Dijital modelleme. giriiş

9. Dijital Video Gözetim Şu ana kadar bu kitapta tartışılan konuların çoğu analog video sinyalleriyle ilgiliydi. Çoğu modern video gözetim sistemi hala analog kameralar kullanıyor ancak giderek artan sayıda üretici analog kameralar sunuyor.

2.2. Algoritmik olmayan yöntemler

dijital modelleme.

Genel amaçlı bir dijital bilgisayarda program-algoritmik yöntem kullanarak bir takım karmaşık problemleri çözme hızı yetersizdir ve bilgisayar destekli tasarım (CAD) mühendislik sistemlerinin ihtiyaçlarını karşılamamaktadır. Yaygın olarak kullanılan bu problem sınıflarından biri mühendislik uygulaması dinamikleri incelerken (geçici süreçler) karmaşık sistemler otomasyon, sıradan türevlerdeki yüksek mertebeden doğrusal olmayan diferansiyel denklem sistemleridir. Bu sorunların çözümünü hızlandırmak için CAD yazılım ve donanım sistemleri, ana (önde gelen) genel amaçlı dijital bilgisayara ek olarak, doğrusal olmayan diferansiyel denklemleri çözmeye yönelik problem odaklı GVM'leri içerebilir. Dijital bazda düzenlenirler matematiksel modelleme Algoritmik olmayan yöntem İkincisi, hesaplama sürecinin doğasında olan paralellik nedeniyle CAD verimliliğini artırmanıza olanak tanır ve matematiksel miktarları temsil etmenin ayrık (dijital) yöntemi, dijital bir bilgisayardakinden daha kötü olmayan bir işlem doğruluğu elde etmenize olanak tanır. Bu GVM'ler iki dijital modelleme yöntemini kullanır:

1. Sonlu fark modelleme;

2. Deşarj modellemesi.

Dijital diferansiyel analizörler (DDA'lar) ve dijital entegre makineler (DIM'ler) gibi GVM'lerde kullanılan ilk yöntem, yaklaşık (adım adım) sonlu fark hesaplamalarının iyi bilinen yöntemidir. GVM'nin dijital devre üzerine kurulu dijital işletim birimleri, işletim birimleri arasındaki iletişim hatları boyunca iletilen matematiksel niceliklerin oldukça küçük ayrık artışlarını işler. Giriş ve çıkış matematiksel büyüklükler ters sayaçlardaki veya biriken toplayıcı kayıtlarındaki dijital n-bitlik kodlardaki artışlardan temsil edilir, saklanır ve toplanır.

Tüm miktarların artışları genellikle düşük dereceli bir birimle kodlanır: D:=1ml. R. Bu, işlenmiş tüm miktarların seviyeye göre nicelenmesine karşılık gelir. sabit bir hızda nicemleme D=1. Sonuç olarak, tüm makine miktarlarındaki artış oranı sınırlıdır: |dS/dx|£1.

Tek bitlik artışların işaretleri, işletim üniteleri arasındaki iki kablolu iletişim hatlarında işaret kodlama yöntemi kullanılarak kodlanır:

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

burada DSi=yiDx – integralin artışı i. adım integral ve y(x) – yi integrand fonksiyonunun i'inci koordinatı, artışlarının toplanmasıyla hesaplanır:

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

sabit bir normalleştirme katsayısı kn = 2-n'nin eklenmesiyle, entegratörlerin çıkışlarındaki artışlar sıralı olarak oluşturulur ve aşağıdaki entegratörlerde de sıralı olarak işlenir. Birkaç integral fonksiyonunun toplamının entegrasyonu bir istisnadır

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

Daha sonra birkaç m giriş satırı boyunca l'inci artışlar j'inci adımda eşzamanlı olarak hareket edebilir. Sıralı toplama için, gecikme çizgileri kullanılarak bir adım içinde aralanırlar ve giriş biriktirici toplayıcının saat frekansını m kat artırırlar. Bu nedenle toplanabilir integral fonksiyonlarının sayısı genellikle iki ile sınırlıdır: m=2.

Dijital entegratör-toplayıcının yapısal organizasyonu çok basittir. Aşağıdaki işlevsel birimlerin seri bağlantısı şeklinde yapılmıştır:

· Girişlerden birinde tз=0,5t gecikme hattına sahip 2OR devresi

· n-bitlik ordinatlarını giriş artışlarına göre toplayan, integral fonksiyonlarının artışlarını toplayan girdi toplayıcısı:

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

Dх:=(10) olduğunda yk kodu değişmeden iletilir ve Dх:=(01) olduğunda çıkış, yk giriş kodunun tersi bir kod oluşturur.

