автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка методов и средств моделирования и оптимизации программных структур в среде ЭФ-технологии проектирования АСУ ТП

ВВЩНЙЕ.

ГЛАВА I. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММНЫХ СТРУКТУР

АСУ ТП В СРЕДЕ ЭФ-ТЕХНОЛОГИИ.

§ I.I. Обзор методов и средств имитационного моделирования систем и алгоритмов уцравления.

§ 1.2. Описание процесса имитационного моделирования программных структур АСУ ТП в среде ЭФ-технологии.

§ 1.3. Имитационное моделирование локальных программных модулей с применением программируемой вычислительной машины.

§ 1.4. Построение имитационной модели модульной программной структуры АСУ ТП в среде ЭФ-технологии.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ ПО ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ БЛСКАМ АСУ ТП.

§ 2.1. Задача распределения программных модулей по блокам системы и методы ее решения.

§ 2.2. Параметрическая модель решения задачи распределения.

§ 2.3. Алгоритм решения задачи расцределения модулей по блокам системы.,

ВЫВОДЫ.-.

ГЛАВА 3. РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЕ ПРОГРАММНЫХ МОД/ЛЕЙ

НА ГРАФОВЫХ МОДЕЛЯХ.

§ 3.1. Математическая модель решения задачи распараллеливания программных модулей.

§ 3.2. Алгоритм решения задачи распараллеливания модулей в ЭФ-технологии.

ВЫВОДД.

ГЛАВА 4. ВОПРОСЫ РЕАЛИЗАЦИИ И ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОГРАММНЫХ

СТРУКТУР АСУ ТП.

§ 4.Х. Реализация методики имитационного моделирования локальных программных модулей на базе языка ЭФ-М и системы

СИГМА-М.

§ 4.2. Вопросы реализации методов, моделей и алгоритмов моделирования и оптимизации программных структур АСУ ТП.

§ 4.3. Средства комплексного моделирования программных структур АСУ ТП в среде

ЭФ-технологии.

§ 4.4. Вопросы применения разработанных методов и средств моделирования и оптимизации программных структур в процессе проектирования систем управления.

В настоящее время, когда АСУ ТП получают широкое распространение и становятся одним из важнейших факторов автоматизации производства и повышения качества управления технологическими процессами самого различного назначения, совершенствование методов проектирования программных комплексов АСУ ТП является актуальной задачей.

Создание комплексов управляющих программ, определяющих сущность и качество решаемых функциональных задач конкретной системь управления, превращается в область массового промышленного проектирования и производства со специфическим технологическим процессом и средствами автоматизации [ IJ .

Технико-экономическая проблема состоит прежде всего в значительном увеличении объема производства программ, сокращении сроков проектирования и снижении стоимости создания комплексов программ, повышении производительности труда программистов [2,3].

По своей структуре объект проектирования (комплекс программ АСУ ТП) представляет собой сложную систем, сложность которой определяется не только суммарным объемом входящих в нее программных элементов, но и взаимодействием ее составных частей. Особенностью комплесов программ АСУ ТП является то, что оно непосредственно входит в контур управления и функционирует в реальном времени, когда обработка информации от внешних источников, выработка управляющих воздействий и непосредственно передача их управляемым объектам осуществляется^ динамике функционирования объекта управления. Это приводит к толу, что существенным ограничивающим фактором для выполнения управляющих программ является то реальное время, в пределах которого целесообразно получить результаты для их использования. Отсутствие управляющей информаJ \ с ' HI I I wpi ■■■- T- ,1. и It при I \ ции 1 порождаемой управляющими программам^, в течение заданного времени, может привести к нащшешю раб©д?ы убавляемого объекта. Поэтому требование на качество управляющих' программ накладывается жесткими ограничениямиjno времени .выполнения и объему занимаемой памяти. По этой причинер'дляболыпинства систем управления реального времени программные комплексы создаются на машиннооривотированных языкахГб! , поскольку программирование на языках высокого N уровня ухудшает качество рабочих программ. В работе £ 6отмечается» например, что программы, странслированные с ФОРГРАНа, получаются замедленными в среднем в 2,6 раза по сравнению с написанными на языке АССЕМБЛЕРа, а памяти занимают в Z раза больше. Поэтому эксплуатационные характеристики программ АСУ ТП должны соответствовать наиболее рациональному использованию ресурсов управляющих ЭВМ. При этом структура комплексов программ, схема прохождения данных, механизм планирования вычислительных работ и организация их выполнения в АСУ ТП находятся в зависимости от эксплуатационных характеристик качества программ, таких как время выполнения программы и объем памяти, требуемый для ее выполнения. Для дальнейшего изложения введем определение некоторых понятий: программная структура, функциональный блок системы управления.

Под программной структурой АСУ ТП понимается взаимосвязанная совокупность управляющих программ АСУ ТП.

Под функциональным блоком системы понимается некоторое устройство обработки данных.

Специфика автоматизации проектирования систем управления и их составной части-программной структуры состоит в том, что постановки задач проектирования часто носят неформальный характер, исходная информация и требуемые результаты проектирования во многих случаях трудноформализуемы Причем процесс автомата зированного проектирования в силу своей неполной формализуемости носит итеративный характер, требуя неоднократного и оперативного обращения разработчиков к ЭВМ. Поэтому при автоматизации проектирования систем управления широкое применение находит имитационное моделирование, позволяющее автоматизировать процесс рационального построения модели системы в режиме диалога "человек-ЭВМ" Имитационное моделирование [ 8 ] является наиболее универсальным средством анализа качества проектных решений, не зависящим от того, каким путем эти решения получены. Фактически имитационное моделирование - единственное средство, обеспечивающее введение интуиции и опыта проектировщика в процесс автоматизированного проектирования [ 9 ], поскольку позволяет оценить допустимость и качество неформальным путем полученных проектных решений.

Имитационное моделирование дает в руки проектировщиков инструмент для изучения моделируемых объектов в их системной взаимосвязи с достаточно полным учетом действующих факторов. Однако следует помнить, что моделирование при этом остается лишь специальным количественным методом, имеющим свои границы применения. Поэтоодг одной из актуальных задач является развитие теории и методов математического моделирования [ 10 ] с учетом требований системности и автоматизации проектирования, которые позволили бы не только строить модели изучаемых объектов, анализировать их динамику и возможность управления, но и судить в известной мере об адекватности создаваемых моделей исследуемых систем, их внутренних свойствах, позволяющих оценить границы применимости и правильно организовать имитационный эксперимент.

