计算机体系设计的发展及其对控制系统设计的影响

本文所涉及的控制系统仅指把计算机作为控制、检测部件和作为数据处理和仿真工具的控制系统,本文所涉及的计算机也仅指为这种目的所设计的中、小型计算机。 控制系统的系统设计(数学模型、算法)和计算机的体系设计之间的关系是十分密切的。控制系统的数学模型直接影响着计算机体系结构的设计,而在计算机体系结构中所取得的成果又促进了控制系统的发展。 本文所讨论的是现代中、小型计算机体系设计中对控制系统的系统设计有较密切关     

面向多任务的可重构星载计算机设计

为了使可重构星载计算机更好地满足微小卫星中多任务、多进程的工作需求,对其传统的体系结构进行了改进,参照生物体中干细胞的管理机制提出了一种现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)资源的动态管理方法,并以此为基础结合动态部分重构技术提出了一种能够根据星上任务进程自主调整电路结构的可重构星载计算机设计方法。该体系结构在消除可重构星载计算机中多个任务进程之间对硬件电路功能单元竞争的同时,不但简化了在轨升级机制,大幅减少了硬件升级所需上传的文件大小,还在系统层面增强了其对辐射损伤的应对能力。经过与传统星载计算机(386-EX)和普通可重构星载计算机的对比实验,可以看出该体系结构在多任务、高计算量的工作环境下具有非常明显的优势。     

比较计算机系列体系结构用的寿命周期成本模型

本文描述军用计算机系统寿命周期成本的计算方法,计算机系统作为三种竞争军用计算机系列体系结构(IBM S/370,DEC PDP-11,Interdata 8/32)的函数;介绍此方法用于两种不同的军用计算机资源要求的模型(名曰“自顶向下”和“自底向上”)所得的结果。体系结构的比较这样进行:设计,计算,并使硬件与软件成本的估算跟依赖于体系结构的因素相结合以求得寿命周期(研制周期加维护周期)成本与成本比。结果表明,对于这两种模型,三种体系结构的寿命周期成本大致可相比较。然而,如果忽略假设及输入数据的不定性,那末对于自底向上模型来说,DEC PDP-11多数情况下优于IBM S/370和Interdata 8/32。另一方面,对于自顶向下模型,当软件与硬件之成本比大于1时,S/370为优;此比值小于1/4时,Interdata 8/32稍佳;比值大于1/4而小于1时,PDP-11最好。     

无人机容错飞行控制计算机体系结构研究

高性能无人机对飞行控制计算机提出了高可靠性要求,使用余度容错飞控计算机是提高安全可靠性的重要途径之一。对容错飞控计算机安全可靠性、实时性、维护性等设计要求进行研究,分析了无人机容错飞控计算机的设计要求特点;阐述了典型军用、民用有人机以及无人机容错飞控计算机的体系结构及关键余度管理策略,总结了无人机容错飞控计算机体系结构特点及发展方向。根据上述研究结果,提出一种基于FlexRay总线的相似三模余分布〖JP2〗式容错飞控计算机体系结构,FlexRay总线既是单通道飞控计算机的内部总线,也是多通道飞控计算机的系统总线。该体系结构能够抑制拜占庭故障,满足无人机高可靠、低成本、扩展性强、维护性能好等要求。     

HLA数据分布管理在电站仿真器中的应用

在电站仿真器中 ,每个仿真计算机之间都要进行互操作 ,发送 /接收各种信息。对于众多的模型 ,众多要交换的数据 ,进行合理、高效的数据分布管理是十分必要的。利用美国国防部领导开发的高级体系结构 (HighLevelArchitecture ,HLA)中数据分布管理 (DataDistributionManagement,DDM)服务的思想 ,在电站仿真器中加以应用 ,旨在减少接收信息的仿真计算机需要处理的数据量 ,减少网络传输的数据量 ,减轻网络负担     

C4ISR体系结构设计工具的产品一致性维护方法

产品一致性维护是确保C⁴ISR系统体系结构设计正确的重要手段。分析了产品一致性维护的原因,主要是由于体系结构产品之间在描述内容上的密切联系、相互依赖。对产品之间的各种关联关系进行系统地总结,分成显式关联和隐式关联两大类,提出了在C⁴ISR系统体系结构设计工具中对各类关联关系进行一致性维护的时机、策略和方法,并在自主开发的C⁴ISR系统体系结构设计环境中实现。     

基于HLA的计算机生成兵力研究

分布交互仿真系统的体系结构有较大的发展,由ＤＩＳ体系结构发展为ＨＡＬ体系结构。本文描述了基于ＨＬＡ的分布仿真系统中的计算机生成兵力系统的研究,在比较ＤＩＳ和ＨＬＡ应用系统的基础上,提出了基于ＨＡＬ体系结构的ＣＧＦ方案,确定了联工发过程,并描述了ＳＯＭ／ＦＯＭ的开发和仿真应用程序结构。     

苏联人加入超级计算机竞赛

最近,美国科学院院士西摩·古德曼在一篇文章中写到,十年来“苏联对高速/先进体系结构的计算机的开发在广度、外观和支援设备等方面都取得了突出的进展。” 苏联人对超级计算的能力很感兴趣,但他们试图通过秘密途径获得西方超级机、小型超级机或阵列处理机的几种尝试都已失败。     

