Способ компоновки аппаратно-программных средств



Способ компоновки аппаратно-программных средств
Способ компоновки аппаратно-программных средств
Способ компоновки аппаратно-программных средств
Способ компоновки аппаратно-программных средств
Способ компоновки аппаратно-программных средств

 


Владельцы патента RU 2460115:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к способу компоновки аппаратно-программных средств. Технический результат заключается в увеличении быстродействия технических средств. Коммуникатор Switch волоконно-оптического интерфейса и контроллер сопряжения и управления твердотельным накопителем SSD по сети Ethernet формируют в составе электронного модуля, который совместно с компьютером-на-модуле и накопителем SSD устанавливают на радиаторе малогабаритного корпуса. Обеспечивают соединение компьютера-на-модуле по шине PCI Express с электронным модулем, по шине Gigabit Ethernet с коммутатором Switch электронного модуля, а по шине Serial ATA - с твердотельным накопителем SSD, второй вход которого соединяют с выходом электронного модуля по цепи управления Ethernet, в соответствии с чем управление работой комплекса аппаратуры, содержащего несколько корпусных модулей, осуществляют по сети Ethernet при последовательном соединении волоконно-оптических входов/выходов Ethernet корпусных модулей. 5 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, электроники, вычислительной техники и другим областям радиоэлектроники.

Как известно, для формирования радиоаппаратуры различного назначения используется магистрально-модульный принцип построения ([1] - Шубарев В. и др. Магистрально-модульное построение РЭС - стратегическое направление радиоэлектронного приборостроения. “Электроника. Наука. Технология. Бизнес. Спецвыпуск”. 2008 г.), базирующийся на использовании базовых несущих конструкций (БНК). БНК предусматривают несколько уровней формирования аппаратуры: электронный модуль (плата) с функционально завершенным решением; крейт - для установки электронных модулей; стойку - для установки нескольких крейтов, обеспечивающую формирование комплекса аппаратуры определенного назначения.

Многие варианты решений крейтов содержат в своем составе источники питания, вентиляционные системы как с верхним, так и с нижним расположением по отношению каркаса для электронных модулей, что характеризует их как стоечное решение для отдельных видов аппаратуры.

Стойки, в которые устанавливаются крейты с аппаратурой, как правило, имеют источники питания и вентиляционные системы. Стойки обычно используются для компоновки комплекса аппаратуры определенного назначения. В зависимости от вариантов построения как крейтов, так и стоек, в них могуг использоваться отдельно поставляемые источники питания и вентиляционные системы.

В большинстве решений крейтов в качестве объединительной платы электронно-управляемых модулей используются шина PCI или VME. Так, конструктивы компании ELMA используют шину VME. Программное управление электронными модулями, которые объединены шиной VME и возможными внешними связями, осуществляется с помощью контроллера VME, соединенного с внешней персональной ЭВМ (ПЭВМ) ([2] - Шаламов Г.Н. и др. Способ автоматизированного мониторинга систем радиосвязи. Патент №2263406 от 27.10.05. Россия). Крейты позволяют использовать и платные ЭВМ как дополнение для отдельных задач, так и для непосредственного использования взамен внешней ПЭВМ. Объединение нескольких компьютеров (нескольких крейтов с компьютерами в стоечном решении) осуществляется с помощью концентраторов (коммуникаторов Switch), позволяющих организовать локально-вычислительную сеть Ethernet.

Необходимо отметить, что в отдельных случаях с целью защиты высокочувствительной аппаратуры, а также возможного решения задачи по электромагнитной совместимости, отдельные части аппаратуры и даже целые крейты помещают в экранирующие кожухи, способствующие значительному снижению уровня непреднамеренных электромагнитных излучений, но и увеличивающие массогабаритные характеристики компонуемой аппаратуры.

Исходя из изложенного, способ компоновки аппаратуры, построенной по магистрально-модульному принципу [1], принятый за прототип, осуществляется в соответствии со следующей процедурой:

- часть функционально завершенной аппаратуры компонуют в составе электронного модуля;

- электронные модули устанавливают в крейт по соответствующим направляющим;

- для создания функционально завершенной программно-управляемой аппаратуры электронные модули в составе крейта объединяют с помощью шины VME и других внешних соединений;

- управление работой аппаратуры крейта осуществляют с помощью контроллера шины VME, сопряженного с ПЭВМ (или платной ЭВМ);

- управление работой комплекса аппаратуры, содержащего несколько крейтов и несколько ЭВМ (стоечное исполнение), осуществляют по сети Ethernet, объединяющей несколько ЭВМ (ПЭВМ) с помощью концентратора ([3] - Стефан Рупп и др. Модульные концентраторы для наращивания пропускной способности связных структур в решениях стандарта Advanced ТСА. “Мир компьютерной автоматизации”. 2008 г., №8.) (коммутатора Switch) локальной вычислительной сети (ЛВС).

