Bazat e modelimit dixhital. Prezantimi

sistemet e kampionimit

dhe kuantizimi i mesazheve

Omsk 2010

Agjencia Federale për Arsimin

Institucion arsimor shtetëror

arsimin e lartë profesional

"Universiteti Teknik Shtetëror Omsk"

Modelimi dixhital i sistemeve të kampionimit

dhe kuantizimi i mesazheve

Udhëzime për testet laboratorike

punon për mësim në distancë

Kompleksi arsimor dhe laboratorik për modelimin dixhital të një sistemi për kuantizimin e mesazheve të vazhdueshme sipas nivelit ……………………

Dispozitat e përgjithshme……………………………………………………………..

Përshkrimi i paketës………………………………………………………………………………….

Informacion i pergjithshem…………………………………………………………….

Qëllimi funksional i kompleksit……………………………………….

Procedura e instalimit në mjedisin e zhvillimit të NetBeans………………………….

Përshkrimi i bibliotekës së klasës…………………………………………………

1. Përshkrimi i ndërfaqeve………………………………………………………

   Përshkrimi i klasave…………………………………………………………….

   Diagrami i bllokut të lidhjes…………………………………………………

Qëllimi i punës laboratorike………………………………………………………………

Qëllimi i studimit………………………………………………………………..

Rradhe pune………….…………………………………….....

Ndërtimi i një modeli dixhital……………………………………………………………….

Pyetjet e testit për punë laboratorike…………………

Kompleksi edukativo-laboratorik për modelimin dixhital të një sistemi për kuantizimin e mesazheve të vazhdueshme sipas niveleve

1. Dispozitat e Përgjithshme

Modelimi- një nga mënyrat më të zakonshme për të studiuar procese të ndryshme dhe dukuritë. Ka modelime fizike dhe matematikore. Në modelimin fizik, modeli riprodhon procesin që studiohet duke ruajtur natyrën e tij fizike. Avantazhi i modelimit fizik ndaj një eksperimenti natyror është se kushtet për zbatimin e një procesi model mund të ndryshojnë ndjeshëm nga kushtet e natyrshme në procesin origjinal dhe zgjidhen bazuar në komoditetin dhe thjeshtësinë e studimit. Por modelimi fizik ka fushëveprimi i kufizuar aplikacionet. Modelimi matematik ka padyshim aftësi më të gjera.

Modelimi është një proces i përbërë nga dy faza, përgjithësisht të përsëritura:

ndërtimi i një modeli të ngjashëm me objektin origjinal që është i vështirë për t'u aksesuar për kërkime të drejtpërdrejta;

hulumtimi (projektimi) i objektit origjinal duke përdorur modelin e ndërtuar.

Kur studioni ndonjë proces duke përdorur metodën e modelimit matematik, para së gjithash është e nevojshme të ndërtoni modelin e tij matematikor. Modeli matematik të nevojshme për ndërtimin e një algoritmi modelimi. Ekzistojnë disa mënyra kryesore për të përdorur një algoritëm modeli matematikor:

studim analitik i proceseve;

studimi i proceseve duke përdorur metoda numerike;

modelimi i harduerit (në kompjuterë analogë dhe instalime të veçanta modelimi);

modelimi i proceseve në një kompjuter dixhital.

Aktualisht, metoda e modelimit statistikor e zbatuar në një kompjuter dixhital është bërë e përhapur. Ky lloj është pjesë përbërëse e modelimit matematik.

Modelimi dixhital ka një sërë avantazhesh ndaj metodave të tjera të kërkimit (shkathtësia, fleksibiliteti, efektiviteti i kostos) dhe i lejon dikujt të zgjidhë një nga problemet kryesore shkenca moderne- problemi i kompleksitetit.

Komplekset arsimore dhe laboratorike janë krijuar për studimin dhe kërkimin e sistemeve të tilla informacioni që kryejnë formimin, marrjen e mostrave (kuantizimin), kodimin, transmetimin, ruajtjen, dekodimin dhe restaurimin e mesazheve. Këto sisteme përbëhen nga blloqe reale që kryejnë transformimet e listuara. Kjo perfshin:

burimi (gjeneruesi, formuesi) i mesazhit;

kampionues (kuantizues, njësi kuantizimi);

kodues (enkoder, njësi koduese);

lidhje;

blloku i memories (linja e vonesës);

dekoder (dekoder);

marrës mesazhesh.

Modelet dixhitale që simulojnë funksionimin e këtyre blloqeve paraqiten në komplekset arsimore dhe laboratorike në formën e klasave të veçanta të objekteve ose mund të formohen prej tyre. Këto komplekse të klasës së objekteve shërbejnë për qëllimet e mëposhtme:

të simulojë një eksperiment për të marrë të dhëna për projektimin e këtyre sistemeve;

për të automatizuar llogaritjen e parametrave, sintezën e funksioneve të blloqeve individuale dhe të sistemit në tërësi;

për modelimin, simulimin dhe shfaqjen e punës:

sisteme për marrjen e mostrave të mesazheve të vazhdueshme me kalimin e kohës;

sistemet e kuantizimit të mesazheve sipas nivelit;

sisteme efikase të kodimit;

sisteme kodimi rezistente ndaj zhurmës;

kombinime të këtyre sistemeve.

për vizatimin e grafikëve.

Le të shqyrtojmë disa veçori të studimit të funksionimit të sistemeve përmes modelimit të tyre dixhital. Zakonisht ka për qëllim studimin e efektivitetit të sistemeve. Në këtë rast modelohet ndërveprimi i këtij sistemi me një sistem tjetër, i quajtur mjedisi i jashtëm. Efikasiteti i çdo sistemi përcaktohet nga dy grupe faktorësh: vetitë dhe karakteristikat e mjedisit të jashtëm; funksionet dhe parametrat e sistemit të simuluar. Funksionimi (sjellja) më efektive e sistemit është në një situatë ku vetitë dhe karakteristikat e mjedisit të jashtëm "koordinohen" me funksionet dhe parametrat e sistemit. Treguesit dhe kriteret për efektivitetin e sistemit përcaktohen (përcaktohen) nga zhvilluesit e tij, pasi ato nuk mund të vendosen me metoda formale.

Studimi i efikasitetit të punës në "kushte normale" kryhet duke organizuar situatat më të mundshme normale (standarde) të përcaktuara nga mjedisi i jashtëm, të cilat supozohet se janë të njohura për zhvilluesin ose studiuesin. Ku situata specifike specifikohen vetitë dhe karakteristikat më tipike të mjedisit të jashtëm.

Për më tepër, studimet kryhen për sjelljen e sistemit në kushte ekstreme dhe situata të pamundura, të cilat përcaktohen nga grupet e vetive dhe karakteristikave të mjedisit të jashtëm që janë dobët të parashikueshme për studiuesin (vlerat maksimale të karakteristikave të tij, si p.sh. si, për shembull, vlera ndaluese e rrymës në një qark elektrik, mbingarkesat, interferencat dhe frekuencat me amplitudë të madhe, shkatërrimi fizik i sistemit ose përbërësve të tij për shkak të materialeve me defekt, etj.).

Situata e vendosur nga mjedisi i jashtëm (standarde ose jonormale) modelohet duke rregulluar disa nga vetitë dhe karakteristikat e tij. Në të njëjtën kohë, efikasiteti i sistemeve studiohet duke ndryshuar funksionet dhe parametrat e tij. Është gjithashtu e mundur të studiohet sistemi në një mënyrë tjetër, në të cilën funksionet dhe parametrat e sistemit regjistrohen dhe vetitë dhe parametrat e mjedisit të jashtëm ndryshojnë. Duke supozuar se veçoritë e mjedisit të jashtëm dhe funksionet e sistemit në studim, ndër të tjera, përfaqësohen nga grupe karakteristikash dhe parametrash numerike të matura dhe të kontrolluara (të ndryshueshme).

Në përsëritjen tjetër të studimit të sjelljes së një sistemi, i gjithë grupi i karakteristikave të mjedisit dhe parametrave të sistemit zakonisht fiksohen. Në këtë rast, një nga komponentët e listuar varion brenda intervalit të pranueshëm "të besueshëm". Treguesit e performancës së sistemit përcaktohen për shumë vlera të parametrit të ndryshueshëm dhe futen në protokollin e kërkimit, zakonisht të hartuar në formën e një tabele. Në përsëritjen tjetër të studimit, një parametër tjetër ndryshon, dhe pjesa tjetër fiksohet.

