万字长文先容ARINC 653，以及在综合模块化航空电子设备（IMA）中的作用 ...

  
一、引言

在现代航空范畴，综合模块化航空电子设备（IMA）已成为飞机计划的焦点要素，几乎在全部新服役的飞机型号中都占据重要职位。自波音 777 初次引入这一高密度航电封装概念后，其在军事和贸易飞机范畴迅速获得广泛认可，如洛克希德 C130 AMP、空客 A380 和波音 787 等飞机都采用了 IMA 技能。从贸易角度来看，IMA 具有明显上风，它可以大概有用镌汰航电设备的重量和体积，从而使航空运输运营商可以大概承载更多产生收益的有用载荷，进而提升航空公司的盈利能力，为新飞机采购提供经济支持，并维持航空业的连续增长。在 IMA 的发展进程中，ARINC 653 发挥着不可或缺的关键作用。本文旨在全面且深入地概述 IMA 的软件架构、详细解析 ARINC 653 标准的焦点要点及其当前的发展动态。
二、ARINC 653配景

回溯到 20 世纪 80 年代中期，航空电子行业在发展过程中逐渐认识到，全部数字航电体系存在一些共性组件，此中包括中央处理器、内存和 I/O 等硬件部门，同时，实时操纵体系（RTOS）也因其重要性而成为备受关注的关键软件组件。当时的情况是，每个数字航电体系都在临时基础上各自开辟 RTOS，这种分散式的开辟方式不仅导致成本高昂，而且存在大量不必要的重复劳动。基于此，行业的标准化焦点开始从硬件范畴逐渐向软件范畴转移。尽管在订定 IMA 硬件标准方面，行业内存在一定的犹豫，但对于 IMA 软件标准，尤其是 ARINC 653（航空电子应用软件标准接口），却得到了全行业的积极响应与大力支持。
1997 年，航空公司电子工程委员会（AEEC）正式采取了 ARINC 653 标准。随后，空客和波音在其最新款飞机中应用了这一标准，这一举措极大地巩固了 ARINC 653 作为行业标准的职位。自此，其行业认可度不断扩大，涵盖了整个供应链，从 IMA 体系供应商、各类模块和组件供应商、软件功能应用开辟商，到 RTOS 供应商等浩繁相关方都积极参与此中。

ARINC 653 规范由四个部门组成：

• ARINC Specification 653: Part 1：规定了必须的服务，这些服务是构建符合 ARINC 653 标准的体系的基础，涵盖了诸如分区管理、进程管理、时间管理、内存管理、分区间通信、分区内通信以及健康监测等多个方面，为航电软件的稳定运行提供了焦点保障。
  
• ARINC Specification 653: Part 2：定义了扩展服务，这些服务是在行业多年应用 IMA 体系的经验基础上总结得出的，对于应用程序具有重要的辅助代价，但并非强制要求在全部 ARINC 653 实现中使用，为体系的功能扩展提供了灵活性。
  
• ARINC Specification 653: Part 3：提供了同等性测试规范，其重要目的是为测试 RTOS 是否符合 ARINC 653 标准提供详细的引导，最终期望建立一套标准的测试套件和测试代码，确保不同供应商的实现具有同等性和可靠性。
  
• ARINC Project Paper 653: Part 4：聚焦于子集服务，旨在为非分区、单线程盘算平台提供一个精简高效的 ARINC 653 子集，通过优化内存空间占用和提升处理器性能，满意特定场景的需求。
  

标准化的 RTOS 接口为航空电子软件开辟带来了两大关键上风。起首，它清楚地界定了软件应用与底层焦点软件之间的接口边界，使得两者可以大概独立开辟。这意味着应用软件组件和 RTOS 的开辟工作可以并行推进，大大收缩了开辟周期。同时，基于这一标准开辟的应用程序可以大概在符合 ARINC 653 标准的不同平台之间实现便捷移植，提高了软件的复用性和灵活性。其次，该标准接口定义确保了底层硬件平台和焦点软件在演进过程中不会对应用软件产生过多影响，为飞机在整个使用寿命周期内的体系升级提供了经济高效的路径，降低了升级成本和风险。
航空运输行业精心订定的 ARINC 653 标准，作为标准化的 RTOS 接口定义，明确了航电应用软件与包括 RTOS 在内的底层焦点软件之间的接口规范。这一标准化工作由航空公司用户社区通过 ARINC 发起，并吸引了浩繁利益相关方的积极参与，包括飞机制造商、航电供应商、RTOS 供应商、政府机构以及学术界等。软件专家们颠末深入研讨，确定了航电设备的特定需求，这些需求包括：

