Digitalno modeliranje. Uvod

9. Digitalni videonadzor Do sedaj se je večina tem, obravnavanih v tej knjigi, nanašala na analogne video signale. Večina sodobnih videonadzornih sistemov še vedno uporablja analogne kamere, čeprav jih ponuja vse več proizvajalcev

2.2. Nealgoritemske metode

digitalno modeliranje.

Hitrost reševanja številnih kompleksnih problemov s programsko-algoritemsko metodo na univerzalnem digitalnem računalniku je nezadostna in ne zadovoljuje potreb inženirskih sistemov za računalniško podprto načrtovanje (CAD). Eden od teh razredov problemov, ki se pogosto uporablja v inženirska praksa pri preučevanju dinamike (prehodni procesi) kompleksni sistemi avtomatizacija so sistemi nelinearnih diferencialnih enačb visokih redov v navadnih odvodih. Za hitrejše reševanje teh problemov lahko programski in strojni sistemi CAD poleg glavnega (vodilnega) univerzalnega digitalnega računalnika vključujejo GVM, ki so problemsko naravnani za reševanje nelinearnih diferencialnih enačb. Organizirani so na podlagi digitalnega matematično modeliranje nealgoritemska metoda. Slednje vam omogoča, da povečate produktivnost CAD zaradi inherentne vzporednosti računalniškega procesa, diskretna (digitalna) metoda predstavljanja matematičnih količin pa vam omogoča, da dosežete natančnost obdelave, ki ni slabša kot v digitalnem računalniku. Ti GVM uporabljajo dve metodi digitalnega modeliranja:

1. modeliranje s končnimi razlikami;

2. Modeliranje razelektritve.

Prva metoda, uporabljena v GVM, kot so digitalni diferencialni analizatorji (DDA) in digitalni integrativni stroji (DIM), je dobro znana metoda približnih (korak za korakom) izračunov končne razlike. Digitalne operacijske enote GVM, zgrajene na digitalnem vezju, obdelujejo dokaj majhne diskretne prirastke matematičnih količin, ki se prenašajo po komunikacijskih linijah med operacijskimi enotami. Vhod in izhod matematične količine so predstavljeni, shranjeni in akumulirani iz prirastkov v digitalnih n-bitnih kodah v povratnih števcih ali kopičnih registrih seštevalnika.

Prirastki vseh količin so običajno kodirani v eni nižji enoti: D:=1 ml. R. To ustreza kvantizaciji po ravni vseh obdelanih količin z v stalnem tempu kvantizacija D=1. Posledično je hitrost naraščanja vseh strojnih količin omejena: |dS/dx|£1.

Znaki enobitnih korakov so kodirani z metodo znakovnega kodiranja na dvožilnih komunikacijskih linijah med delovnimi enotami:

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

kjer je DSi=yiDx – prirastek integrala in i-ti korak integracija, i-ta ordinata funkcije integranda y(x) – yi pa se izračuna s seštevanjem njenih prirastkov:

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

z uvedbo konstantnega normalizacijskega koeficienta kn = 2-n se prirastki na izhodih integratorjev oblikujejo zaporedno in obdelujejo v naslednjih integratorjih prav tako zaporedno. Izjema je integracija vsote več funkcij integranda

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

Nato vzdolž več m vhodnih vrstic l-ti prirastki lahko deluje sinhrono na nekem j-em koraku. Za zaporedno seštevanje so znotraj koraka razporejeni z zakasnitvenimi črtami, s čimer se urna frekvenca vhodnega akumulacijskega seštevalnika poveča za m-krat. Zato je število seštevnih funkcij integranda običajno omejeno na dve: m=2.

Strukturna organizacija digitalnega integratorja-seštevalnika je zelo preprosta. Konstruiran je v obliki serijske povezave naslednjih funkcionalnih enot:

· 2OR vezje z zakasnitvijo tz=0,5t na enem od vhodov

· vhodni akumulacijski seštevalec inkrementov funkcij integranda, ki akumulira njihove n-bitne ordinate glede na vhodne inkremente:

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

Pri Dх:=(10) se koda yk prenaša nespremenjeno, pri Dх:=(01) pa izhod tvori kodo inverzno vhodni kodi yk.

