Встраиваемые системы и патриотизм

Из сырьевой страны, живущей за счет продажи своих природных ресурсов, России предстоит стать индустриальной державой, предлагающей на внутреннем и внешнем рынке современные высокотехнологичные изделия собственного производства. Фундаментальную роль в этом процессе предстоит сыграть компьютерной отрасли в целом и, как следствие, сектору встраиваемых вычислительных систем, лежащих в основе любого мало-мальски высокотехнологичного изделия. Чтобы не ошибиться с выбором базовых принципов и подходов развития индустрии встраиваемых компьютерных технологий (ВКТ), необходимо четко представлять текущую ситуацию на рынке таких решений.

В результате серии слияний и поглощений международный рынок ВКТ оказался фактически поделен между четырьмя крупнейшими игроками: компаниями GE Fanuc Embedded Systems, Kontron AG, Emerson Electric и Curtiss-Wright Control Embedded Computing. Все они заявляют о своей приверженности открытым стандартам, широко используют открытые стандартизованные технологии и развивают эти технологии под эгидой многочисленных профессиональных ассоциаций.

Нынешняя ситуация в индустрии ВКТ восходит к зародившейся в начале 90-х годов идеологии COTS (Commercial Off-The-Shelf?— готовые коммерческие продукты и технологии «с полки»), оказавшей сильнейшее влияние на развитие рынка встраиваемых компьютерных технологий как за рубежом, так и в России. Идеология COTS зародилась как инициатива оборонных ведомств западных стран, пожелавших сократить свои расходы за счет уменьшения доли дорогостоящих коммерческих решений.

В концептуальном плане COTS тесно смыкается со стандартизованностью и открытостью. Ясно, что наибольшую выгоду от использования COTS-продуктов удается получить в том случае, когда продукты совместимы и взаимозаменяемы, что и является целью всех без исключения стандартов, как открытых, так и частнофирменных. Открытые стандарты и технологии, кроме того, создают вокруг себя обширные экосистемы, в которых живут производители компонентов и изделий уровня плат, поставщики базовых платформ и готовых систем, разнообразные OEM-компании, компании-интеграторы и др.

Куда идет рынок ВКТ?

Перспективы мирового рынка встраиваемых компьютерных технологий связаны с COTS-продуктами и изделиями на базе открытых стандартов. Первые признаки такой переориентации рынка ВКТ появились еще в 80 годах прошлого века благодаря успеху архитектуры VMEbus, впервые позволившей строить промышленные, оборонные, аэрокосмические, телекоммуникационные и прочие специализированные системы на стандартизованной основе. Клиентам понравилось, что поставщики, принявшие на вооружение стандарт VMEbus, стали предлагать инновационные продукты, совместимые с предыдущими моделями и изделиями других поставщиков. Изменения на рынке ВКТ сопровождались развитием экосистемы VMEbus, ростом числа поставщиков и, как следствие, снижением цен. Все позднейшие стандарты, появлявшиеся и продолжающие появляться на рынке ВКТ, включая и те, что зародились в мире персональных компьютеров, шли и продолжают идти дорогой, проторенной VMEbus.

Сегодня доля COTS-технологий и стандартов на рынке ВКТ постоянно растет, а доля частнофирменных решений неуклонно сокращается. По данным аналитического агентства Venture Development Corporation (VDC), если в 2005 году COTS-архитектуры занимали 88% этого рынка, то уже к 2010 году их доля увеличится до 92%.

Встраиваемые системы и патриотизмУровень консолидации в индустрии встраиваемых компьютерных технологий сегодня беспрецедентно высок. Компания GE Fanuc Intelligent Platforms, образованная в октябре 2007 году в результате слияния подразделений GE Fanuc Embedded Systems, GE Fanuc Automation Solutions и GE Fanuc Computer Numerical Control, входит в состав бизнес-образования GE Fanuc?— совместного предприятия американской корпорации General Electric и японской корпорации FANUC. Современная GE Fanuc Intelligent Platforms?— это крупнейший международный холдинг, наследник таких брендов, как Radstone Technology, ICS, Octec Image Processing, VMIC, RAMiX, SBS Technologies, Computer Dynamics, Condor Engineering.

