автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Оптимизация процесса переработки информации в микропроцессорных системах реального времени с циклическим алгоритмом функционирования

•5 Ь

, п ЛИП

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Не правах рукописи

РАКОГОН Арина Владимировтш

УДК 681.326:621.3

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ С ЦИКЛИЧЕСКИМ АЛГОРИТМОМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

06.26.06 - Информационные системы н процессы

АВТОРЕФЕРАТ диссйртаатш на сококанче ученой стчшоьп каядкдятп технических наук

Хорьков - 1й04

Работа вьшолнена в Хйр'.ка веком государственном твхнцческоы университете радиоэлектроники на кифецро Автоматизированных систем уираллен'-ш.

Научный руководитель:

- заслуженный работник высшей школы Украины, академик Инженерной Академии Украины, академик Академии наук прикладной ро циоэяекгропик и У крайни, доктор технически1* ваук, профессор В.В.Свиридов.

О ф н ц и а л ь н и е о н п о п е и т ц ;

- доктор тезшотеских наук, профессор О.Н.Фоменко;

- кандидат технических паук, доцонт В.В.Евсеев.

Ведущая организация-

Харьковский автодорожный институт.

Защита диссертации состоится в часов на заседании специализированного совета

К 068.37.01 в Харьковском государственном техническом уьиверситете радиоэлектроники (310720, г.Харькоэ, ир.Лепила, 1<1).

С диссертацией можно оанакомиться в библиотеке Харьковского государственного техшгческого университета радиоэлектроники.

Отаывм иа автореферат в дчух экземплярах, заверенные печатью, просим выслать по адресу: 310726, г. Харьков, пр. Левина, 14, ХТУРЭ, кафедра технической кибернетики, ученому секретарю специализированного совета.

Автореферат разослан "/о" , 10 (/4'т.

Учеши секретарь сногпшлкзирошши&го совета

кандидат технических наук, ; /■

/. /

ироФ^есор // ./ ;/.Л.Деди.^ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы исследования.

. Внедрение микропроцессоров и микроЭОДТ в различные отросли народного хозяйства оценивается как одно на важней н'их направлений научно-технического прогресса. Применение микропроцессорной техники, обладают.ей широкими функциональными возможностями, пакостью, точностью цифровых мотодоп обработки, спссобстзует повышению уровня автоматизации ироцессоз, позволяет осуществлять переход от централ изолонкой обрв5отки ин^юрмянии к локальной я распределенной.

Накопленный к настоящему времени опыт икенлуатацки микропроцессорной техники в аначительноЛ степени упорядочен и систематизирован. Однако ее иепольяонаяье в новых облсст.чх вносит некоторые коррективы. Очевидны два основных налразления я примеиошга микропроцессорных средств и систем. Одно из них является традиционной областью вьгчиилительной техники. Ото соэдауис универсальных мини- и мпкроОВМ. Црутг*. • связано с разработкой специалшнродгшчых микропроцессорных устройств и систем. Их функциональные .возможности ориентировали па реи-онпо некоторого (узкого) классп задач конкретного приложения в тех случаях, когда построение систем па основе универсальных средств но целесообразно вследствие аиппрппюй и программной избыточности. Среди микропроцессорных систем (МПС), относящихся г.о второму направлению, з работе рассмотрен класс МПС, функционирование которых осуществляется по циклическим алгоритмам в рс-шп.пом масштабе времени. Такие системы являются системами полевого назначения, как правило, встроенными о объект контроля . и управления. Характерной особенностью циклочссаи ф у н к ц но п иру :о щ их систем является орго-.гшзация структуры многоуровневых приоритетных прерываний. При ото:,5 наряду с квшшппрпллельным выполнением программных алгоритмов осущсстьл.чется ппр1 тельное выполнение операций, реализованных аппаратным способом.

Повышение эффективности Функционировали* МПС с циклическим алгоритмом функционирования (ЦА<£) езязоно о разработкой рациональных структур и алгоритмического обеспяченпя. позволяющих согМсоср.ть ко времени все процессы

аероработкн информации. Поиск рациональных решений осуществляется о учетом как общих закономерностей построения систем, так и специфцчесюгх требований и ограничений, обусловленных формой представления входной информации, специализацией области использования, динамикой объекта или процесса.

Проведенные исследования позволяют разрешить одку ио *&туалыгых в настоящее гремя задач - повышение качества систем и эффективности их функционирования при ¡кшимиоадии аатр&т.

Цель диссертационной работы б&ключдотся в разработке и совершенствовопии способов повышения ¡эффективности процессов переработки информации и формировании рациональных структур и алгоритмического обеспечения МПС с ЦАФ в реальном масштабе времени.

Объектом исследований в диссертационной работе является класс специализированных Ш1С переработки информация о ЦАФ « реальном масштабе времени входящих в состав иврирхичс -ких автоматизировал пых информационных и унровляющих систем.

