4.2. Основные требования к увс и организация решения задач в увс.

При проектировании УВС необходимо уточнить исходные требования :

• количество разделов в числе, обеспечивающих получение заданной точности расчетов;

• предварительные алгоритмы решения задач и временную диаграмму работы системы ;

• количество абонентов УВС, объем и частоту принимаемой и выдаваемой информации;

• надежность работы УВС и достоверность выдаваемой информации;

• условия работы УВС при механических, климатических и специальных воздействиях окружающей среды;

• специальные требования по защите информации.

Управляющие вычислительные системы, работающие в реальном масштабе времени (РМВ) проводят

вычисления по программам в промежутках между поступлениями данных и выдачей информации для управления.

Исходными данными для организации решения задач в РМВ являются :

• временные диаграммы поступления данных с источников информации ;

• временные диаграммы выдачи управляющих сигналов и массивов информации из УВС;

• перечень задач и алгоритмы их решения, для выработки сигналов и данных, выдаваемых на объект, а также информационных массивов для индикации.

Известны два основных принципа организации решения задач в УВС для работы в РМВ :

1. Статический принцип организации решения задач в УВС. Для его построения период работы системы делится на такты, и для каждого такта формируются постоянные наборы задач, которые должны в нем считаться, т.е. организуется блок для каждого такта ( поэтому этот принцип называют блочным).Выбор такта производится с учетом условий работы объекта, который управляет УВС и организации процесса вычислений в УВС. Максимальное значение такта определяется на основе анализа динамических характеристик объекта исходя из условий обеспечения требований к точности решения задач. Если для различных задач эти требования различны, то выбирается минимальное значение такта. Выбрав такт формируют блоки решаемых задач в каждом такте. При этом производится определение временной последовательности решения задач в соответствии с временными диаграммами поступления и выдачи информации УВС. Затем в каждом блоке программ находится число команд, обеспечивающих решение задач блока, и объемы оперативной памяти, требуемые для вычислительного процесса и обмена информацией в УВС. Полученная временная диаграмма выполнения программы задач в УВС является детерминированной и жестко привязанной к принятой последовательности решения задач и временным диаграммам приема и выдачи информации. Это затрудняет возможность корректировки задач и программ . Поэтому в каждом такте необходимо предусматривать резервное время и свободные такты. При этом изменение состава задач и их объема приводит к необходимости полного перепроектирования организации решения и определения нового состава задач в каждом такте, перерасчета количества команд и требуемых емкостей памяти .

Статический принцип организации решения задач в УВС применяют в системах с устойчивым набором программ решаемых задач, практически не меняющихся в жизненном цикле. Статистический принцип целесообразно применять при связи с объектом, требующим циклической выдачи данных для управления с числом абонентов не более 20 и команд не более 40 тысяч.

2. Динамический принцип организации решения задач в УВС. Планирование вычислительных работ ведется по задачам, а моменты начала счета каждой задачи задаются на основе временных диаграмм приема, выдачи и передачи информации. Последовательность решения задач задается временной диаграммой их решения, которая связана с временной диаграммой работы управляющей системы. Начало вычислений привязывается либо к принимаемым, либо к выдаваемым сигналам и массивам информации. Подобный принцип организации решения дает возможность более полного использования производительности УВС по сравнению со статическим принципом. При этом появляется новая задача связанная с управлением решения по меткам времени. Динамический принцип резко упрощает корректировки программ т.к. при введении новой задачи автоматически перераспределяется время решения задач в зависимости от присвоенных приоритетов. Чем сложнее система, чем больше источников информации и исполнительных устройств, тем эффективнее применение динамического принципа организации решения задач в системах РМВ.

Различают центральный и иерархический принципы управления вычислительным процессом в многомашинных и мультипроцессорных структурах УВС.

Управление вычислительным процессом по центральному принципу характерно тем, что временная диаграмма УВС находится в одном процессоре- вычислителе, который управляет остальными вычислительными средствами для реализации временной диаграммы УВС.

Иерархический принцип управления вычислительного процесса заключается в том , что каждое вычислительное средство ведет свою временную диаграмму и организует свой процесс вычислений, однако эти временные диаграммы являются лишь частями (фрагментами) главной временной диаграммы ведущего вычислительного средства УВС.

Этот принцип дает высокую эффективность использования производительности, но требует больших емкостей памяти для хранения программ и данных временных диаграмм.

Большие УВС (с числом команд 100 тыс. и более) создают по иерархическому принципу, т.к. он дает возможность организовать параллельное ведение работ по отладке и проверке программ УВС. Легче проводится корректировка и модернизация, т.к. ее можно производить последовательно по уровням.