121

«Ангстрем» разработал комплект радиационно-стойких микросхем для космоса

Работы выполнялись по заказу Минпромторга в рамках ОКР «Обработка-15». Создано 5 изделий: микропроцессор «Спутник», мультиплексор и три типа аналого-цифровых преобразователей. Микросхемы могут использоваться как в комплекте, так и по отдельности.

Главным изделием ОКРа «Обработка-15» является радиационно-стойкий отказоустойчивый 32-х разрядный микропроцессор «Спутник». Он предназначен для построения специализированной аппаратуры, в том числе контрольно-измерительных и телеметрических систем космических аппаратов. Конструктивные и схемотические решения позволяют эксплуатировать его в максимально жестких условиях космического пространства. Применение процессора «Спутник» позволяет создавать системы управления космическими аппаратами совместимыми с международными стандартами CCSDS, а также снизить массогабаритные характеристики и потребляемую мощность аппаратуры контрольно-измерительных систем, телеметрии служебных систем космических аппаратов в 4-5 раз. Разработка процессора осуществлялась совместно с партнером — ООО «Цифровые решения».

  • «Ангстрем» разработал комплект радиационно-стойких микросхем для космоса
  • «Ангстрем» разработал комплект радиационно-стойких микросхем для космоса

Дополнительно к процессору были разработаны аналого-цифровые преобразователи. Изначально техническое задание по ОКРу «Обработка-15» предполагало создание только одного вида АЦП. Конструкторы ОАО «Ангстрем», оценив потенциал всего комплекта микросхем, предложили расширить этот перечень, чтобы перекрыть как можно больший спектр выполняемых задач. В итоге потребители получили не один, а три АЦП: 14-, 12- и 10-разрядный.

Еще одной важной микросхемой ОКР «Обработка-15» является мультиплексор, который позволяет собирать сигналы с десятков датчиков и передавать их далее на АЦП.

По словам главного конструктора ОАО «Ангстрем» Павла Машевича, все эти изделия выполнены на современном уровне и позволяют развиваться отечественной космической программе без оглядок на западные технологии: «Сейчас мы находимся на пороге космической революции, которая требует новых технических решений. Комплект, выполненный в рамках ОКР „Обработка-15“, является одним из шагов по созданию принципиально новой электронно-компонентной базы для масштабных космических проектов». Весь комплект специальной микроэлектроники, разработанный ОАО «Ангстрем», соответствует требованиям Федерального космического агентства по стойкости к воздействию факторов космического пространства. Это позволяет использовать его как на околоземных орбитах, так и при межпланетных экспедициях.

 http://promvest.info/ru/i...h-mikroshem-dlya-kosmosa/ 

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 6
    Нет аватара Инженер2015
    20.05.1623:45:18

    С нетерпением будем ждать новости, когда российские спутники начнут укомплектовывыть российской электроникой!

    • 5
      A S A S
      21.05.1611:57:24

      Их и так укомплектовывают в основном российской. Радстойкие американские чипы находятся под экспортным контролем — нам их не продают.

  • 3
    Нет аватара homeland
    21.05.1611:06:21

    Ну сделайте ищи 16-разрядный АЦП! Процессор Спутник — это круто! А какие там у него характеристики? известно что-нибудь?

    • 1
      Нет аватара silicoid
      21.05.1613:09:38

      а смысл от 16-ти разрядного АЦП, если младшие 2 разряда как правило не работают?

      16 разрядов, это у нас получается 65536 ступеней. значит, пусть даже 15 вольт надо разделить на 65535 = 0.00022 вольта — это младший, первый разряд и 0.0004 вольта — второй

      А эти величины близки к собственным шумам аналоговой части АЦП, на самом деле.

      • 0
        Нет аватара homeland
        21.05.1613:25:52

        Ну это уж разработчики придумают, как примениться. Подключат 2 прибора по 15 вольт и скажут хотим сразу пару сигналов в Фурье преобразовывать. Еще скажут 16 мало, давайте 32разрядный

      • 0
        Tezen44 Tezen44
        21.05.1613:32:01

        Обьясните барану — о чем это вы? Разве разрядность процессора не означает ширину его шины данных? (грубо говоря что процессор может производить действия над шестнадцатибитным двоичным кодом)

        • 1
          Нет аватара silicoid
          21.05.1614:03:49

          мы про АЦП говорим

          Процессор может производить действия над каким угодна кодом, но если данные, приходящие на него являются сплошной погрешностью преобразования, то смысла в этой обработке я не вижу.

          Отредактировано: silicoid~16:07 21.05.16
        • 1
          Нет аватара nik.f
          21.05.1614:07:50

          Это вообще про другое, ацп это устройство которое переводит аналоговый сигнал в цифровой (впрочем простые ацп встраивают в процессор). Т. е. можно узнать какое напряжение (сколько вольт) на входе. Больше разрядов — выше точность, но все что выше 16, это уже специфика, например при работе со звуком.