• 安全关键：必须满意美国联邦航空条例（FAR）第 25.1309 部门所定义的严酷安全标准，确保在任何情况下软件体系的故障都不会对飞行安全造成威胁。
  
• 实时性：体系对各种事件的响应必须在规定的时间限期内完成，以保证飞机的实时控制和操纵的准确性和实时性。
  
• 确定性：软件运行的结果必须是可猜测和可重复的，以便在复杂的航空环境中提供稳定可靠的性能。
  

ARINC 653 是目前唯一可以大概全面支持这些严酷需求的 RTOS 接口定义。此外，航电软件还必要按照 RTCA DO - 178 / EUROCAE ED - 12 标准进行严酷的合格审定。这一过程要求极高的严谨性和对细节的关注，软件必须颠末严酷的验证和测试，以证明其符合相关政府标准，确保飞机的安全运行。因此，ARINC 653 的 RTOS 在计划上力图简单明确，同时保持高度的确定性，以降低体系的复杂性和潜在风险。
在 IMA 架构中，积极鼓励整合多种软件功能。RTOS 为此提供了一系列有用的机制，用于管理软件应用之间的通信流程以及它们所操纵的数据。当体系级事件发生时，RTOS 可以大概实时执行相应的控制例程，这些例程的执行结果直接影响飞机的运行状态。随着 IMA 中软件功能的不断增加和复杂性的提升，现代软件工程技能，如面向对象分析与计划、结构化计划的功能分解、自顶向下计划和自底向上计划等，发挥了重要作用。这些技能可以大概明显简化软件开辟过程，提高开辟效率。此中一个重要上风是，软件可以被定义、开辟、管理和维护为模块化组件，每个模块具有明确的功能和接口，便于独立开辟和集成，提高了软件的可维护性和可扩展性。
ARINC 653 的调理模型采用了独特的两层架构。在顶层，通过固定时间调理软件分区，确保每个分区都能在规定的时间片内获得执行机会，从而使运行在这些分区中的应用可以大概充实访问 IMA 盘算资源。在底层，每个分区可以利用中断和其他异步事件来满意其内部的实时需求，确保在分区边界内实时性要求得到满意。在整个过程中，RTOS 扮演着关键脚色，它负责合理分配资源并严酷执行全部门区规则，确保体系的稳定运行和资源的有用利用。
三、整体体系架构

ARINC 653 软件接口规范重要是为 IMA 体系量身定制的，但此中的一些概念也同样适用于传统的联邦式设备，尤其是那些包含多个分区功能的设备。
以典范的软件架构为例（如图 1 所示），体系重要由两大部门组成：应用软件和焦点软件。应用软件负责执行具体的航空电子功能，如飞行控制、导航、通信等，这些功能直接关系到飞机的飞行安全和性能。焦点软件则为应用软件提供了一个标准且通用的运行环境，确保应用软件可以大概稳定、高效地运行。焦点软件进一步细分为以下几个关键部门：

• 实时操纵体系（RTOS）：它是整个体系的焦点调理器，负责对应用软件的需求做出逻辑响应，精确分配处理时间、通信通道和内存资源等关键要素。通过合理的调理算法，确保每个任务都能在规定的时间内得到执行，制止资源冲突和任务延迟。
  
• 健康监测器（HM）：其重要职责是密切监测体系的运行状态，一旦检测到硬件故障或软件异常，可以大概迅速启动相应的错误恢复或重新配置策略。这些策略是根据飞机的计划要求和体系的实际情况预先订定的，旨在确保体系在出现故障时可以大概保持一定的功能完备性，或者尽快恢复到正常运行状态。
  
• 硬件接口体系（HIS）：作为 RTOS 与硬件之间的桥梁，负责管理物理硬件资源，包括处理器、内存、I/O 设备等。它将 RTOS 的指令转换为对硬件的实际操纵，同时将硬件的状态信息反馈给 RTOS，确保硬件资源的有用利用和体系的稳定运行。
  

