Задача выбора оптимального варианта состава системы относится к классу целочисленных аддитивных задач динамического программирования, решение которых предполагает определенную последовательность выбора функциональных элементов системы [3], учитывающую характер изменения целевой функции при выборе последовательности шагов нахождения работоспособной системы минимальной стоимости (в нашем случае).
Подбор начинают с выбора подходящего варианта элемента системы, обладающего большим значением целевой функции (наибольшей стоимостью), после которого переходят к выбору элементов, обладающих наибольшей стоимостью по отношению к оставшимся и т.д.
До выполнения топологического расчета неизвестной является стоимость системы связи, поэтому выполненный нагрузочный расчет является неокончательным и требует уточняющей проверки после определения стоимости интерфейсов.
Также, рекомендуется проверять условие (9) на любом этапе нагрузочного расчета.
РАСЧЕТ:
Так как для нашего варианта имеется только один алгоритм ЗСД, то можно рассчитать объем ОП занимаемый ЗСД:
МVзсд=27×200=5400 байт
Также можно рассчитать объем ОП занимаемый циклограммой и регистрируемой измерительной информацией на этапе сбора данных (так как при выборе оборудования они остаются неизменными):
Срт×n0×Tсб+Nц=1748,786688 ×1×15+512= 26732 байт
Минимальный объем ОП занимаемый ОС:
Vос=10×1024=10240 байт
Таким образом минимальный требуемый объем ОП:
Vозу=МVзсд+Vос+Nц+Cрт×n0×Tсб = 5400+26732+10240=42581 байт
Vозу< 64 кб=42581байт
Поэтому выбор ЭВМ возможен между 1-ой ,2-ой, 3-ей,4-й, 5-ой, 6-ой и 7-ой машиной. Дальнейший подбор устройств КТС рекомендуется проводить в такой последовательности, когда сначала подбираются более дорогостоящие составляющие КТС и ПО: ЭВМ, интерфейс, УСД и ОС. Так как все параметры задержек задаются в методическом пособии для третьей машины, соответствующие параметры для других ЭВМ определяются с помощью коэффициентов. В нашем случае, так как 1-ая ЭВМ дешевле, то целесообразнее выбрать ее. Проверим выполнение условия для 1-ой ЭВМ:
Пересчитаем tпо на 1-ую машину:
мксВыберем самое быстродействующее оборудование и ПО:
параллельный интерфейс
сек3-й вариант УСД
сек3-й вариант ОС (пересчитаем на 1-ую ЭВМ)
секТак как резерв по нагрузке для выбранных устройств значительно превышает допустимый, то выберем более дешевые и менее быстродействующие устройства. Так как львиная доля стоимости приходится на сеть связи, то желательно значительно снизить стоимость интерфейса. Возьмем самый дешевый 3-й вариант интерфейса, а также более дешевое УСД - 1-й вариант.
Проверим выполнение условия (7):
tусд=100 мкс
tинт=100 мкс
Так как нам необходимо добиться максимальной приближенности к резерву по нагрузке, то возьмем более дешевое ОС(2-й вариант):
Так как нам необходимо добиться максимальной приближенности к резерву по нагрузке, то возьмем самое дешевое ОС(1-й вариант):
В курсовом проекте рассмотрена только 1 ЭВМ, остальные шесть ЭВМ также проверены. На основе проверки всех семи ЭВМ выбрана наиболее оптимальное 1 ЭВМ с оптимальными величинами УСД, интерфейса и ОС.
Рассчитаем объем ОЗУ необходимый для нашей АСНИ и число блоков памяти по 16 кб=16384 байт:
Как указывалось выше
МVзсд = 5400 байт
Nц+Cрт×n0×Tсб = 26732байт
Для выбранного варианта ОС:
Vос = 5 кб = 5210 байт
Таким образом требуемый объем памяти:
Vозу = МVзсд+Vос+Nц+Cрт×n0×Tсб = 26732+5400+5210=37532 байт
Количество блоков памяти:
h= [Vозу / 16 кб]=[ 37532/ 16384]=[5,04]=3
Таким образом получим следующий состав аппаратно-программного обеспечения:
1-ый вариант УСД tусд=100 мкс
1-ой вариант ЭВМ
3-й вариант интерфейса (последовательный) tинт=100 мкс
1-й вариант алгоритма ЗСД tпо=27 мкс
1-ый вариант ОС rп(С)=1-168×10-6×С
3 блоков памяти по 16 кб h=3
Основные величины:
Срт=1748
rрт(Срт) = 0,396796
rп(Срт)=0,706336
Рассчитываются следующие величины:
t - величина средних затрат процессорного времени на однократное выполнение одной задачи. Численно равна тангенсу угла наклона отрезка прямой соединяющей РТ с началом координат.
