army2018

fotonika2018

compozit expo2018

polyuretan2018

rospromforum2018

conagrocrimea2018

serbia2018

intersib2018

gaz neft2018

yugtrans2018

armhitech2018

promforum2018

mnogomer2018

stroyexpokrym2018

kurgan pf2018

uzbek2018

metrolexpo2018

veter2018

eltrans2018

dpt2018

vietnam expo2018

antiterr2018

impc2017

htexpo2018

agrosalon2018

cryo2018

 

«Нейтрино» - защищенная операционная система реального времени для российских процессоров

neitrino1Рост интереса к российским процессорам обусловлен не только государственной поддержкой программ импортозамещения и соответствующим усилением регулирующего законодательства. Российские процессоры обладают и рядом объективных преимуществ, в числе которых можно отметить следующие:
• независимость от негативных изменений в режиме экспортного контроля мировых производителей микропроцессоров;
• длительный жизненный цикл российских устройств и связанные с этим гарантии  производства, поставок и сопровождения;
• невозможность или значительная сложность внедрения недекларированных функций в аппаратные средства и программные прошивки процессоров российской разработки.
В настоящее время на рынке доступны российские процессоры с различными техническими характеристиками. Однако при выборе или проектировании вычислительной платформы недостаточно отталкиваться только от характеристик процессора и других аппаратных средств. Не менее внимательно следует проанализировать и функциональные возможности операционной системы, которая должна не только запускаться и работать на устройствах с российскими процессорами, но и быть оптимизирована для такой работы. Кроме этого, применяемая в системах и комплексах ответственного назначения операционная система должна обладать высокой надежностью и способностью функционировать в режиме жесткого реального времени. Серьезным дополнительным требованием является наличие у операционной системы сертификата соответствия требованиям государственных регуляторов.

Перечисленным требованиям в полной мере удовлетворяет российская защищенная операционная система реального времени (ЗОСРВ) «Нейтрино», разработанная компанией «СВД Встраиваемые Системы». ЗОСРВ «Нейтрино» относится к микроядерным ОСРВ семейства КПДА, которые широко и успешно применяются в серийных изделиях предприятий ОПК и гражданской промышленности. ЗОСРВ «Нейтрино» обладает передовыми в своем классе характеристиками и функциональными возможностями, в числе которых можно выделить следующие:
• предсказуемость жесткого реального времени;
• встроенные механизмы обеспечения отказоустойчивости, включая адаптивное квотирование вычислительных ресурсов и контроль состояния логических соединений;
• прозрачно распределенная сетевая инфраструктура;
• масштабируемая мультидисплейная высокопроизводительная 2D и 3D графика;
• профессиональный интегрированный инструментарий;
• возможность применения в автоматизированных системах класса защищённости до 1Б.
ЗОСРВ «Нейтрино» работает на широком спектре зарубежных микропроцессоров c архитектурами Intel x86, ARM, PowerPC и MIPS. Учитывая сложившийся тренд на замещение импортных устройств отечественными аналогами, компания СВД ВС в приоритетном порядке обеспечивает поддержку наиболее востребованных и перспективных российских процессоров. При этом разработка и отладка прикладного ПО производится в едином инструментальном окружении для всех поддерживаемых процессорных платформ, включая отечественные.
Рассмотрим несколько примеров отечественных процессорных платформ, на которых может эффективно применяться ЗОСРВ «Нейтрино». Начнем с процессоров КОМДИВ64 и КОМДИВ128 разработки ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН. Следует отдать должное НИИСИ РАН, который, не довольствуясь традиционной областью применения своих процессоров в изделиях ОПК, в последнее время выпустил образцы вычислительной техники общего назначения, в том числе персональную ЭВМ, моноблок и планшет. Устройства эти базируются на микропроцессорной системе на кристалле 1890ВМ8Я архитектуры КОМДИВ64.
Управляющие ядра процессора 1890ВМ8Я имеют суперскалярную RISC архитектуру, близкую к MIPS64, а встроенный периферийный контроллер содержит набор наиболее востребованных аппаратных интерфейсов. Наличие в процессоре контроллеров и коммутатора высокоскоростных каналов RapidIO позволяет строить на их основе мощные многопроцессорные гетерогенные системы. Процессоры серии КОМДИВ128 (микросхемы 1890ВМ7Я и 1890ВМ9Я) содержат, помимо управляющего 64-разрядного RISC ядра архитектуры КОМДИВ64, ядро 128-разрядного специализированного сопроцессора цифровой обработки сигналов.
Для обеспечения работы ЗОСРВ «Нейтрино» на процессорах КОМДИВ64 и КОМДИВ128 применяются специальные пакеты поддержки (BSP). Эти BSP позволяют сконфигурировать и запустить ЗОСРВ «Нейтрино» на оборудовании, а также производить отладку и профилирование функционального ПО. BSP содержат полный набор драйверов аппаратных интерфейсов процессора. Специализированные драйверы RapidIO позволяют прикладным задачам использовать эту высокоскоростную шину как сетевой транспорт при взаимодействии по протоколам стеков TCP/IP и Qnet. При использовании протокола Qnet, сеть из процессоров КОМДИВ, соединённых через RapidIO, функционирует как прозрачный кластер, в котором ресурсы удаленных узлов сети доступны прикладным задачам как локальные. Помимо пакетов поддержки для серийных процессоров КОМДИВ, запланирована поддержка и перспективных устройств, таких как малопотребляющий 1890ВМ108 и 1890ВМ118 со встроенным GPU 3D.