· İntegral çıkış artış üreteci: DSi:= taşma birimi Si, taşma işaretini iki kutuplu bir artış koduna dönüştürür (negatif birikmiş sayılar Si'nin değiştirilmiş bir kodda temsil edilmesi durumunda en basit şekilde uygulanır: doğrudan, ters veya tamamlayıcı). Dijital entegratörün ilgili blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. Ders kitabının 9.14 (s.260). Dijital model devrelerde, dijital toplayıcı-entegratör için aşağıdaki sembol kullanılır:

"Zn." gerekiyorsa ters çevirme bayrağını (-) gösterir. Bu sonlu fark dijital modelleme yönteminin önemli bir avantajı, aynı dijital entegratörün, devrelerini değiştirmeden, sıradan diferansiyel denklemleri çözmek için gerekli olan doğrusal ve doğrusal olmayan işlemleri gerçekleştirmek için kullanılmasıdır. Bu, CDA ve CIM programlanırken orijinal türev denklemlerinin diferansiyel denklemlere dönüştürülmesiyle açıklanmaktadır. En basit dijital model programlarına bakalım:

1. x değişkenini k sabitiyle çarpmak:

dS=кdx diferansiyellerine geçerek, bu işlemin tek bir entegratör tarafından ilgili başlangıç ​​ayarıyla gerçekleştirildiğinden emin olacağız:

3. S=xy çarpımı veya dS=xdy+ydx diferansiyellerinde.

4.2. trigonometrik fonksiyonlar, örneğin ikinci dereceden diferansiyel denklemin çözümü olan y=sinx ('den beri) veya diferansiyellerde

Bu problem odaklı bilgisayarların oluşturulmasının önemli ek maliyetler gerektirdiği göz önüne alındığında, teknik araçlar CAD, genellikle seri üretilen genel amaçlı dijital bilgisayarları ve işlemsel yükselteçler üzerine kurulu elektronik analog bilgisayarları (AVM'ler) bir bilgi işlem kompleksinde birleştirerek bunları organize etmek için daha basit bir yol kullanır. Dijital bilgisayar ve dijital bilgisayar, esas olarak bir ADC ve bir DAC'den oluşan standart bir dönüştürme ve arayüz cihazı (CTD) kullanılarak birleştirilir. Çözülmesi gereken karmaşık bir problem, kompleksin programlanması sırasında analog ve dijital işlemciler arasında rasyonel olarak 2 parçaya bölünür. Dahası, analog kısım çoğunlukla diferansiyel denklemlerin çözümünde problem odaklıdır ve genel hesaplama sürecinde hızlı bir alt program olarak kullanılır.

2.3 Hibrit bilgi işlem sistemlerinin (HCC) mimarisi.

2.3.1. analog-dijital bilgi işlem kompleksinin (ADCC) yapısı

GVK veya ATsVK, bir dijital bilgisayar ve genel amaçlı bir otomatik bilgisayardan oluşan, bir UPS kullanılarak birleştirilen ve dijital parçada analog parçanın programlanmasını otomatikleştirmek, analog arasında bilgi alışverişini yönetmek için ek yazılım içeren bir bilgi işlem kompleksidir. ve dijital parçalar, analog parçanın izlenmesi ve test edilmesi, giriş-çıkış prosedürlerinin otomasyonu.

Tek kanallı anahtarlamalı ADC'ler ve DAC'ler üzerine kurulu, en basit UPS'li bir ADCC'nin blok şemasını ele alalım. AVM programlamanın dijital bir bilgisayarın kontrolü altında otomatikleştirilmesine yönelik ön koşulları oluşturmak için, AVM donanımının bir parçası olarak aşağıdaki ek bloklar tanıtılmıştır:

1. TAU'daki laboratuvar çalışmalarından bildiğiniz bir dizi işletim birimindeki (NOB) işlemsel yükselteçlerin girişlerindeki manuel olarak ayarlanabilen değişken dirençler (potansiyometreler), entegre DAC olarak kullanılan dijital kontrollü dirençler (DCR) ile değiştirilir. devreler;

3. İşletim birimlerinin dijital bilgisayarda hazırlanan analog model devresine (madde 2.1) göre otomatik bağlantısı, dijital bilgisayarda oluşturulan SAC anahtarlarının ikili anahtarlama vektörü kullanılarak bir otomatik anahtarlama devresi (ASC) tarafından gerçekleştirilir ve Sorunun çözümü sırasında UPS'teki konfigürasyon bilgileri kaydında (RN) saklanır.

AVM çalışma modları: hazırlık, başlatma, durdurma, başlangıç ​​​​durumuna dönüş, sonuçların analog çevresel cihazlara çıkışı (grafik kaydediciler, iki koordinatlı tablet kayıt cihazları - DRP), UPS kontrol ünitesi aracılığıyla bilgisayar tarafından ayarlanır ( UPS BU).

