Введение к работе
Актуальность работы.
Повышение экономической эффективности производства изделий ;бует автоматизации производства с помощью гибких производствен-х систем (ГПС). Рост экономической эффективности возможен при новий увеличения числа автоматизированных функций управления в эцессе производства и ограничения затрат на их реализацию.
Генерация и реализация функций управления осуществляется равляющеи частью ГПС, которая должна иметь необходимый уровень формационной мощности, определяемый обобщенной вероятностью вы-эа правильного решения и отношением количества информации в си-зме управления к времени цикла управления. Управление производ-зом в режиме реального времени, выполнение условия роста числа гоматизированных функций управления, повышение их сложности и чества управления вызывают рост количества информации, обрабаты-эмого управляющей частью ГПС и уменьшение времени цикла улрав-ния. Все это требует увеличения информационной мощности управ-ющей части ГПС. Отношение обрабатываемого количества информации времени цикла управления определяет производительность уст-йств, осуществляющих обработку информации. Автоматизация обрати информации достигается применением цифровых вычислительных гройств (ЦВУ). Следовательно, увеличения информационной Мощности равляющеи части ГПС можно добиться путем повышения производи-яьности цифровых вычислительных устройств.
Ограничение роста затрат на реализацию функций управления зволяет выбрать в качестве критерия эффективности ЦВУ в составе равляющеи части ГПС относительную производительность - отношение оизводительности к аппаратным затратам.
Таким образом, в качестве одной из задач, решение которых высит эффективность автоматизированного производства изделий, едует выделить задачу увеличения информационной мощности управ-ющей части ГПС, путем повышения относительной производитель-сти ЦВУ.
Цель работы - увеличение информационной мощности управ-ющей части ГПС, путем определения перспективных направлений, зработки и исследования новых эффективных методов повышения от-сительной производительности цифровых вычислительных устройств.
Автор защищает:
метод организации, архитектурные и алгоритмические решения ерационных узлов (ОУ) ЦВУ верхнего иерархического уровня управ-ющей части ГПС, реализующих быстродействующее выполнение ариф-тических операций;
метод повышения производительности ЦВУ нижнего иерархиче-ого уровня управляющей части ГПС на основе изменения способа
2 представления данных управляющей программы системы числового программного управления ССЧПУ) станка для сверления печатных плат;
метод определения оптимального, с точки зрения роста относительной производительности, количества разрешенных комбинаций способов адресации операндов в команде ЦВУ;
методику определения оптимального качественного состава разрешенных комбинаций способов адресации операндов, учитывающую априорные характеристики вычислительного процесса;
методину определения оптимальных последовательностей комбинаций способов адресации операндов, учитывающую детерминированную внутреннюю структуру ЦВУ;
методику анализа производительности интерфейса на основе коэффициента информационной эффективности, архитектурные и алгоритмические решения эффективных интерфейсов "процессор - запоминающее устройство", и "процессор - запоминающее устройство с корректирующей структурой", разработанные с применением указанной методики анализа.
Общая методика исследований. Решение основной задачи диссертационной работы базируется на использовании методов системного анализа, принципа информационного подхода, математического аппарата теории графов, теории расписаний, методики синтеза вычислительных устройств по алгоритму функционирования. В работе также использованы основные подходы имитационного моделирования ЦВУ.
Научная новизна.
Выделены перспективные направления разработки методов повышения производительности вычислительных устройств управляющее части ГПС:
согласование способов представления данных;
оптимизация характеристик системы команд и потока команд;
увеличение информационной эффективности интерфейсов.
Разработаны методы повышения производительности ЦВУ верхнє го и нижнего иерархических уровней управляющей части ГПС, нг основе согласования способов представления данных.
Аналитически определено оптимальное по критерию роста отно сительной производительности количество разрешенных комбинациі способов адресации (РКСА) операндов в команде ЦВУ.
Разработана методика определения оптимального качественное состава разрешенных комбинаций способов адресации операндов.
Разработана методика определения оптимального качественное состава последовательностей комбинаций способов адресации операн дов.
Разработана методика анализа производительности интерфейсо на основе коэффициента информационной эффективности. Ислользове ние этой методики позволило разработать эффективные архитектурны решения основных интерфейсов ЦВУ.
Новизна подтверждена полученными патентами Российской Фе дерации.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Разработанные архитектурные и алгоритмические решения опе-^ионных узлов могут найти применение при создании высокопроиз-^ительных ЦВУ, ориентированных на обработку информации в соста-верхних иерархических уровней управляющей части ГПС. Способ оставления информации в управляющей программе представляет актическую ценность для специалистов в области технологической гготовки производства и разработки систем ЧПУ. Метод определения гимального количества разрешенных комбинаций способов адресации эрандов в команде ЦВУ позволяет максимизировать производитель-лъ при заданном росте аппаратных затрат, методики определения гимальных характеристик системы команд и качественного состава гока команд позволяют повысить относительную производительность счет учета априорных характеристик вычислительного процесса и /тренней структуры ЦВУ и представляют практическую ценность для зработчиков новых моделей микропроцессоров и микроконтроллеров, годика анализа производительности интерфейсов позволяет выявлять кимы работы интерфейсов, имеющие потенциальную возможность увечен ия производительности. Указанная методика и предлагаемые ар-гектурные решения основных интерфейсов ЦВУ, разработанные с ее тользованием, представляют практическую ценность для разработчи-з систем автоматизации производства и управления технологическим эрудованием.
Устройства, реализованные с использованием предложенных ме-їов, нашли практическое применение при выполнении ОКР ізработка эффективного устройства ввода информации в ПЭВМ", .зработка устройства числового программного управления станком я сверления печатных плат", на что получены акты о внедрении ре-іьтатов исследований в КБ "Луч" и МНПП "АИР" (г. Рыбинск). Резуль-'ы исследований применены в учебном процессе при преподавании зциплин: "Цифровые устройства и микропроцессоры", "Технология зработки программных средств", а также в дипломном проектирова-и.
Апробация.
Результаты работы доложены на российской научно-технической іференции "Наукоемкие технологии в машиностроении и приборо-гоении" (Рыбинск, 1994г.).
Публикации.
По результатам работы опубликовано 5 печатных работ, в том :ле: патенты РФ - 2, тезисы доклада - 1, статьи - 2.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, слючения, приложения, изложена на 291 странице машинописного сета, содержит 23 таблицы, 46 рисунков, список источников из 108. іменований.
