Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Журавлев, Ю. П. Системное проектирование управляющих ЦВМ

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

12.85 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 3435 / 3735 36 37 > Следующая >>>

Это объясняется отсутствием универсальных критерйёй соответствия той или иной характеристики перечню предъявляемых к системе требований, невозможностью в ряде случаев априорного определения значений тех или иных параметров, а также отсутствием полной ин формации о макроструктуре машины. Например, подход к выбору и обоснованию системы контроля управляю щей ЦВМ пока, что не может быть определен однознач ным образом из-за отсутствия информации об априорных значениях показателен надежности и требованиях к глу бине контроля. Можно привести и другие примеры.

3. Выбор внутреннего языка проектируемой управля ющей ЦВМ является весьма ответственным этапом разработки машины, поскольку он в наибольшей мере определяет приспособленность последней к решению задач управления системой. Предложенная во второй главе методика выбора внутреннего языка проектируе мой машины предназначена для цифровых машин с адресной базовой структурой. Эта методика позволя ет для указанных типов ЦВМ получать достаточно эффективные решения. Ряд проведенных эксперимен тальных исследований, в том числе и с использованием высокопроизводительных мультипрограммных управляю щих ЦВМ с развитой системой прерываний по приорите там, показал, что использование на практике такой методики с одновременным внедрением принципов отно сительной адресации имеет определенные преимущества

ипозволяет существенно повысить эффективность вы числительных комплексов за счет экономии памяти для программ, уменьшения суммарного времени обращения

ипамяти за командами, расширения вычислительных и логических возможностей машины.

Методика выбора внутреннего языка с использовани ем принципов относительной адресации ждет дальнейше го своего развития.

4. Разработка методов аналитического расчета раз рядной сетки по заданной на выходе точности, а также совместного расчета разрядной сетки ЦВМ и входных преобразователей не является самоцелью, поскольку раз рядность влияет на количество оборудования, а следо вательно, на надежность, габариты, энергоемкость, стои мость и другие параметры машины. Неоправданное

увеличение разрядности различных	устройств машины
в некоторых случаях из-за снижения	надежности ЦВМ

3 4 0

может ухудшй1ъ функционирование всей системы, Неоправданное же уменьшение разрядности снижает Показатели качества функционирования системы из-за больших ошибок.

Предложенные методы расчета предназначены в первукз очередь для определения разрядности не устройств ЦВМ, а тех элементов информации, которые в этих устройствах обрабатываются. Эти методы должны быть соответствующим образом доработаны с целью их ис пользования для расчета разрядной сетки ЦВМ, рабо тающих в непознцнонных системах счисления.

5. Рассмотрение в пятой главе вопросов выбора и расчета иерархической структуры памяти и ее емкости проводилось в несколько упрощенном плане. При более тщательном анализе этих методов целесообразно внести ряд корректив.

Так, при расчете емкости оперативного запоминаю щего устройства нужно иметь в виду, что при модульной структуре ОЗУ время цикла его работы увеличивается только с увеличением емкости одного модуля и практи чески не зависит от количества последних. Далее. Не всегда целесообразно рассчитывать емкость ОЗУ по ми нимальному времени решения эталонной задачи, так как стремление обеспечить минимальное время решения по каждому алгоритму может привести в некоторых слу чаях либо к неоправданному завышению производитель ности, либо к завышению требуемых объемов ОЗУ. В подобных случаях емкость ОЗУ следует выбирать та ким образом, чтобы по всем алгоритмам, реализуемым в системе, выдерживалось допустимое, а не минимальное время решения эталонной задачи.

6. В процессе систематизации категорий и составов информации, необходимой для расчета всей совокупно сти основных технических характеристик управляющих ЦВМ, проявилась не только сложная непосредственная взаимосвязь между техническими характеристиками и предъявляемыми требованиями, но и менее изученная косвенная взаимосвязь между ними, замыкающаяся че рез макроструктуру будущей ЦВМ, которая обосновыва ется на следующем этапе. Здесь достаточно привести один пример. Пусть для проектируемой ЦВМ выбран способ представления чисел с фиксированной запятой и рассчитана разрядность элементов информации, подле жащих переработке. Тогда в случае операционных уст

341

ройств последовательного действия потребуется сравни тельно большое быстродействие и относительно небольшое количество оборудования, а для процессоров параллельного действия картина выглядит наоборот. Различие макроструктур этих процессоров при одинако вых требованиях к достоверности результатов на выходе ЦВМ приведет к различиям в выборе систем контроля. В свою очередь, различие систем контроля приведет к различиям емкостей ОЗУ и быстродействия и т. д.