Zakonisht një kërkim i plotë i parametrave dhe vlerave të tyre (edhe kur modelimi kompjuterik) nuk mund të zbatohet për shkak të kufizimeve kohore. Prandaj, një zhvilluesi ose studiuesi shpesh duhet të kryejë një përzgjedhje të caktuar të rregulluar dhe të drejtuar të parametrave dhe karakteristikave. Në kombinim me mundësinë e zgjedhjes automatike kompjuterike të parametrave, kjo ju lejon të zvogëloni kohën e kërkimit të sistemit. Për më tepër, duhet të përdoren metoda të zhvilluara për hartimin e eksperimenteve.

Kur modeloni në mënyrë dixhitale një sistem për kuantizimin e mesazheve të vazhdueshme sipas nivelit në klasa laboratorike, vetitë e mjedisit të jashtëm përfaqësohen nga një formë e caktuar e sinjalit të transmetuar, i cili nuk ndryshon gjatë procesit të kërkimit, si dhe nga një i shpërndarë normalisht (Gaussian ) zhurma e rastësishme që vepron në kanalin e komunikimit. Karakteristikat numerike interferenca përfaqësohet nga pritshmëria matematikore dhe devijimi standard i amplitudës së saj.

Funksioni i sistemit në këtë laborator është të kuantizojë mesazhet e vazhdueshme sipas nivelit (amplituda e parametrit). Parametrat e kuantizuesit përfaqësohen nga një sërë vlerash mesazh i vazhdueshëm dhe numri i niveleve të kuantizimit (ose hapi i kuantizimit).

Problemi i modelimit dixhital të sinjaleve të radios, ndërhyrjeve në radio dhe proceseve të rastësishme është formuluar si problemi i gjetjes së algoritmeve (sa më të thjeshta) që bëjnë të mundur marrjen e zbatimeve diskrete (funksionet e zgjedhura) të proceseve të simuluara në një kompjuter dixhital. Kjo është një detyrë e pavarur dhe mjaft komplekse e sintetizimit të proceseve të rastësishme diskrete që simulojnë procese të vazhdueshme me karakteristika të dhëna statistikore. Zgjidhet duke gjetur transformime lineare dhe jolineare që janë të përshtatshme për t'u zbatuar në një kompjuter dixhital, me ndihmën e të cilave është e mundur të shndërrohen numrat e rastësishëm të pavarur në mënyrë uniforme ose normale të krijuar nga një sensor numrash të rastësishëm në sekuenca të rastësishme me vetitë statistikore të kërkuara. .

Problemi i modelimit dixhital të sistemeve radio formulohet si problemi i zhvillimit të algoritmeve që, bazuar në karakteristikat e dhëna të sistemeve, për shembull, funksionet e transferimit dhe karakteristikat jolineariteti të lidhjeve individuale, bëjnë të mundur konvertimin e saktë ose me një gabim të pranueshëm të zbatimeve diskrete. të efekteve hyrëse në një kompjuter në zbatime diskrete të efekteve përkatëse të daljes së sistemeve të simuluara. Këto algoritme quhen modele të sistemit dixhital.

Duhet të shpjegohen disa veçori të modelimit dixhital të sistemeve radio dhe qasja e modelimit të adoptuar këtu.

Zhvillimi i teorisë së modelimit në përgjithësi, dhe modelimit dixhital në veçanti, përcaktohet nga shkalla e përshkrimit matematikor të fenomeneve dhe proceseve që ndodhin në industri të ndryshme Shkencë dhe Teknologji. Ndryshe nga disa aplikacione të tjera të simulimit dixhital, siç është simulimi i proceseve të prodhimit ose proceseve në sistemet biologjike, ku përshkrimi matematikor i dukurive është shpesh një detyrë shumë komplekse, përshkrimi matematikor i proceseve të funksionimit të sistemeve radio është mjaft i zhvilluar.

Në të vërtetë, qëllimi kryesor i sistemeve të radios është transmetimi, marrja dhe përpunimi i informacionit që përmbahet në sinjale. Nga pikëpamja e informacionit, sistemet radio mund të konsiderohen si kompjuterë të specializuar (zakonisht analogë me shpejtësi shumë të lartë), të cilët zbatojnë me saktësi ose përafërsi algoritme operative të paracaktuara (shih për këtë temë). Veprimet e përfshira në këto algoritme, si modulimi, filtrimi, amplifikimi, konvertimi i frekuencës, zbulimi, kufizimi, grumbullimi, gjurmimi etj., si rregull, lejojnë një formulim matematikor relativisht të thjeshtë.

Përshkrimi matematikor reduktohet në përkthimin e një programi të njohur të funksionimit të një sistemi radio, të formuluar në gjuhën e zakonshme të inxhinierisë radio, në gjuhën e matematikës, në të cilën, për shembull, filtrimi është integrimi rrëshqitës, akumulimi - përmbledhja, zbulimi i amplitudës - nxjerrja e zarfit, etj. Si rezultat, një model matematikor i sistemit radio. Një model dixhital i sistemit merret në fazën e dytë, kur ai zhvillohet në bazë të modelit matematik algoritmi diskret procesi i funksionimit të një objekti modelues, i destinuar për zbatim në një kompjuter dixhital.

Zbatimi i një modeli dixhital të një sistemi radio në një kompjuter dixhital nënkupton, në thelb, zëvendësimin e një kompjuteri të specializuar, që është ky sistem radio, me një kompjuter dixhital universal.

Qasja për modelimin e sistemeve radio si zëvendësimi i një kompjuteri me një tjetër është e ashtuquajtura parimi funksional modelimi, sipas të cilit një model konsiderohet i barabartë me origjinalin nëse riprodhon me saktësi të mjaftueshme vetëm funksionin e origjinalit, për shembull, një algoritëm për konvertimin e sinjaleve hyrëse në sinjale dalëse të një marrësi radio. Në të njëjtën kohë, modeli dhe origjinali nuk janë të ngjashëm në përgjithësi, pasi gjatë modelimit, detajet që janë të parëndësishme nga pikëpamja e informacionit, të lidhura, për shembull, me një mishërim specifik material të sistemit të modeluar, hiqen. Kjo qasje ndaj modelimit është e përshtatshme në një numër problemesh, për shembull, kur zgjidhni parimet për ndërtimin e sistemeve radio në fazën e projektimit, kur vlerësoni imunitetin ndaj zhurmës së qarqeve të përpunimit të sinjalit (algoritmet), kur vlerësoni efektivitetin e ndërhyrjes, dhe në të tjera studimet.

Sigurisht, ka probleme në të cilat parimi funksional nuk është praktik për zgjidhjen duke përdorur metodën e modelimit, për shembull, kur studiohet ndikimi i parametrave të elementëve realë (pajisjet elektrovakum dhe gjysmëpërçues, induktancat, kapacitetet, rezistenca, etj.) përbëjnë një pajisje të caktuar radio (njësi), në karakteristikat e saj: funksionet e transferimit, qëndrueshmërinë, linearitetin, diapazonin dinamik, etj. Në këto raste, duhet të kaloni në nivelin e modelimit më të detajuar. Kjo qasje ndaj modelimit në literaturën e huaj quhet përdorimi i kompjuterëve dixhitalë për analizën dhe sintezën e qarqeve. Këto metoda të modelimit dixhital nuk janë diskutuar në këtë monografi.

Ai paraqet metodat e modelimit dixhital bazuar në njohuritë e karakteristikave më të përgjithësuara të sistemeve sesa karakteristikat e elementeve të tyre më të thjeshtë. Si karakteristika të tilla të përgjithësuara, përdoren algoritme për funksionimin e sistemeve, duke ndjekur nga qëllimi i tyre funksional, funksionet e transferimit ose karakteristikat kalimtare të impulsit të lidhjeve dinamike lineare, karakteristikat e jolinearitetit të blloqeve jolineare që formojnë sistemin, d.m.th. modelimi kryhet në nivelin funksional. , dhe jo diagramet e qarkut sistemeve

Në mënyrë tipike, sistemet e simuluara të radios mund të përfaqësohen si një kombinim i vetëm dy llojeve kryesore të lidhjeve - lidhjeve inerciale lineare (përforcues, filtra, sisteme gjurmuese, etj.) dhe lidhje jolineare pa inerci (kufizues, detektorë, blloqe logjike, etj.) . Nga këto dy lloje njësish funksionale, duke rritur bllok diagramin dhe duke ndryshuar karakteristikat e lidhjeve, ndërtohen sisteme radio të çdo kompleksiteti. Algoritmet për modelimin e sistemeve të tilla funksionale nuk janë të vështira për t'u gjetur nëse i njihni algoritmet për modelimin e pjesëve individuale të sistemeve.