Бурное развитие современных телекоммуникаций, направленное на значительное увеличение пропускной способности, скоростей передачи информации, требующих использования широких и сверхшироких полос частотного диапазона, все более увеличивающаяся интеграция сетей Internet и Ethernet, магистральных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и спутниковых систем на базе технологии IP (Интернет-протокол), требуют иного подхода по формированию и построению аппаратуры связных систем. В этой связи, благодаря усилиям ассоциации VITA (VME bus International Trade Association) на сегодня разработаны новые стандарты VITA 41 (VXS), VITA 46 (VPX) и VITA 48 (VPX REDI), базирующиеся на идее использования во встроенных системах последовательных интерфейсов с коммутацией пакетов (Switched fabrics), что обеспечило возможность приближения технологиям VME к технологии передачи данных в оптической 10 Gigabit Ethernet ([4] - Дэвид Компстон. Появление стандартов VPX и VPX REDI продлевает триумфальное шествие VME bus. “Мир компьютерной автоматизации”. 2006 г., №1).

Новые технологии VITA значительно улучшили возможности магистрально-модульного принципа построения аппаратуры на шине VME, но применительно к новым задачам не устранили существующие проблемы, связанные с

- трудностями по обеспечению электромагнитной совместимости и снижения уровня непреднамеренных электромагнитных излучений из-за открытого шинного интерфейса;

- большими массогабаритными характеристики;

- длительным циклом технологического процесса производства.

Целью изобретения является создание нового способа компоновки аппаратно-программных средств, лишенного многих из перечисленных выше недостатков и обеспечивающего возможность работы с широкополосными и сверхширокополосными сигналами.

Для достижения поставленной цели предлагается способ компоновки аппаратно-программных средств по технологии, названной Ethernet-module, заключающийся в том, что компонуемые в составе одного малогабаритного корпуса элементы сопрягают с технологией высокоскоростной Ethernet волоконно-оптического интерфейса.

Согласно изобретению часть функционально завершенной аппаратуры, коммуникатор Switch волоконно-оптического интерфейса и контроллер сопряжения и управления твердотельным накопителем SSD по сети Ethernet формируют в составе электронного модуля, который совместно с компьютером-на-модуле и накопителем SSD устанавливают на радиаторе малогабаритного корпуса, при этом для создания функционально завершенного программно-управляемого корпусного модуля обеспечивают соединение компьютера-на-модуле по шине PCI Express с электронным модулем, по шине Gigabit Ethernet с коммуникатором Switch электронного модуля, а по шине Serial ATA (SATA) - с твердотельным накопителем SSD, второй вход которого соединяют с выходом электронного модуля по цепи управления Ethernet, в соответствии с чем управление работой комплекса аппаратуры, содержащего несколько корпусных модулей, осуществляют по сети Ethernet при последовательном соединении волоконно-оптических входов/выходов Ethernet корпусных модулей.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа из литературы не известно и поэтому способ компоновки аппаратно-программных средств по технологии Ethernet-module соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг.1 приведена структурная схема компоновки корпусного модуля по предлагаемому способу.

На фиг.2 показан вариант размещения на радиаторе корпусного модуля функциональных устройств.

На фиг.3, 4 и 5 соответственно показаны конструктивные решения различных стоек, крейта двухуровнего исполнения и электронного модуля, вставляемого в крейт по направляющим, по технологии магистрально-модульного построения аппаратуры [1].

В состав корпусного модуля (фиг.1) по предлагаемому способу (технология Ethernet-module) входят электронный модуль 1, накопитель SSD 2, компьютер-на-модуле nano ЕТХ express-SP 3 ([5] - Первый в мире “компьютер-на-модуле” nano ЕТХ Express-SP на базе Intel Atom. “Мир компьютерной автоматизации”. 2008 г., №3). В состав электронного модуля 1 входят часть функционально завершенных программно-управляемых технических средств 4, связанных по шине PCI Express с компьютером nano ЕТХ Express-SP 3, коммуникатор Switch 5, связанный по шине Ethernet с контроллером сопряжения и управления твердотельным накопителем SSD по сети Ethernet 6.