Сложность подобных взаимосвязей и недостаточная их изученность требуют дальнейшего кропотливого их исследования.

Таким образом, методы, изложенные в настоящей книге, предназначены прежде всего для ориентировочно го выбора и расчета основных технических характери стик проектируемых управляющих ЦВМ на первом эта пе их разработки. Автор далек от мысли, что предложен

ные методы	являются верхом совершенства.	Напротив,
в каждом	из них имеются слабые места,	стремление

к устранению которых даст пищу дальнейшим размыш лениям и исследованиям.

Настоящую работу следует рассматривать прежде всего как результат попытки осмыслить, систематизиро вать и сформулировать основные задачи, стоящие перед теорией и практикой начального этапа логического проектирования управляющих цифровых машин— этапа выбора и расчета их основных технических характери стик, и обсудить общие пути их решения.

С самого начала было ясно, что многообразие раз личных типов ЦВМ не позволяет в рамках небольшой по объему работы учесть специфику системного проекти рования машин всех типов; в то же время выявился круг вопросов, общих для всех ЦВМ независимо от их клас сификации. Этим вопросам и уделялось основное вни мание. Нетрудно проследить, что большинство рассмот ренных выше задач формулировалось в более или менее общей постановке.

П Р И Л О Ж Е Н И Е 1

АЛГОРИТМ АН АЛ И ЗА ИССЛЕДУЕМЫХ ПРОГРАММ

ИСВОДКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Спомощью алгоритма анализа программ исследованы следую щие программы:

1)собственная программа;

2)программа задачи динамического программирования;

3)программа задачи линейного программирования;

4)программа экономической задачи;

5)	стандартная	подпрограмма	вычисления	функции	t/=arcsin х,-;
6)	стандартная	подпрограмма	вычисления	функции	t /= e x;
7)	стандартная	подпрограмма	вычисления	функции	у = sinx;
8)	стандартная	подпрограмма	вычисления	функции z = x v\
9)	стандартная	подпрограмма	вычисления	функции	у = \ п х \

10)	‘ стандартная подпрограмма перевода чисел из десятично
системы счисления в двоичную;
!1)	стандартная		подпрограмма перевода				чисел	из двоичной
системы счисления в десятичную;								функций у —
12)	стандартная		подпрограмма		вычисления			функций у —
~ sin х cos х;
13)	программа вычисления функции				у =	U)	In ахй
						U)
14)	программа		вычисления	функции	у —
						(О
						ft
15)	программа	вычисления		функции	у —
						а
16)	программа	вычисления функции			р =	S	е
						(О
17)	программа вычисления			функции	у =	\	arctg
18)	программа вычисления функции				у ~		я /* 4;