Problemi i përshkrimit matematikor të funksionimit të lidhjeve të sistemit radio nuk ka një zgjidhje unike. Për shembull, filtrim linear mund të përshkruhet si një proces i ndryshimit të amplitudave dhe fazave të harmonikave të efektit të hyrjes (metoda Ferrier) dhe si një integrim rrëshqitës i procesit të hyrjes me njëfarë peshe (metoda integrale Duhamel. Nga ana tjetër, i njëjti model matematikor mund të korrespondojë me modele të ndryshme dixhitale, për shembull, procesi i filtrimit të vazhdueshëm, i dhënë në formën e integralit Duhamel, mund të paraqitet në formë diskrete si një përmbledhje rrëshqitëse dhe si një proces llogaritjeje në përputhje me ekuacionin e ndryshimit të përsëritur. Drejtimi kryesor në zhvillimin e metodave për modelimin dixhital të sistemeve radio nuk është aq shumë përshkrimi matematikor dhe krijimi i modeleve të tyre dixhitale në përgjithësi, sa është gjetja e modeleve dixhitale ekuivalente dhe zgjedhja midis tyre më e përshtatshme për zbatimin në një dixhital kompjuteri, d.m.th., më efektivi nga pikëpamja e kriterit të zgjedhur të efikasitetit.

Si kriter i tillë, në vijim përdoret kriteri i kostove minimale llogaritëse (vëllimi minimal dhe koha e llogaritjeve) për një saktësi të caktuar modelimi.

Libri përshkruan metoda të ndryshme për reduktimin e kostove llogaritëse. Ato kryesore janë si më poshtë.

1. Përdorimi i algoritmeve ekonomike të përsëritura (Markov) gjatë modelimit të sinjaleve, zhurmës dhe proceseve të funksionimit të sistemeve, sipas të cilave gjendja e ardhshme e një objekti modelues mund të gjendet lehtësisht duke ditur një ose më shumë nga gjendjet e mëparshme të tij. (Kjo metodë ka një gamë mjaft të gjerë aplikimesh, pasi shumë procese në sistemet radio janë ose rreptësisht ose afërsisht Markoviane.)

2. Zbatimi i metodës së mbështjelljes për të përjashtuar nga shqyrtimi komponentët me frekuencë të lartë të frekuencës së bartësit.

3. Shndërrime ekuivalente të diagrameve funksionale të sistemeve për të përftuar sisteme funksionalisht të ngjashme që janë më të lehta për t'u modeluar.

4. Modelimi në shumë shkallë (duke përdorur një hap të vogël kampionimi për proceset që ndryshojnë me shpejtësi dhe një hap të madh kampionimi për procese që ndryshojnë ngadalë kur modelohen sisteme në të cilat proceset ndodhin njëkohësisht në pjesë të ndryshme të diapazonit të frekuencës) dhe modelim në shkallë të ndryshueshme (duke përdorur një variabël hapi i kampionimit).

Përdorimi i këtyre metodave afron modelimin dixhital dhe analog në shpejtësi. Në aspekte të tjera, simulimet e sistemeve radio dixhitale dhe analoge mund të kenë efikasitete të ndryshme, të përcaktuara nga avantazhet dhe disavantazhet e dixhitale dhe analoge. kompjuterët.

Megjithatë, aty ku kërkohet të ketë një aparat universal për modelimin e një sërë sistemesh: automate diskrete, sisteme dinamike të vazhdueshme dhe diskrete (lineare dhe jolineare me parametra konstante, të ndryshueshme, të grumbulluara dhe të shpërndara), sistemet. në radhë etj., ku kërkohet saktësi e lartë, logjikë e avancuar, prania e një sistemi efikas memorie, një gamë e madhe dinamike vlerash, modelimi dixhital ka avantazhe të konsiderueshme ndaj analogut.

Disavantazhet e modelimit dixhital aktualisht përfshijnë: shpejtësinë relativisht të ulët, një sistem komunikimi të papërsosur njeri-makinë (regjistrimi i pamjaftueshëm vizual i rezultateve, vështirësitë në ndryshimin e parametrave dhe strukturës së sistemit të simuluar në procesin e zgjidhjes së problemit), kostoja e lartë një orë kohë kompjuteri. Megjithatë, ka arsye për të besuar se në të ardhmen, me përmirësimin e teknologjisë elektronike kompjuterike dixhitale dhe metodave për mbështetjen e saj matematikore, këto mangësi do të eliminohen. Gjatë prezantimit të materialit vërehen disa avantazhe dhe disavantazhe shtesë të modelimit dixhital.

Modelimi analog kryhet më thjeshtë, në disa raste është më i shpejtë se modelimi dixhital, është më vizual, është ekonomikisht më fitimprurës, por ka saktësi të ulët, një diapazon dinamik relativisht të vogël dhe nuk është aq universal. Ky lloj modelimi përdoret në mënyrë më efektive, siç dihet, në studimin e sistemeve dinamike të vazhdueshme të përshkruara nga ekuacionet diferenciale të zakonshme.

Disavantazhet e modelimit analog mund të kompensohen në modelet e kombinuara analoge-dixhitale.

Ky libër do të fokusohet vetëm në modelimin dixhital, por disa nga metodat e diskutuara në të mund të përdoren si në modelimin analog ashtu edhe në atë analog në dixhital, për shembull, metoda e filtrit të formësimit kur modeloni sinjale të rastësishme.

Në të ardhmen, në vend të termit "modelim dixhital", si rregull, do të përdoret termi "simulim".

Meqenëse libri diskuton metodat modelimi matematik, atëherë ka "shumë matematikë" në të. Sidoqoftë, për të kuptuar materialin, lexuesit i kërkohet jo aq shumë njohuri për matematikën në formën e saj më të rreptë. kuptimi klasik, sa njohuri për "radiomatematikën", në terminologjinë e S. M. Rytov, dhe "matematikën e qarqeve", atëherë. Terminologjia e Woodward-it, si dhe çështje të teorisë së aplikuar të proceseve të rastësishme dhe inxhinierisë statistikore të radios në vëllimin e kapitujve përkatës të librit. Përveç kësaj, lexuesit i kërkohet të njohë disa aparate themelore matematikore të teorisë sisteme diskrete, në veçanti vetitë themelore të transformimeve, aftësitë kompjuterike dixhitale dhe parimet e programimit.

Libri nuk ofron bllok diagrame të programeve të mundshme për zbatimin e algoritmeve të modelimit në një kompjuter dixhital. Algoritmet janë dhënë në formë formule. Për të shpjeguar algoritmet formulaike, jepen funksionet e transferimit dhe bllok diagramet e filtrave diskrete që kryejnë operacione në sekuencat numerike hyrëse në përputhje të plotë me algoritmet e propozuara.

2.2. Metodat joalgoritmike

modelimi dixhital.