UPS kontrol ünitesi ayrıca dijital bilgisayar ve otomatik bilgisayarın çalışmasının karşılıklı senkronizasyonunu da gerçekleştirir: harici kesme sinyallerini analog modelden dijital bilgisayarın dijital programlarına iletir, dijital parça programlarının kontrolü altında yoklamayı senkronize eder. analog modeldeki noktalar, bu noktalardaki gerilimlerin dijital kodlara dönüştürülmesi ve bu kodların BSK ve kanal giriş-çıkış yoluyla dijital bilgisayarın RAM'ına iletilmesi; veya benzer şekilde dijital kodların elektrik voltajlarına ters çevrilmesi ve bu voltajın analog modelin işletim ünitelerinin girişlerinde gerekli noktalara beslenmesi. Bu prensip fonksiyonel organizasyon Dijital ve analog parçaların etkileşimi, donanımda UPS blokları tarafından desteklenir: ADC ve DAC, AM ve ADM - analog çoklayıcı ve çoğullama çözücü, ML - çeşitli benzer depolama örnekleme devreleri (SSC) üzerine inşa edilmiş giriş ve çıkış analog bellek blokları . SVX girişinin girişleri (solda) analog model devresinin gerekli noktalarına (karşılık gelen çalışma bloklarının çıkışları) bağlanır. Gerekli ayrık anlarda, dijital bir bilgisayarın kontrolü altında, analog sinyallerin (elektrik voltajları) bireysel örnek koordinatları analog modelden alınır ve geçici depolama sisteminde saklanır. Daha sonra SVR'nin çıkışları AM çoklayıcı tarafından yoklanır ve çıkış voltajları ADC tarafından dijital kodlara dönüştürülür; bunlar doğrudan erişim modunda bir sayı bloğu (doğrusal dizi) olarak dijital bilgisayarın OP'sine yazılır.

Ters dönüşüm sırasında, ML çıkış analog belleğinin ikinci grubunun (sağda) SVX çıkışları, dijital bilgisayarın kontrolü altında analog modelin işletim birimlerinin gerekli girişlerine ve SVX girişlerine bağlanır. girişi DAC'nin çıkış voltajıyla beslenen analog çoğullayıcının çıkışlarına bağlanır. Doğrudan erişim modunda, dijital bilgisayarın OP'sinden bir sayı bloğu okunur. Sayıların her biri DAC'ye dönüştürülür. elektrik voltajıÇalışan bir ADM'nin yardımıyla dijital bir bilgisayarın kontrolü altında, geçici depolama depolarından birinde depolanmak üzere kaydedilen. Sonuçta elde edilen birkaç gerilim seti, dijital bilgisayar programı tarafından belirlenen bir zaman aralığı boyunca (örneğin, analog kısımdaki bir problemi çözerken) birkaç geçici depolama sisteminde saklanır ve analog işletim birimleri tarafından işlenir.

2.3.2. Analog düzenleme yöntemleri -

dijital bilgi işlem.

Dijital bilgisayarların ve otomatik bilgisayarların alternatif çalışma modları ilkesi, kontrol sisteminin karmaşıklığını azaltır.

ATsVK, kontrol dijital bilgisayarları içeren karmaşık otomasyon sistemlerinin analog-dijital modellemesinin yanı sıra aşırı bellek kaynağı tüketimi ve bilgisayar bilgisayar zamanı gerektiren karmaşık matematik problemlerinin çözümünü hızlandırmak için kullanılır. İlk durumda, kontrol algoritmaları dijital bir bilgisayarda programlı olarak simüle edilir ve kontrol nesnesinin analog matematiksel modeli otomatik bilgisayarda programlanır ve ACVK, kontrol algoritmalarının hata ayıklaması ve doğrulanması için bir kompleks olarak kullanılır. Her yeni kontrol eylemine tepkisini belirlemek için nesnenin diferansiyel denklemlerini sürekli çözmezse, algoritmalar geliştirirken dikkate alınması çok zor olan kontrol nesnesinin doğrusal olmayışı ve dinamiği.

İkinci durumda, örneğin, diferansiyel denklemleri çözerken, yaklaşık hesaplamalara ilişkin genel hantal problem iki bölüme ayrılır; genellikle hesaplama açısından yoğun hesaplamalar, %0,1...1'lik bir hataya izin verilen analog bölüme yerleştirilir.

Yukarıda belirtilen görevin iki parçaya bölünmesi ilkesine ve AVM ile dijital bilgisayar arasındaki etkileşimi düzenleme yöntemine göre, modern dijital bilgisayarlar 4 analog-dijital bilgi işlem sınıfına ayrılmıştır.

Sınıf 1,2,3, tek kanallı ADC'ler ve DAC'ler üzerine kurulu basitleştirilmiş bir UPS ile ADVC'nin dikkate alınan yapısal organizasyonu temelinde uygulanabilir.

