Разработка программно-методического комплекса для анализа линейных эквивалентных схем в частотной области для числа узлов <=500 (стр. 6 из 7)

гих атрибутов графического режима такими модулями ПМК как редактор схем и построитель

графиков.(возможно объединение модулей ПМК ответственных за реализацию математических методов и построения схем и графиков,но гибкость системы при этом значительно снижается).

· Пункт меню РЕЗУЛЬТАТЫ.

Данный пункт отвечает за вид выводимых результатов работы ПМК.ПМК имеет возможность

вывода результатов на принтер,плоттер,в файл и на экран ЭВМ.

· Пункт меню ПОМОЩЬ.

Указывает на текущий файл помощи,используемый ПМК и согласно структуре этого файла

и системе контекстной помощи могает легче найти ответ на тот или иной вопрос пользова-

теля.

· Пункт меню СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Позволяет быстро получить всю информацию о текущем состоянии системы (режимах работы,

подключенных файлах и т.д.),кроме того позволяет осуществить необходимые привязки одних

файлов к другим(модуля(ей) ПМК к интерфейс-файлу(ам) и т.д.) и определить все стандартные

пакеты или пакет.

· Пункт меню ВЫХОД.

Позволяет осуществить выход из среды ПМК(только по окончании работы всех шагов системы ), дает возможность удобного выхода в OS ,по необходимости,оставляя основной модуль в ОЗУ и обратного возвращения в среду ПМК по определенной команде и т.д.

Структура ПО.

Данное ПО представляет собой разветвленную структуру.По стволу соответствующего дерева

производится взаимодействие с программами(модулями) реализующими тот или ной шаг сис-темы,в первом круге происходит взаимодействие между программами(модулями) и основной

интерфейсной программой,запускаемой на первом шаге работы ПМК,во втором,в свою оче-редь-взаимодействие между интерфейсной программой и пользователем.

Данную систему можно представить графически:

Используемые обозначения:

ШАГ1...ШАГN-стандартный шаг системы.

М1...Мn-модули(программы) реализующие пот или иной шаг системы.

И1-интерефейс взаимодействия ’’модули«модули’’.

И2-интерефейс взаимодействия ’’основная интерфейсная программа«И1’’.

И3-интерефейс взаимодействия ’’пользователь«И2’’

И3

И2

ШАГ1 ШАГN

И1

М1 .... Мn M1 .... Мn

...........................

Система объектов.

С точки зрения основной интерфейсной прграммы каждая взаимодействующая с ней прог-

рамма(модуль) есть объект,реализующий тот или иной стандартный шаг системы и имею-

щий определенные свойства.Пронумерованный список стандартных шагов приводится в начале описания объектов,а затем,указав номер шага и имя объекта можно,привязав данный объект к одному или нескольким интерфейсным файлам,имя или имена которых описываются после описания набора стандартных шагов,можно осуществить привязки каждой из программ, взаимодействующих с системой (модулей) непосредственно к системе.Следующий пример по-кажет как осуществить вышеописанное для нашей задачи:

/Список Стандартных Шагов Системы:/

<0. Редакторы схем.>

<1. Построители моделей.>

<2. Математические методы.>

<3.Построение частотных характеристик. >

<4. Вывод результатов.>

/Список интерфейсных файлов:/

<C:\inter\face1.int>

<C:\inter\face2.int>

<C:\inter\face3.int>

/Блок описания объектов:/

<0. Редакторы схем.>

1.’C:\edit\map.exe’

<привязан к файлу схемы>’C:\edit\map.map’

<привязан к интерфейс файлам:>’С:\inter\face1.int’,’C:\inter\face2.int’

<взять данные из файла>’C:\inter\face1.int’<номер раздела>’15’

<выдать результаты в файл>’C:\inter\face2.int’<номер раздела>’16’

.........................................................................

<1. Построители моделей.>

1.’С:\build\model1.exe’

<привязан к файлу модели>’C:\model\model1.mod’

<привязан к интерфейс файлам:>’C:\inter\face2.int’

<взять данные из файла>’C:\inter\face2.int’<номер раздела>’16’

<выдать результаты в файл>’C:\inter\face2.int’<номер раздела>’17’

...........................................................................