Shpejtësia e zgjidhjes së një numri problemesh komplekse duke përdorur një metodë programo-algoritmike në një kompjuter dixhital me qëllime të përgjithshme është e pamjaftueshme dhe nuk i plotëson nevojat e sistemeve inxhinierike të projektimit me ndihmën e kompjuterit (CAD). Një nga këto klasa problemesh, e përdorur gjerësisht në praktikë inxhinierike kur studiohet dinamika (proceset kalimtare) sisteme komplekse automatizimi janë sisteme të ekuacioneve diferenciale jolineare të rendit të lartë në derivatet e zakonshëm. Për të përshpejtuar zgjidhjen e këtyre problemeve, softueri dhe sistemet harduerike CAD mund të përfshijnë, përveç kompjuterit dixhital kryesor (udhëheqës) me qëllime të përgjithshme, GVM që janë të orientuara drejt problemit për zgjidhjen e ekuacioneve diferenciale jolineare. Ato janë të organizuara në bazë të modelimit matematikor dixhital metodë joalgoritmike. Kjo e fundit ju lejon të rritni produktivitetin e CAD për shkak të paralelizmit të natyrshëm të procesit të llogaritjes, dhe metoda diskrete (dixhitale) e përfaqësimit të sasive matematikore ju lejon të arrini saktësinë e përpunimit jo më keq sesa në një kompjuter dixhital. Këto GVM përdorin dy metoda modelimi dixhital:

1. Modelimi me diferenca të fundme;

2. Modelimi i shkarkimit.

Metoda e parë e përdorur në GVM si analizuesit diferencialë dixhitalë (DDA) dhe makinat integruese dixhitale (DIM) është metoda e njohur e llogaritjeve të përafërta (hap pas hapi) të diferencës së fundme. Njësitë operative dixhitale të GVM, të ndërtuara në qark dixhital, përpunojnë rritje mjaft të vogla diskrete të sasive matematikore të transmetuara përgjatë linjave të komunikimit midis njësive operative. Input dhe output madhësive matematikore përfaqësohen, ruhen dhe grumbullohen nga shtimet në kodet dixhitale n-bit në numëruesit e kundërt ose regjistrat e grumbullimit të grumbullimit.

Rritjet e të gjitha sasive zakonisht kodohen në një njësi të rendit të ulët: D:=1ml. R. Kjo korrespondon me kuantizimin sipas nivelit të të gjitha sasive të përpunuara me me një ritëm konstant kuantizimi D=1. Rrjedhimisht, shkalla e rritjes së të gjitha sasive të makinerive është e kufizuar: |dS/dx|£1.

Shenjat e rritjeve me një bit kodohen duke përdorur metodën e kodimit të shenjave në linjat e komunikimit me dy tela midis njësive operative:

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

ku DSi=yiDx – rritja e integralit në hapi i i-të integrimi, dhe ordinata e i-të e funksionit të integrandit y(x) – yi llogaritet duke grumbulluar rritjet e tij:

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

me futjen e një koeficienti konstant normalizues kn = 2-n, rritjet në daljet e integratorëve formohen në mënyrë sekuenciale dhe përpunohen në integratorët e mëposhtëm gjithashtu në mënyrë sekuenciale. Një përjashtim është integrimi i shumës së disa funksioneve integrand

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

Pastaj, përgjatë disa linjave hyrëse m rritja e dytë mund të veprojë në mënyrë sinkrone në një hap të j-të. Për mbledhjen sekuenciale, ato vendosen brenda një hapi duke përdorur linjat e vonesës, duke rritur frekuencën e orës së grumbulluesit të hyrjes me m herë. Prandaj, numri i funksioneve të integrandit të përmbledhur zakonisht kufizohet në dy: m=2.

Organizimi strukturor i integrator-shtuesit dixhital është shumë i thjeshtë. Është ndërtuar në formën e një lidhje serike të njësive funksionale të mëposhtme:

· 2OR qark me linjë vonese tз=0.5t në një nga hyrjet

· Mbledhja akumuluese hyrëse e inkrementeve të funksioneve të integrandit, e cila akumulon ordinatat e tyre n-bit sipas rritjeve të hyrjes:

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

Kur Dх:=(10) kodi yk transmetohet pa ndryshime, dhe kur Dх:=(01) dalja formon një kod të kundërt me kodin hyrës yk.

· Gjeneratori integral i rritjes së daljes: DSi:= njësia e tejmbushjes Si, duke konvertuar shenjën e tejmbushjes në një kod të rritjes bipolare (ai më thjeshtë zbatohet nëse numrat e akumuluar negativ Si përfaqësohen në një kod të modifikuar: direkt, invers ose plotësues). Bllok diagrami përkatës i integratorit dixhital është paraqitur në Fig. 9.14 (f.260) i tekstit shkollor. Në qarqet e modelit dixhital, përdoret simboli i mëposhtëm për një grumbullues-integrues dixhital:

"Zn." tregon flamurin e përmbysjes (-) nëse kërkohet. Një avantazh i rëndësishëm këtë metodë Modelimi dixhital me diferencë të fundme është se i njëjti integrues dixhital, pa ndryshuar qarqet e tij, përdoret për të kryer operacionet lineare dhe jolineare të nevojshme për zgjidhjen e ekuacioneve diferenciale të zakonshme. Kjo shpjegohet me faktin se gjatë programimit të CDA dhe CIM ekuacionet origjinale në derivate shndërrohen në ekuacione në diferenciale. Le të shohim programet më të thjeshta të modelit dixhital:

1. duke shumëzuar ndryshoren x me konstanten k:

Duke kaluar te diferencialet dS=кdx, do të sigurohemi që ky operacion të kryhet nga një integrues me cilësimin fillestar përkatës:

3. Shumëzimi S=xy, ose në diferenciale dS=xdy+ydx.

4.2. funksionet trigonometrike, për shembull y=sinx, që është një zgjidhje për një ekuacion diferencial të rendit të dytë (pasi), ose në diferenciale

Duke pasur parasysh se krijimi i këtyre kompjuterëve të orientuar drejt problemit kërkon kosto të konsiderueshme shtesë gjatë ndërtimit mjete teknike CAD shpesh përdor një mënyrë më të thjeshtë për t'i organizuar ato duke kombinuar kompjuterë dixhitalë me qëllime të përgjithshme të prodhuara në masë dhe kompjuterë elektronikë analogë (AVM) të ndërtuar mbi amplifikatorë operacionalë në një kompleks kompjuterik. Kompjuteri dixhital dhe kompjuteri dixhital kombinohen duke përdorur një pajisje standarde të konvertimit dhe ndërfaqes (CTD), e përbërë kryesisht nga një ADC dhe një DAC. Një problem kompleks për t'u zgjidhur ndahet në mënyrë racionale në 2 pjesë midis procesorëve analog dhe dixhital gjatë programimit të kompleksit. Për më tepër, pjesa analoge është më shpesh e orientuar drejt problemit në zgjidhjen e ekuacioneve diferenciale dhe përdoret në procesin e përgjithshëm të llogaritjes si një nënprogram i shpejtë.

2.3 Arkitektura e sistemeve kompjuterike hibride (HCC).

2.3.1. struktura e kompleksit kompjuterik analog-dixhital (ADCC)

GVK ose ATsVK është një kompleks kompjuterik i përbërë nga një kompjuter dixhital dhe një kompjuter automatik me qëllime të përgjithshme, të kombinuara duke përdorur një UPS, dhe që përmban në pjesën dixhitale softuer shtesë për automatizimin e programimit të pjesës analoge, duke menaxhuar shkëmbimin e informacionit midis analogut. dhe pjesët dixhitale, monitorimi dhe testimi i pjesës analoge, automatizimi i procedurave hyrje-dalje.

Le të shqyrtojmë bllok diagramin e një ADCC me UPS-në më të thjeshtë, të ndërtuar në ADC dhe DAC me një kanal të vetëm. Për të krijuar parakushtet për automatizimin e programimit AVM nën kontrollin e një kompjuteri dixhital, blloqet e mëposhtme shtesë futen si pjesë e harduerit AVM:

1. Rezistenca të ndryshueshme të rregullueshme manualisht (potenciometrat) në hyrjet e amplifikatorëve operacionalë në një grup blloqesh funksionuese (NOB), të njohura për ju nga punë laboratorike sipas TAU, ato zëvendësohen me rezistenca të kontrolluara dixhitale (DCR), të cilat përdorin qarqe të integruara DAC;

3. Lidhja automatike e njësive funksionuese në përputhje me qarkun e modelit analog të hartuar në kompjuterin dixhital (klauzola 2.1) kryhet nga një qark komutues automatik (ASC) duke përdorur vektorin komutues binar të çelësave SAC të formuar në kompjuterin dixhital dhe ruhet gjatë zgjidhjes së problemit në regjistrin e informacionit të konfigurimit (RN) në UPS.

Mënyrat e funksionimit AVM: përgatitja, fillimi, ndalimi, kthimi në gjendjen fillestare, dalja e rezultateve në pajisjet periferike analoge (regjistruesit e grafikëve, pajisjet e regjistrimit të tabletave me dy koordinata - DRP) vendosen nga ana e kompjuterit përmes njësisë së kontrollit UPS ( UPS BU).

