Digitálne modelovanie. Úvod

9. Digitálny video dohľad Väčšina tém diskutovaných v tejto knihe sa doteraz týkala analógových video signálov. Väčšina moderných video monitorovacích systémov stále používa analógové kamery, hoci ich ponúka rastúci počet výrobcov

2.2. Nealgoritmické metódy

digitálne modelovanie.

Rýchlosť riešenia množstva zložitých problémov pomocou programovo-algoritmickej metódy na všeobecnom digitálnom počítači je nedostatočná a neuspokojuje potreby inžinierskych systémov počítačom podporovaného projektovania (CAD). Jedna z týchto tried problémov, široko používaná v inžinierska prax pri štúdiu dynamiky (prechodné procesy) komplexné systémy automatizácia sú systémy nelineárnych diferenciálnych rovníc vysokých rádov v obyčajných deriváciách. Na urýchlenie riešenia týchto problémov môžu softvérové ​​a hardvérové ​​systémy CAD zahŕňať okrem hlavného (popredného) univerzálneho digitálneho počítača aj GVM, ktoré sú problémovo orientované na riešenie nelineárnych diferenciálnych rovníc. Sú organizované na digitálnom základe matematického modelovania nealgoritmická metóda. Ten vám umožňuje zvýšiť produktivitu CAD vďaka inherentnému paralelizmu výpočtového procesu a diskrétna (digitálna) metóda reprezentácie matematických veličín vám umožňuje dosiahnuť presnosť spracovania nie horšiu ako v digitálnom počítači. Tieto GVM používajú dve metódy digitálneho modelovania:

1. Modelovanie konečných rozdielov;

2. Modelovanie výboja.

Prvá metóda používaná v GVM, ako sú digitálne diferenciálne analyzátory (DDA) a digitálne integračné stroje (DIM), je dobre známa metóda približných (krok za krokom) výpočtov konečných rozdielov. Digitálne operačné jednotky GVM, postavené na digitálnych obvodoch, spracovávajú pomerne malé diskrétne prírastky matematických veličín prenášaných po komunikačných linkách medzi operačnými jednotkami. Vstup a výstup matematické veličiny sú reprezentované, ukladané a akumulované z prírastkov v digitálnych n-bitových kódoch v reverzných čítačoch alebo akumulačných sčítacích registroch.

Prírastky všetkých množstiev sú zvyčajne kódované v jednej nižšej jednotke: D:=1ml. R. Tomu zodpovedá kvantovanie podľa úrovne všetkých spracovaných veličín s stálym tempom kvantovanie D=1. V dôsledku toho je rýchlosť nárastu všetkých množstiev strojov obmedzená: |dS/dx|£1.

Znaky jednobitových prírastkov sú kódované metódou znakového kódovania na dvojvodičových komunikačných linkách medzi operačnými jednotkami:

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

kde DSi=yiDx – prírastok integrálu v i-tý krok integrácia a i-tá ordináta funkcie integrandu y(x) – yi sa vypočíta akumuláciou jej prírastkov:

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

pri zavedení konštantného normalizačného koeficientu kn = 2-n sa prírastky na výstupoch integrátorov vytvárajú postupne a spracovávajú v nasledujúcich integrátoroch tiež postupne. Výnimkou je integrácia súčtu viacerých integrandových funkcií

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

Potom pozdĺž niekoľkých m vstupných riadkov l-té prírastky môže pôsobiť synchrónne v niektorom kroku. Pre sekvenčné sčítanie sú rozmiestnené v rámci kroku pomocou oneskorovacích liniek, čím sa frekvencia hodín vstupnej akumulačnej sčítačky zvyšuje m-krát. Preto je počet sčítateľných integrandových funkcií zvyčajne obmedzený na dve: m=2.

Štrukturálna organizácia digitálneho integrátora-sčítača je veľmi jednoduchá. Je konštruovaný vo forme sériového zapojenia nasledujúcich funkčných celkov:

· Obvod 2OR s oneskorovacím vedením tз=0,5t na jednom zo vstupov

· vstupná akumulačná sčítačka prírastkov integrandových funkcií, ktorá akumuluje ich n-bitové súradnice podľa vstupných prírastkov:

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

Keď Dх:=(10) kód yk sa prenesie bez zmien a keď Dх:=(01), výstup vytvorí kód inverzný k vstupnému kódu yk.

