基于模態的IMA處理機驗證評估技術研究

王明　解文濤　王衛東　張蕾

摘 要：針對IMA處理機面向航電系統應用任務的支撐能力開展綜合驗證，介紹了基于模態的IMA處理機綜合驗證評估的思路和技術。通過驗證不同典型模態的系統級模擬應用任務和故障注入，驗證評估IMA處理機作為綜合處理計算資源平臺的軟硬件支撐能力。

關鍵詞：IMA 故障注入 驗證評估

中圖分類號：U461 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0011-03

IMA綜合處理機應用于機載航電系統，為航電系統提供公共計算軟硬件資源，其承擔任務的復雜性和多樣性日益加劇，資源共享程度日趨增強，勢必要對其作為計算資源平臺的軟硬件支撐能力進行驗證和評估。針對各種典型應用工作模態下，軟硬件資源的使用和消耗情況進行早期驗證和評估，為系統設計降低早期風險。

1 IMA綜合處理機介紹

IMA綜合處理機作為機載航電系統的核心計算平臺，具備數據處理、存儲管理、接口處理、總線傳輸、FC交換網絡通信、圖形圖像處理、視頻綜合處理、自檢測、智能供電管理以及系統管理等功能。它采用高安全、分區操作系統，為航空電子系統任務綜合化提供支持。IMA綜合處理機通過運行應用軟件，完成各類處理、決策、管理等。

2 綜合驗證功能需求

綜合驗證設備用于提供系統級的仿真激勵，支持面向應用所需資源的仿真和能力驗證測試，提供故障類型的模擬及故障處理，進行控制模態的仿真。驗證IMA處理機平臺的功能、性能、環境適應能力和性能。主要功能如下。

（1）提供IMA處理機內的典型應用模態測試軟件。

（2）對與IMA處理機相關聯的典型設備的工作模態、狀態轉換、處理流程以及典型數據進行仿真，實現對IMA處理機的激勵。

（3）提供對IMA處理機注入故障的能力。

（4）提供典型應用模態的仿真控制和監控。

（5）控制仿真器模擬仿真各種外部場景。

（6）實時分析評估處理機在典型應用模態下各個模塊計算資源的占用率、實時性、總線網絡通信的占用率和出錯率等性能。

（7）能驗證IMA處理機在典型和極限使用工況下的功能、性能。

2.1 典型應用模態的選取

選取應用級典型模態功能進行模擬應遵循以下原則。

（1）每個應用功能不能跨兩個模塊運行。

（2）選取對資源消耗最大使用模式。

（3）選取典型應用功能以覆蓋所有IMA處理機資源使用為目標。

任務包線上任務階段可分為：任務階段1、任務階段2……任務階段m等。

典型工作模態有：模態1、模態2……模態n等。

2.2 工作模態與資源使用的關系

梳理典型功能工作模態與計算平臺資源使用關系，結果見表1。

在飛行任務包線上，根據每個典型模態，分別啟動相應模塊上的模擬應用軟件，調配所需的模擬器資源，采用最大資源消耗的方式進行能力驗證，動態評估相關模塊和組件上資源的使用情況，以確定是否符合設計預期；另一方面可以根據需要調整所承擔的應用任務，可以分析評估應用任務分配是否合理。基于任務包線典型模態的IMA處理機綜合驗證示意圖見圖1。

3 綜合驗證系統實施關鍵點

綜合驗證系統硬件組成示意圖如圖2所示。

3.1 綜合測試驗證控制臺軟件需求

控制IMA處理機平臺、測試軟件以及各仿真器的運行，記錄、分析IMA處理機輸出結果，實現測試自動化。功能要求如下。

（1）運行于總控臺中，控制管理調度驗證設備中的各個測試組件。

（2）配置啟動管理加載執行IMA處理機內部的測試驗證軟件。

（3）實現總控臺測試驗證界面管理和后臺自動測試控制。

（4）監控記錄驗證全過程的各種數據狀態信息。

（5）實時分析顯示評估過程，可配置輸出測試結果。

3.2 前端仿真器需求

能夠對與IMA處理機相關的設備和系統的典型數據與處理流程進行仿真，完成激勵模擬以及輸出顯示，該設備通過測試以太網受控于總控臺。前端仿真器軟件的典型組成如下。

（1）模擬該類設備的典型工況和數據接口級特性的仿真。

（2）任務執行周期設定和起止時刻控制。

（2）受控于驗證總控軟件的總體調度配置和控制。

3.3 IMA處理機內部模擬應用軟件需求

模擬應用軟件用于模擬各種典型應用任務對處理機的資源占用。每種應用軟件的基本典型組成如下。

（1）數據/信號/處理資源消耗軟件組件。

（2）數據存儲資源消耗軟件組件。

（3）接口和網絡通信資源消耗軟件組件。

（4）圖形圖像處理資源消耗軟件組件。

（5）任務執行周期設定和起止時刻控制軟件組件。

3.4 IMA處理機內部資源評估軟件

資源評估軟件駐留在處理機的各個模塊內部，實時監控模塊資源使用工況，模塊評估軟件的典型功能包括以下幾點。

（1）監控處理器資源的實時動態占用率和狀態。

（2）監控通信接口的實時動態占用率和狀態。

（3）監控模塊內其他資源的實時狀態。

（4）受控于驗證總控軟件的總體調度配置和控制。

4 結語

基于模態IMA綜合處理機的綜合驗證，重點在于分析任務包線中典型應用模態下不同任務與處理機平臺中模塊組件的關系，開發典型的模擬應用軟件和模塊評估軟件，分析不同典型模態下多任務并發執行對處理機資源的實時占用情況，從而對IMA處理機軟硬件資源對應用的支撐能力做出有效的支撐評估。

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