книги из ГПНТБ / Оперативные графические системы в автоматизации проектирования

где Сп — средняя стоимость подготовки задачи для реше­ ния ее в пакетном режиме; Сф — средняя стоимость еди­ ницы времени работы ЭВМ; Тпз — среднее время одного прогона задачи; п — число прогонов задачи для полного ее решения.

Величина п определяется как ошибками в програм­ мах обработки информации, так и итерационным харак­

решения одной задачи; ?ч — интенсивность потока требо­ ваний, поступающих от одного пользователя; Core— стоимость единицы времени работы ОГС.

В качестве критерия качества ОГС целесообразно использовать критерии Э, определяющий выигрыш стои­ мости решения задачи в оперативном режиме по сравне­ нию с решением ее при пакетной обработке:

В связи с тем что определение t/T связано с больши­ ми трудностями, можно определять не стоимость реше­ ния задачи, а стоимость обработки одного требования в ОГС №'тогсОчевидно, что это не меняет рассмотренно­ го ранее подхода к определению эффективности ОГС и задача оптимизации может быть сформулирована следу­ ющим образом: найти min 1^тогс при 2 i^ Z jS0n.

Wтогс можно определить по формуле

80

W-i-orc = (Т’цп + Т riBBi -|- Т пввз) Сф — f-

Я Ф.

В этом выражении первое слагаемое определяет стои­ мость обработки одного требования в ЭВМ, где Гцп,

отсутствии оперативной работы; /7ф1 — производительность ЭВМ по решению фоновых задач при наличии оперативной

мость обработки одного требования в ГП.

Выбор оптимальной структуры ОГС должен вестись с учетом следующих ограничений:

Глава 4

СПОСОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Одним из основных вопросов при проектировании ОГС является выбор способа организации подсистемы переработки графической информации (ПГИ). В процес­ се разработки структуры этой подсистемы необходимо выделить основные факторы, оказывающие прямое влия­ ние на архитектуру системы, и провести их анализ.

Косновным параметрам, определяющим особенности построения подсистемы ПГИ, можно отнести тип элек­ троннолучевой трубки; способ формирования изображе­ ния на экране индикаторного устройства; количество одновременно обслуживаемых индикаторных устройств; способ размещения индикаторных устройств. Эти пара­ метры были взяты в качестве основных при составлении классификации ППГИ (рис. 4.1.).

В зависимости от типа применяемой ЭЛТ системы можно разделить на две группы.

Кпервой группе отнесены системы, использующие обычные ЭЛТ, которые требуют для отображения не­ мелькающего изображения периодической регенерации

его, для чего такие системы имеют в своем составе па­ мять. Изображение может храниться в памяти как в цифровой, так и в аналоговой форме. В качестве памяти могут использоваться следующие запоминающие устрой­ ства: магнитные барабаны и диски; линии задержки магиитострикционного или ультразвукового типа; запомина­ ющее устройство на магнитных сердечниках; запомина­ ющее устройство на МОП транзисторах; накопительные ЭЛТ с электрическим считыванием.

Ко второй группе отнесем системы с использованием ЭЛТ специального назначения. Применяемые в этих системах накопительные ЭЛТ прямого видения сохраня-

ore

Тип

ЭЛТ

С регенерацией

С запоминанием

Рис. 4.1. Схема классификации подсистем переработки графической информации

ют однократно построенное изображение длительное вре­ мя, их называют также запоминающими ЭЛТ (ЗЭЛТ), для них отпадает необходимость регенерации и памяти для этого.

При формировании изображения на экране ЭЛТ обыч­ но используются два способа развертки изображения: координатный и растровый.

В случае координатной развертки траектория луча совпадает с линиями изображения на экране. При этом способ вычерчивания линий изображения может быть как дискретный — с помощью элементарных перемеще­ ний, так и аналоговый — с помощью функциональных генераторов, вырабатывающих выходные сигналы опре­ деленной формы, амплитуды и фазы.

При использовании растровой развертки электронный луч сканирует всю поверхность экрана и модулируется по яркости в соответствующих точках. При этом линии изображения формируются засвеченными элементами растра.

По количеству одновременно обслуживаемых индика­ торных устройств системы можно разделить на однопуль­ товые и многопультовые.

Воднопультовой системе используется единственное индикаторное устройство. Первоначально такая органи­ зация являлась простой и дешевой. Однако при даль­ нейшем развитии ОГС в состав однопультовой системы включалось все большее количество дополнительного оборудования, позволяющего выполнять обширный набор различных функций. Это сделало такие системы весьма дорогими.