在这个架构中，分区类似于通用盘算机中的多任务应用，但具有更高的隔离性和安全性要求。每个分区由一个或多个并发执行的进程组成，这些进程根据应用的需求共享处理器资源。每个进程都具有独特的可辨认属性，这些属性在体系调理、同步和整体执行过程中发挥着重要作用，例如进程的优先级、执行时间要求、资源需求等都会影响其调理次序和执行方式。
RTOS 在体系中负担着至关重要的资源分配任务，它负责为每个应用程序精确分配处理器时间和内存地区。这些分配参数是可配置的，由体系集成商根据体系的整体性能需求和应用的特点进行合理设置。通过精心的配置，确保每个应用都能获得足够的资源来完成其功能，同时制止资源的浪费和冲突。
为了实现应用软件的高度可移植性，ARINC 653 采用了一种独特的分区间通信机制。在这种机制下，应用程序在发送或吸收消息时，不必要包含关于自身地点分区或通信对方分区位置的明确信息。全部用于精确路由消息的必要信息都存储在由体系集成商开辟和维护的配置表中，而不是由单个应用开辟者负责。体系集成商通过精心配置环境，确保在 IMA 平台上托管的分区之间可以大概准确无误地进行消息路由，从而实现了应用程序在不同平台上的无缝移植和高效通信。
四、应用/执行（APEX）接口

APEX 接口的焦点目的是在应用软件和 RTOS 之间构建一个通用且高效的接口。通过对这一接口边界（也称为 RTOS 接口）的标准化，实现了应用程序在不同 ARINC 653 兼容平台之间的可移植性，同时也促进了硬件和软件供应商之间的广泛竞争。这种竞争环境有助于降低开辟成本和总体拥有成本，为航空电子行业带来了明显的经济效益。ARINC 653 RTOS 接口具有以下重要特点：

• 精简高效且便于开辟：该接口提供了满意 IMA 需求所需的最少数量的服务，制止了过多的复杂功能，从而降低了软件开辟的难度。其计划理念旨在简化应用软件开辟过程，资助软件开辟者更高效地生产出可靠的产品，提高软件的质量和稳定性。
  
• 良好的可扩展性与兼容性：接口具有良好的可扩展性，可以大概轻松容纳将来体系的增强功能。在进行功能扩展时，可以大概保持与先前版本软件的兼容性，确保现有应用程序在体系升级过程中无需进行大规模的修改，掩护了用户的投资和现有软件资产。
  
• 满意多语言实时需求：可以大概同时满意 Ada 和 C 等常用编程语言的实时要求。不同的编程语言模型可以根据其认证和验证的关键级别，合理利用 RTOS 接口提供的底层服务，确保在不同语言环境下软件的实时性能和可靠性。
  
• 解耦应用与硬件架构：有用地将应用软件与实际的处理器架构分脱离来，最大限度地镌汰了硬件变革对应用软件的影响。应用软件通过该接口访问执行服务，而无需关注底层硬件的具体细节，提高了软件的可移植性和适应性，使得软件可以大概在不同硬件平台上稳定运行。
  
• 语言独立性强：接口规范与具体的编程语言无关，这是支持使用不同高级语言编写的应用软件，以及同一语言但不同编译器生成的软件的必要条件。这种语言独立性为开辟者提供了极大的灵活性，允许他们根据项目需求自由选择编译器、开辟工具和开辟平台，而无需担心接口不兼容的问题。
  

在通信方面，应用程序可以通过多种模式向 RTOS 发出通信哀求。例如，应用可以哀求执行某个功能并暂停期待哀求完成，确保操纵的次序性和完备性；或者在发出哀求后继续运行，并通过轮询方式查询哀求的状态，以便实时了解操纵的进展情况；也可以仅在事务完成时吸收通知，镌汰不必要的资源占用和体系开销。这种多样化的通信模式选择，使得应用程序可以大概根据自身的需求和体系的实际情况，灵活地进行通信操纵，提高了体系的整体性能和效率。
五、ARINC 653 RTOS内部机制

