Skaitmeninis modeliavimas. Įvadas

9. Skaitmeninis vaizdo stebėjimas Iki šiol dauguma šioje knygoje aptartų temų buvo susijusios su analoginiais vaizdo signalais. Dauguma šiuolaikinių vaizdo stebėjimo sistemų vis dar naudoja analogines kameras, nors vis daugiau gamintojų siūlo

2.2. Nealgoritminiai metodai

skaitmeninis modeliavimas.

Daugelio sudėtingų problemų sprendimo greitis naudojant programinį-algoritminį metodą bendrosios paskirties skaitmeniniame kompiuteryje yra nepakankamas ir nepatenkina kompiuterinio projektavimo (CAD) inžinerinių sistemų poreikių. Viena iš šių problemų klasių, plačiai naudojama inžinerinė praktika tiriant dinamiką (praeinančius procesus) sudėtingos sistemos automatizavimas yra aukšto laipsnio netiesinių diferencialinių lygčių sistemos paprastose išvestinėse. Siekiant paspartinti šių problemų sprendimą, CAD programinės ir techninės įrangos sistemose, be pagrindinio (pirmaujančio) bendrosios paskirties skaitmeninio kompiuterio, gali būti GVM, kurie yra orientuoti į problemą, sprendžiant netiesines diferencialines lygtis. Jie organizuojami skaitmeniniu pagrindu matematinis modeliavimas nealgoritminis metodas. Pastarasis leidžia padidinti CAD našumą dėl įgimto skaičiavimo proceso lygiagretumo, o diskretiškas (skaitmeninis) matematinių dydžių vaizdavimo metodas leidžia pasiekti apdorojimo tikslumą ne blogiau nei skaitmeniniame kompiuteryje. Šie GVM naudoja du skaitmeninio modeliavimo metodus:

1. Baigtinių skirtumų modeliavimas;

2. Iškrovos modeliavimas.

Pirmasis metodas, naudojamas GVM, tokiuose kaip skaitmeniniai diferencialiniai analizatoriai (DDA) ir skaitmeninės integravimo mašinos (DIM), yra gerai žinomas apytikslių (žingsnis po žingsnio) baigtinių skirtumų skaičiavimo metodas. Skaitmeniniai GVM valdymo blokai, sukurti ant skaitmeninės grandinės, apdoroja gana nedidelius atskirus matematinių dydžių žingsnius, perduodamus ryšio linijomis tarp veikiančių blokų. Įvestis ir išvestis matematiniai dydžiai atvaizduojami, saugomi ir kaupiami iš prieaugių skaitmeniniais n bitų kodais atvirkštiniuose skaitikliuose arba kaupiamuosiuose sumatorių registruose.

Visų kiekių prieaugiai dažniausiai koduojami viename mažos eilės vienete: D:=1ml. R. Tai atitinka visų apdorotų kiekių kvantavimą pastoviu tempu kvantavimas D=1. Todėl visų mašinų kiekių didėjimo greitis yra ribotas: |dS/dx|£1.

Vieno bito prieaugio ženklai koduojami ženklų kodavimo metodu dviejų laidų ryšio linijose tarp veikiančių blokų:

https://pandia.ru/text/78/244/images/image002_51.gif" width="476" height="64 src=">,

kur DSi=yiDx – integralo inkrementas i-tas žingsnis integracija, o integrandinės funkcijos y(x) – yi i-oji ordinatė apskaičiuojama kaupiant jos prieaugius:

https://pandia.ru/text/78/244/images/image004_39.gif" width="208" height="56 src=">

įvedus pastovų normalizavimo koeficientą kn = 2-n, prieaugiai prie integratorių išėjimų formuojami nuosekliai ir apdorojami sekančiuose integratoriuose taip pat nuosekliai. Išimtis yra kelių integrandų funkcijų sumos integravimas

https://pandia.ru/text/78/244/images/image006_34.gif" width="239" height="56 src=">

Tada išilgai kelių m įvesties linijų l-ojo žingsnio gali veikti sinchroniškai kokiame nors j-ajame žingsnyje. Nuosekliam sudėjimui jie yra išdėstyti per žingsnį, naudojant delsos linijas, padidinant įvesties kaupiklio laikrodžio dažnį m kartų. Todėl sumuojamų integrandų funkcijų skaičius paprastai ribojamas iki dviejų: m=2.

Skaitmeninio integratoriaus-sudėtuvo struktūrinė organizacija yra labai paprasta. Jis sukonstruotas nuosekliai jungiant šiuos funkcinius mazgus:

· 2AR grandinė su vėlinimo linija tз=0,5t viename iš įėjimų

· įvesties akumuliacinis integrandų funkcijų prieaugių sumatorius, kuris kaupia jų n bitų ordinates pagal įvesties žingsnius:

https://pandia.ru/text/78/244/images/image008_28.gif" width="411" height="194 src=">

Kai Dх:=(10) kodas yk perduodamas be pakeitimų, o kai Dх:=(01), išvestis sudaro atvirkštinį kodą įvesties kodui yk.