Задачи исследования:

1) анализ требований к микропроцессорным средствам обеспечения процессов переработки информации в информационных и управляющих системах с ЦАФ;

2) со усноиемкз выбора основных (частник и обобщенного) критериев оценки ¡крфективпостх* средств переработки информации в реальной масштабе времени дли МПС с ЦАФ»

разработка обобщенного алгоритма поиска рационального варианта МПС о ЦАФ л уте и поэтапного анализа аагрудки процессора?

4) обоснование требований к выбору, рационального соотношения программных и аппаратных средств, обеспечивающих вовишешзс пропускной способности МПС переработки информации в роальв^м масштабе ьремен" до циклическому алгоритму;

5) разработка элементов структур и алгоритмического обеспечения информационных МПС с ЦАФ, яооволяющнх йейяодовать контролируемые процессы в реальном масштабе ьрвмияи;

0) разработка алгоритмического и программного обеспечения средотв представления (отображения и документирования) 11яфор2.<сцш1;

7) экспериментальные исследования гффектывности предложенных алгоритмов па пример МПС контроля -л управления диполь-электрическими агрегатами (,'ДОА), функционирующих я реальном масштабе времени.

Методы исследования основазы на фупкциопально-структурвом подходе к проектированию сиедпализировааных систем переработки информации. Для решения поставленных задач используются основные положения теории множеств, теории массового обслужпваиия, теория надежности, теории информации, теории алгоритмов, объоктво-ориеитировшшые дисциплины программировать. Исследования строятся па сочетании формального и эвристического подходов.

И а у 'I я а я новизна результатов дисн.иртап.ионио11 работы заключается в следующем:

1) выделен масс МПС, функционирующих в реальной масштабе зродояк по циклическим алгоритмам, отлшттолъаоН ССОС.ОЗЛСХГП.Ю КОТОРЫХ ЯВЛЯеТСЯ ИСКОЛЬаОВЯНПО МНОГОУрОЬНОЕОЙ структуры приоритетных прорываний.' Разработаны ©бобщопиыя математические модели систем данного класса и процелс^э переработки ь и их плформащш. 13 обобщенном виде формализована процедура вэалмодействтт подсистем нзада, обработки и- гывода информации в пропс за ее переработки по циклическим алгоритмам;

2) предложено формальноэ описания вероктпостно-врсменкых соотношений при функционировании спстсм: с млогоуроииезмми абсолютными приоритетами, позволяющее оценивать устойчивость МПС при выполнении циклических алгоритмов в экстремальной ситуации;

3) разрйботсяа методика рациоайяьяо'4 организация процессов . переработки информации в МПС, оополопяаа на прэгодзнпп

анализа загрузки процессора епдачпш* различны;: ур»«т й приоритетов при рассмотрения возможных лернаптои распределения ФуякцшЧ хс.-жду ?,пп?л:лъ1..!!>гп !'. лрзгракжыкя средствами с учетом вре.менвых ограничивши. нри организации циклов; •

4) предлоиез' а прог.здура выбора рационального соствошевг/я программных и аппаратных средств за оспотш моднфипирезакгого с учетом специфики рассматриваемого класса систем фувкциоапльпонугатнст^еспого критерия;

б) разработаны алгоритмические а структурное решения для организации функциональных циклов высокой трудоемкости. Предложены модификации алгоритмов и структур как с использованием микропроцессорных средств, так н с использованием цифровых логнчеедьх елементов с учетом различных вариантов представления информации обслуживающему . персоналу.

Новизна технических решеага?, положенных в ос попу структурных реализаций, была подтверждена 2 авторскими свидетельствами.

На защиту выносятся;

1) математические модели МПС с ЦАФ и иротекающг" в ней в реальном масштабе времени процессов переработки информации;

2) процедур,* выбора критериев оценки качества и «»ффективности функционирования МПС с ЦАФ;

3) алгоритм поиска рационального варианта системы аутем поэтапного анализа загрузки процессорп;

4) модифицированный для МКС с ЦАФ » реальном масштабе времени функционально-статистический критерий оценки эффективности;

5) процедура распределения функций, выполняемых системой, между осноьиым и дополнительными циклами при организации системы прерываний для приоритетного решения задач;

6) алгоритмические и структурные решения, ианольауемые в дополнительных циклах, в частности, при анализе формы огибающей частотного сигнала нри статическом и динамическом отображении;

?) процедура выиора рационального соотношений аппаратных Я программных средств и распределения функций основного и дополнительного циклов между ншш;

8) оценка эффективности функционирования на этапе разработки МПС с ЦАФ в реальном масштабе времени;

0) результаты экспериментальных исследований.