RTOS 在整个体系中肩负着确保应用程序调理和分发功能完备性的重要使命。它通过一系列复杂而精细的算法和机制，为每个分区合理分配处理时间，精确调理每个进程的执行次序，确保体系的高效运行。同时，它还负责提供必要的内存和 I/O 资源，并通过与硬件管理机制的紧密协作，实现分区在时间和空间（内存）上的绝对隔离。这意味着在 IMA 平台上添加其他应用程序时，不会影响每个分区的时间确定性，即每个分区在特定时间的行为是可猜测和稳定的，确保了体系的可靠性和安全性。
实现这种高可靠性的一种有用方法是采用时间片轮转和应用分组调理策略。具体来说，将应用程序分别为严酷时间限制的组，每个组在每个时间片内都能确保获得特定命量的处理时间。在这个时间片内，组内的应用可以执行一定命量的预定义算法，确保其功能的实现。如果某个应用试图超出其分配的时间片，RTOS 会实时进行超时处理，防止其对其他应用造成干扰，保证体系的公平性和稳定性。
RTOS 具备强大的进程管理能力，可以大概准确辨认周期性和非周期性进程，并根据它们的特点和体系的资源状态进行合理的调理和分发。同时，它还为每个分区提供详细的健康状态信息和故障数据，以便体系管理员和相关软件可以大概实时了解体系的运行状态，接纳相应的措施进行维护和修复。由于 RTOS 在关键应用中必要高度可靠地运行，因此它必须符合严酷的认证标准，这些标准与它所负担的功能集合相匹配。为了满意这些认证要求，RTOS 的计划尽可能简便明确，镌汰不必要的复杂性和潜在的故障点。
在资源管理方面，RTOS 代表应用程序管理逻辑和物理资源，确保分配给不同应用的资源相互隔离，制止资源冲突和数据泄漏。它负责全面管理内存和通信资源，确保每个应用都能获得足够的资源来完成其任务，同时不会干扰其他应用的正常运行。当体系发生与电源故障或硬件错误相关的中断时，RTOS 可以大概实时吸收并处理这些中断，将相关事件准确地通报给健康监测器功能模块。健康监测器则根据这些信息，引导体系进行必要的恢复操纵或接纳其他应对措施，确保体系的稳定性和可靠性。此外，RTOS 还负责在规定的时间尺度内，将应用特定的软件中断或事件准确地通报给相应的应用程序，确保应用可以大概实时响应和处理这些事件，保证体系的实时性和响应性。
在处理通信哀求时，RTOS 必要完成一系列复杂的操纵。起首，它要根据应用的需求和体系的通信协议，设置符合的 I/O 格式，确保数据可以大概在不同设备和应用之间精确传输。然后，将格式化后的消息准确地通报给硬件接口，通过硬件接口将消息发送到目的设备或应用。为了确保时间确定性，ARINC 653 对每个消息的定义都包含了最大和最小响应时间，某些消息范例还允许应用设置超时规范。通过这些严酷的时间限制和规范，确保了应用程序与 RTOS 之间的全部通信，包括哀求、命令、响应、数据 I/O 等，都具有高度的可靠性和可猜测性，保证了体系的实时性能和稳定性。
ARINC 653 的第一部门详细阐述了 RTOS 的多个关键方面，包括分区管理、进程管理、时间管理、内存管理、分区间通信、分区内通信和健康监测等。这些方面相互关联、相互协作，共同构成了一个完备的 RTOS 功能体系。基于对 RTOS 的严酷定义，开辟者可以在模拟 RTOS 接口的通用盘算机上进行应用程序的集成和测试工作。这种开辟方式使得开辟者可以大概在无需实际硬件平台的情况下，提前对应用程序进行调试和优化，提高开辟效率，降低开辟成本。同时，由于 ARINC 653 标准的规范性和通用性，使得体系可以大概轻松托管各种不同范例的应用程序，而无需对 RTOS 进行大规模的修改。标准化的 RTOS 消息定义为将来接口的增强和扩展提供了清楚的路径，只要后续的 RTOS 定义是早期定义的超集，就可以大概确保在体系升级和功能扩展过程中不会出现兼容性问题，保证了体系的可连续发展和演进。
六、健康监测功能