343

Таблица 1

№ за	1	2	3	6	18	22	19	11	14	15	16	17
дачи	1	2	3	6	18	22	19	11	14	15	16	17
тип	598724	457643	38069	25	2477	3308	3308	39	3643	2903
опер.	598724	457643	38069	25	2477	3308	3308	39	3643	2903
00	22138	61	1150	3	10	34	34	1	59	15
01	48559	33	2562	3	9	58	58	5	112	70
02	35778	75386	3765	3	10	2	2	3	49	17
03	3300	3	1143	1		39	39	1	49	3
04	19598	12	1143	1	49	39	39	1	35	28
05	83183	75603	5021	5	49	491	191	8	286	117
06	5195	18	249		1	I	1		1	1
07
10	—	—	—	___	—	—	—	___	—	—	—	—
1!	125	20	10		10	10	10	5	10	10
12	30056	258	210	-	41	160	150	5	151	81
13	29306	75686	1752	-	10	по	ПО	2	109	137
14	4418	324	174		20	208	208		208	208		1
15	75600	75433	266	3	18	18	18	3	18	18	—	1
16	101053	101	8749	3	40	40	40	3	—	—	—	—
17	—	—	—	—	—	— —		—	— — — —
20	—	—	—	1	—	— —		1 — — 2 2
21	—	2	___	—	—	—	—	___	—	—	—	—
22	100	—	—	—	—	—	—	—	—	—	1	—
23	—	—	— — — — — —						—	—	— —
24	—	— — — —				—	— —		— — — —
25	___	—	—	___	—	—	—	___	----- .	—	___	—
26	8081	—	1363	2	—	—	—	—	—	—	—	—
27	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
30	___	___	___	___	6	—	—	___	----- .	—	___	—
31	25547	18	2	___	5	3	3	___	3	3	___	—
32	15125	28	684	___	426	5	5	___	5	5	___	-—
33	11450	689	339	___	246	438	438	___	537	451	___	—
34	9926	540	339	—	—	354	354		355	282	—	—
35	—	—	—	—	224	—	—	___	—	—	___	—
36	10720	335	442	—	—	226	226	1	259	249	—	—
37	—	___	___	—	—	—	—	___	—	—	___	2
40	8880	___	___	___	75	—	—	___	___	—	___	—
41	8613	165	210	—	—	183	183	1	175	111	___	—
42	1789	—	682	1	—	—	—	—	—	—	—	—
43	6714	—	—	—	—	—	—	__ .	—	—	___	—
44	6714	___	___	—	—	—	—	___	—	—	_.	—
45	—	___	___	—	3	15	15	___	—	—		—
46	336	8	18	—	9	9	9	___	12	8	___	—
50	93	18	6	—	1	22	22	___	7	7	_.	—
51	732	93	—	—	104	128	128	___	I	1	___	—
52	8268	232	154	2	78	78	78	1	125	in	___	—
53	593	120	54	—	3	15	15	1	78	78	1	2
54	433	11	21	—	126	258	258		25	7	_	—
55	42704	305	2342	—	20	11	11	___	257	170	_	—
56	3153	49	У	1	—	—	—	—	11	13	___	—
57	—	— — — — — — —							— — —			—
60	___	_	___	___	—	—	—	___	___	___		___
61	___	10	271	___	77	77	77	_	77	77	___	___
62	327	123	54			—					_
63	___	—	—	_	—	—	- —	___	—	.-----	_	___
64	___	—	___	___	9	9	9	___	9	9	_	—
65	890	134	23	—•	— —		—	—	—	—	_	—
66	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	___	___
67	—	—	—	—	7	—	7	1	7	7	_	___
70	—	18	6	1	10	—	3	35	—	_	___	___
71	93	24	1485	1	—	34	34	___	39	7	_	___
72	3582	75428	4906	—	—	35	35	___	35	67	_	___
73	35674	—	—	—	6	6	34	—	—	___	___	___
74	—	10	1448	1	1	1	6	—	6	6	___	___
75	1893	15	2883	—	515	515	I	___	1	1	___	___
76	15340	76167	1425	—	—	—	515	___	523	506	1	___
77	17220										—-а: 1.1
											—-а: 1.1

															Т а б л и ц а 2*
Цепочки		1	2	13	15	И	14	12	7	19	20	17	21	23	18	4	22
К о д	В ид	598724	46736	3555	2903	59	3513	31	39	3308	2631	227	3308	58512	2477	43112	3303
цепочки	цепочки	598724	46736	3555	2903	59	3513	31	39	3308	2631	227	3308	58512	2477	43112	3303
0012	+ + —X	1000	1441		7								340
0020	++Х +	1759	1441		7			1						10
0114	+ ---- Л	4450	1441					1						10
0122	н— XX	1000	1441		7								340
0201	+Х+—	1759			7						6		340
0220	+ХХ +	1450		1	1		1			1	6			1	1	246	1
0237	+ Х«~>0	ПО		1	1		1			1	1			1	1	246	1
1122	-----XX	300							1
1220	—X X+	1300	929						1
1322	—с-»XX	1759	929
1737	—0«—>0	100	1441		7		34						340
2002	Х ++Х	1759	1441		7		34						340
2020	х +х—	1000							3
2021	х +х—	100							3		6
2022	х +хх	1450	1441				10				6
2200	XX ++	1750	1441				10
2202	ХХ ++	300					10
2222	хххх	3000	1441				10
3220	<~*хх+	1759	1441	2	2		2			2	2		1	8	12	2	2
3377	«----- >0 0	12		2	2		2			2	2		1	8	12	2	2
3737	Л +Х«~»	2000	9000	72	63	6	107			134	45		23	10	27	2259	36
4023	Л +Х«~»	3897	9000	72	63	6	107			134	45		23	99	27	2259	36
5023	л +х<—>	110		I	1		1			1	1			1	1	246	1
6220	~хх +	907			1		1			1	1			I	I	246	1
6502	~ л + х	ПО			1		1			1	1			I	I	246	1
7110	0 — 4-	100							1
7374	0 < — > 0 А	100			1				1
0171	+—0 —				1		10						343
2220	X X X +						10				6		343
0202	+++Х										6	1	343
2013	+-\|----											1	343