Практическая ценность, работы. Полученные в рабоче результаты и предлагаемые алгоритмические п структурные решения применимы для инженерного синтеза снег :йлиэированних МГШ, в которых переработка информации cpou:v.ounT но циклическим алгоритмам ь реальном масштаба времени, п позволяют оптимизировать ¿решенные, программные и апнпратаью иаграти. нн выполнение яли>;>лмов сбора, обработки в

представления информации, увеличивая пропускаем способность процессора при рпцнопальпой его загрузке. Разработакпыв структурные реализации и программное обеспечение обладают универсальностью и могут быть использованы в информационных я управляющих МПС с ЦАФ в реальном масштабе вымени.

Реализация результатов работы.

Диссертационная ряОота выполнена в соответствии с тематикой ипучно-исслодовятелыишх работ университета: ГР N2 0186.0051092 (шифр 26-21) "Разработка структуры унифицированного блока цреоэрааования информации от датчиков судоаых систем и исследование функциональной машинной модели структуры"; ГР № 0187.0031193 (пгафр 37-й) "Разработкд микропроцессорной системы управления ТОЯЛИЕОДОЗИриЗЬНИСМ для дтель-электричсских агрегатов"; ГР N2 0191000-1353 (шифр 329-1) "Дсс.-иджснпя пршщшп» стпорення та ушф'шащя м 1 к ро п ро песо р них систем регулюввппя палггвоьостачапиям дЬслышх двигушь согужшст» до 160 кВт".

Осповпые результаты дисеертациокпой работы были использованы при рааре^ютко а внедреншт:

1) подсистемы первичной обработки информации уаифициропйпйого блока преобразования информации п ОКЗ "Меридиан" г.Леаипгр^да с ожидаемым этсояоьяэтеским и техническим эффектами (использовано алгоритмтхеензо обеспеченна и структура подсистемы вг-одь контролируемых параметров, представленных аналоговыми сигналами: примепена процедура выбора рационального соотношения аппаратных и программных средств; о цепка оффвтп ипяоетп функционирования

ч

подсистемы пыполпела с применением модпф:гц1Пх>т.анного функционально-статистического критерия);

2) МПС управления топлизодозирозапием (МПСУТ) л контроля и защиты (МПСКЗ) для ДЗА г. 1ХЖБД ПО "Хврьздпс-киЛ китэроотроптелыши завод "Серп и молот" с техппчеекгш п.^фякгом (применено сяоштализирозпнпос програ.мтл*.со и алгорнрг.тчг.скоо сСч-сиочеппс ЫПСУТ и МПСКЗ: применена методика рацлсасльтюй оргааиггсгазт Процесса переработки информации з МПС; предложены стр.ктурныс п алгор;1Тмическвд рошеппя для контроля в динамическом и статичсоном режимах г>гнбаюя;е/1 частотяого сигнала: использован модифицированный для МПС с ЦАФ в реальном масштабе зремеип Функщюнальыо-статистпчесгош '

критерий нри оценке эффективности функционирования на этапе разработки);

3) систем автоматизации ДЭА г НПП "Дизель" (применены элементы структурных и алгоритмических решений).

Лвробания работы. Основные р^мультаты диссертационной работы докладывались и обсуждались не 3 и 4-й Всесоюзных школах "Проектировали* автоматизированных систем контроля и управления сложными.объектами" (Харьков-Туапсе, 1688 г., ЮБО г.) , Всесоюзной научно-технической школе "Имитационные эксперименты с моделями сложных систем" (Калининград, 1989 г.), Харьковской областной конференции молодых ученых "Применение ПЭВМ н научных исоледовагиях и в учоопом процессе" (Харьков, 1989 г.), IV Международной 'конференции "Актуальные проблемы разработки

автоматизированных систем управления" (Паланга, 1990 г.), научно-технической конференции "Автоматизированные системы проектирования и разработки аяпарат: з-нрогрпммвых сетей" (Киев, 1990 г.), Международной школе "Проектирование автоматизированных систем контроля и управлении сложными объектами" (Харьков-Туапсе, 1992 г.)

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в отчетах о научно-исследовательских работах и 11 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключений, изложенных на 136 страницах машинонисного текста, 30 рисунков, 3 таблиц, списка использованных . источников ил 109 наименований и б приложений.

СОДЕРЖАНИЕ т*АБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, .сформулированы дел*, и задачи исследований, приведены основные положения, выносимые на еащиту, дана краткая характеристика содержания разделов работы.

В первом разделе выполнен обзор и определены тенденции ра; зития и применепия микропроцессорной техники в информационных и управляющих сшлемах. Локально, что для лощильного управления и контроля в ¡сальнок масштаба времени

целесообразна разработка енециолилироияняых МПС, функционирующих в составе оборудования контролируемого и управляемого объекта или процесса.