· generator integralnega izhodnega prirastka: DSi:= prelivna enota Si, pretvarjanje predznaka preliva v bipolarno kodo prirastka (najenostavneje se izvede, če so negativna akumulirana števila Si predstavljena v spremenjeni kodi: direktni, inverzni ali komplementarni). Ustrezni blokovni diagram digitalnega integratorja je prikazan na sl. 9.14 (str.260) učbenika. V vezjih digitalnega modela se uporablja naslednji simbol za digitalni seštevalnik-integrator:

"Zn." označuje zastavico inverzije (-), če je potrebna. Pomembna prednost te metode končnodiferenčnega digitalnega modeliranja je, da se za izvajanje linearnih in nelinearnih operacij, potrebnih za reševanje navadnih diferencialnih enačb, uporablja isti digitalni integrator brez spreminjanja njegovih vezij. To je razloženo z dejstvom, da se pri programiranju CDA in CIM izvirne izpeljane enačbe pretvorijo v diferencialne enačbe. Oglejmo si najpreprostejše programe digitalnega modela:

1. množenje spremenljivke x s konstanto k:

Če preidemo na diferenciale dS=кdx, se bomo prepričali, da to operacijo izvede en integrator z ustrezno začetno nastavitvijo:

3. Množenje S=xy ali v diferencialih dS=xdy+ydx.

4.2. trigonometrične funkcije, na primer y=sinx, ki je rešitev diferencialne enačbe drugega reda (od ), ali v diferencialih

Glede na to, da izdelava teh problemsko usmerjenih računalnikov zahteva znatne dodatne stroške pri gradnji tehnična sredstva CAD pogosto uporablja enostavnejši način za njihovo organizacijo z združevanjem masovno proizvedenih digitalnih računalnikov za splošno uporabo in elektronskih analognih računalnikov (AVM), zgrajenih na operacijskih ojačevalnikih, v računalniški kompleks. Digitalni računalnik in digitalni računalnik sta združena s standardno pretvorniško in vmesniško napravo (CTD), ki je sestavljena predvsem iz ADC in DAC. Kompleksni problem, ki ga je treba rešiti, je pri programiranju kompleksa racionalno razdeljen na 2 dela med analognimi in digitalnimi procesorji. Poleg tega je analogni del največkrat problemsko naravnan pri reševanju diferencialnih enačb in se uporablja v splošnem računalniškem procesu kot hiter podprogram.

2.3 Arhitektura hibridnih računalniških sistemov (HCC).

2.3.1. struktura analogno-digitalnega računalniškega kompleksa (ADCC)

GVK ali ATsVK je računalniški kompleks, sestavljen iz digitalnega računalnika in avtomatskega računalnika splošnega namena, združenega z UPS-om, ki v digitalnem delu vsebuje dodatno programsko opremo za avtomatizacijo programiranja analognega dela, ki upravlja izmenjavo informacij med analognimi in digitalni deli, spremljanje in testiranje analognega dela, avtomatizacija vhodno-izhodnih postopkov.

Oglejmo si blokovni diagram ADCC z najpreprostejšim UPS, zgrajenim na enokanalnih preklopnih ADC in DAC. Za ustvarjanje predpogojev za avtomatizacijo programiranja AVM pod nadzorom digitalnega računalnika so kot del strojne opreme AVM uvedeni naslednji dodatni bloki:

1. Ročno nastavljive spremenljive upore (potenciometre) na vhodih operacijskih ojačevalnikov v sklopu operacijskih enot (NOB), ki jih poznamo iz laboratorijskega dela na TAU, zamenjamo z digitalno krmiljenimi upori (DCR), ki se uporabljajo kot integrirani DAC. vezja;

3. Samodejno povezovanje operacijskih enot v skladu z analognim modelnim vezjem, sestavljenim v digitalnem računalniku (klavzula 2.1), izvede avtomatsko preklopno vezje (ASC) z uporabo binarnega preklopnega vektorja ključev SAC, oblikovanega v digitalnem računalniku in shranjeni med reševanjem težave v registru informacij o konfiguraciji (RN) v UPS.

Načini delovanja AVM: priprava, zagon, zaustavitev, vrnitev v začetno stanje, izpis rezultatov na analogne periferne naprave (snemalniki grafikonov, dvokoordinatne tablične snemalne naprave - DRP) se nastavljajo s strani računalnika preko krmilne enote UPS ( UPS BU).

