабины производится по каналу типа STANAG 3350. Комплексная система управления полетом строится на основе высоконадежных бортовых ЭВМ, в которых для хранения программ используется постоянное запоминающее устройство. Взаимодействие БВС с аппаратурой самолетных систем производится по каналам с высокой степенью резервирования. Для сокращения сроков разработки бортовой вычислительной системы в ее составе допускается использование упрощенного варианта коммутирующей сети - коммутатора входных сигналов. В частном случае этот коммутатор может быть реализован на базе мультиплексорных схем. Такая организация структуры позволяет значительно уменьшить количество бортовых ЭВМ общего назначения и спецвычислителей, необходимых для выполнения заданных функций (снизить вес и энергопотребление БВС) и повысить при этом надежность системы. Эта БВС принципиально может быть реализована уже в ближайшем будущем. Для целей лабораторной отработки и проведения исследований в структуре системы допускается использование бортовых ЭВМ и модулей, изготовленных на зарубежной элементной базе, а также коммерческих модулей, имеющихся на мировом рынке. Перевод БВС на модули отечественного производства осуществляется по мере создания (или воспроизводства) соответствующей элементной базы. Развитие бортовых вычислительных систем боевых летательных аппаратов в США и странах НАТО определялось программами DAIS, Pave Pillar, Pave Pace. Реализация первой из них завершилась разработкой стандартной мультиплексной шины передач данных (стандарт MIL-STD-1553В) и стандартной архитектуры процессора данных (стандарт MIL-STD-1750A). Полученные результаты определили принципы построения федеративной архитектуры вычислительной системы на основе мультиплексного канала обмена со скоростью 1 Мбит/с, которая реализована практически на всех самолетах МО США: В-1В, F-14, F-15, F-16, F-18, их модификациях и др. В середине 80-х годов в рамках программы Pave Pillar было разработано семейство унифицированных модулей бортового радиоэлектронного оборудования на основе сверхбыстродействующих интегральных схем (VHSIC). Создана технология сетевой высокоскоростной (50 Мбит/с) передачи данных с использованием волоконно-оптических линий связи. Выполнение программы Pave Pillar позволило сделать следующий шаг в построении модульной архитектуры авионики (БРЭО) и отходе от использования федеративной архитектуры вычислительной системы самолета. Полученные результаты широко использовались при разработке авионики самолетов, создаваемых по программе ATF (F-22). Авионика самолета F-22, несомненно, может рассматриваться как наиболее совершенная в части использованных решений, технологий, архитектуры принятых вычислительных средств и является базой, отправной точкой для дальнейших работ по совершенствованию вычислительных систем самолетов. Основной целью проводимой в настоящее время программы Pave Pace является разработка высокоинтегрированной модульной системы БРЭО следующего поколения самолетов на основе перспективных технологий. Проработанная типовая архитектура вычислительной системы может рассматриваться как передовая интегрированная авионика для самолетов XXI века. При разработке этой программы упор сделан на реализацию интегрированной обработки информации от различных датчиков (интеграция датчиков); использование общих аналоговых средств обработки, общих цифровых модулей обработки данных; использование унифицированной бортовой сети, поддерживающей создание мультипроцессорного суперкомпьютера; применение передовых технологий в части первичных и вторичных источников питания, средств охлаждения модулей, конструктивных решений по сопряжению с оружием (основным стандартом является MIL-STD-1760) и, наконец, использование новейших технологий поддержки разработки программного обеспечения и технического обслуживания. Ключевым моментом в такой системе является применение высокоинтегрированной открытой масштабируемой вычислительной среды, построенной на основе высокопроизводительной сетевой архитектуры с использованием специально спроектированных бортовых мультипроцессоров и единой унифицированной сети передачи данных. По результатам программы Pave Pace строится архитектура авионики самолетов, разрабатываемых по программе JSF. Вычислительная среда самолета JSF сориентирована на применение отработанных коммерческих интерфейсов и компонентов. В качестве физической среды передачи информации предполагается использовать волоконно-оптические каналы, что обеспечивает не только высокую скорость, но и повышенную надежность передачи данных. Использование в вычислительной среде перспективных самолетов высокопроизводительных мультипроцессоров, позволяющих выполнять любую функциональную обработку (обработку сигналов, изображений, реализацию алгоритмов искусственного интеллекта и т. д.), обосновано тем, что практически нет другого пути обеспечения требуемых ресурсов для решения всего объема функциональных задач на борту этих самолетов. Итак, проведенный анализ показывает, что системно-ориентированные бортовые вычислительные системы, ресурс которых раз и навсегда распределен между информационными каналами комплекса с аппаратурной реализацией соответствующих подсистем, принципиально не могут быть использованы в составе комплексов бортового оборудования самолетов нового поколения. Поэтому были сформулированы качественно новые концепции, обеспечивающие построение функционально-ориентированных вычислительных систем с произвольным распределением ресурсов. Эти концепции объединяют открытость архитектуры бортовой ЭВМ и всей системы, глубокую унификацию, аппаратную интеграцию и высокую технологичность. Изложенные концепции при соответствующей аппаратно-программной поддержке обеспечивают построение интегрированной вычислительной среды, в которой отсутствует "жесткое" распределение вычислительных средств по информационным каналам бортового комплекса. Вычислительная среда способна динамически перестраивать свою структуру и перераспределять ресурсы в зависимости от режима функционирования комплекса бортового оборудования, формируя рациональные вычислительные структуры (с образованием необходимых виртуальных подсистем) на время выполнения каждой конкретной функции, в том числе и в заранее непредвиденных ситуациях.