健康监测器（HM）功能模块紧密集成在 RTOS 内部，并与由飞机计划师或体系集成商精心定义的恢复策略表进行交互。HM 的重要职责是全方位监测 IMA 平台内的硬件故障以及 RTOS 自身的故障。在硬件故障监测方面，通过内置测试（BIT）功能，可以大概有用检测内存和处理器等关键硬件组件的故障。一旦检测到硬件故障，硬件接口体系会根据具体的硬件实现方式进行当地硬件重新配置，这些重新配置操纵通常在硬件层面进行，对 IMA 体系的其他部门保持透明，确保体系的稳定性不受硬件故障的过分影响。
RTOS 密切关注负责软件分区完备性的硬件状态，并在检测到软件或硬件完备性故障时，实时与 HM 功能模块进行通信。由于健康监测功能与特定的 IMA 平台和飞机安装紧密相关，因此其软件被分别为 RTOS 健康监测部门和恢复策略表部门。恢复策略表必要进行详细的配置定义，并嵌入相应的恢复策略。RTOS 具备强大的错误陈诉功能，应用程序可以方便地访问该功能。当应用程序检测到操纵过程中的故障时，可以大概迅速将故障信息陈诉给 RTOS，RTOS 进而触发健康监测功能。应用程序也有责任查询体系的健康状态以及可能已经执行的重新配置操纵，以便实时了解体系的运行状态并做出相应的调整。RTOS 必须严酷遵循 RTOS 接口规范，为全部范例的应用程序提供标准的应用程序编程接口（API），确保体系的兼容性和可扩展性。
故障检测在多个层面展开，其焦点目的是在故障传播到接口边界之前进行有用遏制。除了自身监测技能外，应用程序的违规行为、通信故障以及应用程序检测到的故障都会被实时陈诉给 RTOS。体系通过一个精心计划的故障恢复表来指定针对特定故障应接纳的行动。这些行动由健康监测器启动，可能包括停止出现故障的应用程序，并启动备用应用程序来替换其功能，同时进行适当级别的陈诉，以便体系管理员和相关职员可以大概实时了解体系的运行状态。必要注意的是，具体的恢复行动在很大程度上依赖于 IMA 体系的整体计划架构和功能需求，不同的体系可能会根据自身的特点订定不同的恢复策略。
在健康监测过程中，存在两种范例的恢复表。一种是分区级别的恢复表，重要用于处理分区内的故障。当分区内发生错误时，当地分区健康监测表会发挥作用，它会明确定义错误的级别（是分区级别还是进程级别），并针对不同级别的错误订定相应的分区级别的行动方案。如果错误发生在进程级别，还会进一步定义具体的错误代码，以便更准确地定位和办理问题。另一种是体系级别的恢复表，用于处理涉及多个分区集成在一个模块上的故障情况。这种体系级别的恢复表可以大概协调多个分区之间的恢复操纵，确保整个体系在复杂故障情况下的稳定性和可靠性。随着航空电子行业的不断发展，健康监测的可接受方法也在连续演变。预计在 2009 - 2010 年期间，ARINC 653 标准将对这些新的发展和变革进行更新和反映，以确保标准的时效性和有用性。
七、软件应用