Njësia e kontrollit të UPS kryen gjithashtu sinkronizimin e ndërsjellë të funksionimit të kompjuterit dixhital dhe kompjuterit automatik: transmeton sinjale të ndërprerjes së jashtme nga modeli analog në programet dixhitale të kompjuterit dixhital, nën kontrollin e programeve të pjesëve dixhitale sinkronizon votimin e pikat në modelin analog, shndërrimi i tensioneve në këto pika në kode dixhitale dhe transmetimi i këtyre të fundit përmes BSK dhe hyrje-dalja e kanalit në RAM-in e kompjuterit dixhital; ose në mënyrë të ngjashme, shndërrimi i kundërt i kodeve dixhitale në tensione elektrike dhe furnizimi i këtyre të fundit në pikat e kërkuara në hyrjet e njësive të funksionimit të modelit analog. Ky parim organizimi funksional Ndërveprimi i pjesëve dixhitale dhe analoge mbështetet në harduer nga blloqet e UPS: ADC dhe DAC, AM dhe ADM - multiplekser analog dhe demultipleksues, ML - blloqe memorie analoge hyrëse dhe dalëse, të ndërtuara në një sërë qarqesh të ngjashme të kampionimit të ruajtjes (SSC) . Hyrjet e hyrjes SVX (në të majtë) lidhen me pikat e kërkuara të qarkut të modelit analog (daljet e blloqeve të funksionimit përkatës). Në momentet e nevojshme diskrete kohore, nën kontrollin e një kompjuteri dixhital, merren ordinatat individuale të mostrës nga modeli analog. sinjale analoge(tensionet elektrike) dhe ruhen në magazinë e përkohshme të ruajtjes. Më pas daljet e SVR anketohen nga multiplekseri AM dhe tensionet e daljes së tyre shndërrohen nga ADC në kode dixhitale, të cilat në modalitetin e aksesit direkt si një bllok numrash (vargu linear) shkruhen në OP të kompjuterit dixhital.

Në konvertim i anasjelltë Daljet SVH të grupit të dytë të memories analoge të daljes ML (në të djathtë) lidhen nën kontrollin e kompjuterit dixhital me hyrjet e kërkuara të njësive funksionuese të modelit analog, dhe hyrjet SVH lidhen me daljet e demultiplekseri analog, hyrja e të cilit furnizohet me tensionin në dalje të DAC. Në modalitetin e aksesit të drejtpërdrejtë, një bllok numrash lexohet nga OP i kompjuterit dixhital. Secili nga numrat shndërrohet në një tension elektrik në DAC, i cili, nën kontrollin e kompjuterit dixhital me ndihmën e një ADM që funksionon, regjistrohet për ruajtje në një nga magazinat e përkohshme të ruajtjes. Grupi rezultues i disa tensioneve ruhet në disa sisteme të ruajtjes së përkohshme për një interval kohor të specifikuar nga programi kompjuterik dixhital (për shembull, gjatë zgjidhjes së një problemi në pjesën analoge) dhe përpunohet nga njësitë operative analoge.

2.3.2. Metodat e organizimit të analogut -

informatikë dixhitale.

Parimi i alternimit të mënyrave të funksionimit të kompjuterëve dixhitalë dhe kompjuterëve të automatizuar, duke zvogëluar kompleksitetin e sistemit të kontrollit.

ATsVK përdoren për modelimin analog-dixhital të sistemeve komplekse të automatizimit që përmbajnë kompjuterë dixhitalë të kontrollit, si dhe për të shpejtuar zgjidhjen e komplekseve. problemet matematikore, që kërkon konsum të tepruar të burimeve të memories dhe kohës së kompjuterit. Në rastin e parë, algoritmet e kontrollit janë simuluar programatikisht në një kompjuter dixhital, dhe një model matematik analog i objektit të kontrollit është programuar në kompjuterin automatik, dhe ACVK përdoret si një kompleks për korrigjimin dhe verifikimin e algoritmeve të kontrollit, duke marrë parasysh jolineariteti dhe dinamika e objektit të kontrollit, të cilat janë shumë të vështira për t'u marrë parasysh gjatë zhvillimit të algoritmeve, nëse nuk zgjidhen vazhdimisht ekuacionet diferenciale të objektit për të përcaktuar përgjigjen e tij ndaj çdo veprimi të ri të kontrollit.

Në rastin e dytë, për shembull, kur zgjidhen ekuacionet diferenciale, problemi i përgjithshëm i rëndë i llogaritjeve të përafërta ndahet në dy pjesë, zakonisht duke vendosur llogaritjet intensive llogaritëse në pjesën analoge për të cilën lejohet një gabim prej 0.1...1%.

Sipas parimit të ndarjes së sipërpërmendur të detyrës në dy pjesë dhe metodës së organizimit të ndërveprimit midis AVM dhe kompjuterit dixhital, kompjuterët dixhitalë modernë ndahen në 4 klasa të llogaritjes analoge-dixhitale.

Klasat 1,2,3 mund të zbatohen në bazë të organizimit të konsideruar strukturor të ADCC me një UPS të thjeshtuar të ndërtuar në ADC dhe DAC me një kanal.

Klasa 1 është më e thjeshta për sa i përket organizimit të ndërveprimit midis AVM dhe kompjuterit dixhital. Punojnë pjesët dixhitale dhe analoge kohë të ndryshme, dhe për këtë arsye nuk ka kërkesa të larta për sinkronizimin e funksionimit të AVM dhe kompjuterit dixhital dhe shpejtësinë e kompjuterit dixhital dhe UPS-së.

Klasa 2 kërkon një organizim të veçantë të mënyrave alternative të funksionimit të AVM, DVM dhe UPS në çdo cikël llogaritjesh dhe ndërveprimi

Meqenëse AC dhe CC nuk funksionojnë njëkohësisht, nuk ka probleme me sinkronizimin e tyre dhe nuk ka kërkesa të larta për shpejtësinë e UPS-së dhe kompjuterit dixhital. Klasat e problemeve për t'u zgjidhur: optimizimi i parametrave të një modeli analog, identifikimi parametrik, modelimi i proceseve të rastësishme duke përdorur metodën Monte Carlo, modelimi analog-dixhital i sistemeve të kontrollit automatik jo në kohë reale, ekuacionet integrale.

Klasa 3 kërkon një organizim të ndryshëm të mënyrave alternative të funksionimit të AVM, TsVM dhe UPS.

Në fazën A, 2 detyra të pjesshme të një detyre komplekse, të përputhshme në kohë, kryhen njëkohësisht në AC dhe CC. Në CC në fazën B, vlerat diskrete të argumenteve të funksionit merren më shpesh nga AC dhe ruhen, pastaj në fazën A, ordinatat e funksioneve komplekse llogariten prej tyre dhe përgatiten për AC, i cili në fazën tjetër B. transferohen në AC, ku ruhen në memoriet analoge (SVKH), dhe më pas përdoren në fazën tjetër A në llogaritjet analoge, etj. Kushtet kufitare, probleme dinamike me vonesë të pastër të argumenteve, ekuacione integrale, ekuacione diferenciale të pjesshme. Në klasën 3, nuk ka kërkesa të larta për shpejtësinë e kompjuterit dixhital dhe kompjuterit dixhital, por kërkohet sinkronizimi i saktë i funksionimit të kompjuterit dixhital dhe kompjuterit dixhital në fazën B, pasi për shkak të ndalimit të procesorit dixhital, kontrolli asinkron. transferimi i të dhënave është i pamundur, dhe transmetimi sinkron i blloqeve të të dhënave kryhet nën kontrollin e kontrolluesit të aksesit të drejtpërdrejtë në memorie (KPDP) përmes kanalit të hyrjes/daljes së kompjuterit dixhital.

Klasa 4 është më shpesh modelimi analog-dixhital i sistemeve të kontrollit automatik dixhital në kohë reale për kontrollin dhe korrigjimin e programeve kompjuterike dixhitale të kontrollit në dinamikë. Është më kompleksi për sa i përket organizimit të ndërveprimit dhe sinkronizimit të funksionimit të kompjuterit të automatizuar dhe kompjuterit dixhital, pasi këtu fazat A dhe B janë të kombinuara, konstante. shkëmbim i ndërsjellë të dhënat në procesin e llogaritjeve, dhe për këtë arsye kërkon përdorimin e një kompjuteri dixhital dhe UPS me shpejtësi maksimale.