В условиях автоматизации проектирования программных структур АСУ ТП требование быстроты проектирования, качества и.адекватности управляющих программ приводит к необходимости тесного и постоянного взаимодействия между процессами проектирования и моделирования программ управления, а эти качества достигаются там, где описание проектируемых программ и моделирование их представляются на единой основе, по принцицу " моделирование - составная часть проектирования" [п]> то есть язык описания программ является языком моделирования, и наоборот язык моделирования црограмм является языком их проектирования. При этом процесс моделирования и проектирования программных структур АСУ ТП желательно вести на языке высокого уровня, который позволял бы на этапе моделирования достоверно определять эксплуатационные характеристики проектируемых программ и максимально использовать всевозможные средства оптимизации программ. Для систем управления реального времени оправдано применение любых сложных процедур оптимизации программ [12 ] , поскольку время работы оптимизационных процедур практически очень мало по сравнению с суммарным временем работы этих программ в режиме управления, ввиду многократного их использования

Синтез проектирования и моделирования в модели достигается единством средств алгоритмического и формализованного описания процессов сбора, обработки и вьщачи информации, которые являются важным фактором, реагламентирующим характер информационных связей в системе. При этом язык формализации позволяет предъявить четкие требования к составу, содержанию, степени обобщения и форме представления сведений на этапе проектирования и моделирования, что совершенно необходимо для установления взаимопонимания между органом управления и управляемым им объектом, а также для обеспечения их информационной совместимости. Синтетический подход не требует использования узкоспециализированных языковых средств, с помощью которых ведется описание спецификаций и осуществляется моделирование: они могут использоваться также и для реализации систем информационного и программного обеспечения. Очевиден преимущества использования единого базового языка в процессах построения спецификаций объекта управления, моделирования систем и их реализации. Построение такого языка в основном оцределяется соображениями удобства и адекватности в задачах описания объекта и реализации системы управления, а также его возможностей в области организации эксперимента на модели, при этом достигается близость модели к отображаемой системе, которая облегчает обозрение принятых предположений и упрощений и является насущной необходимостью в задачах моделирования проектируемых систем, когда в процессе проектирования приходится вносить в модель частные изменения. Разработка такой модели связана с двумя противоречивыми тенденциями: с необходимостью точного отражения в модели реальных технологических процессов и созданием достаточно простой (доступной пользователю при эксплуатации) модели. Устранение этих противоречий в настоящее время не имеет общих правил и во многом зависит от опыта и умения разработчика.

Разрабатываемые в настоящее время сложные программы моделирования систем и программ управления в большинстве случаев выполняют автономно только функции моделирования программ управляющих систем и на этапе проектирования реальных црограмм не являются их составными частями. Отсутствие такой преемственности затрудняет эффективное использование имитационного моделирования в задачах автоматизированного проектирования программного обеспечения АСУ ТП. Причем известно [ 13 ] , что затраты на моделирование во многих случаях оказываются соизмеримыми с затратами на проектирование. Поэтому исходя из того, что модель какой-либо системы представляет собой описание структуры и алгоритма функционирования системы на каком-либо языке, то особую актуальность приобретают вопросы разработки таких средств моделирования, которые позволяли бы осуществлять автоматический переход от программ моделирования к реальным програмамм управляющих систем, т.е. модель являлась бы составной частью реальных црограмм.

Наиболее благоприятные предпосылки для решения поставленной задачи заложены в ЭФ-технологии [14 ] модульного проектирования АСУ ТГ1, базирующейся на представлении алгоритмов управления в виде графовых моделей. При этом вопросы моделирования алгоритмов графовыми моделями оказались тесно связаны с проблемой автоматизации программирования, что привело к необходимости разработки в рамках ЭФ-технологии специальной системы программирования, опирающейся на специализированный язык представления алгоритмов в виде графовых моделей - язык элементарных функций - ЭФ-М. Причем ЭФ-технология [ 15 ] модульного проектирования программного обеспечения дает разработчикам программного обеспечения ряд принципиально новых технологических удобств как на этапе представления алгоритмов для ввода в ЭВМ,их отладки, так и при модульной организации проектируемой программной структуры,её настройке на параметры конкретного объекта, внесении изменений в алгоритмы и наглядного отображения их структуры. ЭФ-технология отражает определенную технологию проектирования, в соответствии с которой процесс разработки программной структуры, реализующей алгоритм управления системы, сводится к процессу ее конструирования (проектирования) из отдельных компонент (модулей), имеющих иерархическую структуру, универсальные средства настройки на параметры объекта управления и используемого в системе вычислительного комплекса. Эта технология предполагает выполнение следующих основных этапов: представление технологических алгоритмов управления в виде графовых моделей на языке ЭФ-М; моделирование работы и диагностики алгоритмов на уровне графовых моделей; структурный анализ графовых моделей и проектирование библиотеки универсальных модулей; синтез программного обеспечения систем управления из модулей для различных типов управляющих ЭВМ: СМ-4, Электроника-60; микро-ЭВМ на базе микропроцессора К580.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка в среде ЭФ-технологии: методики имитационного моделирования программных структур АСУ ТП, базирующейся на моделировании управляющих программ, выполняемыми графовыми моделями, и синтезе на этой основе процессов имитационного моделирования и автоматизированного проектирования программных структур АСУ ТП (когда на определенной стадии моделирования осуществляется автоматический переход от графовых моделей к реальным программам на языке АССЕМБЛЕРа управляющих ЭВМ); методов и средств решения в процессе имитационного моделирования задач модульного проектирования программ (оценки времени выполнения и объема памяти, требуемой для выполнения программ , распределения программных модулей по функциональным блокам системы управления, распараллеливания программ на графовых моделях, отладки комплексов программ в динамике реальной системы); инструментальных программных средств для имитационного моделирования программных структур АСУ ТП, в процессе их автоматизированного проектирования, в составе системы автоматизации модульного проектирования (САМПР), воплощающей ЭФ-технологию модульного проектирования.

Достижение этой цели предполагает:

- разработку языковых средств и методики построении имитационных моделей управляющих программ на языке ЭФ-М;

- разработку методов оценки эксплуатационных характеристик качества управляющих программ на имитационной модели;

- разработку методов рационального выбора блочной структуры системы управления и распределения функций управления (управляющих программ) по функциональным блокам системы;

- разработку средств имитационного моделирования программных структур в динамике реальной системы.

В первой главе рассматриваются основные задачи, этапы, методы и средства имитационного моделирования систем и программ уп равления и предлагается методика имитационного моделирования управляющих программ на выполняемых графовых моделях, сочетающая в себе положительные стороны известных в литературе функционального и сетевого подходов к построению имитационных моделей программ. Описывается процесс построения на языке ЭФ-М имитационных моделей локальных программных модулей (автономных управляющих программ) и программных структур АСУ ТП, а также методика оценки на имитационной модели эксплуатационных характеристик качества управляющих программ (времени выполнения и объема памяти, требуемой для выполнения).

Во второй главе рассматриваются вопросы, связанные с решением в процессе моделирования задачи распределения программных модулей программной структуры по функциональным блокам системы управления. Предлагается математическая модель дискретного параметрического программирования, позволяющая в процессе решения задачи распределения оценивать быстродействие программной структуры в зависимости от варьируемых параметров, характеризующих блочную структуру и программные модули АСУ ТП. При этом коэффициентами модели являются оценки качества локальных црограммных модулей, полученные на выполняемых графовых моделях.

В третьей главе исследуются вопросы, связанные с преобразованием программ на графовых моделях. С этой целью решается задача оптимального распараллеливания программ на графовых моделях. При этом распараллеливание программ на модели рассматривается как инструмент достижения требуемых значений параметров программ, полученных в процессе моделирования программной структуры АСУ ТП. Описывается математическая модель оптимального распараллеливания и алгоритм решения задачи распараллеливания.

В четвертой главе рассматриваются вопросы реализации в системе САМПР предложенной методики имитационного моделирования программных структур АСУ ТП на выполняемых графовых моделях. При этом описываются компоненты системы САМПР, реализующей ЭФ-технологию модульного проектирования систем управления, и приводится применение полученных результатов исследований в разработке отдельных компонент системы САМПР для решения задач имитационного моделирования и проектирования систем управления.