Krmilna enota UPS izvaja tudi medsebojno sinhronizacijo delovanja digitalnega računalnika in avtomatskega računalnika: prenaša zunanje prekinitvene signale iz analognega modela v digitalne programe digitalnega računalnika, pod nadzorom digitalnih delnih programov sinhronizira anketiranje točke v analognem modelu, pretvorbo napetosti na teh točkah v digitalne kode in prenos slednjih preko BSK in kanala vhod-izhod v RAM digitalnega računalnika; ali podobno obratno pretvorbo digitalnih kod v električne napetosti in dovod slednjih do zahtevanih točk na vhodih delovnih enot analognega modela. To načelo funkcionalna organizacija Interakcija digitalnih in analognih delov je v strojni opremi podprta z bloki UPS: ADC in DAC, AM in ADM - analogni multiplekser in demultiplekser, ML - vhodni in izhodni analogni pomnilniški bloki, zgrajeni na različnih podobnih vezjih za vzorčenje pomnilnika (SSC). . Vhodi vhoda SVX (levo) so povezani z zahtevanimi točkami vezja analognega modela (izhodi ustreznih operacijskih blokov). V potrebnih diskretnih trenutkih se pod nadzorom digitalnega računalnika posamezne vzorčne ordinate analognih signalov (električnih napetosti) odvzamejo iz analognega modela in shranijo v sistem za začasno shranjevanje. Nato izhode SVR vpraša multiplekser AM, njihove izhodne napetosti pa ADC pretvori v digitalne kode, ki se v načinu neposrednega dostopa kot blok številk (linearni niz) zapišejo v OP digitalnega računalnika.

Med obratno pretvorbo se izhodi SVH druge skupine izhodnega analognega pomnilnika ML (desno) pod nadzorom digitalnega računalnika povežejo z zahtevanimi vhodi operacijskih enot analognega modela in vhodi SVH so povezani z izhodi analognega demultiplekserja, katerega vhod se napaja z izhodno napetostjo DAC. V načinu neposrednega dostopa se blok številk prebere iz OP digitalnega računalnika. Vsaka od številk se pretvori v DAC električna napetost, ki se pod nadzorom digitalnega računalnika s pomočjo delujočega ADM evidentira v hrambo v enem od skladišč za začasno hrambo. Nastali niz več napetosti se shrani v več sistemih za začasno shranjevanje za časovni interval, ki ga določi digitalni računalniški program (na primer pri reševanju problema v analognem delu) in se obdela v analognih delovnih enotah.

2.3.2. Metode organiziranja analognih -

digitalno računalništvo.

Načelo izmeničnih načinov delovanja digitalnih računalnikov in avtomatiziranih računalnikov, zmanjšanje kompleksnosti krmilnega sistema.

ATsVK se uporabljajo za analogno-digitalno modeliranje kompleksnih sistemov avtomatizacije, ki vsebujejo nadzorne digitalne računalnike, pa tudi za pospešitev reševanja kompleksnih matematičnih problemov, ki zahtevajo prekomerno porabo pomnilniških virov in računalniškega časa. V prvem primeru se krmilni algoritmi programsko simulirajo na digitalnem računalniku, analogni matematični model krmilnega objekta pa se programira v avtomatskem računalniku, ACVK pa se uporablja kot kompleks za odpravljanje napak in preverjanje krmilnih algoritmov ob upoštevanju nelinearnosti in dinamike krmilnega objekta, ki ju je zelo težko upoštevati pri razvoju algoritmov, če ne rešujemo nenehno diferencialnih enačb objekta, da bi ugotovili njegov odziv na vsako novo krmilno dejanje.

V drugem primeru, na primer, pri reševanju diferencialnih enačb, je splošen okoren problem približnih izračunov razdeljen na dva dela, pri čemer se običajno računsko intenzivni izračuni postavijo v analogni del, za katerega je dopustna napaka 0,1 ... 1%.

Glede na načelo zgoraj omenjene razdelitve naloge na dva dela in način organizacije interakcije med AVM in digitalnim računalnikom so sodobni digitalni računalniki razdeljeni v 4 razrede analogno-digitalnega računalništva.