· integrálny generátor výstupných prírastkov: DSi:= jednotka pretečenia Si, prevádzajúca znamienko pretečenia na bipolárny prírastkový kód (najjednoduchšie sa implementuje, ak sú záporné akumulované čísla Si reprezentované v modifikovanom kóde: priamy, inverzný alebo doplnkový). Zodpovedajúca bloková schéma digitálneho integrátora je znázornená na obr. 9.14 (str.260) učebnice. V obvodoch digitálneho modelu sa používa nasledujúci symbol pre digitálny sčítač-integrátor:

"Zn." označuje príznak inverzie (-), ak je to potrebné. Dôležitou výhodou tejto metódy digitálneho modelovania s konečným rozdielom je, že rovnaký digitálny integrátor bez zmeny jeho obvodov sa používa na vykonávanie lineárnych a nelineárnych operácií potrebných na riešenie bežných diferenciálnych rovníc. Vysvetľuje sa to tým, že pri programovaní CDA a CIM sa pôvodné rovnice v deriváciách prevedú na rovnice v diferenciáloch. Pozrime sa na najjednoduchšie programy digitálneho modelu:

1. násobenie premennej x konštantou k:

Ak prejdeme k diferenciálom dS=кdx, uistíme sa, že túto operáciu vykoná jeden integrátor so zodpovedajúcim počiatočným nastavením:

3. Násobenie S=xy, alebo v diferenciáloch dS=xdy+ydx.

4.2. goniometrické funkcie, napríklad y=sinx, čo je riešenie diferenciálnej rovnice druhého rádu (od ), alebo v diferenciáloch

Vzhľadom na to, že vytvorenie týchto problémovo orientovaných počítačov si vyžaduje značné dodatočné náklady pri budovaní technické prostriedky CAD často používa jednoduchší spôsob ich organizácie, a to kombináciou hromadne vyrábaných univerzálnych digitálnych počítačov a elektronických analógových počítačov (AVM) postavených na operačných zosilňovačoch do výpočtového komplexu. Digitálny počítač a digitálny počítač sú kombinované pomocou štandardného konverzného a prepojovacieho zariadenia (CTD), ktoré pozostáva hlavne z ADC a DAC. Komplexný problém, ktorý sa má vyriešiť, je pri programovaní komplexu racionálne rozdelený na 2 časti medzi analógové a digitálne procesory. Navyše, analógová časť je najčastejšie problémovo orientovaná pri riešení diferenciálnych rovníc a používa sa vo všeobecnom výpočtovom procese ako rýchly podprogram.

2.3 Architektúra hybridných výpočtových systémov (HCC).

2.3.1. štruktúra analógovo-digitálneho výpočtového komplexu (ADCC)

GVK alebo ATsVK je výpočtový komplex pozostávajúci z digitálneho počítača a univerzálneho automatického počítača, kombinovaného pomocou UPS a obsahujúceho v digitálnej časti dodatočný softvér na automatizáciu programovania analógovej časti, ktorý riadi výmenu informácií medzi analógovými a digitálnych častí, monitorovanie a testovanie analógovej časti, automatizácia vstupno-výstupných procedúr.

Pozrime sa na blokovú schému ADCC s najjednoduchším UPS, postaveným na jednokanálových prepínaných ADC a DAC. Na vytvorenie predpokladov pre automatizáciu programovania AVM pod kontrolou digitálneho počítača sú v rámci hardvéru AVM zavedené nasledujúce dodatočné bloky:

1. Ručne nastaviteľné premenné odpory (potenciometre) na vstupoch operačných zosilňovačov v zostave operačných jednotiek (NOB), Vám známe z laboratórnych prác na TAU, sú nahradené digitálne riadenými odpormi (DCR), ktoré sa používajú ako DAC integrované obvody;

3. Automatické pripojenie ovládacích jednotiek v súlade s analógovým modelovým obvodom zostaveným v digitálnom počítači (odsek 2.1) sa vykonáva automatickým spínacím obvodom (ASC) s použitím binárneho spínacieho vektora kľúčov SAC, vytvoreného v digitálnom počítači. a uložené počas riešenia problému v registri konfiguračných informácií (RN) v UPS.