        • 0
          A S A S
          21.05.1619:17:35

          Обьясните барану — о чем это вы? Разве разрядность процессора не означает ширину его шины данных? (грубо говоря что процессор может производить действия над шестнадцатибитным двоичным кодом)

          Ну во первых как Вам уже сказали — речь о другом.

          Но если отвечать на Ваш вопрос — не определяет. Разрядность процессора — это разрядность его инструкций и, как следствие — разрядность адресного пространства.

          32-разрядный процессор может адресовать 2^32 байт (4ГБ), а 64-разрядный — 2^64 байт.

          К разрядности физических интерфейсов (шина данных, шина адреса и тп) — это понятие отношения не имеет.

          Отредактировано: Антон Смоленский~21:19 21.05.16
          • 0
            Нет аватара silicoid
            21.05.1623:00:37

            строго говоря в современных процессорах, все интерфейсы обмена с внешним миром — последовательные. Посему как таковая проблема адресации тоже отсутствует

            • 0
              A S A S
              22.05.1600:51:03

              Во-первых — не все. Шина с ОЗУ как была параллельной — так и осталась. И физически шина адреса DDR — вообще 20-разрядная (18 бит — адрес, 2 бита — номер банка).

              Во-вторых не имеет значения какой тип интерфейса. Программная модель PCI и PCI Express — одна и та же. Процессор просто не может сформировать транзакцию по адресу за пределами адресуемого им пространства. Он не может например выполнить инструкции чтения по адресу 2^64. Так как такой адрес требует более 64-разрядов. Правильнее даже говорить — такой инструкции быть не может.

              Хотя конечно помимо прямой адресации — есть косвенная.

              Отредактировано: Антон Смоленский~03:01 22.05.16
  • 5
    Vladimir Smolnikov Vladimir Smolnikov
    21.05.1615:12:35

    Вы удивитесь, но я специально нашел для того, чтобы Вам показать

    на каких процессорах работают американские космические зонды и станции Spirit, Opportunity, Mars Odyssey и еще десяток

    других станций и зондов для исследования Марса и дальнего космоса.

    Это IBM RAD6000 (производится с 1997 года по настоящее время) 32 битный микропроцессор.

    — сделан по 0.5 мкм технологии

    — одноядерный

    — тактовая частота 2.5-33 Мгц max

    — L1 кэш 8 КБ

    — ОЗУ 128 МБ

    Конечно он радиационно устойчив и выполнен в специальном корпусе.

    И дальше немного про систему управления двигателями Фалькон-9 и грузовым кораблем

    Драгон (извините, если коряво по русски звучит. Переводил с английского)

    Каждый двигатель управляется тремя независимыми процессорами, которые проверяют друг друга.

    Фалькон-9 имеет 3 двухъядерных процессора x86 под управлением Linux на каждом ядре. Программа полета написана на C/C++ и работает в среде x86. Для каждого вычисления/решения «управляющая строка» сравнивает результаты обоих ядер. Если есть несоответствие, то «управляющая строка» не посылает никаких команд. Если оба ядра возвращают один и тот же ответ, «управляющая строка» посылает команду на различные микроконтроллеры ракеты, которые контролируют двигатели.

    Микроконтроллеры, работающие на процессорах PowerPC, получают три команды из трех «управляющих строк» полета. Они (контроллеры) выступают в качестве «судьи», чтобы выбрать правильный курс действий. Если все три «управляющие строки» находятся в соответствии, то микроконтроллер выполняет команду. Но если 1-а из 3-х не соответствует, то контроллер будет выполнять команду «управляющих строк», которые ранее были правильными. Фалькон-9 может успешно завершить свою миссию полета с одной «управляющей строкой» полета.

    Тройное дублирование дает возможность работать системе управления двигателями без необходимости использования дорогостоящих радиационноустойчивых микросхем.

    SpaceX проверяет все программное обеспечение полета на то, что можно назвать имитацией полета ракеты. Они включают все компьютеры и контроллеры полета Фалькон-9 на столе и соединяют их так, как они будут находиться на реальной ракете. Затем они выполняют полную имитацию полета на этих компонентах, мониторят производительность и возможные сбои.

    Инженеры SpaceX выполняют операцию, которую они называют «перерезание струны», где они случайно выключают управляющий компьютер полета в середине моделирования, чтобы увидеть, как он реагирует.

    Грузовой корабль Dragon использует аналогичную тройную избыточную систему для своих летных компьютеров.

    • 0
      Нет аватара riorom
      21.05.1618:12:04

      использование многомашинных вычислительных систем скажем так не особо ново точнее старо как мир и используется не только в космонавтике, а во всех отраслях народного хозяйства где нужна надежность и точность полученного результата .

      и да вычислительная мощьность космической аппаратуры достаточно мала и тут нечему удивлятся — она создана для определенных задач которые выполняются этой аппаратурой на 100% и нестоит забывать что чем меньше рабочие частоты меньше обьем памяти тем меньше энергопотребление будет, а это важно для КА.