Основные результаты моделирования локальных ПМ на выполняемых графовых моделях представлены в приложении 8 на примере моделирования ПМ, реализующего алгоритм контрольного примера.

§ 4.2. Вопросы реализации методов, моделей и алгоритмов моделирования и оптимизации программных структур АСУ ТП.

Второму этапу имитационного моделирования ПС АСУ ТП с помощью ЭФ-технологии соответствует имитационное моделирование всей ПС ТАС, реализующей ТАС. При этом имитационная модель ПС ТАС также строится по модульному принципу, где в качестве основной конструктивной единицы выступают ЭФ-модули (оформленные по определенным правилам ЭФ-технологии графовые модели локальных программных модулей). Следовательно, имитационная модель ПС ТАС строится из моделей локальных программных модулей, снабженных средствами межмодульного интерфейса, обеспечивающими стыковку модулей по информационным и управляющим связям. Тогда процесс реализации имитационной модели ПС ТАС состоит из следующих основных шагов: составление логической блок-схемы всего ТАС, реализуемого ПС АСУ ТП; составление блок-схемы ЭФ-программы (графовой модели) по логической блок-схеме; проектирование для моделей локальных программных модулей средств межмодульной стыковки; описание элементов ПС на языке ЭФ-М для ввода в ПВМ; реализация ПС ТАС на имитационной модели с применением ПВМ; распределение программных модулей по функциональным блокам системы; преобразование программной структуры на графовой модели путем распараллеливания отдельных модулей. Причем процесс реализации ИМ ПС ТАС в основном аналогичен процессу имитационного моделирования на ПВМ локальных программных модулей.

На шаге проектирования средств межмодульной стыковки для модели каждого локального ПМ средствами САМПР автоматически осуществляется построение средств настройки ИМ ПМ на входные и выходные параметры, управляющие входы и выходы, для обеспечения процесса моделирования ПМ при моделировании ПС ТАС.

При составлении ИМ ПС на языке ЗФ-М,обращение к ЭФ-модулю осуществляется с помощью ЭФМ - "ОМ" - обращение к модулю, реализованному на языке ЭФ-М и имеющему средства стыковки (блок адаптации)

1>fa>fa>* • • fa, OM,ol* - -а,вх= Pi, - - • ,Рм,вых=А>.Д;

Здесь - порядковый номер ЭФМ "ОМ" в графовой модели G* ПС АСУ ТП:

9""$ -управляющие выходы модуля, определяющие логические переходы к вершинам графовой модели; cl. . а символьное имя ЭФ-мо дул я;

Pi , Pi ,., Pm - операнды обращения к КИ, поступающим по информационным входам 1,2,., tn , соответствующим входным параметрам ПМ (вершинам х" , х/ xj^ графовой модели & ПМ);

Л , Ji Je - операнды обращения к КИ, поступающим по информационным выходам 1,2,.,£ соответствующим выходным параметрам ПМ (вершинам х/ , х/ , Хе графовой модели О ПМ). Тогда обращение к КИ, которые получены в результате выполнения ЭФ-модулей, осуществляется путем явного задания информационных выходов ЭФ-модулей, т.е. Этим, достигается в модели адекватное отображение логической и информационной структуры взаимосвязанной совокупности ПМ АСУ ТП.

Процесс моделирования ПС ТАС осуществляется также в режиме интерпретации графовой модели ПС и проводится на данном этапе прежде всего для того, чтобы установить соответствие между имитационной моделью ПС ТАС и функциями, которые должна выполнять данная совокупность ПМ АСУ ТП.

Следует заметить, что на данном этапе в качестве моделей ПМ могут выступать модули-имитаторы ПМ. Вся необходимая информация для решения задач моделирования ПС сообщается также в блоке 3 ЭФ-П. Структура блока 3 для моделирования ПС на данном этапе, а также вопросы реализации разработанных методов, моделей и алгоритмов на конкретных примерах представлены в приложении 9.

§ 4.3. Средства комплексного моделирования программных структур АСУ ТП в среде ЭФ-технологии

Для систем управления, функционирующих в реальном масштабе времени, очень важно при проектировании ПС ТАС, на последнем этапе моделирования произвести отладку ПС в динамике реальной среды с учетом возможных ситуаций на объекте. К тому же ПС ТАС функционирует под управлением определенной операционной системы (ОС) объектной ЭВМ, компоненты которой оказывают влияние на быстродействие ПС. Поэтому на основании вышеизложенного для комплексного моделирования ПС ТАС необходимо построить имитационную модель (ИМ) системы управления, включающую в себя следующие элементы: ИМ Ш ТАС, имитационную модель ОС и ИМ ЕУ. Структура имитационной модели системы управления (СУ) представлена на рис.4.7.

Имитационная модель ПС ТАС состоит, как указывалось выше, из совокупности взаимосвязанных ИМПК(ЭФ-модулей) или (и) имитаторов ПМ. При этом в процессе моделирования ПС ТАС на втором этапе имитационного моделирования адекватно определяется, в зависимости от определенных исходных данных, динамика выполнения программных

Рис.4.7. Структура имитационной модели СУ модулей ПС ТАС в виде цепочки выполненных вершин модульной графовой модели ПС ТАС.

Так же как и ТАС, ОС УВК состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов, среди которых можно вьщелить следующие наиболее важные алгоритмы: алгоритмы диспетчеризации вычислений, осуществляющие управление последовательностью решения задач в реальном масштабе времени, контроль загрузки ЭВМ и такти-ровку периодических вычислений; алгоритмы диспетчеризации обмена информацией, с внешними устройствами ЭВМ, пультами операторов и другими внешними абонентами; алгоритмы взаимодействия комплексированных ЭВМ, осуществляющие необходимый обмен информацией между отдельными машинами и управление задачами, решаемыми различными процессорами УВК[22, 77] . Исходя из того, что функционирование ЭВМ в системе управления представляется обычно [.32] в виде сети очередей на использование имеющихся ресурсов, то задача моделирования ОС сводится к представлению и моделированию ее в виде сети систем массового обслуживания.

Таким образом,ИМ ОС будем строить в форме совокупности взаимосвязанных элементов, каждый из которых функционирует как СМО для имитации аппаратных, информационных и программных средств ОС (процессоров, каналов, памяти различных уровней, внешних устройств, данных). Представление ИМ ОС в виде сети СМО основывается на проведении аналогии между функционированием ОС и продвижением в сети информационных объектов, имитирующих выполнение ОС определенных функций. Каждое такое перемещение может быть рассмотрено как событие, происходящее в определенный момент времени.

Перемещающиеся в сети объекты являются Носителями запросов на обслуживание ресурсами, в связи с чем будем их в дальнейшем име новать термином СМО "заявка". Моделирование сети сводится тогда к созданию в ней потока заявок (ИМ ПС ТАС), организации их перемещения в сети, сбору статистических данных об использовании ресурсов и определении на этой основе характеристик влияния компонентов ОС на быстродействие ПС„ Тогда основные характеристики СМО (длина очереди в различные моменты времени, общая продолжительность нахождения заявки (ПМ ПС) в системе обслуживания, т.е. время, потраченное на ожидание в очереди, плюс собственное время обслуживания) будут определять степень влияния компонентов ОС на быстродействие ПС ТАС. Модульная структура ИМ ОС представлена на рис.4.8.