应用软件在 IMA 平台上以模块化的方式进行开辟，每个模块都被精心计划用来执行飞机上的特定功能。在现代航空电子技能的支持下，诸如飞行管理和数据链路通信管理等功能都可以通过软件实现，并利用通用的 IMA 盘算资源来运行。这些应用软件的开辟和验证过程严酷遵循与其功能相适应的关键级别标准，确保软件的可靠性和安全性。在 IMA 平台的运行环境中，每个应用软件模块都可以大概独立地利用平台提供的资源进行操纵，实现了功能的解耦和独立运行。
应用软件在体系中负担着重要的责任，此中包括特定功能的冗余管理。通过冗余计划，在部门组件出现故障时，体系可以大概自动切换到备用组件或备用路径，确保功能的一连性和可靠性。此外，应用软件还负责对来自外部传感器或其他体系的输入信号进行选择和故障监测。在信号选择方面，它可以大概根据预设的规则和算法，从多个输入信号中筛选出最可靠的信号进行处理，提高体系的准确性。在故障监测方面，它可以大概实时检测输入信号的异常情况，一旦发现故障，实时接纳相应的措施，如报警、切换信号源或启动备份体系等，保障体系的安全运行。
模块化的软件计划理念在 IMA 体系中得到了充实的应用，通过软件分区的方式，可以大概有用地将航空电子功能隔离在一个通用的硬件环境中。这种计划使得应用软件在很大程度上独立于硬件，提高了软件的可移植性和复用性。然而，也有一些特殊的应用可能必要特定的 I/O 传感器，例如皮托管静压探头等，这些传感器对于某些特定的飞行参数丈量至关重要。
软件模块可以由不同的独立开辟团队进行开辟，并方便地集成到 IMA 平台中。为了确保分区的完备性和独立性，分区负载映像是通过静态和独立的方式构建的。每个分区内的应用程序都作为独立的程序模块存在，与其他程序模块之间没有相互依赖关系。这些应用程序可能必要专门的控制和显示设备、I/O 处理功能以及相关的硬件支持，以实现其特定的功能。
在分区内，进程调理属性被巧妙地应用于改变进程的执行状态或执行次序。通过这种方式，即使不同应用程序的关键级别存在差异，一个应用程序的行为也不会对其他应用程序的完备性造成侵害。全部应用程序之间的通信都通过 RTOS 进行严酷管理，RTOS 的通信机制确保了接口的合规性，防止任何应用程序把持资源或导致其他应用程序长时间处于暂停状态。这种公平、高效的通信管理机制保证了体系的稳定性和可靠性，使得各个应用程序可以大概在 IMA 平台上协调运行。
在传统的应用程序开辟中，I/O 处理通常与飞机上特定的传感器配置紧密相关，这在一定程度上限制了软件的可移植性和复用性。为了办理这个问题，在应用软件架构的分区计划中，应将飞机特定的 I/O 软件与应用的功能和算法元素进行合理分离。如许，传感器 I/O 调理在逻辑上被定义为与传感器相关的独建功能，使得传感器数据的处理更加会合和规范。
大多数应用程序必要以特定的速率获取功能数据，而在传统的飞机体系中，传感器处理往往是将应用程序与特定飞机体系紧密绑定的关键因素。通过将传感器处理功能从应用程序中分离出来，可以明显提高应用程序的可移植性。此外，这种分离还使得传感器数据可以大概会合管理，具有特定特性的传感器数据可以被多个应用程序共享，提高了数据的利用率。当传感器特性发生变革时，只需在传感器数据管理器中进行相应的调整，而无需对每个应用程序进行修改，进一步增强了应用软件的可移植性和复用性。在体系运行过程中，应用软件由 RTOS 的调理组件以确定性的方式进行调用，确保每个应用程序都能在规定的时间和条件下得到执行，保证了体系的实时性和稳定性。
八、ARINC 653近况

ARINC 653 标准为了更好地满意航空电子行业不断发展的需求，始终处于连续演进的过程中。此中，Part 1 正在进行更新，其重要目的是使术语与 RTCA DO - 297/EUROCAE ED - 124（综合模块化航空电子设备（IMA）开辟指南和认证考虑因素）保持同等。这一术语的统一将有助于进一步加深行业内对 ARINC 653 原则的共同理解，促进不同构造和项目之间的沟通与协作。同时，也有利于在羁系机构中获得更广泛的认可，确保标准的合规性和权威性。在更新过程中，对一些关键术语进行了详细的阐述和解释，例如：

• 焦点模块：被定义为包含硬件资源（如焦点处理器和各类设备）的硬件组件。每个焦点模块可以容纳一个或多个独立的处理器，其架构会对 RTOS 的实现产生一定的影响，但不会改变应用软件与 RTOS 之间通过 APEX 接口进行交互的方式。这意味着在不同的焦点模块或同一焦点模块内的不同处理器之间，应用软件可以大概保持良好的可移植性，只要其与 RTOS 的接口保持稳定，就无需进行大规模的修改。
  
• 焦点软件：包括操纵体系和支持软件，其重要功能是管理平台资源，为应用软件的执行创造一个稳定、高效的环境。焦点软件在 IMA 体系中起着至关重要的桥梁作用，它协调硬件与应用软件之间的交互，确保体系的整体性能和功能实现。
  