Razredi 1,2,3 se lahko izvajajo na podlagi obravnavane strukturne organizacije ADCC s poenostavljenim UPS, zgrajenim na enokanalnih ADC in DAC.

Razred 1 je najpreprostejši v smislu organiziranja interakcije med AVM in digitalnim računalnikom. Digitalni in analogni del delujeta ob različnih časih, zato ni visokih zahtev glede sinhronizacije delovanja AVM in digitalnega računalnika ter hitrosti digitalnega računalnika in UPS.

Razred 2 zahteva posebno organizacijo izmeničnih načinov delovanja AVM, DVM in UPS v vsakem ciklu izračunov in interakcije

Ker AC in CC ne delujeta sočasno, ni težav z njuno sinhronizacijo in ni visokih zahtev glede hitrosti UPS-a in digitalnega računalnika. Razredi problemov, ki jih je treba rešiti: optimizacija parametrov analognega modela, parametrična identifikacija, modeliranje naključnih procesov z metodo Monte Carlo, analogno-digitalno modeliranje avtomatskih krmilnih sistemov nev realnem času, integralne enačbe.

Razred 3 zahteva drugačno organizacijo izmeničnih načinov delovanja AVM, TsVM in UPS.

V fazi A se v AC in CC istočasno izvajata 2 delni nalogi ene težka nalogačasovno združljivi. V CC v fazi B se diskretne vrednosti funkcijskih argumentov najpogosteje prejmejo iz AC in shranijo, nato pa se v fazi A iz njih izračunajo ordinate in pripravijo za AC kompleksne funkcije, ki se v naslednji fazi B prenesejo v AC, kjer se shranijo v analogni pomnilnik (SVH), nato pa se uporabijo v naslednji fazi A pri analognih izračunih itd. Razredi problemov, ki jih je treba rešiti: iterativni izračuni, reševanje navadnih difurs z danimi robnimi pogoji, dinamični problemi s čistim zamikom argumentov, integralne enačbe, parcialne diferencialne enačbe. V razredu 3 ni visokih zahtev glede hitrosti digitalnega računalnika in digitalnega računalnika, zahteva pa se natančna sinhronizacija delovanja digitalnega računalnika in računalnika v fazi B, saj zaradi zaustavitve digitalnega procesorja pride do asinhronega krmiljenja prenos podatkov ni mogoč, sinhroni prenos podatkovnih blokov pa poteka pod nadzorom krmilnika neposrednega dostopa v pomnilnik (KPDP) preko vhodno/izhodnega kanala digitalnega računalnika.

Razred 4 je najpogosteje analogno-digitalno modeliranje digitalnih avtomatskih krmilnih sistemov v realnem času za preverjanje in razhroščevanje nadzornih digitalnih računalniških programov v dinamiki. Je najbolj zapleten v smislu organizacije interakcije in sinhronizacije delovanja AVM in digitalnega računalnika, saj sta tukaj fazi A in B združeni, med procesom izračunavanja poteka stalna medsebojna izmenjava podatkov in zato uporaba potreben je digitalni računalnik in UPS največje hitrosti.

Strukturna organizacija UPS, navedena zgoraj in primerna za razrede 1,2,3, ni uporabna v razredu 4. Slednji razred zahteva večkanalno organizacijo ADC in DAC brez multipleksiranja z dodatno vključitvijo vzporednih vmesnih registrov na vhodu in izhodu datoteke BSC, ki se izmenjujejo z OP digitalnega računalnika v načinu neposrednega dostopa. Vsebino vsakega registra bodisi pretvorijo ločeni vzporedno povezani DAC-ji, ko prenašajo podatke v AVM, bodisi generirajo ločeni vzporedno povezani ADC-ji, ko prenašajo podatke iz AVM v digitalni računalnik.