· integralinio išėjimo prieaugio generatorius: DSi:= perpildymo vienetas Si, perpildymo ženklą paverčiantis dvipoliu prieaugio kodu (paprasčiausiai įgyvendinama, jei neigiami sukaupti skaičiai Si pateikiami modifikuotame kode: tiesioginiame, atvirkštiniame arba komplementariame). Atitinkama skaitmeninio integratoriaus blokinė schema parodyta fig. 9.14 (p.260) vadovėlio. Skaitmeninio modelio grandinėse naudojamas šis skaitmeninio sumatoriaus-integratoriaus simbolis:

"Zn." nurodo inversijos vėliavėlę (-), jei ji reikalinga. Svarbus šio baigtinių skirtumų skaitmeninio modeliavimo metodo privalumas yra tas, kad tas pats skaitmeninis integratorius, nekeičiant jo grandinių, naudojamas tiesinėms ir netiesinėms operacijoms, reikalingoms įprastoms diferencialinėms lygtims išspręsti, atlikti. Tai paaiškinama tuo, kad programuojant CDA ir CIM pradinės lygtys išvestinėse konvertuojamos į lygtis diferencialuose. Pažvelkime į paprasčiausias skaitmeninių modelių programas:

1. kintamąjį x padauginus iš konstantos k:

Pereinant prie diferencialų dS=кdx, įsitikinsime, kad šią operaciją atlieka vienas integratorius su atitinkamu pradiniu nustatymu:

3. Daugyba S=xy, arba diferencialuose dS=xdy+ydx.

4.2. trigonometrines funkcijas, pvz., y=sinx, kuri yra antros eilės diferencialinės lygties sprendimas (nuo ), arba diferencialuose

Atsižvelgiant į tai, kad šių į problemas orientuotų kompiuterių sukūrimas reikalauja didelių papildomų sąnaudų statant techninėmis priemonėmis CAD dažnai naudoja paprastesnį jų organizavimo būdą, sujungiant masinės gamybos bendrosios paskirties skaitmeninius kompiuterius ir elektroninius analoginius kompiuterius (AVM), pastatytus ant operacinių stiprintuvų, į skaičiavimo kompleksą. Skaitmeninis kompiuteris ir skaitmeninis kompiuteris sujungiami naudojant standartinį konvertavimo ir sąsajos įrenginį (CTD), kurį daugiausia sudaro ADC ir DAC. Kompleksinė problema, kurią reikia išspręsti, programuojant kompleksą racionaliai padalinama į 2 dalis tarp analoginių ir skaitmeninių procesorių. Be to, analoginė dalis dažniausiai yra problemiškai orientuota į diferencialinių lygčių sprendimą ir naudojama bendrame skaičiavimo procese kaip greita paprogramė.

2.3 Hibridinių skaičiavimo sistemų (HCC) architektūra.

2.3.1. analoginio-skaitmeninio skaičiavimo komplekso (ADCC) struktūra

GVK arba ATsVK yra skaičiavimo kompleksas, kurį sudaro skaitmeninis kompiuteris ir bendrosios paskirties automatinis kompiuteris, sujungtas naudojant UPS, o skaitmeninėje dalyje yra papildoma programinė įranga, skirta automatizuoti analoginės dalies programavimą, valdyti informacijos mainus tarp analoginio ir skaitmeninės dalys, analoginės dalies stebėjimas ir testavimas, įvesties-išvesties procedūrų automatizavimas.

Panagrinėkime ADCC blokinę schemą su paprasčiausiu UPS, sukurtu ant vieno kanalo perjungiamų ADC ir DAC. Norint sukurti prielaidas automatizuoti AVM programavimą, valdant skaitmeninį kompiuterį, kaip AVM aparatinės įrangos dalis įvedami šie papildomi blokai:

1. Rankiniu būdu reguliuojamos kintamos varžos (potenciometrai) prie operacinių stiprintuvų įvadų operacinių blokų rinkinyje (NOB), jums žinomos iš laboratorinių darbų su TAU, pakeičiami skaitmeniniu būdu valdomomis varžomis (DCR), kurios naudojamos kaip integruotas DAC. grandinės;

3. Automatinis valdymo blokų prijungimas pagal analoginio modelio grandinę, sudarytą skaitmeniniame kompiuteryje (2.1 punktas), atliekamas automatinio perjungimo grandine (ASC), naudojant SAC raktų dvejetainį perjungimo vektorių, suformuotą skaitmeniniame kompiuteryje. ir saugomi problemos sprendimo metu UPS konfigūracijos informacijos registre (RN).

