Реализации алгоритмов

Из второй особенности алгоритмов управления ТС вытекают жесткие требования к объему памяти, необходимой для реализации алгоритма.

реализации алгоритма взаимодействия различных функциональных устройств в автоматических системах обработки информации. Интерфейс характеризуется функциональными, электрическими и конструктивными параметрами, которые стандартизируются. Стандартизации в интерфейсе обычно подлежат: форматы передаваемой информации; команды и состояние; состав и типы линий связи; алгоритм функционирования; передающие и приемные электронные схемы; параметры сигналов и требования к ним. В общем случае можно выделить следующие типы интерфейсов: интерфейсы оперативных запоминающих устройств (ОЗУ); интерфейсы «ввода — вывода»; малые интерфейсы периферийных устройств, базовые интерфейсы периферийных аппаратов. Интерфейсы ОЗУ и ввода — вывода являются внутренними и стандартизируются. Из-за использования в АСУ ТП периферийных устройств различного типа и необходимости реализации различных видов связи между устройствами управления и ТП интерфейсы обычно различны.

1. Программное управление работой ЦВМ. Программы состоят из отдельных шагов — команд; команда осуществляет единичный акт преобразования информации; последовательность команд, необходимая для реализации алгоритма, является программой; все разновидности команд, использующиеся в конкретной ЦВМ, в совокупности являются языком машины или системой команд машины.

Команда «UI» (ненумерованный информационный кадр) является информационным кадром, который может использоваться в звене в случае реализации алгоритма передачи информации без обратной связи.

Разработка программной реализации алгоритма включает в себя следующие действия: распределение памяти и адресного поля микроЭВМ, составление детализированной схемы алгоритма, составление программы. Выполним эти действия для случая использования ВМ80.

Описание программы. Заданный закон распределения записывается в аналитическом виде в начлле программы с помощью оператора DEF FNF(X)=... (строка 12402). Для реализации алгоритма необходимо предварительно найти максимальное значение функции распределения. Найденное значение wmax можно ввести с помощью оператора INPUT WO в строке 12404. Значение WO можно найти также по аналитическому выражению, предварительно полученному и записанному, к примеру, в строке 12404. В строках 12408—12412 вводятся интервал изменения случайных чисел и требуемое их количество. В строке 12414 осуществляется последовательная выборка случайных чисел А и В с равномерным законом распределения. Затем в строке 12416 формируется число X по формуле (12.48) и проверяется условие (12.47). В соответствии с этим условием формируемое число заносится в массив (строка 12420) либо производится новая выборка двух случайных чисел.

5.1.1. Масштабирование в процессорной части измерительных средств. Процессоры всех классов при реализации алгоритма выполняют операции над носителями информации: напряжением, цифровым кодом и т. п. Эти машинные переменные соответствуют математическим величинам решаемой измерительной задачи. Как правило,, диапазоны изменения математических и машинных переменных не совпадают; различаются эти переменные и по физическим размерностям. Приведение всех математических величин (исходных, промежуточных и конечных) к диапазону изменения и размерностям машинных переменных с учетом точности решения задачи называют масштабированием [72]. В дальнейшем все машинные переменные будем снабжать значком Д, например ?, $ и т. д.

Применение микро-ЭВМ в качестве центрального звена системы позволяет использовать для реализации алгоритма один консистометр. Схема позволяет получить высокие производительность и качество обработки данных. Высокая производительность системы обусловлена тем, что на вход схемы выборки— хранения В—X и АЦП подключен аналоговый мультиплексор АМУК.С, переключение каналов в котором происходит в то время, когда выходной: сигнал схемы В—X подвергается преобразованию и обработке. Качество преобразования определяется :возможностями системы по обеспечению соответствующей нормализации сигнала в каждом канале, а также возможностью включения дополнительных схем в основную структуру. Достоинством схемы является эффективная работа при преобразовании и обработке сигналов низкого уровня, не превышающих 1 В.

Конкретные реализации алгоритма метода потенциальных функций могут быть различными.

Для примера можно привести две реализации алгоритма метода потенциальных функций. В первом случае разделяющая функция (p;+i(?) строится по следующему правилу:

Возможность машин с хранимой программой обрабатывать команды точно так »е, как и данные, позволяет предложить другой, более эффективный путь организации циклического исполнения программ. Для этих целей вместо замены данных достаточно изменять адреса операндов. Эта процедура получила название модификации адресов или переадреса дни. Однако модификация адресов чисто программными способами может потребовать весьма большого числа дополнительных команд, осуществляющих арифметические и логические опера-ЦИИ Над адресными частями команд. Операции над адресами могут в значительной степени усложнить программу, увеличивая ее длину и затраты машинного времени, бесполезные с точки зрения реализации алгоритма решаемой задачи. Естественно поэтому попытаться возложить указанные вспомога'-ельные функции на аппаратуру, которая автоматически выполняла бы модификацию адресов по указанию программы. Автоматическая модификация адресов составляет основное содержание индексации.

Для реализации алгоритмов взаимодействия всего комплекса технических средств АСУ ТП все основные компоненты системы управления (процессор, модули оперативной памяти, каналы ввода — вывода, устройства управления периферийными устройствами и т. д.) соединяют с помощью интерфейсов связи. Под интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для

В главе 2 содержится материал о системе команд центрального процессора К1810ВМ86, необходимый для рационального составления прикладного программного обеспечения МПС. При этом учитывается, что глубокое знание разработчиком команд микропроцессора и особенностей их использования, умение выбрать оптимальный вариант программной реализации алгоритмов и навыки в применении типовых приемов программирования в значительной степени определяют успех проектирования вычислительных систем. В то же время именно программирование представляет наибольшие трудности для радиоинженеров при освоении ими микропроцессорной техники. Команды, имеющие аналоги в ЦП К580ВМ80, сопровождаются лишь краткой характеристикой с указанием их особенностей. Для новых команд приведены подробные сведения об их назначении и способах использования, причем в необходимых случаях даны практические примеры.

В главе 4 разбираются вопросы практического применения МП на примерах построения устройств обработки информации в Так как особенности разработки аппаратных средств достаточно полно изложены в главах 1 и 3, то здесь главное внимание уделено созданию программного обеспечения. В сжатой форме описаны языки ассемблера ASM-86 и ASM-89, предназначенные для программирования соответственно центрального процессора и сопроцессоров. Примеры программной реализации алгоритмов первичной обработки импульсных радиолокационных сигналов и обнаружения фазоманипулированных сигналов, а также организации МПС с большим объемом хранимой информации дают наглядную иллюстрацию широких возможностей применения процессоров серии К1810 в

позволяют сравнивать данные, расположенные в двух верхних регистрах стека ST (0) и ST (1) (команды FCOM, FCOMP, FCOMPP), а также сравнивать с нулем (FTST) и анализировать данные в вершине FXAM. Команды сравнения могут выполняться без изменения состояния стека (FCOM), с выталкиванием одного из сравниваемых данных (FCOMP) и с выталкиванием обоих сравниваемых данных (FCOMPP). Результаты сравнения помещаются в регистр состояния SR (разряды СЗ, СО). Значения флагов СЗ, СО устанавливаются в зависимости от соотношения сравниваемых данных в соответствии с табл. 3.9. Поскольку при реализации алгоритмов довольно часто производится сравнение с нулем, введена соответствующая команда FTST. Команда FXAM выполняет детальный анализ содержимого вершины стека и помещает результаты в регистр состояния SR (разряды СО—СЗ). Значения флагов СО, С1, СЗ устанавливаются в зависимости от результатов анализа (см. табл. 3.10). Флаг С2 указывает знак числа, расположенного в вершине.