Некоторые вошедшие в состав GE Fanuc Intelligent Platforms компании сами являются «холдингами». В частности, Radstone Technology PLC состоит из трех частей, ранее являвшихся независимыми компаниями: Radstone Digital Processing, Interactive Circuits and Systems Ltd. (ICS) и Octec Image Processing. Каждое из этих подразделений имеет собственную богатую историю и хорошо известно на рынке ВКТ в оборонном, телекоммуникационном, авиационном, транспортном, промышленном, медицинском и других секторах.

В деле строительства Kontron AG «холдингообразующая» роль принадлежит немецкой компании Kontron Elektronik, которая в период с 1999 по 2008 годы присоединила к себе таких игроков, как Teknor Industrial Computers, FieldWorks, PEP Modular Computers GmbH, ROTEC GmbH, TMC, ISPRO, Memotec Communications, Micro Automation Technology (M.A.T.), ICS Advent, JUMPtec Industrielle Computertechnik AG и Thales Computers.

Нынешние лидеры индустрии ВКТ ориентируются не просто на широкий спектр приложений, а на конкретные вертикальные секторы, среди которых в обязательном порядке присутствуют промышленный, телекоммуникационный, медицинский, оборонный, аэрокосмический, транспортный и информационный.

«Большая четверка» держит в своих руках все ключевые каналы сбыта, поскольку вместе с купленными компаниями приобрела не только их технологические и производственные активы, но и всех их клиентов. Британская компания Radstone Technology уже многие годы является одним из общепризнанных лидеров в сегменте боевых спецприменений. Ее продукция используется в крупнейших оборонных программах США и стран НАТО, включая FCS (Future Combat Systems?— перспективные боевые системы) и JTRS (объединенная система тактической радиосвязи), модули и системы марки Radstone установлены на танках M1A2 «Abrams», используются в современных корабельных ракетных установках, торпедах и радиолокационных станциях Firefinder, подводных лодках Trident, истребителях Boeing F/A-18E/F Super Hornet, Eurofighter Typhoon, F-18, F-35 Joint Strike Fighter, европейских вертолетах NH90, патрульных самолетах Nimrod MR4A, космических кораблях Space Shuttle и МКС. Аналогичная ситуация и с пользователями изделий компании Condor Engineering?— производителем авиационных интерфейсных решений.

Члены «большой четверки» сегодня занимают лидирующие позиции по всем значимым системным архитектурам и формфакторам, как традиционным, так и перспективным. Сегодня под брендами GE Fanuc Embedded Systems, Kontron AG, Emerson Electric Company и Curtiss-Wright Control Embedded Computing выпускается 73% всей производимой в мире стандартизованной ВКТ-продукции. Эти компании работают в международных консорциумах PICMG (www.picmg.com) и VITA (www.vita.com), курирующих стандарты CompactPCI, COM Express, AdvancedTCA, MicroTCA, AdvancedMC, VME, VXS и VPX. По данным агентства VDC, в сегменте VME (системные архитектуры VME, VME64, VME64X, VME320, VXS и VPX) на долю четверки приходится 91%, в сегменте CompactPCI?— 78%, а в сегменте AdvancedTCA/MicroTCA?— 83% изделий.

Процессорные решения

Как известно, сегодня абсолютное большинство высокопроизводительных решений для оборонного, промышленного, телекоммуникационного и иных секторов строится на базе процессоров с архитектурами x86 и PowerPC. По данным VDC, большая четверка производит 75% от всех встраиваемых изделий, оснащаемых процессорами Intel и 88% от всех встраиваемых изделий, оснащаемых процессорами PowerPC.

Программное обеспечение

Программное обеспечение в контексте ВКТ?— это ОС реального времени и встраиваемые версии популярных операционных систем общего назначения вроде Windows и Linux.