Втом случае, когда оправдано использование большо­ го числа (до нескольких десятков) индикаторных устройств, возможно построение многопультовой системы. При этом создается возможность работы такой системы в

режиме разделения времени, при котором одним графи­ ческим процессором одновременно обслуживается не­ сколько индикаторных устройств, что значительно снижа­ ет затраты на отдельное устройство.

Для сокращения времени разработки и уменьшения расходов на производство и эксплуатацию желательно объединять в многопультовую систему однотипные инди­ каторные устройства. Для этого некоторые устройства должны дополняться аппаратурой, ненужной при их

85

использовании в однопультовых системах. Польза от введения однотипности может превышать эти дополни­ тельные вложения.

В зависимости от способа размещения индикаторных устройств ОГС делятся па системы с местными п дистан­ ционными индикаторными устройствами. Степень удален­ ности индикаторного устройства от графического процес­ сора является весьма существенным фактором в опреде­ лении конфигурации проектируемой системы.

При использовании местного индикатора он находится вблизи управляющего устройства (в одном помещении или рядом). В этом случае организация связи устройства с процессором не вызывает больших трудностей—может использоваться обычный коаксиальный кабель.

При проектировании ОГС, обслуживающей дистанци­ онное индикаторное устройство, находящееся на расстоя­ нии нескольких километров и более, необходимо опреде­ лить соотношение между затратами на связь и оборудо­ вание самого устройства. Если дистанционное устройство оснащено графическим процессором с расширенными функциональными возможностями, то для связи может быть использован телефонный канал передачи данных. Однако в случае применения простых и дешевых индика­ торных устройств, удаленных от графического процессо­ ра, значительно возрастают требования к пропускной способности канала связи.

Вопросы обеспечения дистанционной связи должны быть тщательно изучены уже на начальных стадиях про­ ектирования ОГС, так как правильное их решение может обеспечить подключение к системе новых пользо­ вателей без значительных дополнительных затрат.

Согласно приведенной классификации, рассмотрим более подробно возможные способы построения под­ систем отображения и ввода информации.

4.1. СИСТЕМЫ С КООРДИНАТНЫМ СПОСОБОМ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ЭЛТ

Организация отображающей части с использованием обычной ЭЛТ и применением для начертания изображе­ ния координатной развертки является самой распростра­ ненной, обеспечивает наименьшее время модификации изображения, дает возможность использовать разнооб­ разные средства ввода графической информации (свето­

86

вое перо, кигопельные механизмы, планшеты ввода п др.), отличается высоким качеством изображения [1—5].

По способу размещения памяти, необходимой для периодического воспроизведения изображения на экране ЭЛТ, можно выделить два различных случая. В одном из них используется память подсистемы ПГИ, в другом — центральной или сателлитпой ЭВМ, включенной допол­ нительно в ППГИ.

На рис. 4.2 приведены три возможные конфигурации ОГС. Первая система (а) использует для обслуживания каждого индикаторного устройства отдельную память, вторая (б) обеспечивает управление несколькими устрой­ ствами со стороны одной памяти, третья система (в) не имеет специальной памяти для регенерации — индика­ торное устройство связано непосредственно с ЭВМ.

. Остановимся более подробно на каждой из трех при­ веденных выше организаций системы, рассмотрим их преимущества и недостатки.

При использовании одной памяти для обслуживания одного устройства структура подсистемы ПГИ представ­ лена на рис. 4.3 и включает следующие блоки.

1. Блок сопряжения (БС) с центральным процессо­ ром ОГС (ЭВМ), предназначенный для организации об­ мена информацией между двумя комплексами. В его функции входит прием и выдача специальных сигналов обмена, прием данных, контроль их, при необходимости преобразование форматов передаваемой информации, выдача запросов и передача данных в центральный про­ цессор, согласование сигналов по уровням и т. д.

2.Память (П), использующаяся для хранения отобра­ жаемой информации.

3.Устройство управления (УУ), служащее для рас­ шифровки принимаемой от ЭВМ информации, записи данных в память и считывания их из нее, управления процессом отображения информации на индикаторном устройстве.

4.Набор генераторов, осуществляющий преобра­ зование двоичных кодов команд отображения, поступа­

ющих из памяти, в напряжение для выработки сигналов, управляющих начертанием изображения на экране ЭЛТ. В качестве аппаратуры построения изображения используются генераторы точек (ГТ), генераторы век­ торов (ГВ), генераторы символов (ГС).

87

5. Индикаторное устройство на ЭЛТ (ИН) с усили телями координатного, знакового отклонения, видеоуси­ лителем и источником высоковольтного питания.

Процесс отображения информации в такой системе происходит следующим образом. Центральный процес­ сор подготавливает и передает в графический процес­ сор выводной массив, представляющий собой программу

6

6

Рис. 4.2. Три типовые конфигурации отображающей части ППГИ

88