Sınıf 1, AVM ile dijital bilgisayar arasındaki etkileşimi organize etme açısından en basit olanıdır. Dijital ve analog parçalar farklı zamanlarda çalışır ve bu nedenle AVM ile dijital bilgisayarın çalışmasının senkronizasyonu ve dijital bilgisayar ile UPS'in hızı konusunda yüksek talepler yoktur.

Sınıf 2, her hesaplama ve etkileşim döngüsünde AVM, DVM ve UPS'nin alternatif çalışma modlarının özel bir organizasyonunu gerektirir

AC ve CC aynı anda çalışmadığından senkronizasyonlarında herhangi bir sorun yaşanmaz ve UPS ile dijital bilgisayarın hızına yönelik yüksek talepler doğmaz. Çözülmesi gereken problem sınıfları: analog model parametrelerinin optimizasyonu, parametrik tanımlama, rastgele süreçlerin Monte Carlo yöntemini kullanarak modellenmesi, otomatik kontrol sistemlerinin gerçek zamanlı olmayan analog-dijital modellenmesi, integral denklemler.

Sınıf 3, AVM, TsVM ve UPS'in alternatif çalışma modlarının farklı bir organizasyonunu gerektirir.

A aşamasında, AC ve CC'de aynı anda 2 kısmi görev gerçekleştirilir zor görev zamanla uyumludur. B aşamasındaki CC'de, fonksiyon argümanlarının ayrık değerleri çoğunlukla AC'den alınır ve saklanır, daha sonra A aşamasında koordinatlar onlardan hesaplanır ve AC için hazırlanır. karmaşık işlevler bunlar bir sonraki aşama B'de AC'ye aktarılır, burada analog depolamada (SVH) saklanır ve daha sonra bir sonraki aşama A'da analog hesaplamalarda vb. kullanılır. Çözülmesi gereken problem sınıfları: yinelemeli hesaplamalar, sıradan çözme verilen sınır koşullarıyla farklılaşanlar, saf argüman gecikmeli dinamik problemler, integral denklemler, kısmi diferansiyel denklemler. Sınıf 3'te, dijital bilgisayarın ve dijital bilgisayarın hızı konusunda yüksek talepler yoktur, ancak dijital bilgisayarın ve dijital bilgisayarın B aşamasındaki çalışmasının hassas senkronizasyonu gereklidir, çünkü dijital işlemcinin durması nedeniyle asenkron kontrol sağlanır. Veri aktarımı mümkün değildir ve veri bloklarının senkron iletimi, doğrudan erişim denetleyicisinin kontrolü altında, dijital bilgisayar giriş/çıkış kanalı aracılığıyla belleğe (KPDP) gerçekleştirilir.

Sınıf 4, dinamiklerdeki kontrol dijital bilgisayar programlarını kontrol etmek ve hata ayıklamak için çoğunlukla dijital otomatik kontrol sistemlerinin gerçek zamanlı olarak analog-dijital modellenmesidir. AVM ile dijital bilgisayarın etkileşimi ve senkronizasyonunun düzenlenmesi açısından en karmaşık olanıdır, çünkü burada A ve B aşamaları birleştirilmiştir, hesaplama işlemi sırasında sürekli bir karşılıklı veri alışverişi vardır ve bu nedenle kullanım dijital bir bilgisayar ve maksimum hızda UPS gereklidir.

UPS'in yukarıda verilen ve sınıf 1,2,3'e uygun yapısal organizasyonu sınıf 4'te geçerli değildir. İkinci sınıf, BSC dosyasının giriş ve çıkışına paralel tampon kayıtlarının ek olarak dahil edilmesiyle, doğrudan erişim modunda dijital bilgisayarın OP'si ile alışveriş yaparak, çoğullama olmadan çok kanallı bir ADC ve DAC organizasyonunu gerektirir. Her kaydın içeriği, verileri AVM'ye iletirken ayrı paralel bağlı DAC'ler tarafından dönüştürülür veya veriler AVM'den dijital bilgisayara aktarılırken ayrı paralel bağlı ADC'ler tarafından oluşturulur.