Рис.4.8. Модульная структура ИМ ОС

Модуль диспетчера (Д) реализует прерывания от датчиков объекта управления, прерывания по таймеру, прерывания для ввода информации с внешних устройств системы, прерывания для вывода информации на внешние устройства. Ввод и вывод информации имитируется модулем (G) системы управления вводом-выводом. Для модуля процессора (П) в качестве дисциплины обслуживания принимается дисциплина обслуживания с абсолютными приоритетами [32] , а для модулей, описывающих внешние устройства Ум дисциплина обслуживания с относительными приоритетами.

Блок управления системы (управляющая программа системы) предназначен для диспетчирования информационно-взаимосвязанных ПМ ПС ТАС с целью обеспечения готовности ПМ по следующим условиям:

51 - условие выполненности ПМ прообразов отдельных ПМ в графе ПС ТАС;

52 - условие достаточности исходных данных для выполнения каждого модуля;

При этом задача моделирования блока управления СБУ) обладает некоторыми особенностями [77] . Действительно, если задача моделирования ОС сводится к представлению и моделированию ее в виде системы массового обслуживания, где ОС представляет собой обслуживающий аппарат, а входной поток есть поток ПМ ПС ТАС, то при моделировании работы БУ необходимо строить модель, для которой входным потоком является поток заявок на диспетчирование, а обслуживающим аппаратом является сам БУ. Входом для БУ является заявка на диспетчирование, которая должна нести всю необходимую информацию о возможности принять на выполнение тот или иной ПМ. Такая информация должна располагаться в управляющей таблице модели БУ, которая должна содержать информацию о всех ПМ ПС ТАС, структуре ПС, динамике прохождения ПМ через вычислительную систему. Каждая строка управляющей таблицы (УТ)} при этом содержит следующую информацию о ПМ ПС: номер модуля; номера модулей - образов данного модуля; число модулей-прообразов данного модуля; коды модулей-прообразов код условия Si ; код условия $г ; код ПМ с информацией о принятии на решение; время выполнения ПМ, приоритет ПМ; требуемые вычислительные ресурсы; динамика прохождения ПМ во времени через вычислительную систему(в» виде тройки чисел - ввод, счет, вывод). В качестве типовых решений БУ приняты следующие:

Ri - принять модуль на выполнение;

Яг - ожидать окончания выполнения модулей-прообразов;

Rj - ожидать поступления новой порции информации для модуля. Такой подход приводит к необходимости моделировать сам процесс диспетчирования, потому что только через БУ можно выявить показатели эффективности ПС ТАС в динамике функционирования реальной системы. Причем динамика реальной системы учитывается в ИМ БУ через механизм модельного времени, в котором развиваются процессы, программно имитирующие поведение реальной системы.

Для этапа комплексного моделирования ТАС в динамике реального времени разработаны функции языка ЭФ-М, обеспечивающие такой \ режим моделирования на языке ЭФ-М (когда алгоритмы ОС и БУ реализуются непосредственно на языке ЭФ-М):

П - описатель параметров прерывания;

РП - разрешить прерывание;

ЗП - запретить прерывание;

СВ - системное время;

СВМ - системное время в многопроцессорном варианте;

ЗСТ - задержка события по времени;

ЗСВ - задержка события, определяемого выполнением вершин графовой модели;

ЗСУ - задержка события по условию;

ПВА - параллельное выполнение алгоритма. к

Однако для этапа комплексного моделирования ПС разработаны также инструментальные программные средства, имитирующие алгоритмы ОС и БУ в динамике функционирования реальной системы.

Следует при этом отметить, что при моделировании ПС АСУ ТП на втором этапе моделирования предполагалось, что все вычислительные устройства и каналы передачи информации свободны в момент поступления информации (заявки), т. ie. очереди к устройствам отсутствуют. Это обстоятельство однако не мешало осуществлять модели- . рование ПС ТАС на функциональном уровне. На третьем этапе моделирования данное предположение снимается, а процесс комплексного моделирования осуществляется на основе информации, полученной на первом и втором этапах моделирования. К данной информации относятся прежде всего характеристики качества ПМ, а также динамика выполнения ПМ ПС ТАС, полученная в результате обработки конкретных реальных данных. Поэтому на этапе комплексного моделирования заявка на выполнение того или иного ПМ определяется не случайным образом, а по результатам моделирования ПС на функциональном уровне. Это обстоятельство выгодно отличает процесс моделирования на данном уровне в ЭФ-технологии от известных подходов к моделированию программного обеспечения (вычислительных систем). При этом для ПМ, осуществляющих ввод информации с внешних источников, задаются моменты поступления заявок исходя из ТАС. В остальном внутренняя организация процесса моделирования (организация списка текущих событий, списка будущих событий, очередей, изменения значений модельного времени, просмотр списков и т.д.) на данном этапе осуществляется аналогично другим системам моделирования [ 31, 32] .

Вся необходимая информация для этапа комплексного моделирования также задается в блоке 3 ЭФ-П, структура которого представлена в приложении 10. В приложении 10 приводится также пример описания исходной информации для комплексного моделирования определенной ПС.

По результатам комплексного моделирования ПС на ИМ СУ определяются, таким образом^характеристики качества реальной системы, производится подсчет времени выполнения Ш и всей ПС ТАС, определяются составляющие времени выполнения ПС, степень использования вычислительных устройств, определяются пути повышения быстродействия ПС и^самое главное, как указывалось выше, элементы имитационной модели включаются составной частью в проектируемые программные средства системы управления, т.е. без дополнительных затрат графовые модели ПС ТАС и БУ транслируются на язык АССЕМБЛЕРа выбранных типов объектных ЭВМ, что позволяет значительно сократить затраты и сроки на проектирование программного обеспечения АСУ ТП.

§ 4.4. Вопросы применения разработанных методов и средств моделирования и оптимизации программных структур в процессе проектирования систем управления.

Разработанные в диссертации методы, модели и алгоритмы моделирования ПС АСУ ТП на выполняемых графовых моделях были применены:

- для моделирования в процессе проектирования с помощью САМПР программных структур систем управления дорожным движением (АСУ-Д) [94-96] и систем управления в атомной энергетике [97-98] , разрабатываемых Омским специальным проектно-конструкторским бюро промышленной автоматики;

- для моделирования в процессе разработки программ систем обработки сейсмических данных [99 ], разрабатываемых Томским СКВ СПО НПО "Нефтегеофизика";

- для моделирования в процессе проектирования объектных программ для алгоритмов информационного проекта АРИУС [I00-I0I] .

В работах[97-98] рассматриваются вопросы применения методов моделирования ПС в процессе проектирования с помощью ЭФ-технологии АСУ ТП в атомной энергетике, а именно вопросы разработки моделей ПМ и ПС алгоритмов системы управления и защиты (СУЗ) реактора УН-4. В приложении XI приведены результаты моделирования ПМ, реализующих алгоритмы СУЗ. Полученные результаты моделирования позволили выявить недостатки в технологических алгоритмах, выработать требования к повышению их эффективности, осуществить анализ функционирования СУЗ в различных режимах работы.