Organizimi strukturor i UPS, i dhënë më sipër dhe i përshtatshëm për klasat 1,2,3, nuk është i zbatueshëm në klasën 4. Klasa e fundit kërkon një organizim shumëkanalësh të ADC dhe DAC pa u shumëfishuar me përfshirjen shtesë të regjistrave të buferit paralel në hyrje dhe dalje të skedarit BSC, duke shkëmbyer me OP të kompjuterit dixhital në modalitetin e aksesit të drejtpërdrejtë. Përmbajtja e secilit regjistër ose konvertohet nga DAC të veçanta të lidhura paralelisht kur transmetohen të dhëna në AVM, ose gjenerohen nga ADC të veçanta të lidhura paralelisht kur transferohen të dhënat nga AVM në kompjuterin dixhital.

2.3.3 Veçoritë software ACVC.

Për të automatizuar programimin AVM duke përdorur një kompjuter dixhital dhe për të automatizuar plotësisht procesin e llogaritjes analoge-dixhitale, softveri kompjuterik dixhital me qëllime të përgjithshme tradicionale (shih Fig. 13.2 f. 398 në tekstin shkollor) plotësohet me modulet e mëposhtme të softuerit:

1. Programet e përpunimit përfshijnë përkthyes shtesë nga gjuhë të veçanta të modelimit analog-dixhital, për shembull Fortran-IV, të plotësuar nga nënprogramet në gjuhën e zgjeruar të Asamblesë që përmbajnë komanda speciale analoge-dixhitale, për shembull, për kontrollin e pjesës analoge duke përdorur një dixhital. program kompjuterik, organizimi i transferimit të të dhënave ndërmjet frekuencave dixhitale dhe AC, përpunimi i ndërprerjeve të programeve të frekuencës qendrore të inicializuara nga pjesa analoge; krijohet një sistem përpilimi analog-dixhital;

2. Programet e punës, korrigjimit dhe mirëmbajtjes përfshijnë një drejtues shkëmbimi ndërmjet makinerive për kontrollimin e pjesës analoge si procesor periferik, programet e paraqitjes grafike, regjistrimin dhe analizimin e rezultateve;

3. Përfshihet në bibliotekë programet e aplikimit prezanton programe për llogaritjen e funksioneve dhe programe standarde matematikore analogo-dixhitale;

4. Të përfshira në programet diagnostike Mirëmbajtja prezantoni testet UPS, testet e njësisë operative AVM;

5. Një gamë e tërë modulesh kontrolli shtesë është futur në programet e kontrollit të OS:

Sistemi i automatizimit për programimin analog (SAAP), i përbërë nga analizues leksikor; analizues(kontrollimi i përputhshmërisë së programit analog të futur në gjuhën algoritmike me rregullat e sintaksës së regjistrimit); gjeneratorë bllok diagramet (vizatimi dhe kodimi i qarqeve të modeleve analoge duke përdorur metodën e reduktimit të porosisë dhe funksionet e nënkuptuara njëjtë si në paragrafin 2.1); blloku i programeve llogaritëse(shkallëzimi i modelit analog si në pikën 2.1, modelimi i softuerit dixhital i pjesës analoge në një kompjuter dixhital me një llogaritje të vetme për të llogaritur vlerat maksimale të pritshme të variablave dhe për të sqaruar shkallëzimin e modelit analog, si dhe krijimin e një skedari për kontroll statik dhe dinamik të pjesës analoge pas programimit të saj); programet e prezantimit të prodhimit(ekrani dhe plotteri i strukturës së sintetizuar të modelit analog, printimi kontrollues i kodeve programore analoge, faktorët e shkallës, skedarët e kontrollit statik dhe dinamik);

· Shërbimi për sinkronizimin dhe ndërveprimin e kompjuterëve të automatizuar dhe kompjuterëve dixhitalë (zbatimi i mënyrave alternative të funksionimit);

· Shërbimi për përpunimin e ndërprerjeve të inicializuara nga pjesa analoge;

· Programi për menaxhimin e shkëmbimit të të dhënave ndërmjet AVM dhe kompjuterit dixhital;

· Programi për menaxhimin e ngarkimit të kodeve të qarkut të modelit analog në SAC (në RN);

· Program për kontrollin e modalitetit të kontrollit statik dhe dinamik (debugimi i programit analog të ngarkuar në AVM).

Bazuar në rezultatet e automatizimit të programimit analog-dixhital në diskun magnetik të kompjuterit dixhital pritës, përveç skedarëve dixhitalë tradicionalë, krijohen skedarët e mëposhtëm të të dhënave, të përdorura nga modulet shtesë të sipërpërmendura të softuerit ACVK: analog. skedari i bllokut, skedari i ndërrimit (për SAC), skedari i kontrollit statik, skedari i kontrollit dinamik, skedari i përgatitjes për konvertuesit funksionalë analogë, biblioteka e programeve standarde analoge-dixhitale plug-in.

2.3.4. Gjuhët e modelimit analog-dixhital.

Arkitektura e konsideruar e kompjuterit dixhital ju lejon të përshkruani dhe futni programe analoge-dixhitale vetëm në kompjuterin dixhital pritës në gjuhë algoritmike nivel të lartë. Për këtë qëllim, gjuhët tradicionale të programimit dixhital plotësohen me operatorë të veçantë për përshkrimin e një objekti të modelimit analog, organizimin e transferimit të të dhënave midis AC dhe DC, kontrollin e pjesës analoge duke përdorur një program kompjuterik dixhital, përpunimin e ndërprerjeve nga pjesa analoge, vendosjen parametrat e modelit analog, monitorimi i pjesës analoge, detyrat informacion zyrtar e kështu me radhë.

Përdoren gjuhët universale, të përkthyera me përmbledhje (Fortran IV) ose interpretim (BASIC, Gibas, Focal, HOI), të plotësuara nga nënprograme speciale në Asamble, zakonisht të thirrura nga operatori Call... që tregon identifikuesin e nënprogramit të dëshiruar.

Për të rritur shpejtësinë e funksionimit të CAAP, zakonisht përshkruhet dhe përdoret në hyrje gjuhë të specializuara modelimi analog-dixhital: CSSL, HLS, SL – 1, APSE, dhe për interpretim të brendshëm gjuha Poliz (shënimi i kundërt polonisht).

Udhëzimet e mëposhtme makro analogo-dixhitale mund të futen në gjuhët e përpiluara universale:

1. SPOT AA x– vendosni potenciometrin (DCC) në pjesën analoge me adresën AA në pozicionin (vlera e rezistencës) që korrespondon me vlerën e kodit dixhital të ruajtur në OP kompjuterin dixhital në adresën x;

2. MLWJ AA x– lexoni vlerën analoge në daljen e njësisë së funksionimit në AC me adresën AA, nënshtroni konvertimit nga analog në dixhital dhe shkruani kodin dixhital që rezulton në OP kompjuteri dixhital në adresën x. Ndërveprimi midis pjesës analoge dhe pjesës dixhitale mund të përshkruhet si një thirrje procedurash:

Thirrni JSDA AA x, ku JSDA është identifikuesi përkatës i një nënprogrami plug-in në gjuhën e Kuvendit, për shembull, një procedurë instalimi - vendosni vlerën x nga dalja DAC për të adresuar AA në pjesën analoge.

Prandaj, është shumë e rëndësishme të kuptohet se si lloji i paralelizmit të problemit që zgjidhet ndikon në mënyrën e organizimit të kompjuterit paralel.

3.1.1 Paralelizmi natyror

detyra të pavarura.

Vërehet nëse ka një rrjedhë detyrash të palidhura në avion. Në këtë rast, rritja e produktivitetit arrihet relativisht lehtë duke futur në "kokrra të trashë" p.e.s. ansambël procesorë që funksionojnë në mënyrë të pavarur të lidhur me ndërfaqet e OP shumë-module dhe inicializimi i procesorëve hyrës/dalës (I/O).

Numri i moduleve OP është m>n+p për të siguruar mundësinë e aksesit paralel në memorie të të gjithë procesorëve përpunues dhe të gjithë PVV-ve dhe për të rritur tolerancën e gabimeve të kompjuterit. Modulet rezervë (m-n-p) OP janë të nevojshme për rikuperim të shpejtë në rast të dështimit të modulit të punës dhe për të ruajtur në to SSP-në e procesorëve dhe proceseve në pikat e kontrollit të programit të kërkuara për rinisje në rast të dështimit të procesorit ose modulit OP.