2.3.3 ACVK yazılımının özellikleri.

AVM programlamasını dijital bir bilgisayar kullanarak otomatikleştirmek ve analog-dijital bilgi işlem sürecini tamamen otomatikleştirmek için, geleneksel genel amaçlı dijital bilgisayar yazılımı (ders kitabındaki Şekil 13.2 sayfa 398'e bakın) aşağıdaki yazılım modülleriyle desteklenir:

1. İşleme programları, ek çevirmenler içerir. özel diller analog-dijital modelleme, örneğin Fortran-IV, özel analog-dijital komutlar içeren genişletilmiş birleştiricideki alt rutinlerle desteklenir, örneğin analog parçayı dijital bir bilgisayar programı kullanarak kontrol etmek, DF ile AC arasında veri aktarımını düzenlemek, kesintileri işlemek için analog kısım tarafından başlatılan DF programlarının sayısı; analog-dijital bir derleme sistemi oluşturulur;

2. Çalışma, hata ayıklama ve bakım programları, analog parçanın çevresel işlemci olarak kontrol edilmesi, grafik görüntüleme programları, sonuçların kaydedilmesi ve analiz edilmesi için makineler arası değişim sürücüsünü içerir;

3. Uygulamalı programlar kütüphanesi, fonksiyonların hesaplanmasına yönelik programları ve standart matematiksel analog-dijital programları içerir;

4. Teşhis programlarına dahil edilmiştir Bakım UPS testlerini, AVM işletim ünitesi testlerini tanıtmak;

5. İşletim sistemi kontrol programlarına çok çeşitli ek kontrol modülleri eklenmiştir:

Analog programlama (SAAP) için otomasyon sistemi, aşağıdakilerden oluşur: sözcüksel analizci; ayrıştırıcı(algoritmik dilde girilen analog programın kayıt sözdizimi kurallarına uygunluğunun kontrol edilmesi); blok diyagram üreteçleri(Analog modellerin devrelerinin sıra azaltma yöntemini kullanarak bileşimi ve kodlanması ve örtülü işlevler paragraf 2.1'dekiyle aynı); hesaplama programları bloğu(madde 2.1'deki gibi analog modelin ölçeklendirilmesi, değişkenlerin beklenen maksimum değerlerini hesaplamak ve analog modelin ölçeklendirmesini netleştirmek ve ayrıca bir dosya oluşturmak için analog parçanın dijital bilgisayarda tek bir hesaplamayla dijital yazılım modellemesi analog parçanın programlanmasından sonra statik ve dinamik kontrolü için); çıktı sunum programları(analog modelin sentezlenmiş yapısının gösterimi ve çizicisi, analog program kodlarının kontrol çıktısı, ölçek faktörleri, statik ve dinamik kontrol dosyaları);

· Otomatik bilgisayarların ve dijital bilgisayarların senkronizasyonu ve etkileşimi için hizmet (alternatif çalışma modlarının uygulanması);

· Analog parça tarafından başlatılan kesintilerin işlenmesine yönelik hizmet;

· AVM ile dijital bilgisayar arasındaki veri alışverişini yönetme programı;

· Analog model devre kodlarının SAC'ye (RN'de) yüklenmesini yönetme programı;

· Statik ve dinamik kontrol modunu kontrol etme programı (AVM'ye yüklenen analog programın hatalarını ayıklama).

Ana dijital bilgisayarın manyetik diskindeki analog-dijital programlamanın otomasyonunun sonuçlarına dayanarak, geleneksel dijital dosyalara ek olarak, ACVK yazılımının yukarıda belirtilen ek modülleri tarafından kullanılan aşağıdaki ek veri dosyaları oluşturulur: analog blok dosyası, anahtarlama dosyası (SAC için), statik kontrol dosyası, dinamik kontrol dosyası, analog işlevsel dönüştürücüler için hazırlık dosyası, eklenti standart analogdan dijitale program kitaplığı.

2.3.4. Analog-dijital modelleme dilleri.

Dijital dijital bilgisayarın dikkate alınan mimarisi, analog-dijital programları yalnızca ana dijital bilgisayara yüksek seviyeli algoritmik dillerde tanımlamanıza ve girmenize olanak tanır. Bu amaçla geleneksel dijital programlama dillerine özel nesne tanımlama operatörleri eklenir. analog modelleme, AC ve DC arasındaki veri aktarımının düzenlenmesi, dijital bilgisayar programını kullanarak analog kısmın kontrol edilmesi, analog kısımdan gelen kesintilerin işlenmesi, analog modelin parametrelerinin ayarlanması, analog kısmın izlenmesi, görevler resmi bilgi vesaire.

Derleme (Fortran IV) veya yorumlama (BASIC, Gibas, Focal, HOI) ile çevrilen evrensel diller kullanılır ve Assembly'deki özel alt rutinlerle desteklenir, genellikle istenen alt programın tanımlayıcısını belirten Çağrı... operatörü tarafından çağrılır.

CAAP'ın çalışma hızını artırmak için, genellikle girişte özel analog-dijital modelleme dilleri tanımlanır ve kullanılır: CSSL, HLS, SL - 1, APSE ve dahili yorumlama için Poliz dili (ters Lehçe) notasyon).