Prevádzkové režimy AVM: príprava, spustenie, zastavenie, návrat do pôvodného stavu, výstup výsledkov na analógové periférne zariadenia (kartové zapisovače, dvojsúradnicové tabletové záznamové zariadenia - DRP) sa nastavujú zo strany počítača cez riadiacu jednotku UPS ( UPS BU).

Riadiaca jednotka UPS vykonáva aj vzájomnú synchronizáciu chodu digitálneho počítača a automatického počítača: prenáša externé prerušovacie signály z analógového modelu do digitálnych programov digitálneho počítača, pod riadením digitálnych dielčích programov synchronizuje polling body v analógovom modeli, konverziu napätí v týchto bodoch na digitálne kódy a ich prenos cez BSK a kanálový vstup-výstup do RAM digitálneho počítača; alebo podobne spätná konverzia digitálnych kódov na elektrické napätia a ich napájanie do požadovaných bodov na vstupoch operačných jednotiek analógového modelu. Tento princíp funkčná organizácia Interakcia digitálnych a analógových častí je podporovaná hardvérovo blokmi UPS: ADC a DAC, AM a ADM - analógový multiplexor a demultiplexer, ML - vstupné a výstupné analógové pamäťové bloky, postavené na rôznych podobných obvodoch vzorkovania úložiska (SSC) . Vstupy vstupu SVX (vľavo) sú pripojené k požadovaným bodom obvodu analógového modelu (výstupy príslušných operačných blokov). V nevyhnutných diskrétnych okamihoch, pod kontrolou digitálneho počítača, sú jednotlivé vzorové súradnice analógových signálov (elektrické napätia) prevzaté z analógového modelu a uložené v dočasnom úložnom systéme. Potom sú výstupy SVR dotazované AM multiplexerom a ich výstupné napätia sú konvertované ADC na digitálne kódy, ktoré sa v režime priameho prístupu ako blok čísel (lineárne pole) zapisujú do OP digitálneho počítača.

Pri inverznej konverzii sú výstupy SVX druhej skupiny výstupnej analógovej pamäte ML (vpravo) pripojené pod kontrolou digitálneho počítača k požadovaným vstupom operačných jednotiek analógového modelu a vstupy SVX sú pripojené k výstupom analógového demultiplexora, ktorého vstup je napájaný výstupným napätím DAC. V režime priameho prístupu sa z OP digitálneho počítača načíta blok čísel. Každé z čísel sa prevedie na vstup DAC elektrické napätie, ktorý sa pod kontrolou digitálneho počítača pomocou spusteného ADM zaeviduje na uskladnenie v niektorom z dočasných skladov. Výsledný súbor niekoľkých napätí je uložený v niekoľkých dočasných pamäťových systémoch na časový interval určený digitálnym počítačovým programom (napríklad pri riešení problému v analógovej časti) a je spracovávaný analógovými operačnými jednotkami.

2.3.2. Metódy organizovania analógových -

digitálnej výpočtovej techniky.

Princíp striedania prevádzkových režimov digitálnych počítačov a automatizovaných počítačov, čím sa znižuje zložitosť riadiaceho systému.

ATsVK sa používajú na analógovo-digitálne modelovanie zložitých automatizačných systémov obsahujúcich riadiace digitálne počítače, ako aj na urýchlenie riešenia zložitých matematických problémov, ktoré si vyžadujú nadmernú spotrebu pamäťových zdrojov a počítačového času počítača. V prvom prípade sú riadiace algoritmy programovo simulované na digitálnom počítači a v automatickom počítači je naprogramovaný analógový matematický model riadiaceho objektu a ACVK sa používa ako komplex na ladenie a overovanie riadiacich algoritmov, berúc do úvahy nelinearita a dynamika riadiaceho objektu, ktoré je veľmi ťažké brať do úvahy pri vývoji algoritmov, ak neustále neriešime diferenciálne rovnice objektu na určenie jeho odozvy na každú novú riadiacu akciu.

V druhom prípade, napríklad pri riešení diferenciálnych rovníc, sa všeobecná ťažkopádna úloha približných výpočtov rozdelí na dve časti, pričom výpočtovo náročné výpočty sa zvyčajne umiestňujú do analógovej časti, pre ktorú je prípustná chyba 0,1...1 %.

Podľa princípu vyššie uvedeného rozdelenia úlohy na dve časti a spôsobu organizácie interakcie medzi AVM a digitálnym počítačom sú moderné digitálne počítače rozdelené do 4 tried analógovo-digitálnej výpočtovej techniky.