t = rрт / Срт
Сs– производительность системы в РТ, является проекцией точки пересечения ПНХ с прямой проходящей через начало координат и РТ. Определяется как корень следующего уравнения:
tCs = rп(Cs)
Cmax - теоретический предел производительности системы. Сmax = Cs при t®0. Определяется из следующего уравнения:
rп(Cmax)=0
Приведенные затраты процессорного времени на диспетчеризацию в РТ:
rд(Cрт)=1-rп(Cрт)
По полученным данным вычерчивается график ПНХ.
РАСЧЕТ:
При t®0 Сs®Сmax:
Построим ПНХ
Рис. 10
Основные величины и выражения:
Вид ПНХ: rп(С) = 1-168×10-6×С
Суммарная частота запуска прикладных задач в РТ: Срт = 1748
Производительность системы: Сs = 2538,02
Теоретический предел производительности системы: Сmax= 5952,07
Резерв загрузки ЭВМ в РТ: Rрт = 0,1
Загрузка процессора в РТ: rрт(Срт) = 0,396
Максимальная возможная загрузка процессора в РТ: rп(Срт) = 0,706
ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Цель топологического расчета - построение топологической схемы АСНИ в монтажном пространстве. При этом необходимо решить следующие задачи:
определить топологию сети связи АСНИ;
выбрать модель трассировки линии связи;
разместить оборудование АСНИ в монтажном пространстве по критерию минимума стоимости сети связи.
Модель сети связи АСНИ можно представить в виде древовидной иерархической системы, нулевой уровень которой образуют неподвижные объекты (датчики, внешние устройства ЭВМ (МР, ПУ)), а остальные R уровней иерархии составляют объекты, положением которых можно варьировать (в данном случае это УСД, ЭВМ и разъемы на магистрали). Объекты нулевого уровня будем называть неперемещаемыми объектами (их координаты жестко заданы), а объекты остальных уровней – перемещаемыми (рис.11).
Рис. 11
В АСНИ датчики могут соединятся как непосредственное с УСД, так и через разъемы (псевдообъекты), тоже относится и к внешним устройствам (МР и ПУ) в смысле их соединения с ЭВМ. Аналогичным образом соединяются между собой УСД и ЭВМ (рис.12):
Рис. 12
Для проведения топологического расчета по критерию минимизации стоимости предлагается следующий алгоритм:
ЭТАП 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОПОЛОГИИ СЕТИ СВЯЗИ
Выбирается структура связи между УСД и ЭВМ в зависимости от выбранного варианта интерфейса. Различают древовидную и кольцевую схемы соединений (рис.9):
Рис. 13
В случае древовидной схемы УСД напрямую соединяются с ЭВМ, а в случае кольцевой схемы соединение между ЭВМ и УСД необходимо организовать таким образом, чтобы оно образовывало кольцо. В этом случае УСД соединяются между собой образуя звенья кольца и только два из них соединяются непосредственно с ЭВМ (см. рис 9).
Расчет оптимальных координат для древовидной и кольцевой схем аналогичны, разница только в их соединении между собой.
Для выбранного типа интерфейса АСНИ необходимо использовать кольцевую схему соединения УСД и ЭВМ.
ЭТАП 2. ВЫБОР МОДЕЛИ ТРАССИРОВКИ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Также необходимо выбрать модель трассировки межобъектных линий связи. На практике в качестве модели трассировки наиболее часто используют ортоганальную и евклидову метрики:
- ортоганальная метрика
- евклидова метрика