2.3.3 Lastnosti programske opreme ACVK.

Za avtomatizacijo programiranja AVM z uporabo digitalnega računalnika in popolno avtomatizacijo analogno-digitalnega računalniškega procesa je tradicionalna digitalna računalniška programska oprema za splošne namene (glej sliko 13.2 str. 398 v učbeniku) dopolnjena z naslednjimi programskimi moduli:

1. Programi za obdelavo vključujejo dodatne prevajalce z posebni jeziki analogno-digitalno modeliranje, na primer Fortran-IV, dopolnjeno s podprogrami v razširjenem asemblerju, ki vsebuje posebne analogno-digitalne ukaze, na primer za krmiljenje analognega dela z uporabo digitalnega računalniškega programa, organiziranje prenosa podatkov med DF in AC, obdelava prekinitev programov DF, ki jih inicializira analogni del; ustvarjen je analogno-digitalni sistem za prevajanje;

2. Programi za delo, odpravljanje napak in vzdrževanje vključujejo gonilnik za izmenjavo med stroji za krmiljenje analognega dela kot perifernega procesorja, programe za grafični prikaz, snemanje in analizo rezultatov;

3. knjižnica uporabnih programov vključuje programe za izračun funkcij in standardne matematične analogno-digitalne programe;

4. Vključeno v diagnostične programe Vzdrževanje uvesti teste UPS, teste operacijskih enot AVM;

5. Cela vrsta dodatnih nadzornih modulov je uvedena v nadzorne programe OS:

Avtomatski sistem za analogno programiranje (SAAP), sestavljen iz leksikalni analizator; razčlenjevalnik(preverjanje skladnosti analognega programa, vnesenega v algoritemskem jeziku, s pravili sintakse zapisa); generatorji blok diagramov(sestava in kodiranje vezij analognih modelov z uporabo metode redukcije reda in implicitne funkcije enako kot v odstavku 2.1); blok računskih programov(skaliranje analognega modela kot v klavzuli 2.1, digitalno programsko modeliranje analognega dela na digitalnem računalniku z enim izračunom za izračun pričakovanih največjih vrednosti spremenljivk in razjasnitev skaliranja analognega modela, kot tudi ustvarjanje datoteke za statično in dinamično krmiljenje analognega dela po njegovem programiranju); izhodni programi(prikaz in risalnik sintetizirane strukture analognega modela, kontrolni izpis analognih programskih kod, faktorji merila, statične in dinamične krmilne datoteke);

· Storitev sinhronizacije in interakcije avtomatiziranih računalnikov in digitalnih računalnikov (implementacija izmeničnih načinov delovanja);

· Storitev obdelave prekinitev, ki jih inicializira analogni del;

· Program za upravljanje izmenjave podatkov med AVM in digitalnim računalnikom;

· Program za upravljanje nalaganja analognih kod modelov vezij v SAC (v RN);

· Program za nadzor statičnega in dinamičnega načina krmiljenja (razhroščevanje analognega programa, naloženega v AVM).

Na podlagi rezultatov avtomatizacije analogno-digitalnega programiranja na magnetnem disku gostiteljskega digitalnega računalnika se poleg klasičnih digitalnih datotek ustvarijo naslednje dodatne podatkovne datoteke, ki jih uporabljajo zgoraj omenjeni dodatni moduli programske opreme ACVK: analogni blok datoteka, preklopna datoteka (za SAC), statična krmilna datoteka, dinamična krmilna datoteka, pripravljalna datoteka za analogne funkcijske pretvornike, knjižnica vtičnikov standardnih analogno-digitalnih programov.

2.3.4. Jeziki analogno-digitalnega modeliranja.

Upoštevana arhitektura digitalnega digitalnega računalnika omogoča opisovanje in vnašanje analogno-digitalnih programov samo v gostiteljski digitalni računalnik v visokonivojskih algoritemskih jezikih. V ta namen so tradicionalni digitalni programski jeziki dopolnjeni s posebnimi operaterji za opis objekta analogno modeliranje, organizacija prenosa podatkov med AC in DC, krmiljenje analognega dela z digitalnim računalniškim programom, obdelava prekinitev iz analognega dela, nastavitev parametrov analognega modela, nadzor analognega dela, naloge uradne informacije in tako naprej.

Uporabljajo se univerzalni jeziki, prevedeni s kompilacijo (Fortran IV) ali interpretacijo (BASIC, Gibas, Focal, HOI), dopolnjeni s posebnimi podprogrami v Assembly, ki jih običajno kliče operater Call ..., ki označuje identifikator želenega podprograma.

Da bi povečali hitrost delovanja CAAP, je običajno opisan in na vhodu uporablja specializirane analogno-digitalne jezike za modeliranje: CSSL, HLS, SL – 1, APSE, za notranjo interpretacijo pa jezik Poliz (obraten poljski jezik). zapis).