Aşağıdaki analog-dijital makro komutları evrensel derlenmiş dillere girilebilir:

1. NOKTA AAx– AA adresli analog kısımdaki potansiyometreyi (DCC), x adresindeki dijital bilgisayar OP'de kayıtlı dijital kod değerine karşılık gelen konuma (direnç değeri) ayarlayın;

2. MLWJ AAx– AC'de AA adresli işletim ünitesinin çıkışındaki analog değeri okuyun, analogdan dijitale dönüştürmeye tabi tutun ve elde edilen dijital kodu x adresindeki dijital bilgisayar OP'ye yazın. Analog kısım ile dijital kısım arasındaki etkileşim bir prosedür çağrısı olarak tanımlanabilir:

JSDA AA x'i çağırın; burada JSDA, Assembly dilinde bir eklenti alt yordamının karşılık gelen tanımlayıcısıdır, örneğin bir kurulum prosedürü - DAC çıkışındaki x değerini analog kısımda AA adresine ayarlayın.

Bu nedenle çözülmekte olan problemin paralellik türünün paralel bilgisayarın düzenlenme şeklini nasıl etkilediğini anlamak çok önemlidir.

3.1.1 Doğal paralellik

bağımsız görevler.

Uçakta ilgisiz iş akışının olup olmadığı gözlemlenir. Bu durumda, "iri taneli" BC'nin eklenmesiyle verimliliğin arttırılması nispeten kolay bir şekilde elde edilir. toplulukçok modüllü OP'nin arayüzlerine bağlı bağımsız çalışan işlemciler ve giriş/çıkış işlemcilerinin (G/Ç) başlatılması.

Tüm işlem işlemcilerinin ve tüm PVV'lerin belleğine paralel erişim olanağını sağlamak ve bilgisayarın hata toleransını artırmak için OP modüllerinin sayısı m>n+p'dir. Yedek (m-n-p) OP modülleri, bir çalışma modülü arızası durumunda hızlı kurtarma için ve bir işlemci veya OP modülü arızası durumunda yeniden başlatma için gereken program kontrol noktalarında işlemcilerin ve süreçlerin SSP'sini depolamak için gereklidir.

Çözülmesi gereken görevlerin her biri için Pi+OPj ikilisinin otonom olarak çalışan bir bilgisayar olarak geçici olarak birleştirilmesi için bir fırsat yaratılır. Daha önce aynı OP modülü çiftler halinde çalışıyordu: PVVk + OPj ve OPj'de program ve veriler giriş arabelleğine giriliyordu. İşlemenin sonunda, bir çıkış tamponu düzenlenir ve OPj'ye doldurulur ve daha sonra OPj modülü, çevresel cihazla değişim için OPj+PVVr çiftine eklenir.

"Gönderici" sistem programı tarafından çözülen bilgi işlem süreçlerini organize etmenin ana görevi, yüklerini maksimuma çıkarma veya kesinti sürelerini en aza indirme kriterine göre görevlerin paralel işlemciler arasında en uygun şekilde dağıtılmasıdır. Bu anlamda optimal asenkron Görevlerin diğer meşgul işlemcilerde işlenmesini beklemeden görevlerin işlemcilere yüklenmesi ilkesi.

Belirli bir zaman aralığında biriken bir giriş görevleri paketi VRAM'de depolanırsa, optimum eşzamansız planlama sorunu, görevlerin farklı işlemcilerde başlatıldığı zaman için en uygun programın oluşturulmasına indirgenir. Bunun için gereken ana girdi verileri, genellikle görevlerinin kontrol kartlarında belirtilen, birikmiş partinin tüm görevleri için bilinen bir dizi beklenen hesaplamalı işlem süreleridir.

Asenkron bilgi işlem süreçlerinin tamamındaki görevlerin bağımsız doğasına rağmen, paylaşılan bilgisayar kaynakları için aralarında çatışmalar mümkündür:

1) Ortak bir çoklu sistem işletim sisteminin hizmetleri; örneğin, G/Ç kesintilerinin işlenmesi veya arızalar ve yeniden başlatmalar sırasında ortak bir güvenilir işletim sistemine yapılan çağrılar;

(О–) – ®О-Д – D'nin işaretinin değişmesi.

Katman I'deki bir işlemle, ALU'nun buna karşılık gelen fazla sayıda işletim bloğuna sahip olması durumunda, II. ve III. katmanlardaki iki işlem paralel olarak gerçekleştirilebilir.

Yukarıda diferansiyel denklemlerin çözümünde ve matrislerin işlenmesinde tartışılan işlemlerin paralelliği normal sınıfa aittir, çünkü aynı işlem farklı veriler üzerinde birçok kez tekrarlanır. Son örnek ikinci dereceden denklem Farklı veriler üzerinde eşzamanlı yürütme mümkün olduğunda, işlemlerde düzensiz paralellik vardır farklı türler operasyonlar.

Yukarıda gösterildiği gibi performansı artırırken operasyonların düzenli paralelliğini kullanmak için uygundur. matris organizasyonu Genel kontrollü uçak.