Triedy 1,2,3 môžu byť implementované na základe uvažovanej štrukturálnej organizácie ADCC so zjednodušeným UPS postaveným na jednokanálových ADC a DAC.

Trieda 1 je najjednoduchšia z hľadiska organizácie interakcie medzi AVM a digitálnym počítačom. Digitálna a analógová časť pracujú v rôznych časoch, a preto nie sú kladené vysoké nároky na synchronizáciu chodu AVM a digitálneho počítača a rýchlosť digitálneho počítača a UPS.

Trieda 2 vyžaduje špeciálnu organizáciu striedajúcich sa prevádzkových režimov AVM, DVM a UPS v každom cykle výpočtov a interakcie

Keďže AC a CC nepracujú súčasne, nevznikajú problémy s ich synchronizáciou a nie sú kladené vysoké nároky na rýchlosť UPS a digitálneho počítača. Triedy problémov, ktoré sa majú riešiť: optimalizácia parametrov analógového modelu, parametrická identifikácia, modelovanie náhodných procesov metódou Monte Carlo, analógovo-digitálne modelovanie automatických riadiacich systémov nie v reálnom čase, integrálne rovnice.

Trieda 3 vyžaduje inú organizáciu striedajúcich sa prevádzkových režimov AVM, TsVM a UPS.

Vo fáze A sa v AC a KC vykonávajú súčasne 2 čiastkové úlohy jednej komplexná úlohačasovo kompatibilné. V CC vo fáze B sa diskrétne hodnoty argumentov funkcií najčastejšie prijímajú z AC a ukladajú, potom vo fáze A sa z nich vypočítavajú súradnice a pripravujú sa pre AC. komplexné funkcie, ktoré sa v ďalšej fáze B prenesú do AC, kde sa uložia do analógového úložiska (SVH) a potom sa použijú v ďalšej fáze A pri analógových výpočtoch atď. Triedy problémov na riešenie: iteračné výpočty, riešenie bežných difury s danými okrajovými podmienkami, dynamické úlohy s čistým oneskorením argumentov, integrálne rovnice, parciálne diferenciálne rovnice. V triede 3 nie sú kladené vysoké nároky na rýchlosť číslicového počítača a číslicového počítača, ale je potrebná presná synchronizácia chodu číslicového počítača a číslicového počítača vo fáze B, keďže v dôsledku zastavenia číslicového procesora dochádza k asynchrónnemu riadeniu. Prenos dát nie je možný a synchrónny prenos dátových blokov sa uskutočňuje pod kontrolou riadiacej jednotky s priamym prístupom do pamäte (KPDP) cez vstupný/výstupný kanál digitálneho počítača.

Trieda 4 je najčastejšie analógovo-digitálne modelovanie digitálnych automatických riadiacich systémov v reálnom čase na kontrolu a ladenie riadiacich digitálnych počítačových programov v dynamike. Je to najzložitejšie z hľadiska organizácie interakcie a synchronizácie prevádzky AVM a digitálneho počítača, keďže sa tu kombinujú fázy A a B, dochádza k neustálej vzájomnej výmene údajov počas procesu výpočtu, a preto sa využíva digitálneho počítača a UPS s maximálnou rýchlosťou.

Konštrukčné usporiadanie UPS, uvedené vyššie a vhodné pre triedy 1,2,3, nie je použiteľné v triede 4. Druhá trieda vyžaduje viackanálovú organizáciu ADC a DAC bez multiplexovania s dodatočným zahrnutím paralelných vyrovnávacích registrov na vstupe a výstupe súboru BSC, ktoré sa vymieňajú s OP digitálneho počítača v režime priameho prístupu. Obsah každého registra je buď konvertovaný samostatnými paralelne pripojenými DAC pri prenose údajov do AVM, alebo generovaný samostatnými paralelne pripojenými ADC pri prenose údajov z AVM do digitálneho počítača.