Исследованы .характеристики информационных процессов п рассматриваемых МПС. Выделен подкласс МПС, функциопировагие которых осуществляется по циклическим плл>ритмпм с обновлением исходных данных в яочпло каждого цикл,а. П}>оведен анализ способов организации процессов переработки аыр^мащш в МПС с ЦАФ и сделан гызод, что для МПС, функционирующих в реальпом масштабе времени для соблюдения требований, связанных о временными ограничениями, в°яесообразно выполнять переработку информации по системе приоритетных прерываний.

Проведены «сследовапня структурных реализаций подсистем МПС с ЦАФ, обеспечивающих информационные процессы сбора, обработки и использования информация с учетом формы представления входных и выходных данных.

П результате исследования специфики информационных процессов н требований, обусловленных режимом реального времени и услоаиякч эксплуатации систем конкретж "о приложения, в обобщенном виде для удобства описания вариантов проектируемой системы предложены математические модели МПС с ЦАФ и протекающих ь пей процессов переработки информации. Формально К1>едстаплеянпя модель МПС с ЦАФ

позволяет в ейщем виде отобразить (Га) взаимодействие элементов мпонсрствп технических средств п программного обеспечения В, обладающих стру'ктурпыми п алгоритмическими сляаяш* С, с характерными параметрами системы 2. С уютом (1) дроцесс переработка информпци формально пырожен как последовательное воздействие подсистем вводе, обработки п вывода ни множество входных данных V с целью получения ыяоасстэа аыходных данных

где ТПй, 7т.ии • соответственно интервалы.

выполнения ^церадий ввода вывода;

времени , обработки,

Ввв, Б0др, ВвЫЯ • технические ст-едства и программное обеспеченно подсистем ввода, обработки, вывода Соответс ■ венно;

Свв, С0бр, Свыв • структурные и алгоритмические связи, характерные подсистемам ввода, оС. пбогки, вывода соответстк онно.

Конкретизация (1) и (2) с выбранным уровнем дет&тизацни позволяет описывать варианты разрабатываемой системы, и таюко определять зпачеппя параметров и характс-риотш: для оценки и сравнения рприан'ов, Процесс оптимизации в работе рассматривается как выбор среди ограниченного множества вариантов конкретных реализаций системы (сфоркировг"шых с учетом специфики объекта приложения и конкретного предназначения) рационального варианта, который позволяет of-гспечшшть эффективную и качепгтлппую переработку информации. Решение данной проблемы определяет осповпыо задачи исследования, сформулированные в первом разделе.

Второй раздел посващон исследованию характерных особенностей алгоритмического, программного и технического обеспечения, которые определяют специфику лрп разработке МПС с ЦАФ. Обоснован выбор функционально-структурного подхода к проектированию спстем рассматриваемого класса. В общем виде для МПС с ЦАФ проведено параметрическое описание и покачана взаимосвязь функциональны:: параметров, характеризующих систему на. различных уровнях детализации, с техническими параметрами, соответствующими аппаратно-программным реали.?аш1ям функций, а также влияние названных параметров наряду о экономическими и эксплуатационными параметрами на формирование показателей эффективности а качества системы и процессов переработки информации в чей.

Выбраны частные критерии оценки эффективности и качества . процессов переработки информации. Исследованы вероятностно-вроыонные характеристики процессов xvepepaSoTKU информации с приминанием элементов теории массового обслуживания. Для ародадения предварительных вероятностных оценок догрузки прс»ц<?ссора рэшаемыми задачами МПС реального времени с ЦАФ рис лы puiiQCTcH как модель теории массовок» обслуживания с вуассоповским входным потоком заявок Mjj, произвольным законом распределении длытлынюга обслу::;иванп^ одним

обс-лул:яг.и»ц.ищ нрийором, с ограничена ¿м числом мест ожидания

начала обслуживания r=conet, дисциплина обслуживания - с пб«х>лютпыми приоритетами и дооОсл; жишшнем прерванных заявок Пажной особенностью рассматриваемых систем является чеобчоцимоспь ликвидации потерь С прнмсяештм

обозначений Кеидела-Ошпарина модель имеет вид

Msj/ON/»/r-const/f*u> . ОП

При о'.ом козшшаст ряд задач, связанных с распределением функций между программными и аппаратными средствами енотом;.!, распределением задач ао уронили ириорп готов, аазяачзнном приоритотоя при' организации системы прорываний. Наоваицые задача предлагаемся решать, учитывая лозчожпое функционирование' системы в экстремальной сидуацнн. Рассматривается " соответствующее э!;ст;хзмальвоЛ cmy;.unii максимальное вромя пребывания max Atlipe(; n« в сисгомо дли ЛК^ой из заявок и*, принадлежащей к определенному приоритетному классу при возможных прорываниях опа.чки и* заявками с более высокими приоритетами для их обработки. При этом учитываем, что время пребывания заявки п* в системе обслуживания At.^g •„* зависит от интервалов вымени ожиданея начала обсл ужиуання At0H! п* , обслуживания А1„дсл п*, прерываний AtBp4fp nt заявками с более высокими приоритетами:

Atnpeä n» - Atc.,I; n« н At06M n* -+ ЛЦц)ср n* , Vn* »1, N . . ( i)

Присвоение приортатов производится таким образом, что заявкам с минимальным циклом присваивается ниивысший приоритет, а по мерс роста времени цикли приоритет снижается.

