НАДЕЖНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Серьезную проблему при проектировании бортовых ЭВМ представлет обеспечение устойчивости к воздействию внешней среды. Ввиду их компатности существенное значение имеет отвод тепла. В большинстве машин обеих групп применено принудительное воздушное охлаждение их внутренних частей: от центральной системы охлаждения управляемого объекта в случае авиационных и мобильных наземных БЭВМ, либо с помощью встроенного вентилятора (космические БЭВМ Аргон-11С, Аргон-12С и Аргон-16). Ракетные машины Аргон-11А и Аргон-14 помещены в герметизированный корпус, служащий радиатором для отвода тепла в окружающую среду. Устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам обеспечивается с помощью амортизаторов. В ряде случаев применялись специальные меры по дополнительному закреплению деталей. Для защиты от воздействия влаги детали и некоторые узлы покрывались влагоустойчивыми лаками.
Выполнение высоких требований к надежности функционирования БЭВМ потребовало осуществления целого комплекса проектных, организационных и производственно-технологических мероприятий (использование высоконадежных компонентов, введение в технологию изготовления электро- и термотренировок узлов, блоков и изделия в целом, строгое соблюдение стандартов, нормативов и порядка выполнения работ, разработка специальной аппаратуры для технического контроля, анализа дефектов, сбоев и отказов, сбор и обработка статистических данных о надежности и др.). Эффективность этих мер подтверждена всем опытом эксплуатации машин ряда Аргон.
Тем не менее эти меры были недостаточны для удовлетворения чрезвычайно высоких требований к надежности особо сложных и ответственных ракетно-космических комплексов. БЭВМ, предназначавшиеся для таких комплексов, несмотря на жесткие массо-габаритные ограничения, разрабатывались с применением резервирования.
Впервые резервирование аппаратуры использовано в БЭВМ Аргон-11С - первой отечественной машине космического назначения, осуществлявшей автоматическое управление полетом космического аппарата, совершившего облет Луны с возвращением спускаемого аппарата на Землю (программа “Зонд”). В ходе исследований, выполненных при проектировании этой машины, оптимальной структурой резервирования, обеспечивающей экономию машинных ресурсов и приемлемый уровень надежности, было признано троирование аппаратуры с голосованием по большинству (мажоритирование). Аргон-11С состоит из трех одинаковых функционально автономных параллельно работающих каналов с независимыми отдельными входами и выходами. Формирование информации, выдаваемой тремя каналами, осуществляется мажоритарными схемами системы управления. Для синхронизации работы каналы обмениваются между собой сигналами. Кроме того, для восстановления информации, искаженной в результате сбоев в каком-либо канале, предусмотрены связи для обмена информацией между каналами.

Эта структура получила дальнейшее развитие в бортовом вычислительном комплексе Аргон-16. В отличие от Аргон-11С с резервированием на уровне машины в целом, в Аргон-16 реализовано троирование основных блоков с использованием ограниченного числа мажоритарных схем. В каждый вычислительный канал комплекса Аргон-16 введены блоки межканальных связей (БМС), позволяющие осуществлять обмен информацией между блоками каждого канала. БМС содержат интерфейсы командных и адресных магистралей, мажоритарные схемы, вентили, с помощью которых можно в случае необходимости блокировать мажоритарные схемы, и регистр управления. Введение БМС дает возможность осуществлять мажоритирование информации по блокам, что значительно повышает эффективность системы устранения сбоев, а также сокращает временную и структурную избыточность комплекса.

Аргон-16 является уникальной разработкой в мировой практике создания бортовых ЭВМ. За четверть века эксплуатации на космических кораблях “Союз”, транспортных кораблях “Прогресс”, орбитальных станциях “Салют”, “Алмаз”, “Мир”, “Меч-К” не было выявлено ни одного отказа комплекса в составе системы управления. За это время было выпущено более 300 образцов - рекордный показатель для машин космического применения.

Высоконадежная троированная структура Аргон-16 в модифицированном виде применена в БЭВМ Аргон-17, предназначенной для применения в ракетных системах. В машине реализовано поразрядное мажоритирование информационных и управляющих магистралей и резервирование элементов сопряжения в процессоре обмена. Благодаря такой структуре она сохраняет работоспособность при появлении отказов в разноименных разрядах магистралей и связанных с ними цепях разных каналов. Отличительная особенность Аргон-17 - высокая радиационная стойкость аппаратуры, гарантирующая выполнение задачи в условиях воздействия ядерного взрыва. Это важное качество достигается за счет использования радиационностойких элементов и введения в состав БЭВМ быстродействующего датчика импульсного излучения и специального блока “Рестартер”, обеспечивающего прерывание вычислительного процесса при установленном уровне радиации с фиксацией содержимого основных регистров в ферритовой памяти со специальными характеристиками, и возобновление вычислительного процесса при выходе объекта из “опасной зоны”.