İÇİNDE genel durum operasyonların düzensiz paralelliği daha fazla uygun bir şekilde verimlilik kazanımları dikkate alınır yayın organizasyonu Bilgisayarlar ve uçaklar. Akışlı bilgisayarlarda, algoritma tarafından belirlenen komut sırasına göre hesaplama sürecinin geleneksel von Neumann program kontrolü yerine, işlenenlerin hazır olma derecesine veya veri akışına göre program kontrolünün ters prensibi kullanılır. (işlenen akışı), algoritma tarafından değil işlenen grafiği (veri aktarım grafiği) tarafından belirlenir.

Paralel bir işlemcide yeterli miktarda işlem cihazı varsa veya bir bilgisayar sisteminde yedekli mikroişlemciler topluluğu varsa, o zaman doğal ve otomatik olarak (özel planlama ve başlatma planlaması olmadan), işlenenleri önceki hesaplamalarla hazırlanan paralel işlemler aynı anda gerçekleştirilecektir. uygulanmış.

Hesaplama süreci, işlenenleri orijinal veri olan işlemlerle başlar, örneğin ikinci dereceden bir denklemin GPA'sının ilk katmanında üç işlem aynı anda gerçekleştirilir ve ardından işlenenler hazır oldukça gelişir. Bundan sonra çarpma komutu çağrılır, ardından mantıksal koşulun çıkarılması ve kontrol edilmesi, ardından makrooperatör (Ö) ve ancak bundan sonra - aynı anda iki komut: toplama ve çıkarma ve bunlardan sonra - iki özdeş bölme komutu.

Uçağın akış organizasyonunun teknik uygulaması üç şekilde mümkündür:

1) Uzmanlaşmış olanlar sınıfına ait olan ve gelecek yarıyılda tartışılacak olan özel akışlı mikroişlemcilerin oluşturulması;

2) Hesaplama sürecinin özel organizasyonu ve makine dilinin değiştirilmesi düşük seviye standart von Neumann mikroişlemcileri üzerine kurulu çok mikroişlemcili bilgisayarlarda;

3) Aynı türden fazla işletim birimine sahip işlemcilerin oluşturulması ve bilgi işlem sürecini düzenlemek için akış yöntemine sahip işletim sistemlerinin eklenmesi (yerli akış işlemcisi EC2703 ve Elbrus-2 süper bilgisayarında uygulanmıştır).

Rusya'da dijital modelleme var: NEOLANT'ta kanıtlanmış

Rusya'da bilgi modelleme alanında uzun yıllara dayanan deneyime dayanan NEOLANT şirketi, kendi dijital nesne modelleri tipolojisini geliştirdi sanayi kuruluşu. Sınıflandırma, bir nesneye ilişkin mühendislik verilerinin merkezileştirilmesinden süreç izlemeye, fiziksel ve teknolojik süreçlerin modellenmesine ve personel eğitimine kadar modelin uygulandığı ve kullanıldığı temel göreve dayanmaktadır.

NEOLANT tipolojisine göre altı tür bilgi modeli ayırt edilir (Şekil 1).

Günümüzde en yaygın olanı ilk iki türdür: “Dekorasyon” 3D modeli ve mühendislik 3D modeli. Aynı zamanda operasyonel sorunların çözümünde de etkili bir şekilde kullanılabilmelerine rağmen sıklıkla tesislerin planlama ve tasarım aşamasında kullanılırlar.

NEOLANT şirketi size örnekler sunuyor gerçek projeler, belirli türdeki bilgi modellerinin yeteneklerini açıkça gösteren videolar şeklinde sunulur.

Tip:

Örnek: Moskova'nın 3 boyutlu anıtları (Şek. 2).

Başkentin yaklaşık 40 tarihi nesnesinin 3 boyutlu modelleri Bakanlığa yardımcı oluyor kültürel miras Bu alanda devlet politikasının oluşturulmasında ve uygulanmasında Moskova şehrinin devlet koruması Rusya Federasyonu halklarının kültürel miras alanlarının (tarihi ve kültürel anıtlar) korunması, kullanılması ve yaygınlaştırılması. NEOLANT'ın oluşturduğu bilgi sistemi aşağıdaki sorunları çözmektedir:

• Moskova şehrinin tarihi ve kültürel referans planının nesneleri hakkında mekansal ve niteliksel bilgilerin toplanması, biriktirilmesi, depolanması, bakımı;
• durumlarındaki değişikliklerin geçmişi de dahil olmak üzere, Moskova şehrinin tarihi ve kültürel temel planının nesneleri hakkındaki bilgilere kolay erişimin sağlanması;
• Moskova şehrinin tarihi ve kültürel temel planına ait nesnelerin 3 boyutlu modellerini görüntüleme yeteneğinin uygulanması;
• Moskova şehrinin tarihi ve kültürel temel planından elde edilen verilere dayalı belgelerin oluşturulması.