Krijohet një mundësi për secilën nga detyrat që zgjidhen për të kombinuar përkohësisht çiftin: Pi+OPj si një kompjuter që funksionon në mënyrë autonome. Më parë, i njëjti modul OP funksiononte në çifte: PVVk + OPj, dhe në OPj programi dhe të dhënat u futën në buferin e hyrjes. Në fund të përpunimit, një bufer dalëse organizohet dhe plotësohet në OPj, dhe më pas moduli OPj futet në çiftin OPj+PVVr për shkëmbim me pajisjen periferike.

Detyra kryesore e organizimit të proceseve llogaritëse, e zgjidhur nga programi i sistemit “dispeçer”, është shpërndarja optimale e detyrave ndërmjet procesorëve paralelë sipas kriterit të maksimizimit të ngarkesës së tyre, ose minimizimit të kohës së ndërprerjes së tyre. Në këtë kuptim, është optimale asinkron parimi i ngarkimit të detyrave në procesorë pa pritur që detyrat të përpunohen në procesorë të tjerë të zënë.

Nëse një paketë detyrash hyrëse e grumbulluar gjatë një intervali të caktuar kohor ruhet në VRAM, problemi i planifikimit asinkron optimal zbret në krijimin e një orari optimal për kohën kur detyrat nisen në procesorë të ndryshëm. Të dhënat kryesore hyrëse të kërkuara për këtë janë një grup kohësh të njohura të përpunimit llogaritës të pritshëm për të gjitha detyrat e grupit të akumuluar, të cilat zakonisht tregohen në kartat e kontrollit të detyrave të tyre.

Pavarësisht natyrës së pavarur të detyrave në tërësinë e proceseve të tyre llogaritëse asinkrone, konfliktet midis tyre për burimet e përbashkëta kompjuterike janë të mundshme:

1) Shërbimet e një OS të përbashkët me shumë sistem, për shembull, përpunimi i ndërprerjeve të hyrjes/daljes ose thirrjeve në një OS të përbashkët të besueshmërisë gjatë dështimeve dhe rinisjes;

(О–) – ®О-Д – ndryshimi i shenjës së D.

Me një operacion në shtresën I, dy operacione secili në shtresat II dhe III mund të kryheshin paralelisht nëse ALU kishte një tepricë korresponduese të blloqeve operative.

Paralelizmi i veprimeve të diskutuara më sipër në zgjidhjen e ekuacioneve diferenciale dhe gjatë përpunimit të matricave i përket klasës së rregullt, pasi i njëjti veprim përsëritet shumë herë mbi të dhëna të ndryshme. Shembulli i fundit ekuacioni kuadratik ka paralelizëm të parregullt të operacioneve, kur ekzekutimi i njëkohshëm është i mundur në të dhëna të ndryshme tipe te ndryshme operacionet.

Siç tregohet më lart, për përdorimin e paralelizmit të rregullt të operacioneve duke përmirësuar performancën, është i përshtatshëm organizimi i matricës Avion me kontroll të përgjithshëm.

Në rastin e përgjithshëm të paralelizmit të parregullt të operacioneve, më shumë në mënyrë të përshtatshme fitimet e produktivitetit merren parasysh organizimi i transmetimit Kompjuterë dhe avionë. Në kompjuterët në transmetim, në vend të kontrollit tradicional të programit von Neumann të procesit llogaritës në përputhje me sekuencën e komandave të përcaktuara nga algoritmi, përdoret parimi i kundërt i kontrollit të programit sipas shkallës së gatishmërisë së operandëve ose rrjedhës së të dhënave. (rrjedha e operandit), e përcaktuar jo nga algoritmi, por nga grafiku i operandit (grafiku i transferimit të të dhënave ).

Nëse ka një tepricë të mjaftueshme të pajisjeve përpunuese në një procesor paralel, ose një ansambël mikroprocesorësh të tepërt në një sistem kompjuterik, atëherë natyrshëm dhe automatikisht (pa planifikim të veçantë dhe planifikim të nisjes) ato operacione paralele, operandët e të cilëve janë përgatitur nga llogaritjet e mëparshme do të bëhen njëkohësisht. ekzekutuar.

Procesi llogaritës fillon me ato operacione, operandët e të cilëve janë të dhënat origjinale, për shembull, në shtresën e parë të GPA të një ekuacioni kuadratik, kryhen njëkohësisht tre operacione dhe më pas zhvillohet kur operandët janë gati. Pas kësaj, thirret komanda e shumëzimit, pastaj zbritja dhe kontrolli i gjendjes logjike, pastaj makrooperatori (Ö) dhe vetëm pas kësaj - dy komanda në të njëjtën kohë: mbledhje dhe zbritje, dhe pas tyre - dy komanda identike të ndarjes.

Zbatimi teknik i organizimit të rrjedhës së avionëve është i mundur në tre mënyra:

1) Krijimi i mikroprocesorëve të posaçëm streaming, të cilët i përkasin klasës së atyre të specializuar dhe do të diskutohen në semestrin e ardhshëm;

2) Organizimi i veçantë i procesit llogaritës dhe modifikimi i gjuhës së makinës së nivelit të ulët në kompjuterët ansambël me shumë mikroprocesorë të ndërtuar mbi mikroprocesorët standard von Neumann;

3) Krijimi i procesorëve me një tepricë të të njëjtit lloj të njësive operative dhe shtimi sistemet operative metoda rrjedhëse e organizimit të procesit të llogaritjes (e zbatuar në procesorin e brendshëm të rrjedhës ES2703 dhe superkompjuterin Elbrus-2).

Ka modelim dixhital në Rusi: vërtetuar në NEOLANT

Kompania NEOLANT, bazuar në përvojën shumëvjeçare në modelimin e informacionit në Rusi, ka zhvilluar tipologjinë e saj të modeleve të objekteve dixhitale. ndërmarrje industriale. Klasifikimi bazohet në detyrën kryesore për të cilën zbatohet dhe përdoret modeli, nga centralizimi i të dhënave inxhinierike për një objekt deri te monitorimi i procesit, modelimi i proceseve fizike dhe teknologjike dhe trajnimi i personelit.

Në përputhje me tipologjinë NEOLANT, dallohen gjashtë lloje modelesh informacioni (Fig. 1).

Më të zakonshmet sot janë dy llojet e para: modeli 3D "Dekorimi" dhe modeli 3D inxhinierik. Në të njëjtën kohë, ato përdoren shpesh në fazën e planifikimit dhe projektimit të objekteve, megjithëse ato gjithashtu mund të përdoren në mënyrë efektive për të zgjidhur problemet operacionale.

Kompania NEOLANT ju ofron shembuj projekte reale, të paraqitura në formën e videove që demonstrojnë qartë aftësitë e llojeve të caktuara të modeleve të informacionit.

Lloji:

Shembull: Monumentet 3D të Moskës (Fig. 2).

Modelet informative 3D të rreth 40 objekteve historike të kryeqytetit ndihmojnë Departamentin trashegimi kulturore të qytetit të Moskës në formimin dhe zbatimin Politika publike në zonë mbrojtjen e shtetit, ruajtja, përdorimi dhe popullarizimi i vendeve të trashëgimisë kulturore (monumente historike dhe kulturore) të popujve të Federatës Ruse. Sistemi i informacionit, krijuar nga NEOLANT, zgjidh problemet e mëposhtme:

• grumbullimi, grumbullimi, ruajtja, mbajtja e përditësuar e informacionit hapësinor dhe atributiv për objektet historike dhe kulturore plan referencë qyteti i Moskës;
• sigurimi i aksesit të përshtatshëm në informacion në lidhje me objektet e planit themelor historik dhe kulturor të qytetit të Moskës, duke përfshirë historinë e ndryshimeve në statusin e tyre;
• zbatimi i aftësisë për të parë modele 3D të objekteve të planit bazë historik dhe kulturor të qytetit të Moskës;
• gjenerimi i dokumenteve bazuar në të dhënat nga plani bazë historik dhe kulturor i qytetit të Moskës.

Lloji: Modeli i informacionit 3D "Directory".