/Показано, что обеспечить работоспособность системы в целом и согласовать все процессы переработки информации в реальном времени гозможно при выполнении для всех заявок системы условия

max Atupeg n* = At4 n* • max SV-l + max T)n* <« „*, (5)

где А1И 71": - минимальный интервал времени цикла п* заявки,

At4 п* <= min 7П*;

i;iaxifn*.i * максимальная суммарная загрузка процессора

заявками с более высокими, чем а*, приоритетами и может быть вычислена по формуле

ti*.I • tiM

max ~ i» firnx {0„ ^ max Xn • mux 'Qn

(maxXn- максимальная оттенсикность поступления

заявок, max X„ ~ 1/ min 7n , Ч'п — 1,N; mux Ç>n • максимальная зигруэкь процессора заявкой n-й категории); max 7}п» - максимальная длительность обработки заявки л*. При необходимости перераспределения функцки мо;кду вивйрйтиыми и программными сродствоми для обсспечошт выиолиоиия условия (5) выбран чуть от максимальной загрузки ирод«:сорс ti минимальных ишшритных затрат к оово&ождешпо ¡процессорного времппн за счет частичного пли полного пе|»>Ш1ДЫНмШЫ операций на аппаратные сродства. Предложена реализованная алгоритмическим способом методики оценки рациональности построения систсмы и организации иарериСчтш информации в ной по показателю загрузки продоссора задачами, требующими рошегцш в ходо функционирования «истомы в рояльном mí'CIUTí.ó:: upeмоии но циклическим алгоритмам.

При анализе частных критериев рассмотрены также вощюсы, солзоннмо с он гп ко ¡i точностных характеристик средств переработки информации и способами повышения рйзрошокнцей способности uiuuuou прямою и обратного преобразования дайных. Нропнкчизироьпвм некоторые аспекты оценки надежности с учетом специфики МПС с ПЛФ для режима реального времени.

В основу синтеза обобщенною критерия эффективности функционирования системы положен > у и э : н но a >, п « -ствгнстичоскяи ;!¡))ni;p)!¡i, лозволя wjuiiii ou^nhii, кая эффективность фуHKUiiOiíiipoHiiiniji систсмы, так и со тх'п^ко-эксяомичсспу» целесообразность, В дисссртпниошюй ркбоге данный критерий модифицировал с цслыо ориентации на расс м ат р и ь а« м ы и класс спетом, с характерными временными ограничениями для функциональных циклов ('обусловлт.аыми динамикой объекта или щюпосея. »ргоиомичоскими требованиями а т.д.). Обобщенный критерий ¡»фФск-ьшккги Ф>-иащтмнрования системы Э(7ц) на интервале îM-сни цикли 7П, с учетом ограничений на частные оокпзбуыш качества, un ест вид

max

opt $?n РфС-Гц) -K^ftjfVilU!

С<Тц>

(6)

->1

rydu4 in jsflaii

где 1('гд) • объем информации, перерабатываемый системой за интервал времени цикла 7„;

С(7д) ■затраты на подготовку и проведение процесса ноулршо'пш информации в темой но интервала времени цикла 7П;

opt - рациональная загрузка процессора задачами,

решаемыми за время цикла;

Рф,Гц) - оперативная готовпоегь системы выполнить задачи рассматриваемого цикля:

R, KJiWaIl - реальная и заданная разрешающая способность соответственно;

|5ВШ ,'Зцьп задал * реальная н заданная вычислительная погрешность соответственно.

Полученные во «тором разделе результаты полол<ены в осноау решения згдач третьего раздела, поезящеиного разработке рациональных структур и алгоритмического обеспечения средств нерерьбо—ш информации в МПС реального времени с ЦАФ.

Покапано, что при рассмотрении вопросов проектирования систем целесообразна конкретизация области приложения, дозволяющая учитывать специфические пепекты формирования структуры и алгоритмов, В качестве типичной MIIC с ЦАФ реального времени выбрана МПС контроля и управления ДЭА, пюодняэяачеппая для автоматизации автономных источников электройлтаяия на базе дизельного двигателя о. синхронным генератором переменного тока.

В результате исследования круга решаемых данной системой задач определены функциональные (основные и дополнительный) циклы переработки информации. Проведан анализ временных характеристик циклов и соотношений периодов повтори»«! (С

оваоддашп к« и исход чу ми дапнымн) решаемых задач. На ссиошшки »того определен способ паапачення уровней приоритетов при opfuisjiar.turji системы прерываний.

