4. Подсистемы эвм. Конструкционная система

В процессе проектирования ЭВМ сущность системного подхода заключается в рассмотрении ЭВМ в виде технической функциональной системы (ТФС), состоящей из нескольких более простых систем (подсистем):

• элементной системы (ЭС);

• периферийной системы (ПС);

• конструкционной системы (КС);

• математической системы (МС).

При этом рассмотрение ТФС необходимо осуществлять в соответствии с общими системными признаками и применением системного анализа [12].

Из перечисленных подсистем в означенной дисциплине нас интересует конструкционная система (КС), как часть общей системы. Причем эта часть имеет свою структуру, свои методы проектирования, свои критерии качества и т. п., учитывающие общие цели, задачи и требования, предъявляемые ко всей технической функциональной системе.

Конструкционная система (КС) – это иерархическая совокупность базовых конструкций, организованная в определенной соподчиненности на основе размерной совместимости с учетом функциональных, механических и тепловых факторов, а также требований технологии изготовления, технической эстетики и эргономики, предназначенная для построения вариантных компоновок функциональных изделий и ЭВМ в целом.

В соответствии с системным подходом необходимо отметить, что сложность технической функциональной системы определяется как саморазвивающееся целое, которое в процессе своего индивидуального развития проходит последовательные этапы усложнения и дифференциации.

Система в общем случае характеризуется следующими признаками: множеством элементов; иерархичностью строения; определенными отношениями и связями; упорядоченностью элементов и отношений; определенностью поведения.

При системном подходе к ТФС возможно применение универсальной методологии решения проблем, т. е. применение методов общей теории систем.

Приведем примеры конкретизированных признаков системы, отвечающих требованиям системного анализа:

• объекты – параметры системы, где параметры – это вход, процессор, выход, обратная связь, ограничения;

• свойства – качество параметров объекта, где качество – это внешнее проявление способа, с помощью которого формируется знание об объекте;

• связь – существует между всеми системными элементами, которые подразделяются на функциональные, дополнительные, излишние или противоречивые;

• избыточность – состояние системы, содержащей ненужные объекты;

• противоречие – это ситуация, когда один из двух объектов системы ложен по определению.

Важнейшие принципы системного анализа сводятся к следующему: процесс принятия решений должен начинаться с выявления и четкого формулирования конечных целей; необходимо рассматривать всю проблему как целое, как единую систему и выявлять все последствия и взаимосвязи каждого частного решения; необходимы выявление и анализ возможных альтернативных путей достижения цели; цели отдельных подсистем не должны вступать в конфликт с целями всей системы.

Центральной процедурой в системном анализе является построение обобщенной модели (или моделей), отображающей все факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут проявиться в процессе осуществления решения. Полученная модель исследуется с целью выяснения близости результата, применения того или иного из альтернативных вариантов действий к желаемому, сравнительных затрат ресурсов по каждому из вариантов, степени чувствительности модели к различным нежелательным внешним воздействиям. Системный анализ опирается на ряд прикладных математических дисциплин (теорию вероятности, теорию множеств, теорию графов, математическую статистику, теорию матриц, теорию массового обслуживания и др.) и методов (имитационное и аналитическое моделирование, структурное и геометрическое моделирование, натурное моделирование), широко используемых в проектировании.

Техническая основа системного анализа – современные ЭВМ и их математическое обеспечение.

К конструкционной системе, являющейся подсистемой ТФС, так же применима методология системного анализа и системного подхода, т. к. она характеризуется теми же общими признаками, что и любая система.

Конструкционная система обеспечивает необходимую конструкторскую совместимость функциональной системы, обусловливающую достаточно широкое применение как функциональных, так и самих конструкционных систем.

Конструкционная система включает конструкции, являющиеся базовыми, т. к. они предназначены для образования необходимого ряда конструкций (типоразмеров) различных уровней.

Уровень КС представляет собой совокупность некоторых базовых конструкций, имеющую только ей присущие пространственную и функционально-техническую структуры и непосредственные связи с другими уровнями данной КС.

Членение КС, т. е. представление ее в виде некоторого множества уровней, устанавливается не произвольно, а в зависимости от внутренних свойств системы и качества ее внутренних связей. Иерархия уровней КС определяется по принципу сложности базовых конструкций, т. е. путем включения более простых конструкций первых уровней в более сложные конструкции последующих уровней.

Понятие КС опирается на понятия несущая конструкция, типоразмер, базовая конструкция.

«Типоразмер» связан с решением таких проблем, как типизация, унификация, стандартизация.

Понятие «базовая конструкция» является основным при использовании метода базовых несущих конструкций в процессе проектирования конструкционных систем.

Понятие «несущая конструкция» часто используется при описании иерархических уровней конструкции ЭВМ, при описании и расчете их прочности и устойчивости, при описании составных частей аппаратуры и их размещении и т. п.

Дадим два определения несущей конструкции.

Несущая конструкция – это конструктивный элемент, воспринимающий основные нагрузки сооружений и обеспечивающий их прочность, жесткость и устойчивость. Несущие конструкции разделяют на вертикальные, воспринимающие главным образом сжимающие усилия, и горизонтальные, работающие преимущественно на изгиб и растяжение.

Несущая конструкция – элемент конструкции или совокупность элементов конструкции, предназначенных для размещения составных частей аппаратуры и обеспечения их устойчивости к воздействиям в заданных условиях эксплуатации.