Naslednja analogno-digitalna makro navodila je mogoče vnesti v univerzalne prevedene jezike:

1. SPOT AA x– potenciometer (DCC) v analognem delu z naslovom AA nastavite na položaj (vrednost upora), ki ustreza vrednosti digitalne kode, shranjene v digitalnem računalniku OP na naslovu x;

2. MLWJ AA x– odčita analogno vrednost na izhodu operacijske enote v AC z naslovom AA, jo podvrže analogno-digitalni pretvorbi in dobljeno digitalno kodo zapiše v digitalni računalnik OP na naslovu x. Interakcijo med analognim in digitalnim delom lahko opišemo kot klic procedure:

Pokličite JSDA AA x, kjer je JSDA ustrezen identifikator podprograma vtičnika v zbirnem jeziku, na primer postopek namestitve - nastavite vrednost x iz izhoda DAC za naslov AA v analognem delu.

Zato je zelo pomembno razumeti, kako vrsta vzporednosti problema, ki ga rešujemo, vpliva na način organizacije vzporednega računalnika.

3.1.1 Naravni paralelizem

samostojne naloge.

Opazuje se, če v letalu obstaja pretok nepovezanih nalog. V tem primeru je povečanje produktivnosti relativno enostavno doseči z vnosom v "grobozrnat" BC ansambel neodvisno delujoči procesorji povezani z vmesniki večmodulnega OP in inicializacija vhodno/izhodnih procesorjev (I/O).

Število OP modulov je m>n+p, da se zagotovi možnost vzporednega dostopa do pomnilnika vseh procesorjev in vseh PVV ter poveča toleranca napak računalnika. Rezervni (m-n-p) OP moduli so potrebni za hitro obnovitev v primeru okvare delujočega modula in za shranjevanje v njih SSP procesorjev in procesov na programskih kontrolnih točkah, potrebnih za ponovni zagon v primeru okvare procesorja ali OP modula.

Ustvari se možnost, da vsaka od nalog, ki se rešuje, začasno združi par: Pi+OPj kot avtonomno delujoč računalnik. Prej je isti modul OP deloval v paru: PVVk + OPj, v OPj pa so se program in podatki vnašali v vhodni medpomnilnik. Na koncu obdelave se v OPj organizira in napolni izhodni medpomnilnik, nato pa se modul OPj vstavi v par OPj+PVVr za izmenjavo s periferno napravo.

Glavna naloga organizacije računalniških procesov, ki jo rešuje sistemski program "dispečer", je optimalna porazdelitev nalog med vzporednimi procesorji po kriteriju maksimiranja njihove obremenitve ali zmanjšanja njihovega izpada. V tem smislu je optimalna asinhroni princip nalaganja nalog v procesorje brez čakanja na obdelavo nalog v drugih zasedenih procesorjih.

Če je paket vhodnih nalog, nabranih v določenem časovnem intervalu, shranjen v VRAM, se problem optimalnega asinhronega razporejanja zmanjša na ustvarjanje optimalnega razporeda za zagon nalog na različnih procesorjih. Glavni vhodni podatek, potreben za to, je nabor znanih pričakovanih računskih procesnih časov za vsa opravila akumulirane serije, ki so običajno navedeni v kontrolnih karticah njihovih opravil.

Kljub neodvisni naravi nalog v celoti njihovih asinhronih računalniških procesov so možni konflikti med njimi za skupne računalniške vire:

1) Storitve skupnega večsistemskega OS, na primer obdelava V/I prekinitev ali klicev skupnega zanesljivega OS med okvarami in ponovnimi zagoni;

(О–) – ®О-Д – sprememba predznaka D.

Z operacijo v sloju I se lahko vzporedno izvedeta po dve operaciji v sloju II in III, če ima ALU ustrezen presežek operacijskih blokov.

Zgoraj obravnavana vzporednost operacij pri reševanju diferencialnih enačb in pri obdelavi matrik spada v običajni razred, saj se ista operacija večkrat ponovi nad različnimi podatki. Zadnji primer kvadratna enačba ima nepravilen paralelizem operacij, ko je možno istočasno izvajanje na različnih podatkih različni tipi operacije.