Предложены различны** нвриавты структур и илго»игы14<лжого «члкшс-чспия гпопоссов переработки нпформапии ооипьдо!« н дополнительных цикле На осповашш ололиая функциоиал sua го снасалпя сгютсмы сфорлулирован.ы требоиаяла, которыб кеэтбходико удовлетворить ври ашшрятпо-программпоа • реь.тдаашш алгортмоп.

Г1рм орилшс.иции оопоького цикли ПСЛОЛЬЗОЛЦЦЫ р^зуЛЬТДТЫ »'Ш№'1лиэин014> моде.и-ровааил процессе« переработка информации, cati.'.iiiitort с уира»>;епиви ДЭВ рагрпбогинном шн-оригмо олаоыялтх» пил ль прадувмотрепа во.шо:кпость отслс-лл/ваиня риа;ьу.пв работы ДУЛ, а ого циклическое выиолиоиие опйуитнмл адантнроньть MI1C для функционирования »

Г«рл рйСЗМОГрйБК« Д0г10ЛШПЧ?ЛЫЛ (X ЦЧКЛОР УЧН'ШЬЛЛНОЬ

отвс«а:саия их пе^нодоу к периоду основного цикла. Кроме того, hinixszu организации ¿тих решил чей с учетом разделения

зяпокпчп'лъных пик леи но фук ;t пионилььому назначению. Яищ-лпиь: дга типа дмюл/ште.'пких г.иклое, В лополиитсльных AMuiùx ïwnnc ro tu vu осущссшхлпстся полная перс/работка ««фэрмадил (»»од. обработка, вы под), в циклах второго тина « --|игч-Н'/;п!Я нгрирлбот: a шг формации и ни ("¡юр ум п иоилос îfaiiikmcîiovsho с другкмн дополнительными циялиапг.

Догслько рассмотри tciipv; орг.'.'ппишиш пл1ч>ритма и

структура ДЛЯ ОДНОГО ira Д~ПОЛШ1ТО,-ШШХ ЦИКЛОВ, VO второму

аг.&лиэмрудоол вн&рацпонаыя ха^чи-дорисгикн элементов ДЭА. Прс'ДАС^кояы д- вимичоскш) м cr'-TH4i>ci(jfit сиосооы стооряжспия .^¿j нала, ^.'«ородагчш:*» и pu проведении этого паяли?п. Отмечается, ч-,\> и датюямости <-г продзплначоиия системы и от »vy,-:;-. 'лроекучроейиня ьшможлы pt^nmi.ue вярипгты с;шпрагыо-Программной JiCÛ-'IlV'i'IjlUl ]> «ЧM Р.Т р i \ï)h •> W О ГО ДОНОЛЛИТиЛЬПОГО JUIK.'IÛ

г:гл; nu базе микронср<.!дстз, та;: и ври зримоисшш аатоио.чшо работаю-чимо логического устройства. Лрнподены предлагаемые структуры устройства для кнелиглг формы 'jccioti'.oro сигнала г mi статиdm отображении и устг^йсгяа для анализа формы игаЗлюгцеП частотного елгвшя при jrvrii:ci;o,"-i отображении, д.'о л работы а реальном .масштаб«-BjWMùtfii-

Ряд задач исследования связан со сбором н обработкой информации в реальном масштаб, вымена при цик'шчоском 1)ун.чциош!ро»йНШ1 системы, тогда как ее использование или представление (например, доку мен сироаапис в г. иди таблиц и графиков для дальнейшего применения и анализа) по требуется а я«кп«их временных условиях. Исходя из этого, предложены структурные и алгоритмичоскгс решения, обсоцечиаиюпцш накопление информации о контролируемых нропессох ила Объектах таким обрамм, чтобы со представление могло отразить риалкяыа временные зависимости характерных параметров,

Четвертый раздел носвягцец описан то результатов »кспЕтшмвитцдьных исследований и сбласлчш ¿педтшпя. Исследования проводились с целью пыбора рнциовпльпых структурных и алгоритмических ] пений при прооктпжлшшш МПС антоматплицин ДУА и определения соответствия полученных показателей эффективности и качестзи системы сформулнровшшым при постановке задач исследования системным требованиям.

Выполненная обобщенная опенка эффективности функционирования МПС контроля и управления ДОЛ, в целом, определила пелесообра.чность разработки д'вух систе.1, предназначенных для автоматизации ДО А - микропроцессорной системы управления тонливодозированиогл (МПСУТ) и микропроцессорной системы контроля и зпншты (МПСКЗ) ДГ)А. Оптимизация процессов переработки информации в названных системах производилась с использованием модифицированною для МПС с ЦАФ функционально-статистического критерия с учетом системы ограничений на ряд пг ■■.аэателей.

В заключении кратко сформулированы основные научные и прикладные результаты диссертационной работы.