AVM darbo režimai: paruošimas, paleidimas, sustabdymas, grįžimas į pradinę būseną, rezultatų išvedimas į analoginius periferinius įrenginius (diagramų įrašymo įrenginius, dviejų koordinačių planšetinius įrašymo įrenginius - DRP) nustatomi iš kompiuterio pusės per UPS valdymo bloką ( UPS BU).

UPS valdymo blokas taip pat atlieka abipusį skaitmeninio kompiuterio ir automatinio kompiuterio veikimo sinchronizavimą: perduoda išorinius pertraukimo signalus iš analoginio modelio į skaitmeninio kompiuterio skaitmenines programas, valdydamas skaitmeninių dalių programas, sinchronizuoja užklausą taškai analoginiame modelyje, šiuose taškuose esančių įtampų konvertavimas į skaitmeninius kodus ir pastarųjų perdavimas per BSK ir kanalo įvestis-išvestis į skaitmeninio kompiuterio RAM; arba panašiai – atvirkštinis skaitmeninių kodų konvertavimas į elektros įtampas ir pastarųjų tiekimas į reikiamus taškus analoginio modelio veikimo blokų įvaduose. Šis principas funkcinė organizacija Skaitmeninių ir analoginių dalių sąveiką aparatinėje įrangoje palaiko UPS blokai: ADC ir DAC, AM ir ADM - analoginis multiplekseris ir demultiplekseris, ML - įvesties ir išvesties analoginės atminties blokai, sukurti ant įvairių panašių saugojimo atrankos grandinių (SSC). . Įėjimo SVX įėjimai (kairėje) yra prijungti prie reikiamų analoginio modelio grandinės taškų (atitinkamų veikimo blokų išėjimai). Reikiamais diskretiniais laiko momentais, valdant skaitmeniniam kompiuteriui, iš analoginio modelio paimamos atskiros analoginių signalų (elektros įtampos) pavyzdinės ordinatės ir saugomos laikinojoje saugojimo sistemoje. Tada SVR išėjimai yra apklausiami AM multiplekserio ir jų išėjimo įtampa ADC konvertuojama į skaitmeninius kodus, kurie tiesioginės prieigos režimu kaip skaičių blokas (tiesinis masyvas) įrašomi į skaitmeninio kompiuterio OP.

Atvirkštinio konvertavimo metu analoginės išvesties atminties ML antrosios grupės (dešinėje) SVH išėjimai, valdant skaitmeniniam kompiuteriui, prijungiami prie reikiamų analoginio modelio valdymo blokų įėjimų ir SVH įėjimai yra prijungti prie analoginio demultiplekserio išėjimų, kurių įėjimas tiekiamas DAC išėjimo įtampa. Tiesioginės prieigos režimu skaičių blokas nuskaitomas iš skaitmeninio kompiuterio OP. Kiekvienas skaičius konvertuojamas į DAC elektros įtampa, kuris, valdant skaitmeniniam kompiuteriui veikiančio ADM pagalba, įrašomas saugojimui viename iš laikinojo saugojimo sandėlių. Gautas kelių įtampų rinkinys saugomas keliose laikinosiose saugojimo sistemose skaitmeninės kompiuterinės programos nurodytam laiko intervalui (pavyzdžiui, sprendžiant problemą analoginėje dalyje) ir apdorojamas analoginiais operaciniais blokais.

2.3.2. Analogo organizavimo metodai -

skaitmeninis kompiuteris.

Skaitmeninių kompiuterių ir automatizuotų kompiuterių darbo režimų kaitaliojimo principas, sumažinantis valdymo sistemos sudėtingumą.

ATsVK naudojami sudėtingų automatikos sistemų, kuriose yra valdymo skaitmeniniai kompiuteriai, analoginiam-skaitmeniniam modeliavimui, taip pat sudėtingų matematinių uždavinių, reikalaujančių pernelyg didelių atminties išteklių ir kompiuterio darbo laiko sąnaudų, sprendimui pagreitinti. Pirmuoju atveju valdymo algoritmai programiškai imituojami skaitmeniniame kompiuteryje, o automatiniame kompiuteryje užprogramuojamas analoginis valdymo objekto matematinis modelis, o ACVK naudojamas kaip kompleksas valdymo algoritmų derinimui ir tikrinimui, atsižvelgiant į valdymo objekto netiesiškumas ir dinamika, į kuriuos labai sunku atsižvelgti kuriant algoritmus, jei nuolat neišsprendžiamos objekto diferencialinės lygtys, siekiant nustatyti jo reakciją į kiekvieną naują valdymo veiksmą.

Antruoju atveju, pavyzdžiui, sprendžiant diferencialines lygtis, bendroji gremėzdiška apytikslių skaičiavimų problema dalijama į dvi dalis, dažniausiai į analoginę dalį dedant intensyvius skaičiavimus, kurioms leistina 0,1...1% paklaida.

