Введение к работе
-1
;'.:а?н
;ел іктуальность. В настоящее время для решения задач моделиро-
ЦЩк динамических систем и объектов широко применяются специализированные вычислительные комплексы. Наиболее распространенные из них - аналого-цифровые вычислительные системы (АЦВС), сочетая в себе положительные качества цифровых и аналоговых вычислительных машин, позволяют вести полунатурное моделирование в реальном и ускоренном масштабах времени в гибком взаимодействии пользователя с вычислительной средой. Эквивалентная производительность АЦВС зависит от многих факторов, среди которых важное место занимает качество аппаратно-программных средств сопряжения, обеспечивающих управление и обмен информацией между цифровым и аналоговым процессорами АЦВС
Существующие аппаратные и программные средства сопряжения не всегда позволяют достаточно хорошо сбалансировать вычислительный процесс в АЦВС. Сложность этой задачи определяется существенным различием в производительности аналогового (АЛ) и цифрового (ЦП) троцессоров АЦВС, а также отвлечением ресурса ЦП на управление шерациями ввода-вывода и выполнение прочих служебных функций. Іерспективннм решением этой проблемы является введение в архитектуру системы некоторого множества специализированных сопроцессо-эов (СП), выполняющих на аппаратном уровне наиболее трудоемкую іасть операций, характерных для цифровой части аналого-цифровых іадач. Использование СП незначительно увеличивает общую стоимость ЛВС, позволяя при наличии соответствующего программного обеспе-іения (ПО) минимизировать непроизводительные затраты времени циф-ювого процессора.
Другим направлением возможного повышения эффективности использования потенциального ресурса АЦВС является применение пере-овых программных решений при реализации как системного, так и рикладного ПО АЦВС. Приложение технологии программирования, приятой для цифровой вычислительной техники, для задания режимов и оманд управления АП, а также при формировании схем набора анало-о-цифропых задач, позволяет значительно ускорить процессы подго-овки и решения задач на АЦВС.
Комплексный подход к выбору и разработке аппаратно-програм-ных средств сопряжения и управления аналоговым процессором АЦВС эзволяет достичь хороших результатов и обеспечить пользователя
достаточно простыми и эффективными средствами взаимодействия и решения задач на АЦВС.
Цель работы. Целью диссертационной работы является обоснование, выбор структуры и создание на основе специализированного сопроцессора комплекса аппаратно-программных средств сопряжения и управления аналоговым процессором для АЦВС 3-его и 4-ого поколений.
Новизна работы. Предложена новая аппаратно-программная методика повышения эффективности использования АЦВС за счет введения специализированного сопроцессора и соответствующего ПО. Разработана структура специализированного сопроцессора, обеспечивающего аппаратную реализацию операций ввода-вывода и ряда служебных функций. Созданы программные средства подготовки информации и поддержки работы СП со стороны цифрового процессора АЦВС, а также собственное ПО специализированного сопроцессора. Предложены языки программирования аналогового процессора.
Методы исследования. Общая методология исследования и разработки базируется на использовании методов системного анализа, теории графов и конечных автоматов, системного и структурного программирования.
Основные положения, выносимые на зашиту:
выбор и обоснование структуры АЦВС с использованием специализированного сопроцессора;
обоснование способа обмена информацией в АЦВС с помощью специализированного сопроцессора, выбор принципов управления и оценка временных характеристик работы;
выбор структуры и разработка элементов программного обеспечения АЦВС и сопроцессора;
выбор, обоснование структуры, создание языка и разработка программной подсистемы автоматической коммутации АЦВС;
применониэ указанных аппаратно-программных средств на АЦВС 3-его поколения в составе СМ-4-АВК-32 и 4-ого поколения в составе СМ-І420-АП-4І.
Практическая ценность работы. Практическое значение работы заключается в существенном повышении эффективности, работы АЦВС за счет сокращения непроизводительных затрат ресурса цифрового процессора. Предложенная и реализованная структура АЦВС с использованием СП обеспечивает разделение вычислительных и служебных функций ЦП, причем реализация последних производится сопроцессо-
ром. Применение разработанных языков и средств программирования обеспечивает достаточно простое и эффективное взаимодействие пользователя с АЦВС.
Реализация результатов работы. Программная подсистема автокоммутации, язык программирования Ассемблер АП и разработанное с его помощью тестовое обеспечение включены в стандартное программное оОеспечвние АЦВС-4- Результаты работы внедрены также в трех организациях и, кроме того, использованы в учебном процессе, что подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
конференции молодых ученых МАИ, г.Москва, 1985 г.;
научно-техническом семинаре МДНТП им.Ф.Э.Дзержинского "Программное обеспечение и применение микропроцессорных систем и устройств", г.Москва, 1986 г.;
научно-техническом семинаре МДНТП им.Ф.Э.Дзеркинского "Микропроцессорные системы и устройства как основа компьютериза-лт", г.Москва, 1987 г.;
Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы развитая аппаратных и программных средств вычислительной техники для машинного моделирования", г.Ыосква, 1987 г.;
научно-техническом семинаре МДНТП им.Ф.Э.Дзержинского 'Программные и аппаратные средства машинного моделирования", 7.Москва, 1988 г.;
Республиканской научно-технической конференции "Применение шкропроцессоров в народном хозяйстве", г.Таллин, 1988 г.;
- Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эф
фективности средств обработки информации на базе математического
і машинного моделирования", г.Тамбов, 1989 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных ра-іот. Получено положительное решение о выдаче Авторского свиде-ельства по заявке на изобретение.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, етырех глав, заключения и приложений. Основная часть содержит 10 страниц текста, 24 рисунка, 9 таблиц, список литературы из 97 аименований. Объем приложений - 13 страниц.