<2. Математические методы.>

1.’С:\method\okb1.met’

<привязан к интерфейс файлам:>’C:\inter\face2.int’,’С:\inter\face1.int’

<взять данные из файла>’C:\inter\face2.int’<номер раздела>’17’

<выдать результаты в файл>’C:\inter\face1.int’<номер раздела>’18’

...........................................................................

и т.д.

Возможность описания нескольких файлов в одном разделе появляется появляется только в

пакетном режиме.Данная структура является очень гибкой,но может быть немного громозд-

коватой и сложноватой.В заключении следует ометить,что за гибкость приходится платить:

возростает трудоемкость отслеживания ошибок.

Структура данных.

При явном наличии в качестве результатов большого количества чисел,данные можно пред-

ставить ввиде отсортированных в порядке последующего взятия и перечисленных через запя-

тую или другой разделитель чисел,которые являются результатами работы того или иного ша-га.В связи с этим необходим строгий учет согласования форматов данных для взаимодействую-щих между собой модулей.

Что касается электронных справочников(таблиц),то выбор данных из них производит програм-ма,которой они необходимы,и ей необходимо абсолютно точно знать координаты необходи-мых ячеек.

Вообще,некорректную работу на уровне обмена данных предотвратят заранее определенные для всех взаимодействующих программ правила их использования.

Выбор и обоснование математического обес- печения.

На этом шаге приступим к расчету трудоемкости вышеописанных методов.Под трудоемкостью математического метода будем иметь ввиду количество мультипликативных операций необхо-димых для получения решения с помощью данного метода.

Оценка трудоемкости при использовании численного метода.

Где N-число точек по частоте,

CN-система уровнений,соответ-

ствующая N-й точке.

CN имеет вид:

_ _

[Cjw+G]X =Y

w1«С1 wN«СN

Оценим трудоемкость с учетом того,что число узлов n<=500:

n²=500²- на выполнение операций умножения.

1/3*n³=1/3*500³- для плотной системы.

4/3*n³=4/3*500³- для комплексного случая.

3/2*n²=3/2*500²- для определения вектора решения.

4*3/2*n²=4*3/2*500²- для определения вектора решения при комплексном

случае.

Подведем итог:

Тобщ.@42млн.230тыс. операций.

Тобщ.компл.@167млн.750тыс. операций.

Оценка трудоемкости при использовании

численно-аналитичнского метода.

Здесь задача разбивается на 2 этапа:

1. Имеем дробь вида:

(p-z1)*...*(p-zn)

K* ¾¾¾¾¾¾¾

(p-p1)*...*(p-pm)

В первую очередь необходимо вычислить следующие коэффиециенты:

K;z1...zn;p1..pm.

2. Задав точки по частоте и приняв p=jwвычисляют трудоемкомть вычисления дроби.

Т1=k*n⁴- трудоемкость вычисления числителя.

T2=k*n⁴- трудоемкость вычисления знаменателя.

Тобщ.=2*k*n⁴

Подведем итог:

Тобщ.@1250*k*10⁸операций.

Вывод:

2-й метод прост,но требует громадной трйдоемкости по сравнению с первым.В связи с этим,

более эффективным решением будет выбрать первый.Кроме того,при использовании разрежен-ных матриц и соостветственно,специальных алгоритмов для их обработки,трудоемкость значи-

тельно снизится.

Еще следует обратить особое внимание на область частот в которой работает исследуемая схе-ма,т.к. при очень высоком порядке частоты,значения сопротивления резистивных элементов, например,не будут играть вообще ни какой роли на фоне остальных.

Технические и инструментальные средства и технология программирования.

Что касается технических средств(’железа’) для будущей работы данного ПМК,то очень полез-

ным делом было бы упомянуть о следующем:каждая команда выполняется процессором за нес-

колько машинных циклов(цикл-это интервал времени за который происходит обращение про-

цессора к оперативной памяти или внешнему устройству и т.д.),каждый цикл,в свою очередь,