ARINC 653 Part 2 定义了一系列扩展服务，这些服务虽然不是在全部 ARINC 653 实现中都必须使用，但在实际应用中却具有重要的代价。这些扩展服务是基于行业多年在 IMA 体系应用中的实践经验总结而来，可以大概为应用程序提供更多的功能支持和灵活性：

• 文件体系：在 Part 2 中定义的文件体系为数据存储提供了一种通用的管理方式。它类似于桌面环境中的文件体系，可以大概有用地隐蔽和管理模块上各种情势的数据存储细节。具体而言，它提供了一系列服务，如文件和目次的打开、关闭、读取、写入和删除等操纵。不同的实现可能会支持不同范例的存储介质，如随机存取存储器（RAM）、闪存（Flash）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）或基于网络的存储介质等。通过文件体系，多个分区可以方便地共享存储资源，同时文件体系会自动管理存储介质的底层细节，减轻了分区对存储管理的负担，提高了数据存储和访问的效率。
  
• 采样端口数据结构：该结构为交换参数数据提供了一套标准化的定义，此中包括了一种标准化的方法来转达数据的状态信息。其重要目的是镌汰参数格式的不必要变革，从而降低对定制 I/O 处理的需求。在实际应用中，当应用程序精确使用这些标准化的数据结构时，可以明显提高应用的可移植性，并提升焦点软件的运行效率。这与典范的航空数据总线（如 ARINC 429、ARINC 629、ARINC 664 P7 等）的原理类似，在这些数据总线上，消息负载格式遵循一套标准的范例和状态指示规则。由于分区间通信与数据总线通信有许多相似的目的和要求，因此采用类似的规则对于简化通信过程、提高通信可靠性具有重要意义。通过这种方式，可以大概更方便地在飞机总线和网络上实现 ARINC 653 分区间消息的传输和交换。
  
• 多个模块时间表：ARINC 653 引入多个模块时间表的概念，旨在使 IMA 体系可以大概在不同时间灵活地调理不同的功能。例如，在数据加载功能中，数据加载分区在数据加载阶段会获得特定的时间和空间分配，以确保可以大概充实利用中央处理单元的带宽，实现快速、高效的数据加载。而在数据加载完成后，体系会通过内置机制自动切换到正常的飞行操纵模式，此时数据加载功能处于停用状态。对于采用多个时间表的飞机，必要对每个模式以及模式之间的转换进行严酷的认证，确保体系在不同模式下的稳定性和可靠性，以及模式转换过程中的平滑过渡。
  
• 日记：在 ARINC 653 Part 2 中定义的日记是一种用于存储消息的重要手段。它具有在电源故障情况下保持存储数据完备性的能力，当模块电源恢复时，存储的数据可以被乐成恢复。每个日记仅由一个分区访问，其内部结构由非易失性存储器（NVM）中的缓冲区组成。当应用程序向日记中写入消息时，消息起首被存储在缓冲区中，然后再写入内存。这种缓冲区机制使得应用程序可以大概快速一连地写入多个消息，而无需在每次写入消息后期待写入 NVM 的时间，提高了日记记载的效率和实时性。
  
• 采样端口扩展：Part 2 中定义的采样端口扩展为采样端口增加了一些实用的服务，如 READ_UPDATED_SAMPLING_MESSAGE、GET_SAMPLING_PORT_CURRENT_STATUS 和 READ_SAMPLING_MESSAGE_CONDITIONAL 等。这些服务的重要目的是在应用程序读取采样端口消息时提供更大的灵活性，使应用程序可以大概根据不同的需求和条件更准确、高效地获取所需的信息，满意了复杂应用场景下对数据读取的多样化需求。
  
• 服务访问点（SAPs）：SAPs 是一种特殊的列队端口，在发送和吸收消息时，它允许应用程序访问寻址信息。与普通的 ARINC 653 列队端口服务相比，SAP 服务具有额外的参数来支持地点信息的管理。在客户端/服务器应用场景中，通常会有多个可能的吸收者，但对于特定的消息，必须指定唯一的吸收者。由于吸收者可能会实时变革，因此 SAP 为应用程序提供了一种有用的机制，使其可以大概对寻址过程进行一定程度的控制，确保消息可以大概准确无误地发送到目的吸收者。
  