Встраиваемые системы и патриотизмНа сегодняшний день актуальными ОС реального времени для встраиваемых систем можно считать VxWorks от Wind River, QNX компании QNX Software Systems, LynxOS компании LynuxWorks и Integrity компании Green Hills Software. Различные версии VxWorks и QNX работали и продолжают работать в огромном числе конечных устройств и решений, начиная с цифровых фотокамер и автомобильной электроники и заканчивая большими телекоммуникационными комплексами и марсоходами Spirit и Opportunity (VxWorks). Операционные системы, образующие семейства LynuxWorks и Integrity, могут похвастаться более полной поддержкой требований POSIX. Кроме того, в линейках VxWorks, LynxOS и Integrity есть продукты, адаптированные к специфике авиационных применений (удовлетворяющие стандартам DO-178B, ARINC 653 и имеющие соответствующие сертификаты): ОС реального времени VxWorks 653, LynxOS-178B и Integrity-178B. Вообще, тенденциями последнего времени в данной индустрии следует признать поддержку требований POSIX, поддержку многоядерных/многопроцессорных конфигураций и ориентацию на вертикальные рынки с поддержкой соответствующих стандартов.

Если говорить о встраиваемом ПО в целом, то следует отметить еще один важный тренд?— рост влияния ОС Windows и Linux, что прослеживается практически по всем приложениям, где отсутствуют требования к работе в режиме мягкого (QNX) или жесткого (LynxOS, VxWorks) реального времени. Компания Wind River, например, в последние годы активно продвигает продуктовую линейку Wind River Linux, ориентируя ее на телекоммуникационные и некритические оборонные и применения. Не осталась в стороне и LynuxWorks, вкладывающая значительные средства в развитие собственной Linux-линейки BlueCat Linux, а также совершенно новой ультрасовременной ОС LynxSecure, призванной стать идеальной ОС реального времени для всех высоконадежных приложений (соответствие требованиям DO-178B уровня А и EAL7).

По каждому из пяти ключевых направлений?— VxWorks, QNX, LynxOS, Integrity и Linux?— совокупные объемы продаж большой четверки по меньшей мере значительно выше, чем у остальной отрасли ВКТ (69, 72, 95, 81 и 62% соответственно).

Путь к открытости

Во всем, что так или иначе касается компьютерных технологий, идти против общемировых тенденций?— это все равно что дуть против ветра. Здесь очень важно отделять зерна от плевел и не мешать все в одну кучу. Россия возрождается, наша военная техника по-прежнему одна из лучших, однако в области компьютерных технологий страна давно уже не была законодательницей мод, но снова может ей стать, правда не вопреки общемировым тенденциям, а благодаря им. Российские процессоры должны быть совместимыми с архитектурами x86 и PowerPC, встраиваемые операционные системы должны удовлетворять требованиям POSIX, встраиваемые компьютеры должны поддерживать спецификации PICMG, VITA и иных международных ассоциаций, занятых разработкой открытых стандартов.

К сожалению, сегодня среди призывов, патриотичных по форме, есть и вредные по сути. В сфере ВКТ такой «псевдопатриотизм» проявляется, в частности, в призывах к разработке собственных базовых аппаратных и программных средств, не имеющих западных аналогов. Мотивируется это обычно тем, что, покупая продукцию зарубежных компаний, мы спонсируем другие страны, и правильнее было бы использовать эти деньги на развитие российской компьютерной индустрии: строить собственные системы, состоящие из российских компонентов, российских плат и работающие под управлением российских операционных сред. Причем и платы, и системные архитектуры, и процессоры, и интерфейсы должны быть непременно разработаны на территории РФ и непременно с нуля.

Да, России нужны свои одноплатные компьютеры, а также свои операционные среды, свои микропроцессоры, свои чипы устройств ввода-вывода, памяти и т.п., но какие? Совместимые с «БЭСМ-6» или с x86/PowerPC? Обязана ли новая российская операционная система поддерживать требования POSIX и DO-178B? Должна ли новая российская шина взаимодействовать исключительно с новыми российскими компьютерами по собственным протоколам, игнорируя PCI Express, RapidIO, InfiniBand, Ethernet и др.?

