Методы и средства обработки аналоговых сигналов (стр. 5 из 8)

Задача выбора оптимального варианта состава системы относится к классу целочисленных аддитивных задач динамического программирования, решение которых предполагает определенную последовательность выбора функциональных элементов системы [3], учитывающую характер изменения целевой функции при выборе последовательности шагов нахождения работоспособной системы минимальной стоимости (в нашем случае).

Подбор начинают с выбора подходящего варианта элемента системы, обладающего большим значением целевой функции (наибольшей стоимостью), после которого переходят к выбору элементов, обладающих наибольшей стоимостью по отношению к оставшимся и т.д.

До выполнения топологического расчета неизвестной является стоимость системы связи, поэтому выполненный нагрузочный расчет является неокончательным и требует уточняющей проверки после определения стоимости интерфейсов.

Также, рекомендуется проверять условие (9) на любом этапе нагрузочного расчета.

РАСЧЕТ:

Так как для нашего варианта имеется только один алгоритм ЗСД, то можно рассчитать объем ОП занимаемый ЗСД:

МV_зсд=27×200=5400 байт

Также можно рассчитать объем ОП занимаемый циклограммой и регистрируемой измерительной информацией на этапе сбора данных (так как при выборе оборудования они остаются неизменными):

С_рт×n₀×T_сб+N_ц=1748,786688 ×1×15+512= 26732 байт

Минимальный объем ОП занимаемый ОС:

V_ос=10×1024=10240 байт

Таким образом минимальный требуемый объем ОП:

V_озу=МV_зсд+V_ос+N_ц+C_рт×n₀×T_сб = 5400+26732+10240=42581 байт

V_озу< 64 кб=42581байт

Поэтому выбор ЭВМ возможен между 1-ой ,2-ой, 3-ей,4-й, 5-ой, 6-ой и 7-ой машиной. Дальнейший подбор устройств КТС рекомендуется проводить в такой последовательности, когда сначала подбираются более дорогостоящие составляющие КТС и ПО: ЭВМ, интерфейс, УСД и ОС. Так как все параметры задержек задаются в методическом пособии для третьей машины, соответствующие параметры для других ЭВМ определяются с помощью коэффициентов. В нашем случае, так как 1-ая ЭВМ дешевле, то целесообразнее выбрать ее. Проверим выполнение условия для 1-ой ЭВМ:

Пересчитаем t_по на 1-ую машину:

мкс

Выберем самое быстродействующее оборудование и ПО:

параллельный интерфейс

сек

3-й вариант УСД

сек

3-й вариант ОС (пересчитаем на 1-ую ЭВМ)

сек

Так как резерв по нагрузке для выбранных устройств значительно превышает допустимый, то выберем более дешевые и менее быстродействующие устройства. Так как львиная доля стоимости приходится на сеть связи, то желательно значительно снизить стоимость интерфейса. Возьмем самый дешевый 3-й вариант интерфейса, а также более дешевое УСД - 1-й вариант.

Проверим выполнение условия (7):

t_усд=100 мкс

t_инт=100 мкс

Так как нам необходимо добиться максимальной приближенности к резерву по нагрузке, то возьмем более дешевое ОС(2-й вариант):

Так как нам необходимо добиться максимальной приближенности к резерву по нагрузке, то возьмем самое дешевое ОС(1-й вариант):

В курсовом проекте рассмотрена только 1 ЭВМ, остальные шесть ЭВМ также проверены. На основе проверки всех семи ЭВМ выбрана наиболее оптимальное 1 ЭВМ с оптимальными величинами УСД, интерфейса и ОС.

Рассчитаем объем ОЗУ необходимый для нашей АСНИ и число блоков памяти по 16 кб=16384 байт:

Как указывалось выше

МV_зсд = 5400 байт

N_ц+C_рт×n₀×T_сб = 26732байт

Для выбранного варианта ОС:

V_ос = 5 кб = 5210 байт

Таким образом требуемый объем памяти:

V_озу = МV_зсд+V_ос+N_ц+C_рт×n₀×T_сб = 26732+5400+5210=37532 байт

Количество блоков памяти:

h= [V_озу / 16 кб]=[ 37532/ 16384]=[5,04]=3

Таким образом получим следующий состав аппаратно-программного обеспечения:

1-ый вариант УСД t_усд=100 мкс

1-ой вариант ЭВМ

3-й вариант интерфейса (последовательный) t_инт=100 мкс

1-й вариант алгоритма ЗСД t_по=27 мкс

1-ый вариант ОС r_п(С)=1-168×10^-6×С

3 блоков памяти по 16 кб h=3

Основные величины:

С_рт=1748

r_рт(С_рт) = 0,396796

r_п(С_рт)=0,706336

Рассчитываются следующие величины:

t - величина средних затрат процессорного времени на однократное выполнение одной задачи. Численно равна тангенсу угла наклона отрезка прямой соединяющей РТ с началом координат.

t = r_рт / С_рт

С_s– производительность системы в РТ, является проекцией точки пересечения ПНХ с прямой проходящей через начало координат и РТ. Определяется как корень следующего уравнения:

tC_s = r_п(C_s)

C_max - теоретический предел производительности системы. С_max = C_s при t®0. Определяется из следующего уравнения:

r_п(C_max)=0

Приведенные затраты процессорного времени на диспетчеризацию в РТ:

r_д(C_рт)=1-r_п(C_рт)

По полученным данным вычерчивается график ПНХ.

РАСЧЕТ:

При t®0 С_s®С_max:

Построим ПНХ

Рис. 10

Основные величины и выражения:

Вид ПНХ: r_п(С) = 1-168×10^-6×С

Суммарная частота запуска прикладных задач в РТ: С_рт = 1748

Производительность системы: С_s = 2538,02

Теоретический предел производительности системы: С_max= 5952,07

Резерв загрузки ЭВМ в РТ: R_рт = 0,1

Загрузка процессора в РТ: r_рт(С_рт) = 0,396

Максимальная возможная загрузка процессора в РТ: r_п(С_рт) = 0,706

ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Цель топологического расчета - построение топологической схемы АСНИ в монтажном пространстве. При этом необходимо решить следующие задачи:

определить топологию сети связи АСНИ;

выбрать модель трассировки линии связи;

разместить оборудование АСНИ в монтажном пространстве по критерию минимума стоимости сети связи.

Модель сети связи АСНИ можно представить в виде древовидной иерархической системы, нулевой уровень которой образуют неподвижные объекты (датчики, внешние устройства ЭВМ (МР, ПУ)), а остальные R уровней иерархии составляют объекты, положением которых можно варьировать (в данном случае это УСД, ЭВМ и разъемы на магистрали). Объекты нулевого уровня будем называть неперемещаемыми объектами (их координаты жестко заданы), а объекты остальных уровней – перемещаемыми (рис.11).

Рис. 11

В АСНИ датчики могут соединятся как непосредственное с УСД, так и через разъемы (псевдообъекты), тоже относится и к внешним устройствам (МР и ПУ) в смысле их соединения с ЭВМ. Аналогичным образом соединяются между собой УСД и ЭВМ (рис.12):

Рис. 12

Для проведения топологического расчета по критерию минимизации стоимости предлагается следующий алгоритм:

ЭТАП 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОПОЛОГИИ СЕТИ СВЯЗИ

Выбирается структура связи между УСД и ЭВМ в зависимости от выбранного варианта интерфейса. Различают древовидную и кольцевую схемы соединений (рис.9):

Рис. 13

В случае древовидной схемы УСД напрямую соединяются с ЭВМ, а в случае кольцевой схемы соединение между ЭВМ и УСД необходимо организовать таким образом, чтобы оно образовывало кольцо. В этом случае УСД соединяются между собой образуя звенья кольца и только два из них соединяются непосредственно с ЭВМ (см. рис 9).

Расчет оптимальных координат для древовидной и кольцевой схем аналогичны, разница только в их соединении между собой.

Для выбранного типа интерфейса АСНИ необходимо использовать кольцевую схему соединения УСД и ЭВМ.

ЭТАП 2. ВЫБОР МОДЕЛИ ТРАССИРОВКИ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Также необходимо выбрать модель трассировки межобъектных линий связи. На практике в качестве модели трассировки наиболее часто используют ортоганальную и евклидову метрики:

- ортоганальная метрика

- евклидова метрика