Вопросы применения ЭФ-технологии проектирования систем управления в процессе разработки многоканальных сейсморегистрирующих комплексов (КТС) заключались в следующем. Исходя из того, что КТС предназначены для регистрации, накопления и экспресс-обработки сейсмической информации в полевых условиях и по своей структуре являются информационно-вычислительными системами, то очевидно, что эффективность применения КТС определяется программным обеспечением. Последнее включает в себя разработку сейсмической операционной системы, обеспечивающей мультипрограммный режим выполнения задач реального времени и ПС, включающей программные модули сбора и обработки сейсмоданных и диагностики КТС. При этом ставилась задача моделирования и создания ПС, оптимальным образом адаптируемых на ряд КТС, разрабатываемых в различных организациях СССР. На основе языка ЭФ-М и системы СИГМА-М было осуществлено моделирование алгоритмов функционирования КТС, что позволило выработать требования при создании оптимальной программной структуры КТС. Полученные результаты моделирования позволили также упростить структуру КТС.

В процессе моделирования были выявлены достоинства и недостатки конкретных КТС и выработаны требования к повышению их эффективности. В прй(Ьжении 12 приводятся ЭФ-программы для моделирования одной такой КТС.

Наиболее полно предложенная методика моделирования описана в работе[^95J применительно к процессу проектирования микропроцессорных систем управления дорожным движением с использованием ЭФ-технологии. При этом были решены следующие практические задачи проектирования подсистемы оперативного сопровождения транспорта (ПОСТ) АСУ дорожного движения:

- представление 9-ти алгоритмических модулей ТАС в виде графовых моделей;

- построение имитационных моделей локальных ПМ ПОСТ;

- отладка ПМ на имитационных моделях;

- оценка эксплуатационных характеристик качества ПМ на моделях;

- построение имитационной модели ПС ТАС ПОСТ;

- отладка ПС ТАС на модели;

- оптимизация программной структуры ПОСТ и выбор блочной структуры системы путем решения задачи распределения Ш по блокам системы и задачи распараллеливания программ на графовых моделях. При этом основным критерием эффективности ПС ТАС ПОСТ является быстродействие ПС. Время выполнения ПС должно быть таким, чтобы за время (20 мс) между двумя последовательными заполнениями буферного запоминающего устройства исходной информацией, успеть определить координаты всех автомобилей или произвести идентификацию каждого из автомобилей. В процессе имитационного моделирования был осуществлен анализ функционирования ПОСТ, состоящей из одного и двух функциональных блоков и при различных вариантах построения ПС.

Разработанные методы и средства моделирования ПС при их проектировании нашли применение при проектировании ПС систем управления, алгоритмы функционирования которых описаны с помощью языковых средств АРИУС.

Программно-математический комплекс АРИУС [ЮО] представляет собой двухуровневую систему, в которой подсистема первого уровня -инструментальный комплекс АРИУС,осуществляет функцию генератора текста управления подсистемой второго уровня - оперативным комплексом АРИУС, реализующим на основе интерпретации этого текста процедуры сбора, хранения, обработки и выдачи данных в АСУ.

Конечной целью проектирования является автоматизация процессов переработки данных. Продукция инструментального комплекса (ИК) АРИУС представляется в удобном для непосредственной машинной интерпретации и исполнения, т.е. представляет собой програм-щ на некотором языке, являющуюся входным языком оперативного комплекса (СК) АРИУС. Решение проблемы языкового и информационного интерфейса программных комплексов связано с определением состава, структуры и языка описания данных, которые необходимо загрузить в ЭВМ оперативного комплекса для управления его работой в соответствий с требованиями проектировщика, сформированными с помощью языковых средств АШУС. Эти данные составляют содержание информационного проекта (ИП) целевой системы. Таблицы и язык информационного проекта служат для формального представления входов оперативного комплекса. Таким образом, ИП является и "программой", которую нужно ввести в ЭВМ оперативного комплекса для его работы. Информация И11 АШУС располагается отдельным файлом TI6043. /\R2US на Щи служит основой для проектирования оперативного комплекса, который будет функционировать в среде ЭФ-технологии модульного проектирования программ на базе языка ЭФ-М и системы СИША-М.

Таким образом, расширение функциональных возможностей средств АРИУС предполагается за счет подключения к средствам АРИУС на этапе оперативного комплекса АРИУС инструментального комплекса САМПР ЭФ-технологии модульного проектирования. Схема процесса проектирования объектных программ АСУ средствами АРИУС и САМПР представлена на рис.4.9.

Моделирование проектируемых объектных программ,выполняемыми графовыми моделями (с помощью ОК в среде САМПР)^ создает благоприятные предпосылки для исследования объектных программ с целью проверки правильности принимаемых решений при проектировании систем управления с определенными характеристиками качества. Исследования на графовых моделях (ЭФ-П), полученных в результате трансляции ИП?включают этапы модульной структуризации, организации выполнения на заданном ресурсе памяти, определение значений параметров качества объектных программ, распараллеливания и структурной оптимизации, распределения модулей по блокам системы. Конечной целью исследований на основе графовых моделей яв

Рис.4.9. Схема процесса проектирования объектных программ АСУ средствами АРИУС и САМПР ляется получение .рекомендаций по построению программной структуры, удовлетворяющей сформированным требованиям и ограничениям на вычислительные ресурсы объектных ЭВМ.

Поэтому для обеспечения стыковки средств АРИУС со средствами моделирования и проектирования САМПР был разработан программный интерфейс, обеспечивающий процесс трансляции алгоритмов ИП АРИУС на язык ЭФ-М системы САМПР (этап получения графовых моделей алгоритмов ИП АРИУС) [юх]. Функциональная схема процесса трансляции ИП АРИУС на язык ЭФ-М представлена на рис.4.10.

В блоке X программных средств трансляции осуществляется обработка первой зоны (записи) файла TI6043. A HI US? , где находится описание паспорта диска.

Блок 2 осуществляет поиск в файле ТХ6043. A/vIUS' таблиц значений и описаний литералов и считывание данной информации

Рис.4.10. Функциональная схема процесса трансляции ИП АРИУС на язык ЭФ-М в оперативную память для обработки.

Блоком 3 осуществляется поиск в файле TI6043. ASICS' таблицы ТИУ1, из которой выбирается для дальнейшей обработки следующая информация, характеризующая общесистемные коды переменных (0-коды): формат; тип; ссылка в ГСР; количество строк; тип связи. Данная информация считывается в 0П для формирования массива характеристик общесистемных кодов.

Поиск и обработка ГСП и ГСР осуществляется в блоке 4.

Блоком 5 осуществляется трансляция блока I ЭФ-программы -блока описания исходных данных, функций ввода исходной информации блока 2 и по результатам обработки формул определяемости в таблице ГСР осуществляется проектирование функциональной части ЭФ-программы - блока 2. На данном этапе элементарные функции языковых средств АРИУС транслируютсяв фрагменты графовой модели

ЭФ-программы на языке ЭФ-М, которые реализуют алгоритмы поиска, анализа и обработки информации, заложенные в ИП АРИУС.

Блок б осуществляет обработку таблиц БТС с целью формирования ЭФ-программ подготовки и вьщачи на печать выходных документов, описанных средствами АРИУС.

Блок 7 реализует средства адаптации ИП АРИУС к конкретным условиям применения проектируемых программ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты диссертационной работы выполнены с учетом актуальности разработки методов и средств имитационного моделирования программ АСУ ТП для решения задач анализа и синтеза при автоматизации проектирования программного обеспечения систем управления. Основные результаты состоят в следующем.

