航空航天嵌入式计算机体系架构评估模型研究

摘 要：航空航天嵌入式计算机具有很多不同的特点，但是在整体构架当中，其所具有的共通性也非常多。从飞机中央控制台、导弹的制导计算机以及星载控制计算机这几种典型的嵌入式计算机进行分析可以得到其共通性技术的组成，以及计算机系统架构的共通性。从而归纳出评价维度以及构建评估模型。

关键词：航空航天 嵌入式 计算机体系 评估模式

中图分类号：TP33 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0022-02

航空电子系统在近年来发展的越来越快，越来越多的新技术应用其中，使其换代速度越来越快。综合模块化的航电系统技术越来越成熟，微电子技术的发展和应用使其得到了更加快速的发展。航天电子系统的小型化技术也越加成熟，模块化技术的大量应用使其可靠性也得到了增加。

1 典型的嵌入式構架及共性技术

典型的嵌入式计算机有飞机主操作台、导弹的指导控制计算机系统以及星载计算机系统，这3种嵌入式计算机各有特点，服务于不同的功能。首先通过分析找出三者之间的共性技术，这三者的架构示意图如图1，构架特征见表1。

航空航天领域的承载平台相对较小，对重量要求较为严格，并且对可靠性的要求非常高，使用功能也非常复杂，因此其嵌入式计算机的体系构架形式也非常多。但在技术上也仍然有非常多的共通性。首先，其都是以模块化的模式进行构架，在构架中以可更换模块作为最基本的硬件构件。这些模块包括处理模块、端口模块以及网络连接模块。这些可更换模块既在系统的正常运行当中起到一定的作用，同时也能在其他可更换模块出现故障或者脱离系统时进行有效、及时的诊断。甚至可以在断开电源的情况下对可更换模块进行更换，从而使发生故障的部分能够重新投入工作。通过诊断问题模块和可替换模块，能够使计算机系统得到更好的可维护性能。其次，将数据网络的应用作为中心。网络作为计算机系统的基础部分，目前的高速网络主要有光纤和AFDX以及TTE总线等。再次，嵌入式计算机系统具有非常强大的综合性能，其拥有非常强大的信息共享能力，并通过系统实现了集成化的功能。

2 评估建模遵循开放性的标准

航空航天嵌入式计算机构架中共同特点较多，可以从总体的架构、成本的控制和适应发展这三方面入手。如表2所示。模块化或者网络中心的综合性架构设计，不仅只能在嵌入式计算机中应用，也可以将其归属到“通用框架”内。使用集约化的设计模式，能让整体的控制思路更有效，也能维系其使用寿命。航空航天嵌入式的计算机能被纳入到“适应发展”时期，在使用COTS降低现有成本的情况下，可以让所有的货源供给更好，并能提高系统的整体拓展性。

2.1 通用框架

通用框架需要由模块化和网络化为中心开设，两方中的任何一方出现问题都会有悖通用框架的使用。使用模块化关注主要是将系统分化成几个小的部分，这样就能让模块的安全机制满足可维修性要求。网络为中心的表现是要求使用多个计算机构成要素，彼此之间相互连接，形成互通和共享信息，然后能将物理上分布的差异看成是计算机资源的一体化构成要素，从而降低成本，让系统的维护性和拓展性达到最优。但在此要求网络的连通性和确定性能更好。

2.2 成本控制

成本控制评价的方式有两类，分别是集约化和长寿化这两类较为矛盾的思路，其中使用何种控制方式需要根据场合做决定。节约化主要是使用较少的代价能满足计算机的系统使用要求，在缩短生产和使用周期期间，减少体积和重量的能耗。长寿命主要体现在可靠性和可维护性这两方面内容。集约化评价维度，评判的原则是系统仅做少量的精简设计，在减少不必要元器件的同时，在可靠性能获得保障的情况下缩短余度，从而能在相近的功能和结构上实现一体化的设计要求，这就能满足紧凑型布局要求。

3 结语

随着航空航天嵌入式计算机水平的日益提高，体系架构的上的优势也彰显出来。该文主要概述航空航天内嵌入式计算机的主要特征，通过系统化的评估体系建立，可以综合评价ICP架构系统。结合评价中的内容和结构，能表明体系架构模型使用的有效性。该文希望通过评价模式能为嵌入式计算机的使用提供适当的参考。

参考文献

[1]赵红梅，张多利，高明伦.层次化架构嵌入式多核处理器原型设计及其编程研究[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2015（6）：14-15.

[2]吴晓，李长德，董云卫.基于CSP的构件化嵌入式软件能耗分析与评估方法研究[J].计算机学报，2016（11）：12-13.