Part 3 of ARINC 653 专注于为测试 RTOS 是否符合 ARINC 653 标准提供详细的引导。其最终目的是建立一套全面、标准的测试套件和测试代码，以确保不同供应商提供的 RTOS 实现都可以大概严酷遵循 ARINC 653 标准。目前，Part 3 仅涵盖了与 Part 1 中定义的 ARINC 653 必须服务相关的测试内容。对于扩展服务的同等性测试，将在将来的 ARINC 653 补充文档中提供。为了提高测试的准确性和可靠性，ARINC 积极鼓励 ARINC 653 操纵体系的开辟者共同互助，就独立测试的方法和标准告竣共识，促进整个行业的标准化发展。
在行业需求的推动下，即将推出的 ARINC 653 文档 Part 4 将是一个精简高效的子集。随着 ARINC 653 的广泛应用，对于支持非分区、单线程盘算平台的需求日益增长。Part 4 的重要目的是通过优化内存空间占用和提升处理器性能，满意这一特定场景的需求。具体而言，它致力于实现以下几个方面的目的：

• 镌汰代码量和体系状态：通过对 RTOS 代码进行精简，去除不必要的功能和冗余代码，镌汰体系的状态数量，从而降低体系的复杂性。这不仅有助于提高体系的运行效率，还可以大概使体系更易于分析和验证，为采用正式证明技能提供了可能。
  
• 简化动态和时间行为：简化体系的动态行为和时间特性，使其更易于理解和猜测。通过采用更简单、直观的算法和机制，镌汰体系在运行过程中的不确定性，提高体系的稳定性和可靠性。同时，也便于使用正式方法对体系进行分析和验证，确保体系符合相关的标准和规范。
  
• 提供必须服务：只提供满意体系根本功能需求的必须服务，制止包含任何未使用或无效的代码（如 deactivated 代码或 dead 代码）。如许可以进一步镌汰内存占用，提高体系的资源利用率，使体系更加轻量化和高效化。
  
• 简化健康监测器：对健康监测器进行简化计划，在保证其根本功能的条件下，降低其复杂性和资源斲丧。通过优化监测算法和镌汰不必要的监测项目，提高健康监测的效率和准确性，同时减轻体系的负担。
  

九、总结

ARINC 653 在综合模块化航空电子设备（IMA）的发展进程中扮演着极为关键的脚色。从行业应用的实际情况来看，空客 A380 和波音 787 等先进飞机的航电体系套件充实表现了行业对 IMA 的高度器重和积极投入。在 IMA 架构下，焦点软件具备强大的能力，可以大概支持多个航空电子应用程序的同时运行。这些应用程序可以并行开辟，并高效地部署在同一个盘算平台上，极大地提高了开辟效率和体系集成度。
ARINC 653 的出现为航空电子行业创造了一个充满活力和竞争力的贸易环境。在这个环境中，航电供应商可以大概方便地获取符合 EUROCAE ED - 12 和 RTCA DO - 178B 标准且达到 Level A（最严酷的软件认证级别）的 RTOS。这种标准化和严酷认证的市场环境促使供应商不断提升产品质量，确保只有最优质的产品可以大概在市场上立足，从而推动了整个行业的技能进步和发展。
除了明显降低 RTOS 的直接采购成本外，ARINC 653 还在航电应用软件的非经常性工程（NRE）成本管理方面发挥了重要作用。随着越来越多的 RTOS 产品遵循 ARINC 653 和 RTCA DO - 178B 标准，一个广泛接受和深入理解的行业生态环境正在逐渐形成。在这个环境中，应用开辟者、软件工程师、程序员、羁系机构以及整个航空电子社区都将从 IMA 的发展和 ARINC 653 的应用中受益。通过 IMA 原则的有用实施，数百万行的航空电子软件得以顺利开辟和允许，这些软件可以大概满意飞机在整个使用寿命周期内的各种运营需求，为航空运输的安全、高效运行提供了坚实的技能保障。
综上所述，ARINC 653 不仅是一项技能标准，更是推动航空电子行业发展的重要力量，它在提高体系性能、降低成本、保障安全等方面都发挥着不可替换的作用，对现代航空电子技能的发展产生了深远的影响。

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