Осуществлен анализ задач, методов и средств имитационного моделирования систем и программ управления, в результате чего: сделан вывод о том, что они способствуют только автоматизации программирования программ моделирования (используемая на этом уровне формализация имитационных моделей грамматикой используемых средств моделирования предоцределяет только синтаксический анализ и трансляцию для выполнения на ЭВМ), выполнение же анализа моделей, имитирующих реальные программы управления, с учетом требований автоматизации проектирования (в смысле преемственности моделей программ и реальных программ) оказывается невозможным; сформулированы требования к языковым средствам имитационного моделирования программ; сделан вывод о необходимости и преимуществах разработки в среде ЭФ-технологии, на базе языка ЭФ-М, аппарата имитационного моделирования программных структур АСУ ТП.

Разработана методика имитационного моделирования локальных программных модулей и программной структуры в целом на выполняемых графовых моделях, сочетающая в себе положительные стороны известных в литературе сетевого и функционального подходов к построению имитационных моделей и объединяющая на этой основе процессы имитационного моделирования и автоматизированного проектирования программ АСУ ТП (язык ЭФ-М является языком моделирования и проектирования программ).

Разработаны: методика оценки временных характеристик управляющих программ (в процессе имитационного моделирования на выполняемых графовых моделях), сочетающая положительные стороны известных в литературе аналитического и статистического методов оценки и позволяющая получать более достоверные оценки; методика оценки объемов памяти, требуемой для выполнения управляющих программна графовых моделях.

Обоснована целесообразность решения в процессе имитационного моделирования программных структур АСУ ТП задачи распределения программ по функциональным блокам системы и применения для решения аппарата параметрического программирования.

Сформулирована математическая модель решения задачи распределения взаимосвязанных программных модулей по блокам системы и разработан эвристический алгоритм решения, основанный на схеме "ветвей и границ". Для эффективности алгоритма предложена стратегия распределения более трудоемких по времени выполнения программных модулей на более быстродействующие блока системы, позволяющая исследовать только малое, перспективное подмножество ветвей на дереве решений и обеспечивающая быстрое получение множества рациональных удовлетворительных решений задачи в зависимости от параметров, характеризующих блочную систему и модули программной структуры. Результаты решения задачи распределения, в виде подмножеств разбиения области параметров задачи: дают Проектировщикам систем управления максимум информации для принятия эффективного решения по увеличению быстродействия программной структуры системы управления; позволяют предъявить конкретные требования к характеристикам программ; используются в задачах преобразования (оптимизации ) программ на графовых моделях.

Одним из путей повышения быстродействия программной структуры системы управления является организация параллельных вычислений в системе управления, в связи с чем сформулирована задача распараллеливания программ на графовых моделях. Выполнена математическая формулировка задачи оптимального распараллеливания в терминах задачи математического программирования.

Предложен алгоритм решения задачи распараллеливания, основанный на схеме "ветвей и границ", суть которого заключается в разрезании графовой модели программы на заданное число подграфов, удовлетворяющих определенным (в задаче распределения) ограничениям.

Разработанные методы, модели и алгоритмы применены при разработке системы САМПР и,в рамках ее использования,были экспериментально использованы для имитационного моделирования в процессе проектирования программного обеспечения систем управления дорожным движением, систем управления в атомной энергетике и систем управления обработкой сейсмических данных, а также при проектировании объектных программ для алгоритмов ИП АРИУС.

1. Липаев В.В. Состояние и проблемы производства программного обеспечения для систем управления и обработки информации. -УСиМ, 1980, № 1. с.9-15.

2. Зелкович М., Шоу А., Гэннон Дне. Принципы разработки программного обеспечения. М.: Мир, 1982, - 386 с.

3. Мартин Дж. Программирование для вычислительных систем реального времени. М.: Наука, 1975. - 360 с.

4. Тимофеев Б.Б., Ушаков В.А. Расширение возмжжностей транслирующих систем мини-ЭВМ для эффективного программирования задач АСУ. В кн.: Автоматизация проектирования систем управления. -М.: Статистика, 1978, с.100-124.

5. Никитин А.И. Общее программное обеспечение систем реального времени. / АН УССР, ИК/ Киев.: Наукова думка, 1980. -134 с

6. Мамиконов А.Г., Цвиркун А.Д., Кульба В.В. Автоматизация проектирования АСУ. М.: Энергоиздат, 1981. - 328 с.

7. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 399 с.

8. Чоговадзе Г.Г. Применение имитационного моделирования в системах автоматизированного проектирования. В кн.: Автоматизация проектщювания систем уцравления. М.: Финансы и статистика, 1981,/с.I72-I8I.

9. Калашников В.В., Лутиков В.И., Нельчиков Б.В., Р^вес Н.Я. Вопросы разработки имитационных систем. Электронная техника. Серия 9. Экономика и системы управления, Выпуск I (34), 1980, с.71-87.

10. Автоматизация проектирования вычислительных систем. Языки, моделирование и базы данных. /Пер. с англ., под ред. М.Брейера. М.: Мир, 1979. - 463 с.

11. Архангельский Б.В., Никитин А.И. 0 возможности автоматической оптимизации программ в системах реального времени. -УСиМ, 1976, № 2, с.48-54.

12. Максимей И.В., Семишин Ю.А. Об автоматизации моделирования сетей СМО с динамической структурой. УСиМ, 1981, № б, с.16-22.

13. Погребной В.К. Автоматизация проектирования систем управления. Томск, изд.ТПИ, 1980. - 95 с.

14. Погребной В.К. Построение и исследование графовых моделей алгоритмов в АСУ. В кн.: Автоматизация проектирования систем управления. М.: Статистика, 1978, с.68-99.

15. Шеннон Р. Имитационное моделирование искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 418 с.

16. Липаев В.В. и др. Отладка систем управляющих алгоритмов ЦВМ реального времени. М.: Сов.радио, 1974. - 327 с.

17. Липаев В.В., Колин К.К., Серебровский Л.А. Математическое обеспечение управляющих ЦВМ. М.: Сов.радио, 1972. -528 с

18. Колин К.К., Липаев В.В. Проектирование алгоритмов управляющих ЦВМ. М.: Сов.радио, 1970. - 343 с.

19. Лопарёв В.В. Имитационное моделирование алгоритмов АСУ ТП на графовых моделях. В кн.: Методы и программы решения оптимизационных задач на графах и сетях: Тез.докл.второго Всесоюзн. Совещ. Улан-Удэ, 1982, с.114-116. *

20. Мартин Ф. Моделирование на вычислительных машинах. -М. :ч Сов.радио, 1972. 2#7 с.

21. Липаев В.В. Проектирование математического обеспечения АСУ. М.: Сов.радио, 1977. - 400 с.

22. PapcLLKonomoa £. hnato^s, hoids, and Good Models-CyGertidUa , VoC, 21, Mo, 197S} pp. Ш-ЗН.24. lazo$ С. A compdrCslon of simmtcUion nsutts and trial Pie. mat и at model of а тиШргоуramming sysitm.1.formation procwLnq tetters, 1S7S,VoL3yNo.Stpp. fzt-m

23. Гусев В.В., Марьянович Т.П., Сахнюк М.А. Программное моделирование сложных систем. УСиМ, 1972, № I, с.19-26.

24. Маркович Г. ХЬуснер В., Карр Г. СИМСКШГГ. Алгоритмический язык для моделирования. М.: Сов.радио, 1966. - 152 с.

25. Дал У.И., Нюгорц К. СИМУЛА язык для программирования и описания систем с дискретными событиями. - В сб.: Алгоритмыи алгоритмические языки, вып.2, М.: 1967, с.3-71.