Tip: 3 boyutlu bilgi modeli “Dizin”.

Örnek: on Rus nükleer santralinin tamamının bilgi modelleri (Şekil 3).

Bir nükleer santralin bilgi modeli, nesnelerin görsel 3 boyutlu modellerini kullanarak devasa bir birleşik veri ve belge deposuna anında erişimi düzenlemenize olanak tanır. Üstelik her güç ünitesi için 2,5 bin ciltlik dokümantasyon bulunuyor ve tesisin her modeli yaklaşık 300-400 bin grafik unsuru içeriyor.

Tip: uygulamalı bilgi 3D modeli.

Örnek: Kursk NPP'nin güç ünitelerinin hizmet dışı bırakılmasını sağlamak için bilgi sistemi (Şekil 4).

Sistem, nitelik bilgilerinin, tasarım belgelerinin, teknolojik diyagramların vb. eklendiği nesnelerin 3 boyutlu bilgi modellerine dayanmaktadır.

Sistem aşağıdaki uygulamalı sorunları çözmenize olanak sağlar:

• radyasyon izleme verilerinin toplanması ve görselleştirilmesi;
• çalışma planlarının geliştirilmesi;
• tehlikeli işlerin simülasyon modellemesi;
• söküm, dekontaminasyon ve üretilen radyoaktif atık hacimlerinin hesaplanması; vesaire.

Tip: uygulanan bilgi modeli.

Örnek: tesisteki inşaat ve montaj işlerinin ilerleyişinin modellenmesi (Şekil 5).

Tesis tesislerinin 3 boyutlu modellerinin takvim ve kaynak planlama sistemleriyle entegrasyonu, inşaat ve kurulum işlerinin ilerlemesini optimize etmenize, yapım aşamasındaki nesnelerin durumunu ve programa uygunluğunu izlemenize, inşaat taşeronlarını kontrol etmenize ve teknik ve sözleşmeye ilişkin belgeleri doğrudan onlardan almanıza olanak tanır. 3D modeli. Ek olarak, böyle bir uygulamalı bilgi modeli, toplantılar düzenlemek ve oturumları planlamak için uygundur - inşaatın ilerleyişi hakkındaki bilgilere görsel erişim, toplantı katılımcılarının rapor ve belgeleri analiz etme ihtiyacını ortadan kaldırır.

Tip: simülasyon modeli.

Örnek: NGS sahasındaki acil durumların modellenmesi (Şekil 6).

NEOLANT tarafından yürütülen nükleer santrallerdeki olası acil durum modellemesi, bu tesislerin yüksek düzeyde operasyonel güvenliğinin sağlanması için gereklidir. Proje Güvenli Kalkınma Sorunları Enstitüsü'nün emriyle hayata geçirildi nükleer enerji(İBRAE) RAS.

Tip: simülasyon modeli/sanal simülatör.

Örnek: sökme teknolojisinin modellenmesi, robotik operatörlerinin teknolojik operasyonlarda eğitilmesi (Şekil 7).

Beloyarsk NPP'deki AMB-100 reaktör ünitesinin sökülmesi için “insansız” teknolojinin kullanılması planlanıyor, yani sahada sadece robotik çalışacak. Simülasyon modelleme, teknolojinin ön testlerinin yapılmasını, bir takım sorunların belirlenmesini ve bunların çözümü için öneriler geliştirilmesini mümkün kıldı. Oluşturulan simülasyon modeli aynı zamanda robot operatörlerini eğitmek için de kullanılacak ve gelecekte güç ünitesinin hizmet dışı bırakılması sırasında iş güvenliğini sağlayacak.

Nesnelerin dijital modellenmesi - profesyoneller için bir blog! Standartlar, maliyet yaklaşımları, modellerin detaylandırılması, uygulanan problemler.

I-model.lj.ru - bize katılın!

NEOLANT şirketinin malzemelerine dayanmaktadır

Dijital modelleme

dijital bir bilgisayar kullanarak matematiksel modellerinin (Matematiksel modele bakınız) (matematiksel açıklamalar) incelenmesine dayalı olarak gerçek olayları, süreçleri, cihazları, sistemleri vb. inceleme yöntemi. Dijital bilgisayar tarafından yürütülen program aynı zamanda incelenen nesnenin bir tür modelidir. Dijital modellemede problem odaklı özel modelleme dilleri kullanılır; Modellemede en yaygın kullanılan dillerden biri 60'lı yıllarda geliştirilen CSMP dilidir. ABD'de. Dijital matematik, netliğiyle öne çıkıyor ve gerçek nesneleri inceleme sürecinin yüksek derecede otomasyonu ile karakterize ediliyor.