19)	программа вычисления функции	У =	2 j sin ?*<■>
			(О
20)	программа вычисления функции	у =	sh ахй
			(«)
21)	программа вычисления функции	У	dx
21)	программа вычисления функции	У	1 + х + х 2
22)	программа вычисления функции	у =	esc ах;
23)	программа вычисления функций	у =	th a t X f

С помощью алгоритма анализа программы решались следующие задачи:

— определение общего числа команд, участвовавших в ана лизе;

— определение общего числа исполнительных адресов в анали зируемых программах;

— определение состава операций в программах;

Количество	Общее ко	Общее ко
проанали	Общее ко	Общее ко
зированных	личество	личество
задач	команд	адресов

• Т а б л и ц а 3

п = А и - 1 ) ш ~ А 1и

п ^ 7	я^15	лг=31	63	127
Р	Р	р	Р	Р

23	1263497		2351274	0,5	0,64	0,7	0,78	0,87
						Т а б л и ц а 4
			Тип операции			%
	Арифметические					45
	а)	сложение				28,6
	б)	вычитание				22
	в)	умножение				43
	г)	деление				6,4
	Логические, сдвиги, спе-					24
	циальные					28,5
	а) логич. умножение					28,5
	б) логич. сложение					30
	в)	сдвиги		операции		22
	г)	специальные		операции		19,5
	Передачи управления					18,3
	Прочие					13,7

3 4 6

	— определение	процентных соотношений. различия	двух	наугад
выбранных адресов		на п единиц младшего разряда	(«=7,	15, 31,
63,	127);	частотного спектра цепочек длиной	в две, три и
	— определение	частотного спектра цепочек длиной	в две, три и
четыре операции.				данные,
	В процессе работы алгоритма получены статистические			данные,

приведенные (выборочно) в табл. 1-=-6.

Т а б л и ц а 5

№Условное обозначение

п/п. цепочки

1	+	+	Х	+		0 , 0 1 4
2	+	Х	+	-		0 , 0 2
3	+ X		— 0			0 , 0 9
4	Х	+	+	Х		0 , 0 1 4
5	Х	Х	+	+		0 , 0 3
6	А +		X	«—		0 , 4 2 3
7	V + х « — *•					0 , 0 0 7
8	+ -		0	-		0 , 0 1 6
9	Х	Х	Х	+		0 , 0 3
10	X	+	-			0 , 0 1
11	«—	х	х	+		0 , 0 1 2
12	Л + Х - - V + — х					0 , 0 0 7
13	V + X			Л + х < ~ *		0 , 0 6
14	- Х Х + « - > 0 0 -					0 , 0 1 4
1 5	0 --------\~ 0				0 / \	0 , 0 3 1
							Таблица 6
И с с л е д у е м а я	Пр о це н т				П р о ц е н т	Пр о ц е н т	Общий
И с с л е д у е м а я		к ом а н д			к о м а н д	команд	Общий
программа		к ом а н д			к о м а н д	команд	вы иг р ыш
	1-го формата				2-го формата	3-го формата
3		19			1 9 , 8	1 5 , 2	5 3
2		14			1 8 , 2 .	1 3 , 2	5 7
1 3 ..		1 5			1 4 , 7	1 8 , 2	4 5
14		2 0			1 2 , 6	1 7 , 2	5 3
2 3		1 1 , 8			18	1 7 , 4	4 0
1 6		1 4 , 4			1 1 , 7	1 7 , 8	4 2
2 0		1 3			1 5 , 4	1 2 , 5	4 0
2 2		1 4 , 8			1 5 , 3	1 0	4 0 , 4
9		1 7 , 0			1 8 , 8	1 1 , 9	4 6 , 7
5		10			1 0	1 7 , 5	3 7 , 5
7		5 , 1			1 3 , 1	15	3 3 , 6
6		4 , 1			1 3 , 2	17	3 6 , 4
1 0		4 , 5			1 0	1 2	2 6 , 5
12		3 , 8			1 2 , 4 5	1 7 , 6	3 2
Итого		• 1 7 , 6			1 4 , 9	1 4 , 7	4 6

