Какая вычислительная мощность необходима для обеспечения полетов коммерческих и военных самолетов?

Мне всегда было интересно, какая вычислительная мощность нужна, чтобы поддерживать в воздухе современные коммерческие и военные самолеты?

Существует множество систем современного коммерческого самолета (например, Airbus A350), которые необходимо автоматизировать и контролировать с помощью компьютера. Один пример, который приходит на ум, — это автопилот, другой — пилотажные приборы.

Точно так же я предполагаю, что в современном военном самолете (например, F-22 Raptor) должно быть много систем (например, дистанционное управление), которыми должен управлять компьютер.

Какая вычислительная мощность необходима для запуска коммерческих самолетов и военных самолетов, и как они соотносятся друг с другом, и как их вычислительная мощность соотносится с вычислительной мощностью современных коммерческих процессоров? (Может ли мой процессор Intel i7 2-го поколения с соответствующим оборудованием для превращения его в ПК гипотетически быть в состоянии управлять всеми автоматизированными системами на современном коммерческом самолете или военном самолете?)

Может ли ваш единственный процессор i7 (4 ядра) запускать все полетные системы на борту современного самолета, нет. Так же, как и в вашем автомобиле, десятки или более процессоров выполняют высокооптимизированный специализированный код. Невозможно запустить все это в одной системе, даже если она значительно быстрее, чем то, что используется сегодня в самолетах.
В то время как i7 имеет мощность менее 100 GFLOPS (вероятно, 70 для 4-ГГц i7), мощный видеоадаптер имеет мощность 500 GFLOPS. Таким образом, мощность настольного компьютера на самом деле заключается не в процессоре, а в графическом процессоре (о чем говорит размер вентиляторов).
Одно большое различие заключается в том, что ваш средний ЦП построен для выполнения чего-либо в среднем, в то время как ГП создан для очень хорошего выполнения одного типа задач, а ЦП должен управлять ГП, дисками и другими устройствами.
@mins Выполняют ли системы авионики достаточно вычислений с плавающей запятой, чтобы GFLOPS (миллиарды операций с плавающей запятой в секунду) были бы подходящей мерой производительности? Я абсолютно точно вижу некоторое применение для вычислений с плавающей запятой в авионике, но я также вижу множество приложений, в которых арифметика с фиксированной точкой или целочисленная арифметика, казалось бы, имеет больше смысла.
@mins Конечно, суть в том, что мы сравниваем яблоки с апельсинами и яблоки OP с арахисом =)
« ЦП должен управлять графическим процессором, дисками и другими устройствами ». Нет, посмотрите на эту общую архитектуру Intel , все эти задачи выполняет так называемый «южный мост» чипсета.
Даже в очень старых компьютерах ЦП не управлял жестким диском; только дискета, на ПК, а не на Mac, и это показало отставание при низкоуровневом форматировании. Все системы хранения данных имеют собственный контроллер. ЦП даже не знал бы, как интерпретировать низкоуровневую кодировку в физическом хранилище.

Ответы (3)

Для коммерческих авиалайнеров: вычислительная мощность устанавливается при разработке и сертификации типа. A320 был разработан в 1980-х годах и до сих пор использует процессоры Intel 80186 и Motorola 68020. Ваш процессор i7 сможет обойти что угодно на борту обычного авиалайнера.

Но мощность обработки для авиалайнеров имеет второстепенное значение, безопасность и избыточность находятся в центре внимания. Любая мощность процессора, которая может выполнять эту работу, достаточно хороша, и это только начало всех аспектов, которые входят в сертификацию авиалайнера, включая его системы.

введите описание изображения здесьИсточник изображения

Военные самолеты отличаются тем, что требования к ним более насущные, а принимаемые риски выше. Да, современные самолеты с дистанционным управлением используют цифровые системы, однако, когда F-16 впервые выпустили систему дистанционного управления, это была аналоговая система с четырехкратным резервированием и нулевыми требованиями к цифровой обработке. Они были модернизированы до цифрового управления по проводам в блоке 40/42 в начале 90-х годов, так что снова для управления по проводам использовались довольно примитивные по сегодняшним меркам процессоры.

Обобщая, длительное время разработки и сертификации/готовности авиационных систем означает, что любая система на борту использует вычислительную мощность, которая не соответствует последним рыночным спецификациям.

Даже военные самолеты довольно примитивны по сегодняшним меркам, основанным на развитии электронных технологий. Я помню, когда в 1997 году был выпущен F-22, LMACO хвасталась, что два общих интегрированных процессора (CIP) в самолете имели вычислительную мощность четырех суперкомпьютеров Cray того времени; В наши дни средний домашний ПК превосходит по вычислительной мощности.
@CarloFelicione ...и большую часть времени мы используем этот домашний компьютер для просмотра видео с котятами.

Полетный код, как правило, не продуман, чтобы быть эффективным, а скорее понятен и прост, поэтому переписывание оптимизации может сэкономить некоторое время процессора. Если у вас есть только 1 процессор, вам не нужно беспокоиться об избыточности, нет необходимости регистрировать ошибки или переупорядочивать данные, поскольку только одна вещь, которая может выйти из строя, требуется только ввод-вывод непосредственно от датчиков и к элементам управления/дисплеям. Оставляет вам только основные функции для обработки. Это снижает нагрузку на процессор как минимум вдвое. Избавьтесь от разделенной ОС, TAWS, синтетического зрения, канала управления b, предположите, что внешние датчики и средства управления никогда не выходят из строя, и, возможно, только возможно, вы (не я) могли бы летать на одном многоядерном i7 какое-то время.

Как определить, подходит ли процессор для использования в больших гражданских самолетах? Пожалуйста, не указывайте мне на соответствующую техническую спецификацию, краткий обзор был бы замечательным.

При текущей мощности процессора управление полетом было бы более чем возможным. Математические операции в системе автоматического управления полетом довольно просты (умножение матриц, некоторые передаточные функции, некоторые фильтры) для процессора современных стандартов.

Хитрость заключается в том, чтобы иметь надежную операционную систему (возможно, в режиме реального времени) и обрабатывать ввод-вывод в пределах временного окна, необходимого для управления.

В этом ответе предполагается, что данные GPS и INS объединены в отдельном устройстве, а команды приводов передаются через сервоприводы.

Особенно в военных самолетах, а также в коммерческих самолетах необходимо включать в контроллер несколько высокочастотных фильтров, чтобы отделить его от структурных мод. Это требует больше вычислительных ресурсов, но процессор может легко с этим справиться, если необходимый ввод-вывод данных не забивает процессор.

Какая вычислительная мощность необходима для обеспечения полетов коммерческих и военных самолетов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v