neitrino2
ЭВМ ПК-ВМ8  на базе МП 1890ВМ8Я под управлением ЗОСРВ «Нейтрино»

Далее рассмотрим возможности использования ЗОСРВ «Нейтрино» на процессорах архитектуры Эльбрус разработки АО «МЦСТ». За последние несколько лет компания МЦСТ разработала и выпустила три поколения процессоров Эльбрус, увеличив производительность своих устройств многократно. Наиболее известными представителями этих поколений являются: 2-ядерный Эльбрус-2С+ (c 4-мя дополнительными DSP ядрами российской архитектуры ELcore9), хорошо отработанный в различных применениях 4-ядерный Эльбрус-4С и новейший 8-ядерный Эльбрус-8С.
С распространением аппаратной платформы Эльбрус  обнаружилась потребность в отказоустойчивой и не требовательной к ресурсам операционной системе жесткого реального времени с нативной поддержкой (т.е. без прослойки в виде двоичной трансляции) архитектуры Эльбрус. Задача была решена объединёнными усилиями двух предприятий – ООО «СВД Встраиваемые Системы» и АО «МЦСТ». Специалисты МЦСТ подготовили для работы с «Нейтрино» базовый инструментарий – систему программирования на основе оптимизирующего компилятора LCC, а СВД ВС обеспечил поддержку архитектуры и микропроцессоров Эльбрус. Разработанное программное изделие – ЗОСРВ «Нейтрино-Э» КПДА.10965-01 прошло проверку соответствия установленным требованиям по информационной безопасности и получило сертификат, позволяющий применять ЗОСРВ «Нейтрино-Э» в АС класса защищенности до 1Б включительно.
Перечислим основные функциональные возможности ЗОСРВ «Нейтрино-Э»:
• 64-разрядная отказоустойчивая среда реального времени, технологически совместимая с ЗОСРВ «Нейтрино»;
• поддержка микропроцессоров Эльбрус-2С+, Эльбрус-4С, Эльбрус-1С+;
• поддержка контроллеров периферийных интерфейсов КПИ и КПИ-2;
• поддержка ВК Эльбрус 401-PC, ВК Эльбрус 101-РС, ВК Монокуб-PC, ВМ МВКУБ/С и др.;
• акселерированная поддержка видеоконтроллеров MGA, SM7xx, AMD Radeon 4xxx/6xxx/8xxx серий и библиотек 2D и 3D графики;
• сертифицированные средства межсетевого экранирования и защиты информации от НСД.

neitrino3
ЗОСРВ «Нейтрино-Э» и СДКУ «Фокус» на ВК МВКУБ/С c 2-процессорной системой Эльбрус-2С+

Далее познакомимся с российскими процессорами серии МУЛЬТИКОР, разрабатываемыми АО НПЦ «ЭЛВИС», и возможностями использования этих процессоров в ЗОСРВ «Нейтрино». Традиционно компания ЭЛВИС развивала архитектуру собственных DSP ядер ELcore, позиционируя микросхемы МУЛЬТИКОР как цифровые сигнальные процессоры. При этом в качестве управляющего использовалось RISC ядро с MIPS32 подобной архитектурой. Подобной компоновкой характеризуются процессор 1892ВМ10Я и радиационно-стойкие устройства 1892ВМ12АТ и 1892ВМ15АФ.
Относительно недавно ЭЛВИС разработал и выпустил в серию микропроцессор 1892ВМ14Я (Мультиком-02) с характеристиками универсального ЦПУ, но в то же время обладающий низким энергопотреблением. Процессор базируется на двух CPU ядрах АRM Cortex A9, а также содержит ядра DSP, GPU, VPU и большой набор универсальных интерфейсов. Высокий интерес со стороны потенциальных потребителей стал причиной выпуска пакета поддержки 1892ВМ14Я для ЗОСРВ «Нейтрино». К настоящему времени пакет поддержки обеспечивает функционирование основных аппаратных узлов процессора 1892ВМ14Я и доступен в вариантах для отладочных модулей Салют-ЭЛ24Д1 и Салют-ЭЛ24Д2, а также для процессорного модуля Салют-ЭЛ24ПМ1.
Одновременно с развитием BSP для 1892ВМ14Я выполняются работы по поддержке в ЗОСРВ «Нейтрино» низкопотребляющего процессора 1892ВМ10Я, а также процессора 1892ВМ12АТ с коммуникационными интерфейсами аэрокосмического применения SpaceWire, относящегося к радиационно-стойкой серии МУЛЬТИБОРТ.

neitrino4
Отладочный модуль Салют-ЭЛ24Д1 с МП 1892ВМ14Я под управлением ЗОСРВ «Нейтрино»

В рамках одной статьи сложно вместить полную информацию обо всех доступных решениях и работах, которые постоянно проводит компания СВД ВС при  поддержке партнеров, производящих аппаратные и программные решения. В краткий обзор не вошла информация по процессорам «Байкал» компании АО «Байкал Электроникс» или об устройствах разработки ЗАО НТЦ «Модуль». В обзоре представлен далеко не полный список партнеров, объединяющих свои силы для решения сложных задач САУ и АСУ ТП.
Тесное сотрудничество российских производителей программного и аппаратного обеспечения расширяет области применения продукции и позволяет потребителям получить отечественное решение, включающее техническую поддержку, обучение и сопровождение, что позволяет соответствовать современным трендам и сократить сроки разработки и внедрения систем ответственного назначения.

Андрей СЕНЬКОВ,
руководитель отдела разработки
ООО «СВД Встраиваемые Системы»