Kot je prikazano zgoraj, je primeren za uporabo rednega paralelizma operacij ob izboljšanju zmogljivosti matrična organizacija Letalo s splošnim nadzorom.

IN splošni primer nepravilen paralelizem operacij več na primeren način upoštevajo se povečanja produktivnosti organizacija pretakanja Računalniki in letala. V pretočnih računalnikih se namesto tradicionalnega von Neumannovega programskega nadzora računalniškega procesa v skladu z zaporedjem ukazov, ki ga določa algoritem, uporablja obratni princip programskega nadzora glede na stopnjo pripravljenosti operandov oziroma tok podatkov (pretok operanda), ki ga ne določa algoritem, temveč graf operanda (graf prenosa podatkov).

Če je v vzporednem procesorju ali skupini redundantnih mikroprocesorjev v računalniškem sistemu zadosten presežek procesnih naprav, potem bodo naravno in samodejno (brez posebnega razporejanja in razporejanja zagona) tiste vzporedne operacije, katerih operandi so bili pripravljeni s prejšnjimi izračuni, hkrati izvedeno.

Računski proces se začne s tistimi operacijami, katerih operandi so izvirni podatki, na primer v prvi plasti GPA kvadratne enačbe se hkrati izvajajo tri operacije, nato pa se razvija, ko so operandi pripravljeni. Za tem se pokliče ukaz za množenje, nato odštevanje in preverjanje logičnega pogoja, nato makrooperator (Ö) in šele za tem - dva ukaza hkrati: seštevanje in odštevanje, za njima pa dva enaka ukaza za deljenje.

Tehnična izvedba pretočne organizacije letal je možna na tri načine:

1) Izdelava posebnih pretočnih mikroprocesorjev, ki spadajo v razred specializiranih in bodo obravnavani v naslednjem semestru;

2) Posebna organizacija računalniškega procesa in modifikacija strojnega jezika nizka stopnja v računalnikih z več mikroprocesorji, zgrajenih na standardnih von Neumannovih mikroprocesorjih;

3) Ustvarjanje procesorjev s presežkom istega tipa operacijskih enot in dodajanje operacijskih sistemov z uporabo pretočne metode za organizacijo računalniškega procesa (izvedeno v domačem pretočnem procesorju EC2703 in superračunalniku Elbrus-2).

V Rusiji obstaja digitalno modeliranje: dokazano v NEOLANT-u

Podjetje NEOLANT je na podlagi dolgoletnih izkušenj na področju informacijskega modeliranja v Rusiji razvilo lastno tipologijo digitalnih objektnih modelov. industrijsko podjetje. Razvrstitev temelji na ključni nalogi, za katero se model implementira in uporablja, od centralizacije inženirskih podatkov za objekt do spremljanja procesov, modeliranja fizikalnih in tehnoloških procesov ter usposabljanja osebja.

V skladu s tipologijo NEOLANT ločimo šest tipov informacijskih modelov (slika 1).

Danes sta najpogostejši prvi dve vrsti: 3D model »Dekoracija« in inženirski 3D model. Poleg tega se pogosto uporabljajo v fazi načrtovanja in načrtovanja objektov, čeprav se lahko učinkovito uporabljajo tudi za reševanje operativnih problemov.

Podjetje NEOLANT vam ponuja primere pravi projekti, predstavljen v obliki videoposnetkov, ki nazorno prikazujejo zmogljivosti določenih vrst informacijskih modelov.

Tip:

primer: 3D spomeniki Moskve (slika 2).

Oddelku so v pomoč informacijski 3D modeli približno 40 zgodovinskih objektov prestolnice kulturna dediščina mesta Moskva pri oblikovanju in izvajanju državne politike na tem področju državna zaščita, ohranjanje, uporaba in popularizacija območij kulturne dediščine (zgodovinskih in kulturnih spomenikov) narodov Ruske federacije. Informacijski sistem podjetja NEOLANT rešuje naslednje probleme:

• zbiranje, kopičenje, shranjevanje, vzdrževanje prostorskih in atributnih informacij o objektih zgodovinskega in kulturnega referenčnega načrta mesta Moskva;
• zagotavljanje priročnega dostopa do informacij o objektih zgodovinskega in kulturnega temeljnega načrta mesta Moskve, vključno z zgodovino sprememb njihovega statusa;
• izvajanje možnosti ogleda 3D modelov objektov zgodovinskega in kulturnega osnovnega načrta mesta Moskva;
• ustvarjanje dokumentov na podlagi podatkov iz zgodovinskega in kulturnega temeljnega načrta mesta Moskve.