34 7 "

П Р И Л О Ж Е Н И Е 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЙ ОШИБОК ОКРУГЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Ошибки однократных округлений бь 6 2 , бз, возникающие при

выполнении элементарных операций сложения (вычитания), умно жения, деления, соответственно определяются следующими соотно шениями (см. § 4.4):

				( 1 )
		*	* 0^+^*+^ 0°6s I ^ I)	(2)
		* 2	— feoP	(2)
			83= \| / . - ^ n v \| ) .	(3)
				(3)
Ошибки 8 , , 8 2 , 8 3		являются функциями случайных величин \| 0 , \| Х\| ,
M , \| d s \|, /„/*•
Значения	а ь о2,	<т3	среднеквадратических	ошибок округления
соответственно	операций		сложения (вычитания), умножения и де

ления могут быть найдены, если известны дифференциальные законы распределения аргументов функций бь 6 2 , бз.

Интегральный закон распределения функций 61 определяется

многомерным интегралом

где f(gо, U, h. d u d2) — плотность распределения системы случайных величин go, h, li, d\, d2.

Для независимых случайных величин go, U, h, d \, d2 плотность распределения системы равна произведению плотностей распределе ния отдельных величин, входящих в систему.

В § 4.4 приведены плотности распределения ошибки однократ ного округления мантиссы g(£0), модулей мантисс первого и второго

чисел,	участвующих в операции, g'(ldil)		и g ( \ d 2\).	Там же приве
дены	плотности распределения	модуля	мантиссы	произведения
^(\| Я\|)	и модуля частного £Г(М).
На основе анализа потока		информации для конкретной функции

управления, реализуемой с помощью ЦВМ, может быть определен закон распределения порядков чисел. Пусть распределение порядков чисел, участвующих в элементарных операциях, подчинено равномер

ному закону —kzg:(l 1, h ) ^ k ,	где	максимальное значение	моду
ля порядка. Тогда плотность распределения порядков чисел			равна:
g(U)=g(h) = U2k.
Область D интегрирования	выражения (4) определяется преде
лами изменения аргументов функции 8 t,		значениями функции Е (\| rfsr[)
и предельными значениями функции 8 ,.
Пределы изменения величин go, U,		/2, d 1, d2 известны.
Аргумент функции Е (\| d x \|)	ограничен и не превосходит числа 2.
Поэтому для функции Е (\|'rf£ ()	возможны лишь два значения:

348

Это обстоятельство существенно упрощает отыскание области интегрирования выражения (4).

Элементарные выкладки показывают, что

inf 8, = _ — Р - Т ( Н - О

sup 8, = ~2 ~p_nph (Р		1).
Для определения распределения	G (Sj) диапазон изменения
функции 8,
------2-ph' n (l + Р ) < 8 1 <	- г	^ - « ( 1 +Р)
удобно разбить на 'промежутки:

В соответствии с таким разбиением диапазона изменения функ ции 6i на области отыскивается значение Р (Ai^6i) . Затем по найденному интегральному закону распределения определяются плотность распределения величины и ее числовые характеристики.

В частности, среднеквадратическое значение ошибки операции сложения — вычитания описывается выражением

а		P_p--» +i _ 1■(А + В + С)'
где
+ ? ) 2 Г(1 — р-« — р-«) (1 + ? ) ( 3 №+ , - p + p - » - i ) -
— 2^-«+1 (2 6 Р + 2 —					— р	+ р -2*)];
В =? -75- (1 — р - " +		р-1) [2Щгк+ * — P2h+ 2 — 2k^k +					р2 +
+	2 р +	1 — 2 р-		г ' 1 + 1	— p~2ft];
( З 2 —	1)		-	0	(1 -	Р ~ " ) -	( Г 1 -	Р - " )
с = 2 ( i - p - n j p - . ) - ИР
2 ( 1 — Р ~ " — Р- 1 )

Х ( 2 _р-»_р->)](р2н-8_ р - !Л).

349

<<< < Предыдущая 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 3435 / 3735 36 37 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