Для реализации указанных возможностей при проектировании РТС на основе МП радиоинженер должен не только хорошо владеть современными методами обработки информации и способами их аппаратной реализации, но и освоить способы аппаратно-программной реализации алгоритмов на основе имеющихся и перспективных МПК. Успех разработки будет непосредственно зависеть от того, насколько удачно выбрано соотношение аппаратной и программной частей системы, а также взаимодействие между ними. Авторы надеются, что приведенное в настоящей книге описание структуры системы, программирования и способов использования одного из лучших МПК нового поколения будет способствовать ускорению внедрения МП-техники в радиотехнические системы.

Вместе с тем работы по выполнению программных защит не вышли еще из стадии отдельных разработок и опытной эксплуатации, а выполняемые защиты пока не имеют широкого применения на практике. Это обусловлено, с одной стороны, относительно небольшим периодом проведения работ в рассматриваемой области и отсутствием на начальном этапе приемлемых для релейной защиты типов вычислительных машин, с другой — сложностью возникающих вопросов, находящихся на стыке различных областей техники. В частности, отсутствуют пока достаточно обоснованные математические методы построения программных ИО защит, теория выбора оптимальных для реализации алгоритмов защит структур ВС, а также другие вопросы, требующие своего разрешения (например, отстройки от разного рода помех).

2. Особенности реализации алгоритмов расчета переходных процессов в линейных цепях

Используя свойство взаимности в линейных электрических цепях, применяем при построении алгоритма численные методы, предназна* ченные для решения уравнений с симметричными" матрицами А. Эти методы требуют значительно меньше записей, что обеспечивает экономию времени при реализации алгоритмов на ЭВМ. Методы, предназначенные для решения уравнений с симметричными матрицами, в принципе должны обладать большей точностью, так как при каждой записи производится одно округление и появляется связанная с этим ошибка. Одним из недостатков, присущих алгоритму, составленному с использованием метода исключения, даже в наиболее благоприятном случае, когда матрица симметрична, является то, что значительная часть времени расходуется на запись цифр, применяемых на различных стадиях вычислений.

МПВУ для реализации алгоритмов обработки информации непосредственно в блоках радиоэлектронной аппаратуры роль ВУ выполняют те узлы аппаратуры, которые непосредственно связаны с МПВУ. Так, устройствами ввода информации могут являться различные преобразователи аналоговых сигналов в цифровые, устройства предварительной обработки информации (прееелекторы), обнаружители сигналов, решающие схемы и т. п.; устройствами вывода — специализированные индикаторы, различные исполнительные устройства, а такжедругие блоки, осуществляющие концентрацию, передачу или дальнейшую обработку информации. Некоторые примеры подобных устройств будут рассмотрены в гл. 10.

При решении вопросов реконструкции ТСС в процессе разработки схем теплоснабжения городов сопоставление вариантов развития систем на перспективу 10—15 лет должно производиться по одному из динамических критериев при разбивке исследуемого периода на несколько дискретных интервалов времени с соответствующими им уровнями нагрузок. Поскольку методы оптимизации структуры и параметров ТСС, реализованные в ППП СТРУКТУРА и СОСНА, позволяют решать задачи оптимальной реконструкции и расширения сложных многоконтурных ТСС на возросшие и вновь появляющиеся тепловые нагрузки с оптимальным учетом существующего состояния системы, они представляют хорошую базу для реализации алгоритмов учета динамики развития.

Вместе с тем работы по выполнению программных защит не вышли еще из стадии отдельных разработок и опытной эксплуатации, а выполняемые защиты пока не имеют широкого применения на практике Это обусловлено, с одной стороны, относительно небольшим периодом проведения работ в рассматриваемой области и отсутствием на начальном этапе приемлемых для релейной защиты типов вычислительных машин, с другой — сложностью возникающих вопросов, находящихся на стыке различных областей техники. В частности, отсутствуют пока достаточно обоснованные математические методы построения программных ИО защит, теория выбора оптимальных для реализации алгоритмов защит структур ВС, а также другие вопросы, требующие своего разрешения (например, отстройки от разного рода помех).