2.3.3 Vlastnosti softvéru ACVK.

Pre automatizáciu programovania AVM pomocou digitálneho počítača a plnú automatizáciu analógovo-digitálneho výpočtového procesu je tradičný univerzálny digitálny počítačový softvér (pozri obr. 13.2 s. 398 v učebnici) doplnený nasledujúcimi softvérovými modulmi:

1. Programy spracovania zahŕňajú ďalšie prekladače s špeciálne jazyky analógovo-digitálne modelovanie, napríklad Fortran-IV, doplnené o podprogramy v rozšírenom asembleri obsahujúce špeciálne analógovo-digitálne príkazy, napríklad na ovládanie analógovej časti pomocou digitálneho počítačového programu, organizovanie prenosu dát medzi DF a AC, spracovanie prerušení DF programy inicializované analógovou časťou; je vytvorený analógovo-digitálny kompilačný systém;

2. Pracovné, ladiace a údržbové programy zahŕňajú medzistrojový výmenný ovládač na riadenie analógovej časti ako periférneho procesora, grafické zobrazovacie programy, zaznamenávanie a analýzu výsledkov;

3. Knižnica aplikovaných programov obsahuje programy na výpočet funkcií a štandardné matematické analógovo-digitálne programy;

4. Zahrnuté v diagnostických programoch Údržba zaviesť testy UPS, testy prevádzkových jednotiek AVM;

5. Do riadiacich programov OS je zavedený celý rad prídavných riadiacich modulov:

Automatizačný systém pre analógové programovanie (SAAP), pozostávajúci z lexikálny analyzátor; syntaktický analyzátor(kontrola súladu analógového programu zadaného v algoritmickom jazyku s pravidlami syntaxe záznamu); generátory blokových schém(zloženie a kódovanie obvodov analógových modelov pomocou metódy redukcie rádu a implicitné funkcie rovnaké ako v odseku 2.1); blok výpočtových programov(škálovanie analógového modelu ako v článku 2.1, digitálne softvérové ​​modelovanie analógovej časti na digitálnom počítači s jediným výpočtom na výpočet očakávaných maximálnych hodnôt premenných a objasnenie škálovania analógového modelu, ako aj vytvorenie súboru pre statické a dynamické riadenie analógovej časti po jej naprogramovaní); výstupné prezentačné programy(zobrazenie a plotter syntetizovanej štruktúry analógového modelu, kontrolný výtlačok analógových programových kódov, mierkové faktory, statické a dynamické riadiace súbory);

· Služba pre synchronizáciu a interakciu automatizovaných počítačov a digitálnych počítačov (implementácia striedavých prevádzkových režimov);

· Služba spracovania prerušení inicializovaných analógovou časťou;

· Program na riadenie výmeny dát medzi AVM a digitálnym počítačom;

· Program na riadenie nahrávania kódov analógových modelových obvodov do SAC (v RN);

· Program na ovládanie statického a dynamického režimu riadenia (ladenie analógového programu nahratého do AVM).

Na základe výsledkov automatizácie analógovo-digitálneho programovania na magnetickom disku hostiteľského digitálneho počítača sa okrem tradičných digitálnych súborov vytvoria nasledujúce doplnkové dátové súbory, ktoré využívajú vyššie uvedené doplnkové moduly softvéru ACVK: analógové blokový súbor, prepínací súbor (pre SAC), statický riadiaci súbor, dynamický riadiaci súbor, prípravný súbor pre analógové funkčné prevodníky, knižnica zásuvných štandardných analógovo-digitálnych programov.

2.3.4. Jazyky analógovo-digitálneho modelovania.

Uvažovaná architektúra digitálneho počítača vám umožňuje popisovať a zadávať analógovo-digitálne programy iba do hostiteľského digitálneho počítača vo vysokoúrovňových algoritmických jazykoch. Na tento účel sú tradičné digitálne programovacie jazyky doplnené o špeciálne operátory popisu objektov analógové modelovanie, organizovanie prenosu dát medzi AC a DC, ovládanie analógovej časti pomocou digitálneho počítačového programu, spracovanie prerušení z analógovej časti, nastavenie parametrov analógového modelu, monitorovanie analógovej časti, úlohy oficiálne informácie a tak ďalej.

Používajú sa univerzálne jazyky preložené kompiláciou (Fortran IV) alebo interpretáciou (BASIC, Gibas, Focal, HOI), doplnené o špeciálne podprogramy v Assembly, ktoré zvyčajne volá operátor Call... s uvedením identifikátora požadovaného podprogramu.

V záujme zvýšenia rýchlosti fungovania CAAP sa zvyčajne popisuje a používa špecializované analógovo-digitálne modelovacie jazyky na vstupe: CSSL, HLS, SL – 1, APSE a na internú interpretáciu jazyk Poliz (reverzná poľština zápis).