В приложениях приведены:

1) характерные параметры МПС с ЦАФ;

2) алгоритм и программа формирования и представления в графической форме функциональных зависимостей экспериментальных данных реального времени с использованием мозаичного знакосинтезиругащего принтера:

3) исходные данные для разработки МПСУТ ДЭА;

■*) программы функционирования специализированных МПС автоматизации ДЭА;

б) документы о внедрении результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

$ дисгертьциочиой рвбоче получали следующие основные ¡М«>ЛлТПТЫ2

1) вмл&лои класс МПС, ш*лк>ишх ЦАФ в реальном масштабе арстнн, Показано, что б рпссмптрирк мых МПС для организации процессов переработка информации <. иих, как правило, иопс/ипуатсл снитеми приоритетных прерываний. Причем, ' р<.шч>пмьно оргарлюоноиноя система прерываний позволяет иоекон'П. гфф^ктцнпость системы при переработке информации;

2) ароаодепо исследование риз.игчных вариантов структурной ртыисрцш« ьадонптсм и МПС, используемых при организации 1\>«'.Л1Г-:ССК1ГЛ £ЬИ ори гмов:

риаработшпд обобщенные математические модели МПС и •ipotvor.cn нокрьботкм информации а ней при ЦАФ а реальном ыкеШ'лСч) 1-ром^ьи. Формалнаоиипа ироцедура взаимодействия лодсигтом г.^одм, обри&нки и ныводп информация 3 ПрОЦРССС се переработки по циклически» алгоритмам;

4) иэопедек иарамстричискнй ипалка МПС рассматриваемого ОСпсиопип выбор чистых щштариан для оценки Рйроятностио-зр^мшгаих характеристик процессов к точностпых, издймиоптсы»; характеристик средств переработки информации;

£) предложена реоди.ювнания алгоритмически?,! способом метод»"* поиска рад, юнплыюго варианта МПС. Методики рре.кюлпгейт ноогииьый ainr.Tii.-i аагруоки процессора иг. дачами, имо*?>цчми р&х'шчиио уроьки приоритетов, н позволяет оцониаать оистгму с точки орешга удовлетворения 05.-0 мин пых граничений црн рааличяых аппаратно-программных решениях при организации циклов:

О,4 ¡иа оаиопэ фуикцноаалькочпттисгцчеикохс критерия предложен еСойгцохиыП критерии эффективности функп^оиирования МЬС с НА'!1 а рошк.нох мао.а'таГн; времоии. Показана припояг'мо<-'п. данного критерия как для системы в и«>ло.!, ти.г; 1: дл?; надшгш ;я<»фскгш>яости составляющих ее фу1!КП.!!он«лььых водештем;

7) прпдложеы» структурные и илшритм1гческнс решения для организации функциональных цлхюв МПС «йтоматтадии Д»А. Сиюрмулировяаы тг«.'&0Еин!1л к с-;стсг:с. позволяющие оценивать разцапшльиоеть вариантов ряспредоль'шш функций между • ьппярп!Ч!ЫУИ !•: программными средствами;

8) разработали структуры и алгоритмическое сб^пччии'е подсистемы, выполняющей фуикцшс пифору.^гмпнио!** обеспечении, в ко горой предусмотрено нредстнйлепи'.- (а необходимости и накопление данных) огибаищвй чидтотио' модулирон.шпото сигнала по c;vno;na отойрляи'ШШ ■ осциллогрифичоекого тина. Пока.* дни возможность моаольгээ<дпн предлагаемых рошеапй при организации фуккциог/п.и.рып циклоп МПС автоматизации Д^А для контроля нарсмегрь »¡гйршиш Рассмотрены варианты организации подсистемы с примлиомисн микропроцессорных с;>сдста и па Слог цифровой логик»;

9) рлвряботаны алгоритмические и программные «(«дет» ПНфорМПЦПОЯНОЙ СИСТЕМЫ (пр^мсляомой с ПОЛМО к" д') i^ci н t' л

парамстр1гчг-скич г.ависимсстей при функционировании Д£А), которыо о5-сспечипа:эт иакоплепие, хрииопие, обработку и документирование данных о контролируема :: иирпчягра-с я гряфической форме и позволяют отрг-кать нрзпссвы ¡хлльчок» времени, протекающие по цшъп'.чс-синм алгоритмам:

10) па основании общих »еоретичоских аодо;коччЛ и конкретных результатов дисебртигии'Виой работы ри.ц>г.(лг.)ны, изготовлены и внедропы при вспоородствлачом рче.стии автора системы автоматизации ДЭА, з частности, МПСУТ « МЛСКЛ, подсистема первичной обработки информации от ил&ногвсых датчиков.

Основные положения и результаты диссертационной работы яашли отражение з следующих публикациях*

1. Мяхнов Д.К., • Сергеев А.Ю., Ракогон А.И. Влбзр рациоupпъяого соотношения »пниратло программные среясгд ишерфонспых блоков ммкролрожмсэрпнх по;;с»"ми поре(;ч"ой обработки информации // Просктироваим с рг-омгт u: ро в а в п ым оистаи контроля и управления сложны^/* объектами : талнсы докладов 3-й Гк. хоючкой школы, - Хсрькоз, 1938. - С. 10.