Pagal minėtą užduoties padalijimo į dvi dalis principą bei AVM ir skaitmeninio kompiuterio sąveikos organizavimo metodą, šiuolaikiniai skaitmeniniai kompiuteriai skirstomi į 4 analoginio-skaitmeninio skaičiavimo klases.

1, 2, 3 klasės gali būti įgyvendintos remiantis apgalvota ADVC struktūrine organizacija su supaprastintu UPS, pastatytu ant vieno kanalo ADC ir DAC.

1 klasė yra pati paprasčiausia AVM ir skaitmeninio kompiuterio sąveikos organizavimo prasme. Skaitmeninė ir analoginė dalys veikia skirtingu laiku, todėl nėra didelių reikalavimų AVM ir skaitmeninio kompiuterio veikimo sinchronizavimui bei skaitmeninio kompiuterio ir UPS spartai.

2 klasei reikalingas specialus kintamų AVM, DVM ir UPS veikimo režimų organizavimas kiekviename skaičiavimų ir sąveikos cikle.

Kadangi AC ir CC neveikia vienu metu, nekyla problemų dėl jų sinchronizavimo ir nėra didelių reikalavimų UPS bei skaitmeninio kompiuterio greičiui. Spręstinų uždavinių klasės: analoginio modelio parametrų optimizavimas, parametrinis identifikavimas, atsitiktinių procesų modeliavimas Monte Karlo metodu, analoginis-skaitmeninis automatinio valdymo sistemų modeliavimas ne realiu laiku, integralinės lygtys.

3 klasė reikalauja kitokio kintamų AVM, TsVM ir UPS veikimo režimų organizavimo.

A fazėje AC ir CC vienu metu atliekamos 2 dalinės užduotys sunki užduotis suderinami laike. CC fazėje B dažniausiai iš kintamosios srovės gaunamos ir išsaugomos diskrečios funkcijos argumentų reikšmės, tada A fazėje iš jų apskaičiuojamos ordinatės ir paruošiamos AC. sudėtingos funkcijos, kurios kitoje B fazėje perkeliamos į kintamąją srovę, kur saugomos analoginėje saugykloje (SVH), o vėliau panaudojamos kitoje fazėje A atliekant analoginius skaičiavimus ir pan. Sprendžinų uždavinių klasės: iteraciniai skaičiavimai, įprastų skaičiavimų sprendimas. difurai su nurodytomis ribinėmis sąlygomis, dinaminės problemos su grynu argumentų uždelsimu, integralinės lygtys, dalinės diferencialinės lygtys. 3 klasėje skaitmeninio kompiuterio ir skaitmeninio kompiuterio spartai nekeliami dideli reikalavimai, tačiau reikalingas tikslus skaitmeninio kompiuterio ir kompiuterio veikimo sinchronizavimas B fazėje, nes dėl skaitmeninio procesoriaus sustabdymo, asinchroninis kompiuterio valdymas. duomenų perdavimas neįmanomas, o sinchroninis duomenų blokų perdavimas vykdomas kontroliuojant tiesioginės prieigos valdikliui į atmintį (KPDP) skaitmeniniu kompiuterio įvesties/išvesties kanalu.

4 klasė dažniausiai yra analoginis-skaitmeninis skaitmeninių automatinio valdymo sistemų modeliavimas realiu laiku, skirtas tikrinti ir derinti valdymo skaitmenines kompiuterines programas dinamikoje. Tai yra sudėtingiausia AVM ir skaitmeninio kompiuterio sąveikos ir veikimo sinchronizavimo organizavimo požiūriu, nes čia sujungiamos A ir B fazės, skaičiavimo metu vyksta nuolatinis abipusis duomenų keitimasis, todėl reikalingas skaitmeninis kompiuteris ir maksimalaus greičio UPS.

Aukščiau pateikta UPS struktūrinė struktūra, tinkanti 1,2,3 klasėms, netaikoma 4 klasei. Pastarajai klasei reikalingas kelių kanalų ADC ir DAC organizavimas be multipleksavimo, papildomai įtraukiant lygiagrečius buferio registrus į BSC failo įvestį ir išvestį, keičiantis su skaitmeninio kompiuterio OP tiesioginės prieigos režimu. Kiekvieno registro turinys yra arba konvertuojamas atskirais lygiagrečiai sujungtais DAC, kai perduodami duomenys į AVM, arba generuojami atskirais lygiagrečiai sujungtais ADC, kai duomenys perduodami iš AVM į skaitmeninį kompiuterį.

2.3.3 ACVK programinės įrangos savybės.

Norint automatizuoti AVM programavimą naudojant skaitmeninį kompiuterį ir visiškai automatizuoti analoginio-skaitmeninio skaičiavimo procesą, tradicinė bendrosios paskirties skaitmeninio kompiuterio programinė įranga (žr. vadovėlyje 13.2 pav. 398 psl.) yra papildyta šiais programiniais moduliais:

1. Apdorojimo programose yra papildomų vertėjų su specialios kalbos analoginis-skaitmeninis modeliavimas, pavyzdžiui, Fortran-IV, papildytas paprogramėmis išplėstiniame surinkime, kuriame yra specialios analoginės-skaitmeninės komandos, pavyzdžiui, analoginei daliai valdyti naudojant skaitmeninę kompiuterinę programą, duomenų perdavimo tarp DF ir kintamosios srovės organizavimui, apdorojimo pertraukimams DF programų, inicijuotų analogine dalimi; sukuriama analoginio-skaitmeninio kompiliavimo sistema;

2. Darbo, derinimo ir priežiūros programos apima tarpmašininę keitimo tvarkyklę, skirtą valdyti analoginę dalį kaip periferinį procesorių, grafines rodymo programas, fiksuoti ir analizuoti rezultatus;

3. Taikomųjų programų bibliotekoje yra funkcijų skaičiavimo programos ir standartinės matematinės analoginės-skaitmeninės programos;

4. Įtraukti į diagnostikos programas Priežiūra supažindinti su UPS testais, AVM operacinių blokų testais;

5. Į OS valdymo programas įtraukta daugybė papildomų valdymo modulių:

Analoginio programavimo automatizavimo sistema (SAAP), susidedanti iš leksinis analizatorius; analizatorius(tikrinama, ar algoritmine kalba įvesta analoginė programa atitinka įrašymo sintaksės taisykles); blokinių diagramų generatoriai(analoginių modelių grandinių sudarymas ir kodavimas naudojant užsakymų mažinimo metodą ir numanomos funkcijos toks pat kaip ir 2.1 punkte); skaičiavimo programų blokas(analoginio modelio mastelio keitimas kaip nurodyta 2.1 punkte, analoginės dalies skaitmeninis programinis modeliavimas skaitmeniniame kompiuteryje su vienu skaičiavimu, siekiant apskaičiuoti numatomas didžiausias kintamųjų vertes ir patikslinti analoginio modelio mastelį, taip pat sukurti failą analoginės dalies statiniam ir dinaminiam valdymui po jos programavimo); išvesties pristatymo programas(analoginio modelio sintezuotos struktūros ekranas ir braižytuvas, analoginių programų kodų kontrolinis spausdinimas, mastelio faktoriai, statiniai ir dinaminiai valdymo failai);

· Automatizuotų kompiuterių ir skaitmeninių kompiuterių sinchronizavimo ir sąveikos paslauga (kintamų darbo režimų diegimas);

· Analoginės dalies inicijuotų pertraukimų apdorojimo paslauga;

· Programa, skirta valdyti duomenų mainus tarp AVM ir skaitmeninio kompiuterio;

· Programa, skirta valdyti analoginio modelio grandinių kodų įkėlimą į SAC (į RN);

· Statinio ir dinaminio valdymo režimo valdymo programa (į AVM įkeltos analoginės programos derinimas).

Remiantis analoginio-skaitmeninio programavimo automatizavimo rezultatais pagrindinio skaitmeninio kompiuterio magnetiniame diske, be tradicinių skaitmeninių failų, sukuriami šie papildomi duomenų failai, naudojami aukščiau minėtų papildomų ACVK programinės įrangos modulių: analoginis. bloko failas, perjungimo failas (SAC), statinio valdymo failas, dinaminio valdymo failas, analoginių funkcinių keitiklių paruošimo failas, papildinių standartinių analoginių-skaitmeninių programų biblioteka.

2.3.4. Analoginio-skaitmeninio modeliavimo kalbos.

Apsvarstyta skaitmeninio skaitmeninio kompiuterio architektūra leidžia aprašyti ir įvesti analogines-skaitmenines programas tik į pagrindinį skaitmeninį kompiuterį aukšto lygio algoritminėmis kalbomis. Šiuo tikslu tradicinės skaitmeninės programavimo kalbos yra papildytos specialiais objektų aprašymo operatoriais analoginis modeliavimas, duomenų perdavimo tarp kintamosios srovės ir nuolatinės srovės organizavimas, analoginės dalies valdymas skaitmenine kompiuterine programa, analoginės dalies pertraukimų apdorojimas, analoginio modelio parametrų nustatymas, analoginės dalies stebėjimas, užduotys oficialią informaciją ir taip toliau.

Naudojamos universalios kalbos, verčiamos kompiliacijos (Fortran IV) arba vertimo būdu (BASIC, Gibas, Focal, HOI), papildytos specialiomis paprogramėmis Assembly, kurias paprastai vadina Call... operatorius, nurodantis norimos paprogramės identifikatorių.