МВстраиваемые системы и патриотизмы не зря упомянули легендарную машину БЭСМ-6, на которой выросло не одно поколение отечественных программистов и было реализовано множество крупных проектов, включая космические и оборонные. И все же БЭСМ-6 ушла, а серия ЕС ЭВМ осталась. В терминах сегодняшнего дня мы описали бы эту ситуацию следующим образом: типичные частнофирменные решения проиграли типичным COTS-продуктам (ЕС ЭВМ). При всех неоспоримых достоинствах машины БЭСМ-6 обладали одним серьезнейшим недостатком?— это типичные частнофирменные решения, а архитектура System/360 и System/370 была клонирована в том числе и потому, что к 70 годам де-факто стала стандартом на рынке высокопроизводительных вычислительных систем. Для компьютеров IBM S/360 и S/370 имелось множество периферийных устройств, совместимых с EC ЭВМ, огромное количество программ, которые запускались и на EC ЭВМ.

Российские системы можно создавать как из российских, так и из зарубежных комплектующих, важно лишь, чтобы эти комплектующие были COTS-изделиями и опирались на открытые стандарты. Потому что в этом и только в этом случае российские системы и платформы, на которых они устанавливаются, смогут сохранить конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынке. Точка, когда стоимость сложной компьютерной системы определялась стоимостью ее комплектующих, давным-давно пройдена, и возврата к ней нет. Сегодня основной вклад в стоимость конечного решения дают не процессоры, не одноплатные компьютеры и не операционные системы, а затраты на разработку, менеджмент, производство, написание прикладного ПО и сертификацию. С этой точки зрения создаваемая в России сложная компьютерная система будет целиком и полностью «российской» в огромном большинстве случаев, поскольку создается она силами российских специалистов.

Существует общепринятое правило (имеющее в некоторых частях мира силу закона), согласно которому продукт, 30 и более процентов стоимости которого создано в некоей стране, считается произведенным в ней. Микропроцессоры, одноплатные компьютеры, объединительные панели и даже системное ПО?— это, в сущности, не более чем сырье для производства готового высокотехнологичного продукта.

Почему бы не использовать для решения оборонных задач наиболее результативные методы и подходы, многократно доказавшие и продолжающие доказывать свою эффективность в бесчисленном множестве проектов по всему земному шару? Почему наши западные коллеги не боятся аутсорсить разработку ПО в России (куда только смотрит ЦРУ), а мы боимся использовать коммерческие платы и модули, изготовленные в Германии по применяемым во всем мире открытым общедоступным стандартам? Почему мы вводим средневековые ограничения на использование тех или иных технологических групп, начиная от микропроцессоров и заканчивая ПО, оперируя при этом громкими словами «информационная безопасность»?

Потенциальные войны XXI века?— это не войны солдат, а информационные войны, войны компьютерных систем. Нашей стране нужна не собственная шина «ЧудоBus», а правильная политика в области компьютерных технологий, которые закладываются в перспективные средства вооружений либо используются для модернизации уже имеющихся. Не надо пытаться повторить архитектуру VME собственными силами?— никаких секретов и подводных камней в VME нет. То же самое можно сказать о PCI, PCI Express, VPX, Gigabit Ethernet и других популярных технологиях. Что для России лучше: потратить миллиарды на изобретение, скажем, собственного аналога технологии VPX, или направить эти миллиарды на строительство самолетов и авианосцев, на зарплату учителям, наконец?

***

Сегодня в нашей стране широко представлены все ключевые технологии начала XXI века, есть грамотные люди, умеющие с этими технологиями работать. Россия де-факто уже является субъектом мирового рынка ВКТ, и никакие «псевдопатриоты» ничего с этим поделать не могут. Однако дезориентировать людей и посеять в умах смуту им вполне по силам. n

Леонид Акиншин, Анатолий Сысоев (rtsoft@rtsoft.ru)?— сотрудники компании «РТСофт» (Москва).

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями