Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (2001) (1186219), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Такие гибридные моделирующиекомплексы могут входить в состав многомашинного информационно-вычислительного комплекса коллективного пользования, чтоеще больше расширяет его возможности с точки зрения моделируемых классов больших систем.Состав и структура технического обеспечения АЦМК определяется множеством задач, на решение которых он ориентирован.В общем виде структура технических средств представлена нарис.
5.11. Здесь приняты следующие обозначения: АВМ — аналоговая вычислительная машина; ЭВМ — цифровая электроннаявычислительная машина; АЦП — аналого-цифровой преобразователь; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь; БУС — блокуправляющих связей; РА — реальная аппаратура; ПОп — пультоператора.Возможны различные варианты построения многомашинных комплексов, в которых используется по несколько АВМ и ЭВМ. Такиеварианты обычно выбираются в случаях, когда не хватает производительности одного вычислителя или есть необходимость разделить средства выполнения отдельных задач моделирова199ния системы S из-за ее функциональных или структурных особенностей.ЭВМПОпPAABMПреобразователи АЦП иЦДЛ являются средствами орЦАП * _ганизацииинформационныхсвязей между АВМ и ЭВМ, т. е.БУСсредствами для обмена информацией между цифровой и аналоговой частями модели систеРис. 5.11.Структуратехническихмы 5.средств аналого-цифрового моделируПодготовка, запуск, остающего комплексанов и синхронизация элементовАЦМК в процессе решения задачи моделирования, как правило,осуществляются ЭВМ.
Для реализации этих функций применяютсяспециальные управляющие шины и аппаратура стыковки АВМи ЭВМ по управлению, которые объединены на рассматриваемойсхеме в БУС. Наряду с цифровой и аналоговой частями моделиисследования на АЦМК могут использоваться реальные элементыисследуемой системы S. Исследования такого типа называютсяполунатурным моделированием.Оператор управляет процессом моделирования с помощьюсредств, номенклатура которых определяется задачами, решаемыми на АЦМК. В состав ПОп могут входить печатающие устройстваразличного типа, дисплеи, графопостроители, самописцы и т. д.,может иметь место специализированная клавиатура для передачиуправляющих команд типа «Запуск», «Останов» и т.
п. Такимобразом, ПОп в АЦМК представляет собой набор техническихсредств для организации диалога «оператор — машинный эксперимент».При распределении задачи моделирования системы S по средствам, входящим в состав АЦМК, могут быть выделены три типакомплексов.Аналого-ориентированныекомплексы используютсяв тех случаях, когда не требуется высокая точность результатови когда моделируемая система S реализуема аналоговыми средствами.
Системы такого класса исследуются на АЦМК, в которых цифровые средства необходимы на этапе подготовки моделидля автоматизации набора задачи, накопления и обработки результатов моделирования. Сама же модель системы S реализуетсяисключительно на аналоговом вычислителе (аналоговое моделирование). Наряду с указанными функциями ЭВМ может выполнятьзадачи управления АВМ в процессе реализации модели. АЦМКс цифровым управлением и цифровой логикой способны воспроизводить более сложные модели по сравнению со стандартнымиАВМ. К аналого-ориентированным АЦМК относятся также комплексы, в которых ЦВМ применяются в качестве периферийногоАЦП200оборудования.
В таких АЦМК малая ЭВМ используется с мощнойАВМ для решения 170 специальных задач моделирования, решениекоторых было бы трудно или невозможно с помощью аналоговойаппаратуры.К цифро-ориентированным комплексам можно отнестиуниверсальные ЭВМ, где для отображения и регистрации результатов используются аналоговые средства — осциллографы, самописцы и т. д. В таких АЦМК модель Ми полностью реализуетсяцифровыми методами. Возможны варианты построения АЦМК дляполунатурного моделирования, когда реальная аппаратура стыкуется с ЭВМ через аналоговый вычислитель.
В цифро-ориентированных АЦМК может иметь место распараллеливание отдельных вычислительных процедур в процессе работы с цифровой модельюМм за счет реализации их аналоговыми средствами.Сбалансированные (универсальные) комплексы являются самым мощным средством для решения задач аналого-цифрового моделирования. В их состав входят средства, с помощью которых могут эффективно решаться не только аналого-цифровые задачи, но и задачи аналоговые с цифровым управлением, а такжезадачи цифрового моделирования.
На комплексах такого типа широко используется диалог «оператор — машинный эксперимент»,т. е. могут запоминаться, отображаться и регистрироваться результаты решений, оперативно вноситься изменения в модель Мы и осуществляться ее запуск. Другими словами, имеется возможностьреализовать итеративный процесс исследования, сходящийсяк получению искомого результата, что особенно важно при автоматизации проектирования системы S на базе машинного моделирования.Задача построения технического обеспечения АЦМК в настоящее время сводится к выбору стандартной аппаратуры, разработкеинформационных и управляющих связей, реализуемых программно.
Такой подход стал возможным благодаря тому, что сейчаспромышленность выпускает широкий перечень ЭВМ, в которыхпредусмотрена возможность неавтономной работы. Это условиеважно для построения АЦМК, так как в противном случае необходимы доработки универсальных вычислителей, создание нестандартного оборудования, что, как правило, делать нежелательно.При создании АЦМК должна быть возможность стыковки с периферийными устройствами широких функциональных возможностей:аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, коммутаторы, регистры и т. д.Современные АВМ, как правило, позволяют осуществлять цифровое управление.
Принципиальных трудностей в построении технического обеспечения АЦМК нет. Однако, несмотря на широкиевозможности, открывающиеся с выпуском большой номенклатурыцифровых и аналоговых вычислительных устройств, задача выбора201комплекса технических средств АЦМК представляет собой сложную проблему, при решении которой необходимо ответить на следующие вопросы [36].Прежде всего нужно обосновать преимущества гибридногомоделирования системы перед аналоговым или цифровым. Приэтом задачи, для которых проектируется АЦМК, должны бытьдостаточно важными, чтобы оправдать затраты на его создание.Решая вопрос о том, должен ли комплекс быть аналого-ориентированным, цифро-ориентированным или сбалансированным, необходимо провести выбор ЭВМ средней, малой или большой мощности.
При достаточно высоких требованиях к скорости реализациицифровой части модели системы можно пойти по пути созданиямногопроцессорного комплекса. Необходимо рассмотреть требования к архитектурным особенностям ЭВМ: длине слова, возможностям системы прерывания, наличию аппаратных средств дляработы с плавающей запятой, организации памяти и т. %д.
Привыборе АВМ необходимо учитывать полосу пропускания* эффективность управления от ЭВМ, возможности автоматического набора, точностные характеристики.Следует ответить на вопросы: требуется ли работа в реальноммасштабе времени, какие устройства должны быть включены в гибридный вычислительный контур, какие функции по управлению'должны быть возложены на ЭВМ.
При определении технологиипроведения исследований на АЦМК выбирается номенклатуруустройств отображения и регистрации, средств ведения диалога,находятся конфигурация системы связи, алгоритмы обмена и синхронизации работы отдельных устройств. Важными моментами припостроении АЦМК являются выбор АЦП и ЦАП, количество каналов информационных связей, требования к точности и быстродействию.Сложность перечисленных вопросов заключается в том, чтобольшинство из них взаимосвязаны.
От правильности их решениязависит эффективность моделирования систем на АЦМК, точностьи достоверность результатов моделирования конкретной системы S.»•Процедура компоновки технического обеспечения АЦМК представляет собой достаточно сложный неформальный процесс, в котором качество созданного комплекса в значительной степени зависит от интуиции, опыта и способностей его разработчиков. Даннаяпроцедура включает в себя этап логической, конструктивной и электрической компоновки.>Логическая компоновка подразумевает выбор минимального состава устройств, агрегатов и модулей из номенклатуры определенных семейств вычислительной техники, обеспечивающих выполнение функциональных задач, стоящих перед АЦМК, а также объединение их в единый комплекс, работающий под управлением общегопрограммного обеспечения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