Siekiant padidinti CAAP veikimo greitį, jis paprastai aprašomas ir įvestyje naudoja specializuotas analoginio-skaitmeninio modeliavimo kalbas: CSSL, HLS, SL – 1, APSE, o vidiniam interpretavimui – Poliz kalba (atvirkštinė lenkų k. žymėjimas).

Į universalias kompiliuotas kalbas galima įvesti šias analogines-skaitmenines makrokomandas:

1. SPOT AA x– nustatykite potenciometrą (DCC) analoginėje dalyje adresu AA į padėtį (varžos reikšmę), atitinkančią skaitmeninio kodo reikšmę, saugomą skaitmeniniame kompiuteryje OP adresu x;

2. MLWJ AA x– nuskaityti analoginę reikšmę valdymo bloko išvestyje AC adresu AA, konvertuoti iš analoginio į skaitmeninį ir įrašyti gautą skaitmeninį kodą į skaitmeninį kompiuterį OP adresu x. Sąveika tarp analoginės ir skaitmeninės dalies gali būti apibūdinta kaip procedūros iškvietimas:

Iškvieskite JSDA AA x, kur JSDA yra atitinkamas papildinio paprogramės identifikatorius asamblėjos kalba, pavyzdžiui, diegimo procedūra – nustatykite reikšmę x iš DAC išvesties į adresą AA analoginėje dalyje.

Todėl labai svarbu suprasti, kaip sprendžiamos problemos lygiagretumo tipas turi įtakos lygiagrečiojo kompiuterio organizavimui.

3.1.1 Natūralus paralelizmas

savarankiškos užduotys.

Jis stebimas, jei orlaivyje vyksta nesusijusių užduočių srautas. Šiuo atveju produktyvumo didinimas gana lengvai pasiekiamas įvedant į „stambiagrūdį“ BC ansamblis savarankiškai veikiantys procesoriai, prijungti prie kelių modulių OP sąsajų ir įvesties/išvesties procesorių (I/O) inicijavimas.

OP modulių skaičius yra m>n+p, siekiant užtikrinti lygiagrečios prieigos prie visų procesorių ir visų PVV atminties galimybę bei padidinti kompiuterio atsparumą gedimams. Atsarginiai (m-n-p) OP moduliai būtini greitam atkūrimui sugedus veikiančiam moduliui ir procesorių bei procesų SSP saugojimui juose programos patikros taškuose, reikalinguose iš naujo paleisti procesoriaus ar OP modulio gedimo atveju.

Kiekvienai iš sprendžiamų užduočių sukuriama galimybė laikinai sujungti porą: Pi+OPj kaip autonomiškai veikiantį kompiuterį. Anksčiau tas pats OP modulis dirbo poromis: PVVk + OPj, o OPj programa ir duomenys buvo įvedami į įvesties buferį. Apdorojimo pabaigoje sutvarkomas išvesties buferis ir užpildomas OPj, o tada OPj modulis įdedamas į OPj+PVVr porą, kad būtų galima keistis su periferiniu įrenginiu.

Pagrindinis skaičiavimo procesų organizavimo uždavinys, išspręstas „dispečerinės“ sistemos programa, yra optimalus užduočių paskirstymas tarp lygiagrečių procesorių pagal jų apkrovos maksimizavimo arba prastovų sumažinimo kriterijų. Šia prasme jis yra optimalus asinchroninis užduočių įkėlimo į procesorius principas nelaukiant, kol užduotys bus apdorotos kituose užimtuose procesoriuose.

Jei įvesties užduočių paketas, sukauptas per tam tikrą laiko intervalą, yra saugomas VRAM, optimalaus asinchroninio planavimo problema kyla dėl optimalaus tvarkaraščio, kai užduotys paleidžiamos skirtinguose procesoriuose. Pagrindiniai tam reikalingi įvesties duomenys yra žinomų numatomų skaičiavimo apdorojimo laikų visoms sukauptos partijos užduotims rinkinys, kuris paprastai nurodomas jų užduočių valdymo kortelėse.

Nepaisant nepriklausomo užduočių pobūdžio visuose jų asinchroniniuose skaičiavimo procesuose, galimi konfliktai tarp jų dėl bendrų kompiuterių išteklių:

1) Bendros kelių sistemų OS paslaugos, pavyzdžiui, įvesties/išvesties pertrūkių arba iškvietimų į bendrą patikimumo OS apdorojimas gedimų ir paleidimų metu;

(О–) – ®О-Д – D ženklo pasikeitimas.

Atliekant operaciją I sluoksnyje, lygiagrečiai galima atlikti dvi operacijas II ir III sluoksniuose, jei ALU turėtų atitinkamą veikimo blokų perteklių.