26. Дал У.И., Мюрхауг Б., Нюгорц К. СИМУЛА-67 универсальный язык программирования. - М.: Мир, 1969. - 99 с.

27. Глушков В.М., Калиниченко Л.А., Марьянович Т.П., Москаленко В.М., Сахнюк М.А. СЛЭНГ система программирования для моделирования дискретных систем. - К., ИК АН УССР, 1969. - 262 с.

28. Голованов О.В., Дуванов С.Г., Смирнов В.Н. Моделирование сложных дискретных систем на ЭВМ третьего поколения. М.: Энергия, 1978. - 250 с.

29. Глушков В.М., Г|усев В.В., Марьянович Т.П., Сахнюк М.А. Программные средства моделирования непрерывно-дискретных систем. -К.: Наукова душа, 1975. 152 с.

30. Основы теории вычислительных систем. /Под ред.С.А.Майорова. Учебное пособие для вузов. М.: Высш.школа, 1978. - 408 с.

31. Теория и методы автоматизации проектирования вычислительных систем. /Пер. с англ., под ред.М.Брейера. М.: Мир, 1977. - 282 с.

32. Моделирование и применение вычислительной техники в строительном производстве. /Под ред.проф.А.А.Исакова. М.: Стройиздат, 1979. - 384 с.

33. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977. - 239 с.

34. Автоматизированная генерация программ моделирования непрерывных технологических процессов. /Ф.А.Вульман, Л.М.Куприянова А.В.Корягин и др. Труды ЦНИИКА, М.: Энергия, 1978, вып.57,с.13-15.

35. Потапов В.И., Быкова В.В., Кузнецова Е.М. Автоматизация построения имитационных моделей вычислительных процессов реального времени в АСУ. В кн.: Имитационное моделирование производственных процессов. Новосибирск, СО АН СССР, 1979, с.102-107.

36. A profrclyytuseuer, JLclssclcAulsMs Jn.siiiu.ie of Тесйлоб^у , La.Soraiory for Computer Seinie,19-266Рp.

37. Липаев B.B., Серебровский Л.А., Филиппович В.В. Система автоматизации программирования и отладки комплексов программ управления ЯУЗА-6. Программирование, 1977, № 3, с.87-93.

38. Погребной В.К. Об автоматизации модульного проектирования программного обеспечения АСУ ТП. УСиМ, 1978, № I, с.25-34.

39. Лопарёв,В.В. Некоторые принципы построения имитационной модели для автоматизации проектирования систем управления дорожным' движением. В кн.: Программное и информационное обеспечение САПР. Горький, изд.ГГУ, 1981, с.131-139.

40. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. М.: Мир, 1979. - 535 с.

41. Бусленко Н.П. Математическое моделирование производственных процессов на цифровых вычислительных машинах. М.: Наука, 1964. - 362 с.

42. Лопарёв В.В. Вопросы моделирования при проектировании комплексов программ АСУ ТП с помощью системы САМПР. В кн.: Пути повышения эффективности и качества функционирующих и разрабатываемых АСУ: Тез.докл. Всесоюзн.Конф. Свердловск, 1982, с.141-143.

43. Лопарёв В.В. Вопросы автоматизированного проектирования функциональной структуры системы управления. В кн.: Автоматизация анализа и синтеза структур ЭВМ и вычислительных алгоритмов. Омск, 1982, с.121-123.

44. Задорожный В.Н., Кузнецова Е.М., Цуртов A.M. К вопросу использования методов оптимизации при имитационном моделировании. В кн.: Автоматизация анализа и синтеза структур ЭВМ и вычислитель ных алгоритмов. Омск, 1982, с.105-107.

45. Егорова Н.Е., Радченко В.В. Согласование имитационных и оптимизационных моделей при формировании отраслевых планов.

46. В кн.: Имитационное моделирование экономических систем. М.: Наука 1978, с.21-28.

47. Нейлор Д.Б. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. М.: Мир, 1975. - 500 с.

48. Яковлев Е.й. Машинная имитация. М.: Наука, 1975.-158 с,

49. Горстко А.Б. К вопросу о содержании понятия "Имитационное моделирование". В кн.: Имитационное моделирование экономических систем. М.: Наука, 1978, с.21-28.

50. Поспелов Д.А. Введение в теорию вычислительных систем. -М.: Сов.радио, 1972. 280 с.

51. Лопарёв В.В. Вопросы моделирования при автоматизированном проектировании иерархических систем управления. В кн.: Синтез и проектирование многоуровневых систем управления: Тез.докл. первой Всесоюзн.Конф. Часть П., Барнаул, 1982, с.16-17.

52. Алфёрова З.В. Математическое обеспечение экономических расчетов с использованием теории графов. М.: Статистика, 1974.208 с.

53. Иванов А. П. Вычислительные параметры экономических задач. М.: Статистика, 1976. - 168 с.

54. Кемени Дк., Снелл Дж. Конечные цепи Маркова. М.: Наука, 1970. - 338 с.

55. Броди С.М., Кекелия В.И. Полумарковакая модель машинной программы. Кибернетика, 1972, № I, с.66-69.

56. Герман В.А. 0 расчете времени исполнения машинных программ. В сб.: Цифровая вычислительная техника и программирование. Вып.7, Сов.радио, М., 1972, с.37-50.

57. Головкин Б.А. Расчет распределения вероятностей времени выполнения машинных программ. УСиМ, 1974, № 3, с.23-28.

58. Знак В.И. Алгоритм априорной оценки времени машинной реализации программы. Автометрия, 1972, № I, с.101-110.

59. Кузнецов И.И., Артамонова Н.В., Фесенко И.П., Лопарёв В.В., Цветовая Л.И. Применение ЭВМ для расчета сетевых графиков ремонта технологического оборудования. Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования. М., 1975, № 8, с.12-15.

60. Лопарёв В.В. Параметрическая оценка характеристик качества управляющих алгоритмов. В кнДвтоматизацияанализа и синтеза структур ЭВМ и вычислительных алгоритмов. Омск, 1981,с.133-135.

61. Белкина М.В. Использование операций над графами для анализа системы программ. Автоматика и тёлемеханика. 1975, № 5, с.I15-120.

62. Арлазаров В.Л., Усков А.В., Фараджев И.А. Алгоритм нахождения всех простых циклов в ориентированном графе. В сб.: Исследования по дискретной математике. М.: Наука, 1973, с.178-183

63. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. -М.: Мир, 1978. 432 с.

64. КаЛг S, ProfyrcLffim OplLinLz&Uon UsInvarLcutis.--IEEE Transductions m sofltcr&re e./u^ineerin^. vol. se

65. No. 5, sephmter, 1S7*, pp. 57*-319.

66. Погребной В.К. Об автоматизации распределения памяти на графовых моделях алгоритмов. УСиМ, 1980, № 5, с.37-42.

67. Драйпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. -М.: 1973. 392 с.

68. Гутер Р.С., Резниковский П.Т. Программирование и вычислит ел ьнад математика. Вып.2. М.: Наука, 1971. - 262 с.

69. Липаев В.В. Распределение ресурсов в вычислительных системах. М.: Статистика, 1979. - 247 с.

70. Раков Г.К. Методы оптимизации структур вычислительных систем. М.: Энергия, 1974. - 144 с.

71. Юдин Д.Б., Голыптейн Е.Г. Задачи и методы линейного программирования. М.: Сов.радио, 1964. - 736 с.

72. Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. М.: Наука, 1971. - 280 с.