    • 3
      A S A S
      21.05.1618:56:40

      Каждый двигатель управляется тремя независимыми процессорами, которые проверяют друг друга.

      Не проверяют. Они просто троированы и стоят за мажоритарами. То есть работают по принципу голосования.

      • 0
        Vladimir Smolnikov Vladimir Smolnikov
        21.05.1619:11:19

        да, вы верно заметили,тут я ошибся.

        Проверяет их контроллер, куда от этих трех процессоров поступает сигнал.

        • 3
          A S A S
          21.05.1619:44:08

          Тоже нет скорее всего. Мажоритар — это обычно очень простое и тупое устройство по факту реализующее функцию исключающего или. Оно должно быть максимально простым и тупым — так как это общая точка отказа всей системы. Обычно мажоритары тоже троированы и подключены через миноритары. Но все равно весь этот комплекс мажоритаров-миноритаров — это самая слабая часть системы.

  • 1
    Vladimir Smolnikov Vladimir Smolnikov
    21.05.1618:29:47

    Я почему привел пример про систему управления двигателями Фалькон-9.

    Они вообще в своей работе НЕ ИСПОЛЬЗУЮТ радиационно устойчивые процессоры.

    Потому у них трехкратное избыточное дублирование. Они используют обычные х86 процессоры, причем не самые новые и не самые производительные. Фишка именно в этом.

    Да и для таких приложений нет необходимости в мощных процессорах. Это не графическая видеоигра, где нужно много памяти и мощный процессор. В этом вы совершенно правы.

    • 2
      A S A S
      21.05.1619:03:39

      Они вообще в своей работе НЕ ИСПОЛЬЗУЮТ радиационно устойчивые процессоры.

      Потому у них трехкратное избыточное дублирование. Они используют обычные х86 процессоры, причем не самые новые и не самые производительные. Фишка именно в этом.

      Да нет тут никакой фишки. У них софт для x86. Радстойких x86 — нет. Поэтому взяли три и сделали TMR. Были бы радстойкие — они бы взяли радстойкие … и точно так же поставили бы их три за TMR. Цена потери спутника/станции и т. п. — несопоставима с ценой компонентов. Поэтому максимально повышают надежность — где есть радстойкие компоненты — ставят их. И все троируют. Как на уровне узлов — так и на уровне схемы и даже на уровне прошивок FPGA.

      Почему важно импортозаместить именно этот тип компонентов. Потому что внести преднамеренные изменения в логику работы мажоритара — это вполне реальная закладка, в отличие от всякие прослушек, сканеров и прочей нереальной ерунды которой все боятся. Испорченный мажоритар не выявить, и никак не доказать что он был испорчен преднамеренно. Такой чип будет работать нормально — просто его радстойкость будет существенно снижена.

      Отредактировано: Антон Смоленский~21:08 21.05.16
      • 0
        Vladimir Smolnikov Vladimir Smolnikov
        21.05.1619:16:57

        Я думаю нет. Если процессоры были бы радстойкие, то тройное дублирование не нужно.

        Причем в процессоре два ядра работают параллельно, также для дубляжа.

        Зачем такая избыточность? Это по сути 3 полноценных независимых системы.

        Слишком сложно и дорого. Нужно ли это?

        • 2
          A S A S
          21.05.1619:40:35

          Нужно — «радстойкость» — не означает 100% защиту. Вы поймите — что при двойном отказе — троирование не работает. А если отказ не восстанавливающийся — то есть из трех систем (модулей, чипов, узлов) осталось две? Дублирование то не работает в космосе — не понятно кто врет из двух систем, надо три обязательно. Поэтому троируются на нескольких уровнях. Радстойкий чип — это по большому счет чип у которого внутренности троированы.

          Слишком сложно и дорого. Нужно ли это?

          Сложнее и дороже потерять спутник, или орбитальную станцию, или космонавта.

          Причем в процессоре два ядра работают параллельно, также для дубляжа.

          В х86 системах дублирование на уровне ядер — задача практически не выполнимая. Между ними можно разделять задачи — да, но делать так чтоб они работали в точности одинаково — ИМХО нет. Да и нет смысла в дублировании. Если один из пары сломался — Вы не узнаете — кто. Вы просто узнаете что у Вас неисправность.

          Скорее всего на одном ядре у них живет Линукс, а космические задачи прибиты ко второму ядру. И они друг другу не мешают. Не более того.

          Отредактировано: Антон Смоленский~21:54 21.05.16
  • 0
    sash1234567 sash1234567
    22.05.1617:46:40

    Что-то картинка не соответствует описанию. Но картинка очень интересная

    • 0
      A S A S
      22.05.1619:05:53

      На картинке просто транзисторы — по крайней мере те которые с тремя выводами и большим теплоотводящим пэдом. Это не те микросхемы, о которых статья.

      Отредактировано: Антон Смоленский~21:07 22.05.16
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,