Aukščiau aptartas operacijų lygiagretumas sprendžiant diferencialines lygtis ir apdorojant matricas priklauso taisyklingajai klasei, nes ta pati operacija kartojama daug kartų per skirtingus duomenis. Paskutinis pavyzdys kvadratinė lygtis turi netaisyklingą operacijų paraleliškumą, kai vienu metu galima vykdyti skirtingus duomenis skirtingi tipai operacijos.

Kaip parodyta aukščiau, norint naudoti reguliarų operacijų lygiagretumą gerinant našumą, jis tinkamas matricinė organizacija Lėktuvas su bendruoju valdymu.

IN bendras atvejis netaisyklingas operacijų lygiagretumas daugiau tinkamu būdu atsižvelgiama į produktyvumo padidėjimą srautinio perdavimo organizacija Kompiuteriai ir lėktuvai. Srautiniuose kompiuteriuose vietoj tradicinio fon Neumanno programinio skaičiavimo proceso valdymo pagal algoritmo nustatytą komandų seką, naudojamas atvirkštinis programos valdymo principas pagal operandų parengties laipsnį arba duomenų srautą. (operando srautas), nustatomas ne algoritmo, o operandų grafiko (duomenų perdavimo grafikas ).

Jei lygiagrečiame procesoriuje yra pakankamas apdorojimo įrenginių perteklius arba kompiuterinėje sistemoje perteklinių mikroprocesorių ansamblis, tai natūraliai ir automatiškai (be specialaus planavimo ir paleidimo planavimo) tuo pačiu metu bus atliekamos tos lygiagrečios operacijos, kurių operandai buvo paruošti ankstesniais skaičiavimais. įvykdyta mirties bausmė.

Skaičiavimo procesas prasideda nuo tų operacijų, kurių operandai yra pirminiai duomenys, pavyzdžiui, pirmame kvadratinės lygties GPA sluoksnyje vienu metu atliekamos trys operacijos, o vėliau, kai operandai yra paruošti, jis vystosi. Po to iškviečiama daugybos komanda, tada atimta ir loginės sąlygos patikrinimas, tada makrooperatorius (Ö) ir tik po to - dvi komandos vienu metu: sudėtis ir atimtis, o po jų - dvi identiškos dalybos komandos.

Orlaivių srauto organizavimo techninis įgyvendinimas galimas trimis būdais:

1) Specialių srautinio perdavimo mikroprocesorių, kurie priklauso specializuotų klasei, sukūrimas bus aptartas kitą semestrą;

2) Specialus skaičiavimo proceso organizavimas ir mašininės kalbos modifikavimas žemas lygis kelių mikroprocesorių kompleksiniuose kompiuteriuose, pastatytuose ant standartinių von Neumann mikroprocesorių;

3) Procesorių su to paties tipo operacinių vienetų pertekliumi sukūrimas ir operacinių sistemų su srauto metodu pridėjimas skaičiavimo procesui organizuoti (įdiegtas vietiniame srauto procesoriuje EC2703 ir superkompiuteryje Elbrus-2).

Rusijoje yra skaitmeninis modeliavimas: įrodytas NEOLANT

NEOLANT kompanija, remdamasi ilgamete informacijos modeliavimo patirtimi Rusijoje, sukūrė savo skaitmeninių objektų modelių tipologiją. pramonės įmonė. Klasifikacija grindžiama pagrindine užduotimi, kuriai modelis yra įdiegtas ir naudojamas, nuo objekto inžinerinių duomenų centralizavimo iki procesų stebėjimo, fizinių ir technologinių procesų modeliavimo bei personalo mokymo.

Pagal NEOLANT tipologiją išskiriami šeši informacijos modelių tipai (1 pav.).

Šiandien labiausiai paplitę pirmieji du tipai: „Dekoratyvinis“ 3D modelis ir inžinerinis 3D modelis. Tuo pačiu metu jie dažnai naudojami objektų planavimo ir projektavimo etape, nors jie taip pat gali būti efektyviai naudojami eksploatavimo problemoms spręsti.

NEOLANT kompanija siūlo jums pavyzdžių tikrų projektų, pateikiami vaizdo įrašų pavidalu, kurie aiškiai parodo tam tikrų tipų informacijos modelių galimybes.

Tipas:

Pavyzdys: 3D Maskvos paminklai (2 pav.).

Departamentui padeda apie 40 sostinės istorinių objektų informaciniai 3D modeliai kultūros paveldas Maskvos miestui formuojant ir įgyvendinant valstybės politiką šioje srityje valstybės apsauga, Rusijos Federacijos tautų kultūros paveldo objektų (istorijos ir kultūros paminklų) išsaugojimas, naudojimas ir populiarinimas. NEOLANT sukurta informacinė sistema išsprendžia šias problemas:

• erdvinės ir atributinės informacijos apie Maskvos miesto istorinio ir kultūrinio informacinio plano objektus rinkimas, kaupimas, saugojimas, priežiūra;
• patogios prieigos prie informacijos apie Maskvos miesto istorinio ir kultūrinio pagrindinio plano objektus, įskaitant jų statuso pasikeitimo istoriją, suteikimas;
• Maskvos miesto istorinio ir kultūrinio pagrindinio plano objektų 3D modelių peržiūros galimybės įgyvendinimas;
• dokumentų generavimas remiantis Maskvos miesto istorinio ir kultūrinio pagrindinio plano duomenimis.