Nasledujúce analógovo-digitálne makro inštrukcie možno zadať do univerzálnych kompilovaných jazykov:

1. SPOT AA x– nastavte potenciometer (DCC) v analógovej časti s adresou AA do polohy (hodnoty odporu) zodpovedajúcej hodnote digitálneho kódu uloženej v digitálnom počítači OP na adrese x;

2. MLWJ AA x– načítajte analógovú hodnotu na výstupe pracovnej jednotky v AC s adresou AA, podrobte ju analógovo-digitálnej konverzii a výsledný digitálny kód zapíšte do digitálneho počítača OP na adrese x. Interakciu medzi analógovou časťou a digitálnou časťou možno opísať ako volanie procedúry:

Zavolajte JSDA AA x, kde JSDA je zodpovedajúci identifikátor zásuvného podprogramu v jazyku Assembly, napríklad postup inštalácie - nastavte hodnotu x z výstupu DAC na adresu AA v analógovej časti.

Preto je veľmi dôležité pochopiť, ako typ paralelizmu riešeného problému ovplyvňuje spôsob organizácie paralelného počítača.

3.1.1 Prirodzený paralelizmus

samostatné úlohy.

Pozoruje sa, ak v lietadle prebieha tok nesúvisiacich úloh. V tomto prípade sa zvýšenie produktivity pomerne ľahko dosiahne zavedením do „hrubozrnného“ BC súbor samostatne fungujúce procesory pripojené na rozhrania viacmodulového OP a inicializácia vstupno/výstupných procesorov (I/O).

Počet modulov OP je m>n+p, aby sa zabezpečila možnosť paralelného prístupu k pamäti všetkých procesorov spracovania a všetkých PVV a zvýšila sa chybovosť počítača. Záložné (m-n-p) moduly OP sú potrebné pre rýchlu obnovu v prípade poruchy pracovného modulu a pre uloženie SSP procesorov a procesov na kontrolných bodoch programu potrebných na reštart v prípade poruchy procesora alebo modulu OP.

Pre každú z riešených úloh je vytvorená možnosť dočasne spojiť dvojicu: Pi+OPj ako autonómne fungujúci počítač. Predtým ten istý modul OP pracoval vo dvojiciach: PVVk + OPj a v OPj sa program a dáta zadávali do vstupnej vyrovnávacej pamäte. Na konci spracovania sa zorganizuje výstupná vyrovnávacia pamäť a naplní sa OPj a potom sa do dvojice OPj+PVVr vloží modul OPj na výmenu s periférnym zariadením.

Hlavnou úlohou organizácie výpočtových procesov, ktorú rieši systémový program „dispečer“, je optimálne rozdelenie úloh medzi paralelné procesory podľa kritéria maximalizácie ich zaťaženia, prípadne minimalizácie ich prestojov. V tomto zmysle je to optimálne asynchrónne princíp načítania úloh do procesorov bez čakania na spracovanie úloh v iných vyťažených procesoroch.

Ak je balík vstupných úloh nahromadených v určitom časovom intervale uložený vo VRAM, problém optimálneho asynchrónneho plánovania sa týka vytvorenia optimálneho plánu, keď sa úlohy spúšťajú na rôznych procesoroch. Hlavnými vstupnými údajmi potrebnými na to je súbor známych očakávaných výpočtových časov spracovania pre všetky úlohy akumulovanej dávky, ktoré sú zvyčajne uvedené v kontrolných kartách ich úloh.

Napriek nezávislej povahe úloh v súhrne ich asynchrónnych výpočtových procesov sú možné konflikty medzi nimi pre zdieľané počítačové zdroje:

1) Služby spoločného viacsystémového OS, napríklad spracovanie prerušení I/O alebo volaní spoločného spoľahlivého OS počas zlyhaní a reštartov;

(О–) – ®О-Д – zmena znamienka D.

S operáciou vo vrstve I by sa dve operácie každá vo vrstvách II a III mohli vykonávať paralelne, ak ALU mala zodpovedajúci nadbytok operačných blokov.

Paralelnosť operácií diskutovaná vyššie pri riešení diferenciálnych rovníc a pri spracovaní matíc patrí do bežnej triedy, pretože rovnaká operácia sa mnohokrát opakuje nad rôznymi údajmi. Posledný príklad kvadratická rovnica má nepravidelný paralelizmus operácií, kedy je možné súčasné vykonávanie na rôznych dátach odlišné typy operácií.