В соответствии с предлагаемым способом компоновку аппаратно-программных средств по технологии Ethernet-module осуществляют в следующей последовательности:

- компонуемые в составе одного малогабаритного корпуса элементы сопрягают с технологией высокоскоростной Ethernet волоконно-оптического интерфейса;

- часть функционально завершенной аппаратуры, коммуникатор Switch волоконно-оптического интерфейса и контроллер сопряжения и управления твердотельным накопителем SSD по сети Ethernet формируют в составе электронного модуля;

- электронный модуль, компьютер-на-модуле и накопитель SSD устанавливают на радиаторе малогабаритного корпуса;

- для создания функционально завершенного программно-управляемого корпусного модуля обеспечивают соединение компьютера-на-модуле по шине PCI Express с электронным модулем, по шине Gigabit Ethernet - с коммуникатором Switch электронного модуля, а по шине Serial ATA (SATA) - с твердотельным накопителем SSD, второй вход которого соединяют с выходом электронного модуля по цепи управления Ethernet;

- управление работой комплекса аппаратуры, содержащего несколько корпусных модулей, осуществляют по сети Ethernet при последовательном соединении волоконно-оптических входов/выходов Ethernet корпусных модулей.

Необходимо отметить, что шина PCI Express нанокомпьютера не единственная, по которой возможны обработка и управление функциональной частью электронного модуля. Для этой цели могут быть использованы и шины USB 2.0.

Как показано на фиг.2, для обеспечения оптимального теплового режима нанокомпьютера 3 его процессор плотно соприкасается с радиатором 7 корпусного модуля. С учетом этих же целей накопитель SSD 2 располагается непосредственно на радиаторе 7 корпусного модуля. Процессорная часть электронного модуля 1 через тепловой буфер 8 плотно соприкасается с радиатором 7 корпусного модуля.

Корпусной модуль имеет крышку 9, которая в зависимости от требований по электромагнитной совместимости и допустимого уровня непреднамеренных электромагнитных излучений может быть выполнена в виде экранирующего элемента (электромагнитный экран), в виде сеточного исполнения или исполнения из пластмассы.

Питание корпусного модуля осуществляется по цепи постоянного тока через входной фильтр по питанию (не показан). После входного фильтра по питанию в корпусе могут быть расположены дополнительные цепи стабилизированных питаний (при необходимости) на различные напряжения.

Корпусной модуль может крепиться к стене, балке, кронштейну, устанавливаться на столе, на другой аппаратуре и т.д. и т.п.

Возможно решение комплекса аппаратуры в виде моноблока, формируемого с помощью стяжных болтов, соединяющих два, три или более корпусных модулей, при этом межмодульные соединения сети Ethernet и других возможных оптических соединений могут быть выполнены открытой оптикой.

Предварительные расчеты показали, что с учетом имеющихся данных по размерам входящих в состав корпусного модуля элементов, уровня интеграции современной элементной базы, развития систем оптики, волоконной оптики и нанотехнологий, корпусной модуль по технологии Ethernet-module может представлять собой устройство высотой 6U и шириной не более двух секций по технологии крейтов БНК.

Предложенное решение обладает следующим спектром достоинств:

- высокой эффективностью, т.к. представляет консолидированное решение для многих применений;

- минимально возможными (на сегодняшний день) массогабаритными характеристиками;

- высокой технологичностью;

- малой металлоемкостью;

- значительно низким циклом производственных процессов при изготовлении;

- весьма эффективным подходом для обеспечения электромагнитной совместимости и снижения уровня электромагнитных излучений;

- высоким быстродействием и высокой пропускной способностью;

- возможностью перераспределения вычислительных ресурсов комплекса;

- возможностью оптимального перераспределения ресурсов памяти;

- высокой гибкостью формирования различных технических средств;

- минимальными затратами при обслуживании;

- значительно низкой себестоимостью;

- высокой ремонтопригодностью.

Настоящее решение проходит апробацию в различных уровнях производства.