Tipas: 3D informacinis modelis „Katalogas“.

Pavyzdys: visų dešimties Rusijos atominių elektrinių informaciniai modeliai (3 pav.).

Atominės elektrinės informacinis modelis leidžia organizuoti tiesioginę prieigą prie didžiulės vieningos duomenų ir dokumentų saugyklos naudojant vizualinius 3D objektų modelius. Be to, kiekvienam energijos blokui yra 2,5 tūkstančio tomų dokumentacijos, o kiekviename įrenginio modelyje yra apie 300–400 tūkstančių grafinių elementų.

Tipas: taikomas informacinis 3D modelis.

Pavyzdys: Kursko AE energetinių blokų eksploatavimo nutraukimo užtikrinimo informacinė sistema (4 pav.).

Sistema paremta 3D informaciniais objektų modeliais, prie kurių pridedama atributinė informacija, projektinė dokumentacija, technologinės schemos ir kt.

Sistema leidžia išspręsti šias taikomas problemas:

• Radiacijos stebėjimo duomenų rinkimas ir vizualizavimas;
• darbo planų rengimas;
• Pavojingų darbų imitacinis modeliavimas;
• išmontavimo, nukenksminimo ir susidarančių radioaktyviųjų atliekų kiekių apskaičiavimas; ir tt

Tipas: taikomos informacinis modelis.

Pavyzdys: modeliuojant statybos ir montavimo darbų eigą gamykloje (5 pav.).

Gamyklos objektų 3D modelių integravimas su kalendorinėmis ir resursų planavimo sistemomis leidžia optimizuoti statybos ir montavimo darbų eigą, stebėti statomų objektų būklę ir grafiko laikymąsi, kontroliuoti statybos subrangovus, gauti techninę ir sutartinę dokumentaciją tiesiogiai iš 3D modelis. Be to, toks taikomas informacinis modelis yra patogus rengiant susirinkimus ir planavimo sesijas – vizualiai pasiekiama informacija apie statybų eigą susirinkimo dalyviams nebereikia analizuoti ataskaitų ir dokumentų.

Tipas: simuliacinis modelis.

Pavyzdys: avarinių situacijų AE aikštelėje modeliavimas (6 pav.).

NEOLANT atliktas galimų avarinių situacijų atominėse elektrinėse modeliavimas yra būtinas siekiant užtikrinti aukštą šių įrenginių eksploatavimo saugos lygį. Projektas įgyvendintas Saugaus vystymosi problemų instituto užsakymu atominė energija(IBRAE) RAS.

Tipas: simuliacinis modelis/virtualus simuliatorius.

Pavyzdys: modeliavimo išmontavimo technologija, robotikos operatorių mokymas technologinių operacijų (7 pav.).

Belojarsko AE AMB-100 reaktoriaus blokui išmontuoti planuojama naudoti „bepilotę“ technologiją, tai yra, vietoje dirbs tik robotika. Imitacinis modeliavimas leido atlikti preliminarų technologijos testavimą, nustatyti daugybę problemų ir parengti pasiūlymus joms spręsti. Sukurtas imitacinis modelis taip pat bus naudojamas robotų operatoriams mokyti, o ateityje užtikrins energetinio bloko eksploatavimo nutraukimo darbų saugumą.

Skaitmeninis objektų modeliavimas – tinklaraštis profesionalams! Standartai, požiūriai į sąnaudas, modelių detalizavimas, taikomos problemos.

I-model.lj.ru – prisijunk prie mūsų!

Remiantis NEOLANT kompanijos medžiagomis

Skaitmeninis modeliavimas

realių reiškinių, procesų, prietaisų, sistemų ir kt. tyrimo metodas, pagrįstas jų matematinių modelių (Žr. Matematinį modelį) (matematinių aprašymų) tyrimu naudojant skaitmeninį kompiuterį. Skaitmeninio kompiuterio vykdoma programa taip pat yra savotiškas tiriamo objekto modelis. Skaitmeniniame modeliavime naudojamos specialios į problemą orientuotos modeliavimo kalbos; Viena iš plačiausiai naudojamų kalbų modeliuojant yra CSMP kalba, sukurta septintajame dešimtmetyje. JAV. Skaitmeninė matematika išsiskiria savo aiškumu ir pasižymi dideliu realių objektų tyrimo proceso automatizavimo laipsniu.