73. Пашкеев С.Д. Основы мкльтипрограммирования для специализированных вычислительных систем. М.: Сов.радио, 1972.-184 с

74. Липаев В.В., Яшков С.Ф. Эффективность методов организации вычислительного цроцесса в АСУ. М.: Статистика, 1975.-255 с

75. Власенко Н.А., Краюхина Т.С. Об алгоритме распределения независимых задач по ЦВМ. УСиМ, 1979, № 2, с.32-34.

76. Андон Ф.И., Кукса А.И., Поляченко Б.Е. Об оптимальном планировании процесса обработки на ЭВМ взаимосвязанных задач. -Кибернетика, 1980, № 3, с.51-53.

77. Мамиконов А.Г., Пискунов А.Н., Цвиркун А.Д. Модели и методы проектирования информационного обеспечения АСУ. М.: Статистика, 1978. - 221 с.

78. KcLLiS/пшиг U., и.a. Lineare pccrameirCscAe

79. OpiinbtiroLtty . AwcLetnti - VertcLCj,, Berecn, 19 IB. - 166.

80. Голыптейн Е.Г., Юдин Д.Б. Новые направления в линейном программировании. М.: Сов.радио, 1966. - 524 с.

81. Применение исследования операций в экономике. /Пер. с венг. М.: Экономика, 1977. - 323 с.

82. Лопарёв В.В. Модель и алгоритм оптимизации функциональной структуры системы управления. В кн.: Кибернетика и ВУЗ, вып.17, Томск, 1982, с.109-115.

83. Ямпольекий В.З., Макаров И.П. Алгоритмы решения распределительной задачи с булевыми переменными. В кн.: Кибернетика и ВУЗ, вып.З, Томск, 1970, с.97-106.

84. Котов В.Е. О параллельных языках. Кибернетика, 1980, № 3, с.1-12.

85. Игнатугценко В.В., Караванова Л.В. Об одном методе статического распараллеливания последовательных программ. Автоматика и телемеханика, 1977, № 6, с.176-191.

86. Котов В.Е. Теория параллельного программирования. Прикладные аспекты. Кибернетика, 1974, № I, с.1-16.

87. Лопарёв В.В. Автоматизация распараллеливания алгоритмов по графовым моделям алгоритмов. В кн.: Автоматизация анализа и синтеза структур ЭВМ и вычислительных алгоритмов. Омск, 1982,с.48-50.

88. Бедрековский М.А., Волга Н.В., Кручинкин И.О. Микропроцессоры. М.: Радио и связь, 1981. - 96 с.

89. Электронная вычислительная машина "Электроника-60". Центральный процессор М2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Эксплуатационные документы. 3.858.382 ТО. ЦНИИ "ЭЛЕКТРОНИКА", 1982. 220 с.

90. ЭВМ "Электроника 100-25" I5BM 16 - 001. Эксплуатационная документация. Система команд. Техническое описание. Часть 2. 2.791.003 TOI., 1981. - 95 с.

91. Разработка средств автоматизации проектирования микропроцессорных систем управления дорожным движением. /Научно-техн. отчет. Томск, 1981. - 150 с. Выполнен Томским политехи.ин-том.

92. Разработка методики подготовки информационной базы и про: раммного обеспечения АСУ дорожного движения. /Научно-техн.отчет.-Томск, 1982. 96 с. - Выполнен Томским политехи.ин-том, № гос. per. 0I820082I6I, инв. № 0283.0020676.

93. Автоматизация проектирования систем управления. Разработка методов имитационного моделирования в среде ЭФ-технологии проектирования систем управления. /Научно-техн. отчет. Томск, 1983. - 85 с. - Выполнен Томским политехи, ин-том, № гос.per. 81003715.

94. Разработка методов и средств автоматизации проектирования систем управления. Графовые модели алгоритмов СУЗ реактора УН-4 на языке ЭФ-М. /Научно-техн. отчет. Томск, 1983. - 54 с. -Выполнен Томским политехи.ин-том, № гос.per. 81003715.

95. Эпштейн В.Л., Сеничкин В.И. Языковые средства архитектора АСУ. М., Энергия, Х979, Х36 с.

96. Разработка методов и средств проектирования объектных программ для алгоритмов информационного проекта АРИУС./Научно-техн. отчет Томск, 1982. - 98 с. - Выполнен Томским политехническим институтом, № гос.per. 01.83.0037X03.

97. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА КОНТРОЛЬНОГО ПРИМЕРА

98. Входной информацией алгоритма являются:

99. А массив коэффициентов первого полинома;

100. В массив коэффициентов второго полинома;

101. А/ I число коэффициентов первого полинома;

102. А/ 2 число коэффициентов второго полинома;

103. М признак сложения или вычитания полиномов 0 - сложение, М < 0 - вычитание).

104. Выходной информацией алгоритма являются:

105. С Массив коэффициентов полинома, получающегося в результате сложения или вычитания исходных полиномов;

106. N число коэффициентов результирующего полинома.

107. На рис.П.1.1. представлена блок-схема алгоритма.

108. Блок I. Определяется разность степеней полиномов L .

109. Блок 2. Определяется абсолютное значение разности степеней К.

110. Блок 3. Анализ признака М. Если М ^ 0, то переход к блоку 4, иначе к блоку 5.

111. Блок 4. Пересылка коэффициентов полинома В в рабочий полином F . Переход к блоку 6.

112. Блок 5. Вычисление рабочего полинома F , значения коэффициентов которого равны коэффициентам полинома В с обратными знаками.

113. Блок 6. Анализ L . Если L>/ 0, то переход к блоку 7, иначе к блоку 9.

114. Блок 7. Запись коэффициентов рабочего полинома F в рабочий полином U с (к + 1)-го элемента. N Ni.

115. Блок 8. Вычисление коэффициентов выходного полинома путем сложения полиномов к vi it . Переход к блоку II.

116. Блок 9. Запись коэффициентов полинома А в рабочий полином// с (к + 1)-го элемента. А/ = Л/2.

117. Блок 10. Вычисление коэффициентов выходного полинома путем сложения рабочих полиномов F и U- .

118. Блок II. Вывод результирующего полинома Си /V.

119. Рйс.П.1.1. Блок-схема алгоритма контрольного примера1. ОПИСАНИЕ ЯЗЫКА ЭФ-М

120. Язык ЭФ-М оперирует со следующими типами данных: целый (Ц); вещественный (В); символьный (С); комплексный вещественный (KB); булев вектор (БВ). В скобках при перечислении типов данных указаны их сокращенные обозначения в языке ЭФ-М.

121. Jf индекс или индексное множество результата, по которому существующая КИ была вццелена из КИ более высокого уровня; itqS - порядковый номер выделенного результата в КИ.

122. Перед описанием операндов обращения к составным частям КИ введены в языке следующие обозначения: индекс элемента в КИ вида М;1. Jx индекс строки матрицы;7y индекс столбца матрицы;1. X признак строки матрицы;

123. У признак столбца матрицы;

124. Операнды обращения к КИ (йл, Рм£) в ЭФМ записываются в виде ify , для индексного множества. В качестве индексов, ^у выступают операнды » # ^ , ## 7 , £и операнды обращения к элементу в КИ М, М2, а также алгебраические суммы операндов.

125. Набор ЭФМ языка ЭФ-М (с разбиением на группы) приведен в таблице П.2.1., структура которой разработана с учетом входной и выходной информации ЭФМ.