2. Михпов Д.К., Л м марь О. И., Ракогон A.B. Документирование измерительной информации на энакосинтезырующнх принтерах ПЭйМ //' Применение Г1ЭБМ в инучвых исследованиях и в учеЗном процесса : тмясы докладов Харьковской областной конференции молодых ученых. • Харьков, 1989. - С. 4.

-3. A.c. 162Ю13 (СССР) УстроЙстйй для «иализн форми огибающей чаатогного сагя&йа / ЗЛМЬановсс^л, ДЛ.Маьяеа, А.В.Ратмган. - Опубл. в П.И., Ш9. 43.

4. Лымарь С.И., Михпов Д.К., Ракохж A.B. Разрсботкп мптх! Ч«ТИЧГч:КОЙ модели микропрогсссорной СИС ОМЫ топлинодоппрования для дизельных злектроагрегатои // Нмптпрнокгш« эксиеримспты с моделями сложных сне гом : Тезисы докладоп Псосоюзной паучпо-техтпгеской пп<олы. - Налиипнград, 193». - С. 178.

6. Mirxitoß Д.К., Лммарь С.И., Ракогон A.B. Исследование "чстсмы стабилизации частоты вращения вола дизельного ¿лектроагреппа методом ямитаинойпого моделирования. - Харьков, 1939. • 11 с. // Рук. дел. в УкрИИИНТИ 26.10.39, .Y* 2298 - Ук 89.

6. Михно» Д.К., Лымарь О.П., Ракогон A.B. Применение asmpoiWM для ¡юалнаищш функциональных моделей специализированных контроллеров информациоппо-в и числительных систем // Автоматизированные системы яроек-мг.юппгли: и разработки аппаратно-программных сетей: те-'чюы ликллдог: нкучно-тихничоской конференции. - Киев, 1990. -С. П.

7. Михцов Д.SC., Рвпогон A.B., Лымарь С.И. Опыт разработки сиешгилизироваьноИ шн'рормацнозно-управляющой системы // Проектирование автоматизированных систем кш)троля и упраьлсиия сложными объектами : тезисы докладов '1-й Вессок>звой школы. - Харьков, 1990. - С. 47.

8. A.c. 16*19-171 (СССР) Устройство для анализа формы непериодических импульсных и чпототных сигналов / Д.К.Милнов, A.D.Раногоп, • Опубл. п В.И., 1991. - }« 17.

0. Структурной реализация микропроцессорных систем с циклическим алгоритмом функционирования при обриботне частотных сш налов / Михнов Д.И., Ракогон A.B.; Харьк. ии-т рйдиозлектр. - Харьков, 1992. • 10 е.: ил. - Дсп. в УкрИИТЭИ 07.00.02, .\*г 1397 - Ук. 92,

10. Ракоюн A.B. Обработка информации в микропроцессорных системах с циклическим алгоритмом <1> у ггк и 11 о ае п п и я // Автомпгн.глровпипы«! системы контрила и управления сложиыми объектами: тезисы докладов Международной школы. - Харьков - Туапсе, 19£2- • C.IS.

11. Некоторые аспекты яроектп'ютнф'.т г-лгкропроцссг.орных систсы контроля и уараплсш'К Ойлридоя ß.Л., Ракогон A.B.; Хпрьк. иа-т радиогшллроа. • Карьков, 199?. - 12 е.: ил. • Виблиогр. 14 каэ». - рус. - л!< п. в ГШ'Б Украина.

Доля участия автора в работах, написанных в соавторстве: в /1/ предложена процедура выбора аппаратных н прощаммпых средств подсистемы уводи ииалогонмх сигналов; в ,'2/ разработано программное обеспечение: в /3, Я/ ризработаны структурные реализации алгоритмов работы устройств; п /<1/ разработан алгоритм фуккциошпхтшия МПС управления объектом: в /б/ обоснован приншш управления объектом; в /в/ ряоработаио алгоритмическое и программное об^печопио фуикг.иопнльной модели: в /7/ предложена методика рациональной организации процессов переработки информации ио циклическим алгоритмам: в /9/ рпзроботано алгоритмическое обеспечение системы; в /11/ исследованы особенности проектирования МПС, обуедекляним« ЦЛФ.

/

■ • /.

Ответственный за о и и у о к кандидат техгапеских паук, профессор Дедиков Э.А.

Подинснно к печати 19.04.94 . Объем 1,25 поч. лист Уч.-пзд. л. 0.75 . «Рсрма? листа {30*8*1 Типаж 100 экз. Заказ 2/469

Типография ХВУ, Сумская, 'Г!/79