Ako je uvedené vyššie, na používanie pravidelného paralelizmu operácií pri zlepšovaní výkonu je vhodný maticová organizácia Lietadlo so všeobecným riadením.

IN všeobecný prípad nepravidelný paralelizmus operácií viac vhodným spôsobom zohľadňuje zvýšenie produktivity organizáciu streamovania Počítače a lietadlá. V streamingových počítačoch sa namiesto tradičného von Neumannovho programového riadenia výpočtového procesu v súlade s poradím príkazov určeným algoritmom používa opačný princíp riadenia programu podľa stupňa pripravenosti operandov, resp. (tok operandov), určený nie algoritmom, ale grafom operandov (graf prenosu údajov).

Ak existuje dostatočný prebytok procesných zariadení v paralelnom procesore alebo súbor redundantných mikroprocesorov v počítačovom systéme, potom prirodzene a automaticky (bez špeciálneho plánovania a plánovania spúšťania) budú paralelné operácie, ktorých operandy boli pripravené predchádzajúcimi výpočtami, súčasne popravený.

Výpočtový proces začína tými operáciami, ktorých operandy sú pôvodné údaje, napríklad v prvej vrstve GPA kvadratickej rovnice sa súčasne vykonajú tri operácie a potom sa vyvíja, keď sú operandy pripravené. Potom sa zavolá príkaz násobenia, potom odčítanie a kontrola logickej podmienky, potom makrooperátor (Ö) a až potom - dva príkazy súčasne: sčítanie a odčítanie a po nich dva rovnaké príkazy na delenie.

Technická implementácia organizácie toku lietadiel je možná tromi spôsobmi:

1) Vytvorenie špeciálnych streamovacích mikroprocesorov, ktoré patria do triedy špecializovaných a o ktorých bude reč v nasledujúcom semestri;

2) Špeciálna organizácia výpočtového procesu a úprava strojového jazyka nízky level v počítačoch s viacerými mikroprocesormi postavenými na štandardných von Neumannových mikroprocesoroch;

3) Vytvorenie procesorov s prebytkom rovnakého typu operačných jednotiek a pridanie operačných systémov pomocou streamovej metódy na organizáciu výpočtového procesu (implementované v domácom stream procesore EC2703 a superpočítači Elbrus-2).

V Rusku existuje digitálne modelovanie: osvedčené v NEOLANT

Spoločnosť NEOLANT na základe dlhoročných skúseností s informačným modelovaním v Rusku vyvinula vlastnú typológiu digitálnych modelov objektov priemyselný podnik. Klasifikácia je založená na kľúčovej úlohe, pre ktorú je model implementovaný a používaný, od centralizácie inžinierskych dát pre objekt až po monitorovanie procesov, modelovanie fyzikálnych a technologických procesov a školenie personálu.

V súlade s typológiou NEOLANT sa rozlišuje šesť typov informačných modelov (obr. 1).

Najbežnejšie sú dnes prvé dva typy: 3D model „Dekorácia“ a inžiniersky 3D model. Okrem toho sa často používajú vo fáze plánovania a projektovania zariadení, hoci sa dajú efektívne použiť aj na riešenie prevádzkových problémov.

Príklady vám ponúka spoločnosť NEOLANT skutočné projekty, prezentované vo forme videí, ktoré jasne demonštrujú schopnosti určitých typov informačných modelov.

Typ:

Príklad: 3D pamiatky Moskvy (obr. 2).

Rezortu pomáhajú informačné 3D modely asi 40 historických objektov hlavného mesta kultúrne dedičstvo mesta Moskvy pri formovaní a realizácii štátnej politiky v danej oblasti štátna ochrana, zachovanie, využívanie a popularizácia miest kultúrneho dedičstva (historických a kultúrnych pamiatok) národov Ruskej federácie. Informačný systém vytvorený spoločnosťou NEOLANT rieši nasledovné problémy:

• zhromažďovanie, zhromažďovanie, uchovávanie, udržiavanie priestorových a atribútových informácií o objektoch historického a kultúrneho referenčného plánu mesta Moskvy;
• poskytovanie pohodlného prístupu k informáciám o objektoch historického a kultúrneho základného plánu mesta Moskva vrátane histórie zmien ich stavu;
• implementácia schopnosti prezerať 3D modely objektov historického a kultúrneho základného plánu mesta Moskva;
• generovanie dokumentov na základe údajov z historického a kultúrneho základného plánu mesta Moskvy.