Shembull: modelet e informacionit të të dhjetëve Centralet bërthamore ruse(Fig. 3).

Modeli i informacionit Centrali bërthamor ju lejon të organizoni akses të menjëhershëm në një depo të madhe të vetme të dhënash dhe dokumentacioni duke përdorur modele vizuele 3D të objekteve. Për më tepër, për çdo njësi energjie ka 2.5 mijë vëllime dokumentacioni, dhe çdo model i objektit përmban afërsisht 300-400 mijë elementë grafikë.

Lloji: Modeli 3D i informacionit të aplikuar.

Shembull: sistemi i informacionit për të siguruar dekomisionimin e njësive të energjisë të NPP Kursk (Fig. 4).

Sistemi bazohet në modele informacioni 3D të objekteve, të cilave iu bashkëngjiten informacioni i atributeve, dokumentacioni i projektimit, diagramet teknologjike, etj.

Sistemi ju lejon të zgjidhni problemet e mëposhtme të aplikuara:

• grumbullimi dhe vizualizimi i të dhënave të monitorimit të rrezatimit;
• zhvillimi i planeve të punës;
• modelimi simulues i punës së rrezikshme;
• llogaritja e vëllimeve të çmontimit, dekontaminimit dhe mbetjeve radioaktive të krijuara; etj.

Lloji: aplikuar model informacioni.

Shembull: duke modeluar ecurinë e punimeve të ndërtimit dhe instalimit në uzinë (Fig. 5).

Integrimi i modeleve 3D të objekteve të impianteve me sistemet e kalendarit dhe planifikimit të burimeve ju lejon të optimizoni ecurinë e punimeve të ndërtimit dhe instalimit, të monitoroni gjendjen e objekteve në ndërtim dhe pajtueshmërinë me orarin, të kontrolloni nënkontraktorët e ndërtimit dhe të merrni dokumentacionin teknik dhe kontraktual direkt nga modeli 3D. Për më tepër, një model i tillë informacioni i aplikuar është i përshtatshëm për mbajtjen e takimeve dhe seancave të planifikimit - qasja vizuale në informacione rreth përparimit të ndërtimit eliminon nevojën që pjesëmarrësit e takimit të analizojnë raportet dhe dokumentet.

Lloji: model simulimi.

Shembull: modelimi i situatave emergjente në kantierin e centralit (Fig. 6).

Modelimi i situatave të mundshme emergjente në termocentralet bërthamore i kryer nga NEOLANT është i nevojshëm për të garantuar një nivel të lartë të sigurisë operacionale të këtyre objekteve. Projekti u zbatua me urdhër të Institutit për Probleme të Zhvillimit të Sigurt energjinë bërthamore(IBRAE) RAS.

Lloji: model simulimi/imitues virtual.

Shembull: modelimi i teknologjisë së çmontimit, trajnimi i operatorëve robotikë në operacionet teknologjike (Fig. 7).

Për të çmontuar njësinë e reaktorit AMB-100 në NPP Beloyarsk, është planifikuar të përdoret teknologjia "pa pilot", domethënë, vetëm robotika do të funksionojë në vend. Modelimi i simulimit bëri të mundur kryerjen e testimit paraprak të teknologjisë, identifikimin e një numri problemesh dhe zhvillimin e propozimeve për zgjidhjen e tyre. Modeli i krijuar i simulimit do të përdoret gjithashtu për të trajnuar operatorët e robotëve, dhe në të ardhmen do të sigurojë sigurinë e punës për çaktivizimin e njësisë së energjisë.

Modelimi dixhital i objekteve - një blog për profesionistët! Standardet, qasjet ndaj kostos, detajimi i modeleve, problemet e aplikuara.

I-model.lj.ru - bashkohuni me ne!

Bazuar në materialet e kompanisë NEOLANT

Modelimi dixhital

metoda e hulumtimit fenomene reale, proceset, pajisjet, sistemet, etj., bazuar në studimin e modeleve të tyre matematikore (Shih modelin matematik) ( përshkrimet matematikore) duke përdorur një kompjuter dixhital. Programi i ekzekutuar nga kompjuteri dixhital është gjithashtu një lloj Modeli i objektit në studim. Në modelimin dixhital, përdoren gjuhë të veçanta modelimi të orientuara drejt problemeve; Një nga gjuhët më të përdorura në modelim është gjuha CSMP, e zhvilluar në vitet '60. në SHBA. Matematika dixhitale dallohet për qartësinë e saj dhe karakterizohet nga një shkallë e lartë e automatizimit të procesit të studimit të objekteve reale.

I madh Enciklopedia Sovjetike. - M.: Enciklopedia Sovjetike. 1969-1978 .

Shihni se çfarë është "Modelimi Dixhital" në fjalorë të tjerë:

modelimi dixhital- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Fjalori anglisht-rusisht i inxhinierisë elektrike dhe inxhinierisë së energjisë, Moskë, 1999] Temat e inxhinierisë elektrike, konceptet themelore EN simulimi dixhital ...

modelimi dixhital- 3.8 Simulimi dixhital: Një metodë e përdorimit të metodave të ndryshme matematikore në kompjuterët elektronikë për të arritur simulimin akustik (shih 3.1). Burimi: GOST R 53737 2009: Industria e naftës dhe gazit. Pistoni......

modelimi dixhital- skaitmeninis modeliavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. simulimi dixhital; vok modelimi numerik. Digitale Simulimi, f; numerische Simulation, f rus. modelimi dixhital, n; modelimi numerik, n pranc. simulimi… … Përfundimi automatik

simulimi dixhital në kohë reale- - [A.S. Goldberg. Fjalori anglisht-rusisht i energjisë. 2006] Temat: energjia në përgjithësi EN simulimi dixhital në kohë realeRTDS ... Udhëzues teknik i përkthyesit

Krijimi i një modeli dixhital të lartësisë dhe përdorimi i tij. Shënime 1. Përpunimi i një modeli relievi dixhital shërben për marrjen e treguesve morfometrikë të prejardhur; llogaritja dhe ndërtimi i linjave rrjedhëse; nxjerrja e vijave strukturore dhe linjave të lakimit... ... Udhëzues teknik i përkthyesit

modelimi dixhital i terrenit- 61 Modelimi dixhital i terrenit: Krijimi i një modeli dixhital të terrenit dhe përdorimi i tij. Shënime 1 Përpunimi i një modeli dixhital të lartësisë përdoret për të marrë tregues morfometrikë të prejardhur; llogaritja dhe ndërtimi i linjave rrjedhëse; nxjerrja...... Fjalor-libër referues i termave të dokumentacionit normativ dhe teknik

modelim analog [analog në dixhital]- Modelimi i proceseve dhe objekteve duke përdorur teknologjinë kompjuterike analoge [analog dixhitale]. [GOST 18421 93] Temat: Teknologjia kompjuterike dixhitale analoge dhe analoge ... Udhëzues teknik i përkthyesit

Analoginis skaitmeninis modeliavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. vok simulimi dixhital analog. simulim dixhital analog, f rus. modelim dixhital analog, n pranc. simulimi analoge numerike, f … Përfundimtar automatik

modelimi analog-dixhital- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Fjalori anglisht-rusisht i inxhinierisë elektrike dhe inxhinierisë së energjisë, Moskë] Temat e inxhinierisë elektrike, konceptet themelore EN simulimi dixhital analog ... Udhëzues teknik i përkthyesit

Modelimi është studimi i objekteve të njohurive në modelet e tyre; ndërtimi dhe studimi i modeleve të objekteve, proceseve ose fenomeneve të jetës reale për të marrë shpjegime të këtyre dukurive, si dhe për të parashikuar fenomene me interes... ... Wikipedia

librat

• , Braverman Boris Aronovich. Janë marrë në konsideratë mundësitë e përdorimit të elementeve programuese në gjuhën C# në mjedisin Microsoft Visual Studio për zgjidhjen e problemeve të ndryshme gjeomatike. Lidhja mes proceseve kadastrale dhe...
• Software për gjeodezi, fotograme, kadastër, inxhinieri. nga. , Braverman Boris Aronovich. Janë marrë në konsideratë mundësitë e përdorimit të elementeve programuese në gjuhën C në mjedisin Microsoft Visual Studio për zgjidhjen e problemeve të ndryshme gjeomatike. Lidhja mes proceseve kadastrale dhe...