Tip: 3D informacijski model “Imenik”.

primer: informacijski modeli vseh desetih ruskih jedrskih elektrarn (slika 3).

Informacijski model jedrske elektrarne vam omogoča, da organizirate takojšen dostop do velikega enotnega skladišča podatkov in dokumentacije z uporabo vizualnih 3D modelov objektov. Poleg tega je za vsako enoto napajanja 2,5 tisoč zvezkov dokumentacije, vsak model objekta pa vsebuje približno 300-400 tisoč grafičnih elementov.

Tip: uporabni informacijski 3D model.

primer: informacijski sistem za zagotavljanje razgradnje energetskih enot jedrske elektrarne Kursk (slika 4).

Sistem temelji na 3D informacijskih modelih objektov, na katere so vezani atributni podatki, projektna dokumentacija, tehnološki diagrami itd.

Sistem vam omogoča reševanje naslednjih uporabnih problemov:

• zbiranje in vizualizacija podatkov o nadzoru sevanja;
• razvoj delovnih načrtov;
• simulacijsko modeliranje nevarnih del;
• izračun količin razgradnje, dekontaminacije in nastalih radioaktivnih odpadkov; itd.

Tip: uporabljeno informacijski model.

primer: modeliranje poteka gradbenih in inštalacijskih del v obratu (slika 5).

Integracija 3D modelov obratov s koledarjem in sistemi za načrtovanje virov vam omogoča optimizacijo poteka gradbenih in inštalacijskih del, spremljanje stanja objektov v gradnji in skladnost s časovnim načrtom, nadzor gradbenih podizvajalcev ter prejemanje tehnične in pogodbene dokumentacije neposredno od 3D model. Poleg tega je tako uporabljen informacijski model primeren za organiziranje sestankov in načrtovanje sej - vizualni dostop do informacij o napredku gradnje odpravlja potrebo udeležencev sestanka po analizi poročil in dokumentov.

Tip: simulacijski model.

primer: modeliranje izrednih razmer na lokaciji NEK (slika 6).

Modeliranje morebitnih izrednih razmer v jedrskih elektrarnah, ki ga izvaja NEOLANT, je nujno za zagotavljanje visoke stopnje obratovalne varnosti teh objektov. Projekt je bil izveden po naročilu Inštituta za varne razvojne probleme Nuklearna energija(IBRAE) RAS.

Tip: simulacijski model/virtualni simulator.

primer: modeliranje tehnologije demontaže, usposabljanje robotskih operaterjev za tehnološke operacije (slika 7).

Za demontažo reaktorske instalacije AMB-100 v jedrski elektrarni Beloyarsk je načrtovana uporaba tehnologije brez posadke, to je, da bo na lokaciji delovala samo robotika. Simulacijsko modeliranje je omogočilo izvedbo predhodnega testiranja tehnologije, identifikacijo številnih težav in pripravo predlogov za njihovo rešitev. Izdelan simulacijski model se bo uporabljal tudi za usposabljanje operaterjev robotov, v prihodnje pa bo zagotavljal varnost dela pri razgradnji agregata.

Digitalno modeliranje objektov - blog za profesionalce! Standardi, pristopi k ceni, podrobnosti modelov, uporabni problemi.

I-model.lj.ru - pridruži se nam!

Po materialih podjetja NEOLANT

Digitalno modeliranje

metoda preučevanja resničnih pojavov, procesov, naprav, sistemov itd., ki temelji na preučevanju njihovih matematičnih modelov (glej matematični model) (matematični opisi) z uporabo digitalnega računalnika. Program, ki ga izvaja digitalni računalnik, je tudi nekakšen model preučevanega predmeta. Pri digitalnem modeliranju se uporabljajo posebni problemsko usmerjeni jeziki za modeliranje; Eden najpogosteje uporabljenih jezikov pri modeliranju je jezik CSMP, razvit v 60. letih prejšnjega stoletja. v ZDA. Digitalno matematiko odlikuje njena jasnost in je značilna visoka stopnja avtomatizacije procesa preučevanja realnih predmetov.