Typ: 3D informačný model „Adresár“.

Príklad: informačné modely všetkých desiatich ruských jadrových elektrární (obr. 3).

Informačný model jadrovej elektrárne umožňuje organizovať okamžitý prístup k obrovskému jednotnému úložisku údajov a dokumentácie pomocou vizuálnych 3D modelov objektov. Okrem toho pre každú pohonnú jednotku existuje 2,5 tisíc zväzkov dokumentácie a každý model zariadenia obsahuje približne 300 - 400 tisíc grafických prvkov.

Typ: aplikovaný informačný 3D model.

Príklad: informačný systém na zabezpečenie vyraďovania energetických blokov JE Kursk (obr. 4).

Systém je založený na 3D informačných modeloch objektov, ku ktorým sú pripojené atribútové informácie, projektová dokumentácia, technologické schémy a pod.

Systém vám umožňuje riešiť nasledujúce aplikované problémy:

• zber a vizualizácia údajov z monitorovania žiarenia;
• vypracovanie pracovných plánov;
• simulačné modelovanie rizikových prác;
• výpočet objemov demontáže, dekontaminácie a vzniknutého rádioaktívneho odpadu; atď.

Typ: aplikovaný informačný model.

Príklad: modelovanie postupu stavebných a inštalačných prác na prevádzke (obr. 5).

Integrácia 3D modelov zariadení závodu so systémami kalendára a plánovania zdrojov umožňuje optimalizovať priebeh stavebných a inštalačných prác, sledovať stav objektov vo výstavbe a dodržiavanie harmonogramu, kontrolovať subdodávateľov stavby a dostávať technickú a zmluvnú dokumentáciu priamo od 3D model. Okrem toho je takýto aplikovaný informačný model vhodný na organizovanie stretnutí a plánovanie stretnutí - vizuálny prístup k informáciám o postupe výstavby eliminuje potrebu účastníkov stretnutia analyzovať správy a dokumenty.

Typ: simulačný model.

Príklad: modelovanie havarijných situácií v areáli JE (obr. 6).

Modelovanie potenciálnych havarijných situácií v jadrových elektrárňach realizované spoločnosťou NEOLANT je nevyhnutné na zabezpečenie vysokej úrovne prevádzkovej bezpečnosti týchto zariadení. Projekt bol realizovaný na objednávku Inštitútu pre problémy bezpečného rozvoja jadrová energia(IBRAE) RAS.

Typ: simulačný model/virtuálny simulátor.

Príklad: modelovanie technológie demontáže, školenie operátorov robotiky v technologických operáciách (obr. 7).

Na demontáž reaktorového bloku AMB-100 v JE Belojarsk sa plánuje použiť „bezpilotnú“ technológiu, to znamená, že na mieste bude fungovať iba robotika. Simulačné modelovanie umožnilo vykonať predbežné testovanie technológie, identifikovať množstvo problémov a vypracovať návrhy na ich riešenie. Vytvorený simulačný model bude slúžiť aj na školenie operátorov robotov a v budúcnosti zabezpečí bezpečnosť práce pri vyraďovaní energetického bloku.

Digitálne modelovanie objektov - blog pre profesionálov! Normy, prístupy k nákladom, detaily modelov, aplikované problémy.

I-model.lj.ru – pridajte sa k nám!

Na základe materiálov od firmy NEOLANT

Digitálne modelovanie

metóda štúdia reálnych javov, procesov, zariadení, systémov atď., založená na štúdiu ich matematických modelov (Pozri Mathematical model) (matematické popisy) pomocou digitálneho počítača. Program vykonávaný digitálnym počítačom je tiež akýmsi modelom skúmaného objektu. V digitálnom modelovaní sa používajú špeciálne problémovo orientované modelovacie jazyky; Jedným z najpoužívanejších jazykov v modelovaní je jazyk CSMP, vyvinutý v 60-tych rokoch. v USA. Digitálna matematika sa vyznačuje svojou prehľadnosťou a vyznačuje sa vysokým stupňom automatizácie procesu štúdia reálnych objektov.