Способ компоновки аппаратно-программных средств по технологии, названной Ethernet-module, заключающийся в том, что компонуемые в составе одного малогабаритного корпуса элементы сопрягают с технологией высокоскоростной Ethernet волоконно-оптического интерфейса, отличающийся тем, что часть функционально завершенной аппаратуры, коммуникатор Switch волоконно-оптического интерфейса и контроллер сопряжения и управления твердотельным накопителем SSD по сети Ethernet формируют в составе электронного модуля, который совместно с компьютером-на-модуле и накопителем SSD устанавливают на радиаторе малогабаритного корпуса, при этом для создания функционально завершенного программно-управляемого корпусного модуля обеспечивают соединение компьютера-на-модуле по шине PCI Express с электронным модулем, по шине Gigabit Ethernet - с коммуникатором Switch электронного модуля, а по шине Serial АТА - с твердотельным накопителем SSD, второй вход которого соединяют с выходом электронного модуля по цепи управления Ethernet, в соответствии с чем управление работой комплекса аппаратуры, содержащего несколько корпусных модулей, осуществляют по сети Ethernet при последовательном соединении волоконно-оптических входов/выходов Ethernet корпусных модулей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству обработки информации, которое может быть подключено к устройству для чтения/записи посредством интерфейса. .

Изобретение относится к системам и способам архивирования данных. .

Изобретение относится к коммуникационному модулю для подключения последовательной шины. .

Изобретение относится к технике электросвязи, преимущественно цифровой радиосвязи. .

Изобретение относится к способу реализации механизма отслеживания состояния в сеансе связи между сервером и клиентской системой. .

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам управления взаимодействием вычислительных устройств, и может быть использовано для синхронизации их действий.

Изобретение относится к вычислительной технике, а в частности к управляющей системе, предназначенной для сбора информации от корабельных систем и комплексного представления информации на мониторах, а также для управления поворотными устройствами электронно-оптических визиров.

Изобретение относится к средствам передачи информации из передающего пункта в приемный без трансляции этой информации по каналу связи. .

Изобретение относится к способу и системе для надежной передачи циклически передаваемых данных процесса. .

Изобретение относится к области компьютерной техники и, в частности, к серверным платформам, предназначенным для проведения высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования.

Изобретение относится к области конструирования аппаратуры, в частности к алгоритмам последовательности размещения модулей в цифровых радиоэлектронных средствах.

Изобретение относится к электронному устройству для чтения документов. Техническим результатом является обеспечение прочного и тонкого устройства посредством использования прозрачной внешней поверхности и непрозрачной внутренней поверхности. Устройство имеет физическую толщину между передней поверхностью дисплея (12) и задней поверхностью (14) устройства, причем устройство содержит внешний интерфейс (1010), установленный на кромке упомянутого устройства, заднюю панель (600), имеющую внутреннюю поверхность (600b) и наружную поверхность (600a) для обеспечения упомянутой задней поверхности упомянутого устройства, при этом упомянутая задняя панель (600), по существу, прозрачна, а упомянутая внутренняя поверхность (600b) упомянутой задней панели, по существу, непрозрачна, при этом упомянутая задняя панель имеет вырез (602) для упомянутого внешнего интерфейса (1010) такой, что задняя поверхность упомянутого внешнего интерфейса находится, по существу, заподлицо с упомянутой задней поверхностью (14) устройства, обеспеченной упомянутой наружной (поверхностью) упомянутой прозрачной задней панели, и при этом упомянутая непрозрачная внутренняя поверхность (600b) упомянутой прозрачной задней панели дает ощущение, что упомянутое устройство является более тонким, чем упомянутая физическая толщина упомянутого устройства. 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к электронному комплексу обработки данных с взаимодополняющими ресурсами. Техническим результатом является обеспечение архитектуры электронного комплекса обработки данных с уменьшенным количеством компонентов. Электронный комплекс обработки данных содержит центральный модуль (30) и периферические модули, связанные с центральным модулем через электрические линии питания и передачи данных, при этом модули содержат: блок (31, 61) обработки, запоминающее устройство (32, 62), блок ввода/вывода (33, 63) и изоляцию силовых линий и линий передачи данных; при этом центральный модуль дополнительно содержит блок (35) электрического питания периферических модулей, общий блок запуска модулей и интерфейс (34) связи типа «звезды» с периферическими модулями; при этом каждый периферический модуль дополнительно содержит последовательный интерфейс (64) соединения с интерфейсом связи центрального модуля. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области информационной безопасности сетей связи и может быть использовано при сравнительной оценке структур сети связи на предмет их устойчивости к отказам, вызванным воздействиями случайных и преднамеренных помех

Изобретение относится к вычислительной технике и касается коммуникационной среды

Изобретение относится к средствам для передачи пакета от передающего устройства на принимающее устройство через межкомпонентное соединение

Изобретение относится к цифровым мультимедийным системам и, в частности, к защите контента в цифровых домашних сетях

Изобретение относится к средствам радиочастотной идентификации (РЧИД)
Наверх