论90年代计算机体系结构的发展

本文在回顾了计算机体系结构的发展历程后,较详细地从六个方面(并行处理、RISC、连接结构、数据库机、五代机、SAA技术)论述了体系结构技术在90年代的发展趋势。     

基于MDA的仿真模型转换框架研究与实现

提出了一个基于模型驱动体系结构（MDA）的分布交互仿真模型转换框架（DSMTF）,设计了仿真模型的元模型、转换规则和转换框架的体系结构。该框架可以通过扩展转换规则库支持不同的仿真标准。以HLA/RTI为例研究了DSMTF中模型转换的方法和步骤,提出了HLA仿真元模型并据此定义了相应的规则库,实现了仿真模型的自动转换。该框架在一个复杂系统仿真应用开发中获得了成功的应用。     

一种超高速并行计算机——连接计算机的体系结构及应用

本文第一部分介绍在现有技术条件下使计算机性能实现飞跃的一种新型体系结构——连接计算机(CM)的系统结构。详细论述了这种称之为大规模并行的机器的发展过程、工作原理及其软件环境。第二部分介绍CM的改进型CM-2在结构及性能上的许多重要改进,包括增加浮点加速器和高速I/O系统、重新设计处理器芯片、改进通信网格等。第三部分论述这种并行计算机的广阔应用前景,具体讨论了在材料学、VLSI设计及计算机视觉等三个领域中的应用情况。     

加固计算机综述

加固计算机是一种重新安装在新外壳之中,适于军用标准的商用计算机。由于它的造价低,近年来得到飞速发展。本文评述了加固计算机的特点和发展概况,介绍了美国的加固/军用规范计算机环境建议标准和加固计算机在大的系统工程中的应用。     

以活动为中心的体系结构设计方法研究

体系结构框架为开发和表示体系结构提供了规则、指导和产品描述,保证了在理解、比较和集成体系结构时有一个公共的标准.针对体系结构框架,在以产品为中心和数据为中心的设计方法的基础上,提出了以活动为中心的体系结构设计方法,定义了节点、信息、活动等体系结构的核心实体以及相互关系,分析了以活动为中心的体系结构开发过程和基于可执行模型动态特性分析方法,并以防空反导作战为例,说明该方法的可行性.     

基于SysML系统设计的动态性能效能评价

阐述符合DoDAF标准的SysML系统体系结构设计、设计方案的可执行模型和定量化系统动态性能效能评价。通过作战案例分析,提出了指挥自动化系统体系结构设计过程中建立可执行模型的一般步骤,体系结构设计的可执行模型转化方法,系统性能评价体系的构建和动态性能效能测量方法。从而解决了由系统建模语言(SysML)实现的系统体系结构设计的动态评价问题。     

第五代计算机的结构及其相关技术

本文分析了国际上第五代计算机研制的历史背景和发展动态;分析了传统的冯·诺依曼体系结构存在的问题;剖析了第五代计算机的体系结构;阐述了第五代机的相关技术及其研究状况;并讨论了第四代机和第五代机之间的联系。最后,指出了第五代计算机研究和开发的课题。     

多源图像实时配准融合系统

多源图像配准融合方法的理论研究较多,已有的融合系统往往针对特定应用通用性差,并且不具备实时性,而具有并行分布式计算机体系结构的通用实时图像融合系统有望解决这一问题。该系统的核心是基于标准总线上实时操作系统,以ADSP并行完成多源图像实时配准和融合,CPLD实现总线和视频同步控制。具有运算能力强、I/O带宽大、可扩展性和通用性强的特点,并以此构成了高速实时融合系统。实用表明此方案是可行的。     

专用计算机的微程序仿真

用户微程序设计和微程序仿真是一项较新的软件技术。本文重点论述微程序仿真的方法和过程,指出它在辅助专用计算机体系结构设计和专用计算机软件开发中的作用。     

业务流程仿真、执行、监控一体化系统构建

传统上,业务流程仿真、执行和监控处于割裂的状态,采用以流程为中心的面向服务体系结构,这些活动可以在统一的软件环境中实现一体化。分析了以流程为中心的面向服务体系结构的组成,并通过一个案例说明了在该体系结构下,如何实现业务流程仿真、执行和监控一体化。     

带有模块控制的微处理器——组合式计算机的一种通用积木式组件

本文提出了模块控制机构(MCO)的一种新原理,它减少了制作一台组合式计算机所需要的不同种类大规模集成电路片的数量。模块控制机构从计算机体系结构中删去一个独立的控制器,代之以每个大规模集成电路片包含一个本片控制装置,这个装置接收全部程序指令,并使那些仅在该大规模集成电路片中执行的微操作得以执行。这样,在一个大规模集成电路片(LSI-MP)上提供了一个8位的微处理器,这种LSI-MP片可作为高性能微程序控制计算机(MUC-3型)系列的一种通用积木式组件,这种计算机可带有16位到128位的处理器。每一台MUC-3型计算机由若干个LSI-MP和标准存储器采用管脚对管脚直接连接的方法组装而成。通过为操作的执行选定可变的指令区间,MCO能够额外地提高操作速度。MCO还提供了建立复杂的选代指令微程序的能力。MUC-3/64型计算机和伯罗兹翻译机(Bur-roughs Interpreter)(64位)的模拟对比试验表明,在处理器字长相同和逻辑电路与微程序控制存储器速度相同的条件下,MUC-3/64型计算机完成一道程序比伯罗兹翻译机快20～25％。     

多处理机的体系结构及应用

在计算机体系结构中,多处理并非什么新概念,而是一个老概念。而今它又引起人们的兴趣,其原因是:一方面,靠半导体技术将顺序处理机的性能提高一个量级越来越困难;而另一方面,高性能32位微处理机越来越多。32位微处理机(可用协处理机加以扩充)支持这样一种设计方法,即用大体积的低价器件取代小体积的高价器件来构造高性能系统。关于“计算单位”,今天是以VAX 11/780的最高性能为标准,大约是每秒钟执行 1个 MIP(百万条指令)。主机支