8 skaidrė

Netaisyklingas aukščio ženklų išdėstymas savavališko tinklo mazguose

9 skaidrė

Ženklų išdėstymas išilgai kontūro linijų tam tikru žingsniu

10 skaidrė

Kontūrinių linijų susikirtimo su reljefo struktūrinėmis linijomis taškų gavimas

skaidrė 11

DEM duomenų šaltinis

Pagrindiniai DTM kūrimo šaltiniai yra didelio masto topografiniai žemėlapiai. Įprasta DEM kūrimo technologija pagrįsta kontūro linijų, kaip pagrindinės sudedamosios dalies, ir iškilimų skaitmeninimu (sekimu). Mažos apimties žemėlapių naudojimą riboja apibendrinimo sąlygos. Tokiuose žemėlapiuose geometrinis tikslumas prieštarauja geografiniam patikimumui ir morfologiniam nuoseklumui, todėl, kaip taisyklė, aukojamas metriniškumas. Geoinformatikos teorijoje ir praktikoje įrodyta, kad 1:500 000 ir mažesnio mastelio žemėlapių kaip pirminės medžiagos DEM konstravimui naudojimas yra beprasmis.

skaidrė 12

DEM formatai

Paprastai pirminiai duomenys kuriant naują DTM (tradiciškai gaunami iš žemėlapių) sumažinami iki vieno iš dviejų plačiausiai naudojamų pateikimo formatų: GRID modelio ir TIN modelio. Pirmasis modelis daugeliu atžvilgių panašus į rastrinį erdvinių duomenų modelį: jis apima žemėlapio erdvės padalijimą į kitus nedalomus elementus (pikselius), kuriuose žemės paviršiaus aukštis laikomas pastoviu. Pikseliai sudaro taisyklingo, dažniausiai stačiakampio DEM kvadratus, kurių atstumas lemia DEM erdvinę skiriamąją gebą.

skaidrė 13

TINKLELIS.1

Kuriant GRID modelius, pirmame žingsnyje tiriama teritorija supjaustoma į kvadratines dalis, plotus, kurių geometriniai matmenys nustatomi iš anksto, atsižvelgiant į pirminių medžiagų kokybę, tyrimo užduotis ir technines priemones (grid angliškai - tinklelis, tinklelis). Maži pikseliai detaliau atkuria žemės paviršiaus šiurkštumą, tačiau norint sukurti tokius DTM reikia didelio masto pirminių medžiagų, o gautas skaičių masyvas yra didžiulis ir sunkiai apdorojamas. Paprastai žemėlapio mastelyje pikselių dydis nustatomas į 1–2 mm (pavyzdžiui, 1:100 000 žemėlapio pikselių dydis yra 100–200 m ant žemės). l = 1 - 2 mm

14 skaidrė

TINKLELIS.2

skaidrė 15

TINKLELIS.3

Tada pagal interpoliacijos taisykles nustatomi visų kitų pikselių aukščiai. Reljefą imituoja glaudžiai prigludę skirtingo aukščio gretasieniai.

skaidrė 16

TINKLELIS.4

17 skaidrė

GRIDĖLIS. Rezultatas

18 skaidrė

TIN.1

TIN modelio esmė slypi jo pavadinime: Trianguliuotas netaisyklingas tinklas (netaisyklingas trikampis tinklas). Tai trikampių tinklas, kurio viršūnėse yra aukščio žymės. Jis pastatytas taip. Visi žinomų aukščių taškai poromis sujungiami atkarpomis, kad niekur nesikirstų; kitu atveju palikite trumpiausią segmentą. Gautas trikampių tinklas topografijoje vadinamas Delaunay trianguliacijos elementais. Aprašomojoje geometrijoje Delaunay trianguliacija yra glaudžiai susijusi su Thiessen daugiakampiais arba Voronojaus diagramomis, kurios turi daug ypatingų savybių. Dėl to imituojamas paviršius vaizduojamas kaip daugialypis.

19 skaidrė

TIN.2

X Y Z trijų kraštų veidai

20 skaidrė

TIN.4

skaidrė 21

skaidrė 22

skaidrė 23

Interpoliacija DEM

Svarbus elementas kuriant bet kokį DEM, nepriklausomai nuo pateikimo formato, yra interpoliacija – t.y. bet kurio savavališko taško, kuriam žinomos tik planuojamos X ir Y koordinatės, žemės paviršiaus aukščių radimas, naudojant tam tikrą atskaitos taškų tinklą, vadinamą interpoliacijos mazgais, kurių visos trys koordinatės yra žinomos – X, Y ir Z. GRID modeliuose, interpoliacija reikalinga norint gauti ištisinę aukščių matricą pagal atskirus, nebūtinai taisyklingus atskaitos taškus, TIN modeliuose naudojama trikampių tinklui sustorinti, dažniausiai labai retai. Visi interpoliacijos metodai skirstomi į globalius ir vietinius, taip pat tikslius ir apytikslius.

skaidrė 24

Pasaulinė internetpoliacija

Taikant visuotinę interpoliaciją, savavališkų taškų aukščių nustatymas atliekamas naudojant visus interpoliacijos mazgus. Tokiu atveju pradinio atskaitos taškų rinkinio pakeitimas (pridėjimas, ištrynimas ir pan.) turi įtakos visam gautam DEM. pasaulinė interpoliacija

25 skaidrė

Vietinė interpoliacija

Vietinėje interpoliacijoje aukščio skaičiavimas atliekamas tik arti taško, pakartotinai kartojant skaičiavimo algoritmą skirtingose ​​DEM dalyse. vietinė interpoliacija

skaidrė 26

Aproksimacinė interpoliacija

Aproksimacijos metodai paremti pradinių duomenų netikslumų ar net klaidų įvertinimu, todėl atspindi tik bendrą paviršiaus tendenciją, neatkuriant tikslios aukščio reikšmės kontroliniuose taškuose.

27 skaidrė

Tiksli interpoliacija

Tikslūs interpoliavimo metodai išsaugo atskaitos taškų, kuriais grindžiama pati interpoliacija, aukščius, o paviršius eina per visus žinomų pritaikymų taškus.

28 skaidrė

tiesinė interpoliacija

Tarp konkrečių interpoliavimo algoritmų įgyvendinimų dažniausiai naudojama tiesinė interpoliacija, atliekama iš taško į tašką tiesių linijų atkarpomis. z x arba y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 rastrinių langelių serijos numeriai d d0 z1 z2 z0 z0 = z1 + (z2 – z1) d0 / d

29 skaidrė

Atvirkštinė svorio interpoliacija

Kitas metodas – atvirkštinių svorio koeficientų metodas – interpoliacijos metu leidžia labiau atsižvelgti į šalia esančių taškų įtaką, o mažiau – į esančius per atstumą. z x arba y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 rastrinių langelių serijos numeriai d2 z1 z2 z0 z0 = (d1 z1 + d2 z2) / (d1 + d2) d1

skaidrė 30

Artimiausio kaimyno interpoliacija

Taikant kitą metodą, artimiausio kaimyno metodą, taško aukštis laikomas lygiu artimiausio atskaitos taško aukščiui. z x arba y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 rastrinių langelių eilės numeriai d2 z1, z0 z2 z0 = z1 |jei d1

31 skaidrė

splaino interpoliacija

Kitas interpoliacijos metodas vadinamas spline metodu (anglų kalba spline yra elastinga liniuotė) arba dalinis daugianario išlyginimas.

skaidrė 32

segmentų galai išlenkti splaino f3´(z, x[y]) f1(z, x[y]) f2(z, x[y]) f3(z, x[y]) f4(z, x[y] ) f5(z, x[y]) f1´´(z, x[y]) zx arba yzx arba y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [y]) x[y]1 z3 z4 x[y]2 x[y]3 x[y]4 f(z, x[y])

33 skaidrė

Aproksimacinė interpoliacija

Visi aptariami interpoliacijos metodai yra tikslūs. Tačiau didžiausio populiarumo sulaukė aproksimavimo metodai: daugianario interpoliacijos krigingas.

skaidrė 34

Aproksimavimo metoduose žemės paviršiaus reljefas suprantamas kaip labai sudėtinga z = F(x, y) formos funkcija, t.y. taško aukštis priklauso nuo jo padėties erdvėje. Ši funkcija nežinoma ir neapibrėžta, nes atsižvelgiama į daugybę priežasčių ir veiksnių, turinčių įtakos reljefui. Bet ją galima pakeisti paprastesne funkcija, kurios savybės žinomos, o reljefą galima pavaizduoti kaip z = f(x, y) + ε, kur ε yra kažkokia neskaidoma liekana, labai maža: = ε→ 0.

35 skaidrė

Polinominė interpoliacija

Atliekant daugianario interpoliaciją, tarpinių taškų z0 aukščių paieška atliekama sprendžiant tam tikro laipsnio m daugianario: čia aij – daugianario koeficientai, o x ir y – tinklo koordinatės. Polinomo koeficientai nustatomi pagal ε minimizavimo sąlygą, todėl būtina, kad skaičiavime dalyvaujančių atskaitos taškų skaičius būtų ne mažesnis kaip (m + 1) (m + 2) / 2. polinomas nurodo aproksimuojamojo paviršiaus kintamų maksimumų arba minimumų skaičių, kuris lygus m - 1.

39 skaidrė

Krigingas.1

Krigingo metodu aukščio kintamumas skirstomas į tris komponentus: tendencija e autokoreliacija e´ randome´´ Vienmatės funkcijos pavyzdyje aukščio reikšmės z taškuose x gali būti pavaizduotos taip: z(x)= e(x) + e´(x) + e ´´(x).

40 skaidrė

Krigingas.2

Tendencijos dedamoji atspindi aukščio kitimo kryptį.Autokoreliacija apibūdina fiziškai sunkiai paaiškinamą kitimą priklausomai nuo gretimų taškų Atsitiktinis – tam tikras statistinis triukšmas, lygus pastoviai vertei. Yra paprastas krigingas ir universalus krigingas. Atliekant paprastą krigingą, laikoma, kad e(x) tendencija yra pastovi ir laikoma aritmetiniu aukščio vidurkiu. Atliekant universalųjį krigingumą, tendencija dažniausiai modeliuojama pirmojo arba antrojo laipsnio daugianariais.

41 skaidrė

Krigingas.4

z x z x e(x) e´(x) e´´(x) z(x) = e(x) + e´(x) + e´´(x)

Peržiūrėkite visas skaidres

2.2. Nealgoritminiai metodai

skaitmeninis modeliavimas.

Daugelio sudėtingų problemų sprendimo greitis naudojant programinį-algoritminį metodą bendrosios paskirties kompiuteryje yra nepakankamas ir neatitinka kompiuterinio projektavimo inžinerinių sistemų (CAD) poreikių. Viena iš tokių problemų klasių, plačiai naudojamų inžinerinėje praktikoje tiriant sudėtingų automatizavimo sistemų dinamiką (pereinamuosius veiksnius), yra aukšto laipsnio netiesinių diferencialinių lygčių sistemos įprastose išvestinėse. Siekiant pagreitinti šių problemų sprendimą, be pagrindinio (pirmaujančio) bendrosios paskirties kompiuterio, į CAD programinę ir techninę įrangą galima įtraukti GVM, skirtus spręsti netiesines diferencialines lygtis. Jie organizuojami skaitmeninio matematinio modeliavimo pagrindu nealgoritminiu metodu. Pastarasis leidžia padidinti CAD našumą dėl įgimto skaičiavimo proceso lygiagretumo ir diskretiško (skaitmeninio) matematinių dydžių vaizdavimo būdo – pasiekti apdorojimo tikslumą, ne blogesnį nei skaitmeniniame kompiuteryje. Šie GVM naudoja du skaitmeninio modeliavimo metodus:

1. Baigtinių skirtumų modeliavimas;

2. Iškrovos modeliavimas.

Pirmasis metodas, naudojamas GVM, tokiuose kaip skaitmeniniai diferencialiniai analizatoriai (DDA) ir skaitmeniniai integratoriai (DIM), yra gerai žinomas apytikslių (žingsnis po žingsnio) baigtinių skirtumų skaičiavimo metodas. Pagrindinio kompiuterio skaitmeniniai valdymo blokai, sukurti ant skaitmeninės grandinės, apdoroja pakankamai mažus atskirus matematinių dydžių žingsnius, perduodamus ryšio linijomis tarp operacinių blokų. Įvesties ir išvesties matematinės reikšmės atvaizduojamos, saugomos ir kaupiamos iš skaitmeninių n bitų kodų prieaugių grįžtamuosiuose skaitikliuose arba kaupiamųjų sumatorių registruose.

Visų reikšmių prieaugiai paprastai koduojami vienu mažiausio skaitmens vienetu: D:=1 ml. R. Tai atitinka visų apdorotų dydžių lygio kvantavimą su pastovia kvantavimo pakopa D=1. Todėl visų mašinų verčių apsisukimo greitis yra ribotas: |dS/dx|£1.

Vieno bito prieaugio ženklai koduojami ženklų kodavimo metodu dviejų laidų ryšio linijose tarp operatyvinių padalinių:

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

kur DSi=yiDx yra integralo prieaugis i-ajame integravimo žingsnyje, o integralo y(x) – yi i-oji ordinatė apskaičiuojama kaupiant jo žingsnius:

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

įvedus pastovų normalizavimo koeficientą kn = 2-n, prieaugiai prie integratorių išėjimų formuojami nuosekliai ir apdorojami sekančiuose integratoriuose taip pat nuosekliai. Išimtis yra kelių integrandų sumos integravimas

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

Tada per kelias m įvesties eilutes l-oji prieauga gali būti sinchroniškai pasiekiama kažkuriame j-ajame žingsnyje. Nuosekliam sudėjimui jie yra išdėstyti per žingsnį, naudojant delsos linijas, padidinant įvesties kaupiklio laikrodžio dažnį m kartų. Todėl sumuojamųjų integrandų skaičius paprastai ribojamas iki dviejų: m=2.

Skaitmeninio integratoriaus-sudėtuvo struktūrinė organizacija yra gana paprasta. Jis sukurtas nuosekliai jungiant šiuos funkcinius mazgus:

2ARBA schema su delsos linija ts=0,5t viename iš įėjimų

įvesties akumuliacinis subintegralinių funkcijų prieaugių sumatorius, kuris atlieka jų n bitų ordinačių kaupimą įvesties žingsniais:

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

Su Dх:=(10) kodas yk perduodamas be pakeitimų, o su Dх:=(01) išvestyje suformuoja kodą, kuris yra atvirkštinis įvesties kodui yk.

integralinio išėjimo prieaugio generatorius: DSi:= perpildymo vienetas Si, perpildymo ženklą paverčiantis dvipoliu prieaugio kodu (paprasčiausiai įgyvendinama, jei neigiami sukaupti skaičiai Si yra pavaizduoti modifikuotame kode: tiesioginis, atvirkštinis arba papildomas). Atitinkama skaitmeninio integratoriaus blokinė schema parodyta fig. 9.14 (p. 260) vadovėlio. Skaitmeninių modelių schemose naudojamas šis skaitmeninio papildiklio-integratoriaus simbolis:

"Zn." nurodo inversijos ženklą (-), jei to reikia. Svarbus šio baigtinių skirtumų skaitmeninio modeliavimo metodo privalumas yra tas, kad tas pats skaitmeninis integratorius, nekeičiant jo grandinių, yra naudojamas tiesinėms ir netiesinėms operacijoms, reikalingoms įprastoms diferencialinėms lygtims išspręsti, atlikti. Tai paaiškinama tuo, kad programuojant CDA ir CIM pradinės lygtys išvestinėse konvertuojamos į lygtis diferencialuose. Apsvarstykite paprasčiausias skaitmeninio modelio programas:

1. kintamojo x dauginimas iš konstantos k:

Kalbant apie skirtumus dS=kdx, įsitikiname, kad šią operaciją atlieka vienas integratorius su atitinkamu pradiniu nustatymu:

3. Daugyba S=xy, arba diferencialuose dS=xdy+ydx.

4.2. trigonometrinės funkcijos, pvz., y=sinx, kuri yra antros eilės diferencialinės lygties sprendimas (nuo ), arba diferencialuose

Atsižvelgiant į tai, kad pavadinto probleminio kompiuterio sukūrimas reikalauja didelių papildomų išlaidų, kuriant CAD techninę įrangą, dažnai naudojamas paprastesnis jų organizavimo būdas, sujungiant į kompiuterių kompleksą masinės gamybos bendrosios paskirties skaitmeninius kompiuterius ir el. analoginiai kompiuteriai (ACM), sukurti ant operacinių stiprintuvų. Skaitmeninis kompiuteris ir AVM derinami naudojant tipinį konvertavimo ir sąsajos įrenginį (UPS), kurį daugiausia sudaro ADC ir DAC. Kompleksas, kurį reikia išspręsti, programuojant kompleksą racionaliai paskirstomas į 2 dalis tarp analoginių ir skaitmeninių procesorių. Be to, analoginė dalis dažniausiai yra į problemą orientuota į diferencialinių lygčių sprendimą ir naudojama bendrame skaičiavimo procese kaip greitoji paprogramė.

2.3 Hibridinių skaičiavimo sistemų (HCC) architektūra.

2.3.1. analoginio-skaitmeninio kompiuterių komplekso (ADCC) struktūra

GVK arba ATsVK yra kompiuterių kompleksas, susidedantis iš bendrosios paskirties skaitmeninio kompiuterio ir AVM, sujungto su UPS pagalba, o skaitmeninėje dalyje yra papildoma programinė įranga, skirta automatizuoti analoginės dalies programavimą, valdyti informacijos mainus tarp analoginio ir skaitmeninės dalys, analoginės dalies stebėjimas ir testavimas, įvesties-išvesties procedūrų automatizavimas.

Panagrinėkime blokinę ATsVK schemą su paprasčiausiu UPS, sukurtu ant vieno kanalo perjungiamų ADC ir DAC. Kad būtų sudarytos prielaidos automatizuoti kompiuterių programavimą valdant skaitmeninį kompiuterį, kaip kompiuterio aparatinės įrangos dalis įvedami šie papildomi blokai:

1. Rankiniu būdu reguliuojamos kintamos varžos (potenciometrai) prie operacinių stiprintuvų įėjimų operacinių blokų rinkinyje (NOB), jums žinomos iš laboratorinių darbų su TAU, pakeičiamos skaitmeniniu būdu valdomomis varžomis (NCS), kurios naudojamos kaip integruotas DAC. grandinės;

3. Automatinis veikimo blokų prijungimas pagal analoginio modelio schemą, sudarytą kompiuteryje (2.1 skyrius), atliekamas automatinio perjungimo grandine (SAC) pagal kompiuteryje suformuotą dvejetainį SAC klavišų perjungimo vektorių ir problemos sprendimo metu saugomi UPS derinimo informacijos registre (RN).

AVM darbo režimai: paruošimas, paleidimas, sustabdymas, grįžimas į pradinę būseną, rezultatų išvedimas į analoginius periferinius įrenginius (rašytuvus, dviejų koordinačių plokščiuosius įrašymo įrenginius - DRP) nustatomi iš skaitmeninio kompiuterio pusės per UPS valdiklį. įrenginys (BU UPS).

UPS valdymo blokas taip pat atlieka abipusį skaitmeninio kompiuterio ir AVM veikimo sinchronizavimą: perduoda išorinius pertraukimo signalus iš analoginio modelio į skaitmeninio kompiuterio skaitmenines programas, valdydamas skaitmeninės dalies programas sinchronizuoja. analoginio modelio taškų apklausa, konvertuojant įtampas šiuose taškuose į skaitmeninius kodus ir perduodant pastarąjį per BSC ir kanalo įvestį-išvestį į pagrindinę kompiuterio atmintį; arba panašiai, atvirkštinis skaitmeninių kodų konvertavimas į elektros įtampas ir pastarųjų tiekimas į reikiamus taškus analoginio modelio veikimo blokų įvaduose. Tokį skaitmeninių ir analoginių dalių sąveikos funkcinio organizavimo principą palaiko UPS aparatinės įrangos blokai: ADC ir DAC, AM ir ADM - analoginis multiplekseris ir demultiplekseris, ML - įvesties ir išvesties analoginės atminties blokai, sukurti remiantis rinkiniu panašios saugojimo mėginių ėmimo grandinės (SVH). Įėjimo TSW (kairėje) įėjimai yra prijungti prie reikiamų analoginio modelio grandinės taškų (atitinkamų veikimo blokų išėjimai). Reikiamais diskretiniais laiko momentais, valdant skaitmeniniam kompiuteriui, iš analoginio modelio paimamos atskiros analoginių signalų (elektros įtampos) pavyzdinės ordinatės ir saugomos SVR. Tada SVH išėjimai yra užklausomi AM multiplekserio ir jų išėjimo įtampos ADC konvertuojamos į skaitmeninius kodus, kurie tiesioginės prieigos režimu įrašomi į skaitmeninio kompiuterio OP kaip skaičių blokas (tiesinis masyvas).

Atvirkštinio konvertavimo metu ML išvesties analoginės atminties antrosios grupės SVH išėjimai (dešinėje) valdomi skaitmeniniu kompiuteriu prijungiami prie reikiamų analoginio modelio operacinių blokų įėjimų, o SVH įėjimai. yra prijungti prie analoginio demultiplekserio išėjimų, kurių įėjimas tiekiamas DAC išėjimo įtampa. Tiesioginės prieigos režimu skaičių blokas nuskaitomas iš OP TsVM. Kiekvienas skaičius DAC konvertuojamas į elektros įtampą, kuri, valdant skaitmeniniam kompiuteriui veikiančio ADM pagalba, įrašoma saugojimui viename iš SVH. Gautas kelių įtampų rinkinys yra saugomas keliuose SVH kompiuterio programos nurodytu laiko intervalu (pavyzdžiui, sprendžiant problemą analoginėje dalyje) ir apdorojamas analoginiais operaciniais blokais.

2.3.2. Analoginio organizavimo metodai -

skaitmeninis kompiuteris.

Skaitmeninio kompiuterio ir AVM kintamo veikimo režimų principas, sumažinantis UPS sudėtingumą.

ATsVK naudojami sudėtingų automatikos sistemų, kuriose yra valdymo kompiuteriai, analoginiam-skaitmeniniam modeliavimui, taip pat sudėtingų matematinių uždavinių, reikalaujančių pernelyg didelių atminties išteklių ir kompiuterio laiko sąnaudų, sprendimui paspartinti. Pirmuoju atveju skaitmeniniame kompiuteryje programiškai imituojami valdymo algoritmai, o kompiuteryje užprogramuojamas analoginis matematinis valdymo objekto modelis, o ATsVK naudojamas kaip kompleksas valdymo algoritmų derinimui ir tikrinimui, atsižvelgiant į netiesiškumą. ir valdymo objekto dinamika, į kurią labai sunku atsižvelgti kuriant algoritmus, jei tuo pat metu nuolat nesprendžiamos objekto diferencialinės lygtys, siekiant nustatyti jo reakciją į kiekvieną naują valdymo veiksmą.

Antruoju atveju, pavyzdžiui, sprendžiant diferencialines lygtis, bendroji gremėzdiška apytikslių skaičiavimų problema dalijama į dvi dalis, dažniausiai į analoginę dalį dedant intensyvius skaičiavimo skaičiavimus, kuriems leistina 0,1 ... 1% paklaida.

Pagal įvardyto užduoties padalijimo į dvi dalis principą ir AVM ir skaitmeninio kompiuterio sąveikos organizavimo metodą, šiuolaikiniai ATsVK yra suskirstyti į 4 analoginių-skaitmeninių skaičiavimų klases.

1, 2, 3 klasės gali būti įgyvendintos remiantis apgalvota ATsVK struktūrine organizacija su supaprastintu UPS, pastatytu ant vieno kanalo ADC ir DAC.

1 klasė yra pati paprasčiausia AVM ir skaitmeninio kompiuterio sąveikos organizavimo prasme. Skaitmeninė ir analoginė dalys veikia skirtingu laiku, todėl nėra aukštų reikalavimų AVM ir skaitmeninio kompiuterio veikimo sinchronizavimui bei skaitmeninio kompiuterio ir UPS spartai.

2 klasei reikalingas specialus AVM, TsVM ir UPS veikimo režimų kaitaliojimas kiekviename skaičiavimų ir sąveikos cikle.

Kadangi kintamoji ir nuolatinė srovė neveikia vienu metu, nekyla problemų dėl jų sinchronizavimo ir nekeliami aukšti reikalavimai UPS ir skaitmeninio kompiuterio greičiui. Spręstinų uždavinių klasės: analoginio modelio parametrų optimizavimas, parametrinis identifikavimas, atsitiktinių procesų modeliavimas Monte Karlo metodu, automatinio valdymo sistemų analoginis-skaitmeninis modeliavimas ne realiu laiku, integralinės lygtys.

3 klasė reikalauja kitokio AVM, TsVM ir UPS veikimo režimų kaitaliojimo organizavimo.

A fazėje AC ir CC vienu metu atliekamos 2 dalinės vienos sudėtingos užduoties užduotys, suderinamos laike. Skaitmeniniame laikrodyje B fazėje iš kintamosios srovės dažniausiai paimamos ir išsaugomos diskrečios funkcijų argumentų reikšmės, tada A fazėje iš jų apskaičiuojamos kompleksinių funkcijų ordinatės, paruoštos kintamajai srovei, kuri kitoje fazėje B perkeliami į kintamąją srovę, kur išsaugomi analoginėje atmintyje (SVR), o po to kitoje fazėje A naudojami analoginiams skaičiavimams ir pan. Sprendžinų uždavinių klasės: iteraciniai skaičiavimai, įprastų difurų sprendimas su duotomis ribinės sąlygos, dinaminės problemos su grynu argumentų uždelsimu, integralinės lygtys, dalinės diferencialinės lygtys. 3 klasėje nėra didelių reikalavimų skaitmeninio kompiuterio ir UPS greičiui, tačiau reikalingas tikslus AVM ir skaitmeninio kompiuterio veikimo sinchronizavimas B fazėje, nes asinchroninis duomenų perdavimo valdymas neįmanomas dėl sustabdymo. skaitmeninis procesorius, o sinchroninis duomenų blokų perdavimas vykdomas kontroliuojant tiesioginės prieigos valdikliui į atmintį (KDPP) per skaitmeninio kompiuterio įvesties-išvesties kanalą.

4 klasė dažniausiai yra skaitmeninių automatinio valdymo sistemų analoginis-skaitmeninis modeliavimas realiu laiku, skirtas dinamikos valdymo kompiuterinių programų testavimui ir derinimui. Tai sudėtingiausia AVM ir skaitmeninio kompiuterio sąveikos ir darbo sinchronizavimo organizavimo požiūriu, nes čia sujungiamos A ir B fazės, skaičiavimo procese vyksta nuolatinis abipusis duomenų mainai, todėl naudojamas reikalingas maksimalaus greičio kompiuteris ir UPS.

Aukščiau pateikta ir 1,2,3 klasėms tinkama UPS struktūrinė struktūra netaikoma 4 klasei. Pastarojoje klasėje reikalingas daugiakanalis ADC ir DAC organizavimas be multipleksavimo, papildomai į BSC įvestį ir išvestį įtraukiant lygiagrečių buferinių registrų, kurie keičiasi su kompiuterio OP tiesioginės prieigos režimu, failą. Kiekvieno iš registrų turinys yra arba konvertuojamas atskirais lygiagrečiai sujungtais DAC, kai perduodami duomenis į kompiuterį, arba formuojami atskirais lygiagrečiai sujungtais ADC, kai duomenys perduodami iš kompiuterio į kompiuterį.

2.3.3 ATsVK programinės įrangos savybės.

Norint automatizuoti AVM programavimą naudojant skaitmeninį kompiuterį ir visiškai automatizuoti analoginio-skaitmeninio skaičiavimo procesą, tradicinė bendrosios paskirties kompiuterių programinė įranga (žr. 13.2 pav., 398 psl. vadovėlyje) papildoma šiais programiniais moduliais:

1. Apdorojimo programose yra papildomų vertėjų iš specialių analoginio į skaitmeninį modeliavimo kalbų, tokių kaip Fortran-IV, papildytos paprogramėmis išplėstiniame surinkime, turinčioje specialias analoginio į skaitmeninę komandas, pavyzdžiui, valdyti analoginę dalį pagal skaitmeninė kompiuterinė programa, organizuoti duomenų perdavimą tarp skaitmeninio centro ir AF, pertraukti apdorojimo programas CC, inicijuotas analogine dalimi; kuriama analoginio-skaitmeninio kompiliavimo sistema;

2. Į darbo, derinimo ir priežiūros programų sudėtį įvesti tvarkyklę, skirtą mašinų mainams valdyti analoginę dalį kaip periferinį procesorių, grafinio ekrano programą, rezultatų registravimą ir analizę;

3. Į taikomųjų programų biblioteką įvestos funkcijų skaičiavimo programos ir standartinės matematinės analoginės-skaitmeninės programos;

4. Diagnostinės priežiūros programų sudėtis apima UPS testus, AVM veikimo blokų testus;

5. Į OS valdymo programas įtraukta visa eilė papildomų valdymo modulių:

· Analoginio programavimo automatizavimo sistema (SAAP), susidedanti iš leksinis analizatorius; analizatorius(analoginės programos, įvestos algoritmine kalba, atitikties žymėjimo sintaksės taisyklėms tikrinimas); blokinių diagramų generatoriai(analoginių modelių grandinių sudarymas ir kodavimas eilės mažinimo ir numanomų funkcijų metodu, taip pat 2.1 punkte); skaičiavimo programų blokas(analoginio modelio mastelio keitimas, kaip nurodyta 2.1 punkte, skaitmeninis programinis analoginės dalies modeliavimas skaitmeniniame kompiuteryje su vienu skaičiavimu, siekiant apskaičiuoti numatomas didžiausias kintamųjų vertes ir patikslinti analoginio modelio mastelį, taip pat sukurti failą statinis ir dinaminis analoginės dalies valdymas po jos programavimo); išvesties pristatymo programas(analoginio modelio sintezuotos struktūros išvestis ekrane ir braižytuvas, analoginių programų kodų kontrolinis spausdinimas, mastelio faktoriai, statinis ir dinaminis valdymo failas);

· AVM ir TsVM sinchronizavimo ir sąveikos paslauga (darbo režimų kaitaliojimas);

· Analoginės dalies inicijuotų pertraukimų tvarkymo paslauga;

· Programa, skirta valdyti duomenų mainus tarp AVM ir skaitmeninio kompiuterio;

· Analoginio modelio grandinių kodų įkėlimo į SAC valdymo programa (nešančiojoje raketoje);

· Statinio ir dinaminio valdymo režimo valdymo programa (į AVM įkeltos analoginės programos derinimas).

Automatizavus analoginį-skaitmeninį programavimą pirmaujančio kompiuterio magnetiniame diske, be tradicinių skaitmeninių failų, sukuriami šie papildomi duomenų failai, naudojami aukščiau minėtuose papildomuose ATsVK programinės įrangos moduliuose: analoginio bloko failas, perjungimas. failas (skirtas SAC), statinio valdymo failas, dinaminio valdymo failas, analoginių funkcinių keitiklių paruošimo failas, prijungtų standartinių analoginių-skaitmeninių programų biblioteka.

2.3.4. Analoginio-skaitmeninio modeliavimo kalbos.

Apsvarstyta ATsVK architektūra leidžia aprašyti ir įvesti analogines į skaitmenines programas tik pirmaujančiame skaitmeniniame kompiuteryje aukšto lygio algoritminėmis kalbomis. Tam tradicinės skaitmeninės programavimo kalbos papildytos specialiais operatoriais, skirtais analoginio modeliavimo objekto aprašymui, duomenų perdavimo tarp AC ir CC organizavimui, analoginės dalies valdymui pagal skaitmeninę kompiuterio programą, analoginės dalies pertraukimų apdorojimui, nustatymui. analoginio modelio parametrai, analoginės dalies valdymas, aptarnavimo informacijos nustatymas ir kt.

Naudojamos universalios kalbos, išverstos kompiliavimo (Fortran IV) arba interpretacijos būdu (Basic, Gibas, Focal, HOI), papildytos specialiomis paprogramėmis asamblėjoje, paprastai vadinamomis Call... operatoriumi, nurodant norimos paprogramės identifikatorių. .

Siekiant padidinti SAAP greitį, jis paprastai aprašomas ir kaip įvestis naudoja specializuotas analoginio-skaitmeninio modeliavimo kalbas: CSSL, HLS, SL - 1, APSE, o vidiniam interpretavimui - Poliz kalbą (atvirkštinė lenkiška žyma). ).

Šios analoginės ir skaitmeninės makrokomandos gali būti įvestos į bendrąsias kompiliuoto tipo kalbas:

1. SPOT AA x- nustatykite potenciometrą (NCS) analoginėje dalyje su adresu AA į padėtį (varžos reikšmę), atitinkančią skaitmeninio kompiuterio OP, saugomo skaitmeninio kodo reikšmę adresu x;

2. MLWJ AA x- nuskaityti analoginę reikšmę valdymo bloko išvestyje į AF su adresu AA, konvertuoti iš analoginio į skaitmeninį ir įrašyti gautą skaitmeninį kodą į kompiuterio OP adresu x. Analoginės dalies ir skaitmeninės dalies sąveiką galima apibūdinti kaip procedūros iškvietimą:

Iškvieskite JSDA AA x, kur JSDA yra atitinkamo surinkėjo papildinio rutinos identifikatorius, pavyzdžiui, sąrankos procedūra yra nustatyti x reikšmę iš DAC išvesties į adresą AA analoginėje dalyje.

Todėl labai svarbu suprasti, kaip sprendžiamos problemos lygiagretumo tipas turi įtakos lygiagrečiojo kompiuterio organizavimui.

3.1.1 Natūralus paralelizmas

savarankiškos užduotys.

Tai pastebima, jei VS yra nesusijusių užduočių gija. Šiuo atveju produktyvumo padidėjimas gana nesunkiai pasiekiamas įvedant į „stambiagrūdžius“ VS. ansamblis savarankiškai veikiantys procesoriai, prijungti prie daugiamodulio OP sąsajų ir įvesties/išvesties procesorių (IOP) inicijavimas.

OP modulių skaičius m>n+p, siekiant užtikrinti lygiagrečios prieigos prie visų apdorojimo procesorių ir visų IPT atminties galimybę bei padidinti lėktuvo atsparumą gedimams. Pertekliniai (m-n-p) OP moduliai reikalingi greitam atkūrimui sugedus veikiančiam moduliui ir procesorių bei procesų SSP saugojimui juose programos patikros taškuose, reikalinguose iš naujo paleisti procesoriaus ar OP modulio gedimo atveju.

Kiekvienai iš sprendžiamų užduočių sukuriama galimybė laikinai sujungti porą: Pi + OPj kaip autonomiškai veikiantį kompiuterį. Anksčiau tas pats OP modulis dirbo poromis: PVVk + OPj, o programa ir duomenys buvo įvesti į įvesties buferį OPj. Baigus apdorojimą, išvesties buferis sutvarkomas ir užpildomas OPj, o tada OPj modulis įvedamas į OPj+PVVr porą, kad būtų galima keistis su periferiniu įrenginiu.

Pagrindinis skaičiavimo procesų organizavimo uždavinys, kurį išsprendžia sistemos programa „dispečeris“, yra optimalus užduočių paskirstymas tarp lygiagrečių procesorių pagal jų maksimalios apkrovos kriterijų arba jų prastovos laiko minimizavimą. Šia prasme optimalus asinchroninis užduočių įkėlimo į procesorius principas nelaukiant, kol baigsis užduočių apdorojimas kituose užimtuose procesoriuose.

Jei įvesties užduočių, sukauptų per tam tikrą laiko intervalą, paketas saugomas VZU, optimalaus asinchroninio planavimo problema sumažinama iki optimalaus užduočių paleidimo skirtinguose procesoriuose laiko planavimo. Pagrindiniai tam reikalingi pradiniai duomenys yra žinomų numatomų skaičiavimo laikų rinkinys, visų sukauptos partijos užduočių apdorojimas procesoriuje, kurie dažniausiai nurodomi jų užduočių valdymo kortelėse.

Nepaisant nepriklausomo užduočių pobūdžio asinchroninio skaičiavimo procesų visumuose, galimi konfliktai tarp jų dėl bendrų CS išteklių:

1) bendros daugiasistemės OS paslaugos, pavyzdžiui, įvesties/išvesties pertrūkių ar iškvietimų į bendrą OS patikimumo gedimų ir paleidimų iš naujo metu valdymas;

(О–) – ®О-Д – ženklo keitimas D.

I sluoksnio operacija ir dvi operacijos II ir III sluoksniuose gali būti atliekamos lygiagrečiai, jei ALU turėtų atitinkamą operatyvinių vienetų perteklių.

Aukščiau pateiktas diferencialinių lygčių sprendimo ir matricų apdorojimo operacijų lygiagretumas priklauso taisyklingajai klasei, nes ten ta pati operacija kartojama daug kartų per skirtingus duomenis. Paskutinis kvadratinės lygties pavyzdys turi netaisyklingą operacijų lygiagretumą, kai su skirtingais duomenimis vienu metu galima atlikti skirtingų tipų operacijas.

Kaip parodyta aukščiau, norint naudoti reguliarų operacijų lygiagretumą gerinant našumą, jis tinkamas matricinė organizacija Lėktuvas su bendruoju valdymu.

Bendruoju netaisyklingo operacijų lygiagretumo atveju tinkamesnis būdas pagerinti našumą yra srautinio perdavimo organizacija kompiuteris ir saulė. Srautinėse kompiuterinėse sistemose vietoj tradicinio fon Neumanno programinio skaičiavimo proceso valdymo pagal algoritmo nustatytą komandų eiliškumą, taikomas atvirkštinis programos valdymo principas pagal operando parengties laipsnį, arba duomenų srautą ( operandų srautas), kurį lemia ne algoritmas, o operandų grafikas (duomenų perdavimo grafikas). ).

Jei lygiagrečiame procesoriuje yra pakankamai apdorojimo įrenginių arba CS perteklinių mikroprocesorių ansamblis, tai natūraliai ir automatiškai (be specialaus planavimo ir planavimo) vienu metu bus atliekamos tos lygiagrečios operacijos, kurių operandai buvo paruošti. ankstesniais skaičiavimais.

Skaičiavimo procesas prasideda nuo tų operacijų, kurių operandai yra pradiniai duomenys, nes, pavyzdžiui, pirmame kvadratinės lygties GPA sluoksnyje vienu metu atliekamos trys operacijos, o vėliau, kai operandai yra paruošti, jis vystosi. Po to iškviečiama daugybos komanda, tada atimties ir loginių sąlygų patikrinimas, tada makro operatorius (Ö), o tik po to - dvi komandos vienu metu: sudėjimas ir atimtis, o po jų - dvi identiškos dalybos komandos.

Techninis orlaivių srauto organizavimo įgyvendinimas galimas trimis būdais:

1) Specialių srautinių mikroprocesorių, kurie priklauso specializuotų klasei ir bus svarstomi kitą semestrą, sukūrimas;

2) Specialus skaičiavimo proceso organizavimas ir žemo lygio mašinų kalbos modifikavimas kelių mikroprocesorių ansamblyje CS, pastatytame ant tipiškų von Neumann mikroprocesorių;

3) Procesorių su to paties tipo operacinių vienetų pertekliumi sukūrimas ir operacinių sistemų papildymas srautiniu skaičiavimo proceso organizavimo metodu (įdiegtas buitiniame srauto procesoriuje EC2703 ir superkompiuteryje Elbrus-2).