Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Сфера спецназначения СЦВМ



Специализированная вычислительная машина – решающая за период жизненного цикла фиксированный при проектировании объем задач.

Сфера спец. назначения включает широкий класс изделий, в которых для приема, передачи, преобразования и обработки информации используются преимущественно электромагнитные сигналы.

Изделия, в том числе управляющие ЭВМ и специализированные ЭВМ, относящиеся к РА (ХЗ ЧТО ЗА АББРИВ.), принято классифицировать по условиям их эксплуатации в зависимости от свойств объектов-носителей, в качестве которых используются: поверхность земли, различные наземные или подземные помещения, разнообразные транспортные средства. Для каждого из видов носителей, характер и интенсивность внешних естественных дестабилизирующих факторов, определяемых климатическими условиями, механическими воздействиями, воздействиями пыли, паров жидкостей, масел, электромагнитных полей, ионизирующих излучений и т.п., различны.


Сфера непромышленного применения СЦВМ

Сферы применения специализированных и управляющих ЭВМ:

1) Сфера промышленного производства и транспорта,

2) Сфера специального назначения,

3) Непромышленная сфера.

В настоящее время наиболее интенсивно развивается сфера промышленности и транспорта:

· МикроЭВМ для транспорта (авто, ж/д, авиа)

· ПТК и SCADA системы. {прим. ред.: SCADA (сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных. Под термином SCADA понимают инструментальную программу для разработки программного обеспечения систем управления технологическими процессами в реальном времени и сбора данных. Реже термин SCADA-система используют для обозначения программно-аппаратного комплекса сбора данных (телемеханического комплекса).}

· УЭВМ на базе ЭВМ общего назначения

· Встраиваемые микроЭВМ

· Контроллеры промышленного технологического оборудования

· ЭВМ в системах автоматизации научного эксперимента.

Непромышленная сфера:

· Медицинская и диагностическая аппаратура

· ЭВМ в системах связи и телекоммуникации

· Обучающие и тренажерные системы

· Финансовая сфера

· ЭВМ в учреждениях коммунального хозяйства, торговых сетях и спортивных сооружениях

· ИПС, система резервирования билетов

· Бытовая аппаратура (фото, видео, стиральные машины, СВЧ и пр.)

· Игровые автоматы.

 


Точность представления чисел

Числа в БЦВМ представляются с фиксированной точкой или с плавающей точкой. В первом случае (фиксированная точка) положение отделителя дробной части числа закреплено в последовательности разрядов, но сам отделитель явно не кодируется. Во втором случае (плавающая точка) число представлено мантиссой и порядком и определяется выражением M·aр, где M – число, представляющее мантиссу, a – основание системы счисления, p – число, называемое порядком. Мантисса обычно представляется как число с фиксированной точкой. Точность представления числа определяется разрядностью мантиссы, диапазон – разрядностью порядка и основанием системы счисления. Множество допустимых значений адресов называется адресным пространством. Максимальный объем адресного пространства определяется разрядностью адреса.

 


Состав БЦВМ

Любая БЦВМ включает следующие основные устройства:

  • процессор,
  • оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),
  • постоянное запоминающее устройство (ПЗУ),
  • устройства ввода-вывода (УВВ).
  • часто БЦВМ также содержит внешнее запоминающее устройство.

Процессор – устройство, обеспечивающее обработку данных, размещаемых в ОЗУ, по заданной программе. При наличии в БЦВМ нескольких процессоров часто один из них наряду с обработкой информации выполняет также функции управления всей БЦВМ, он называется центральным процессором.

Процессоры могут быть параллельными и последовательными:

- параллельный процессор обрабатывает одновременно все разряды машинного слова (8/16/32/64 разряда),

- последовательный процессор обрабатывает по одному разряду. Процессор содержит одно или несколько устройств обработки, называемых обычно арифметическо-логическими устройствами, устройство правления, локальную память и, при необходимости, средства контроля и диагностики.

Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числами, представленными с фиксированной или плавающей точкой.

Устройство управления (УУ) управляет процессами передачи и обработки информации в процессоре (принимает и расшифровывает команды, формирует последовательность управляющих сигналов, сигналов синхронизации и др). УУ может быть с жесткой логикой или микропрограммным.

Локальная память процессора состоит в основном из различных регистров – регистров общего назначения (РОН), регистров-указателей, рабочих регистров, управляющих регистров и др. Локальная память может также включать буферы команд и данных, специальную память для хранения таблиц, преобразования адресов и др.

Оперативное запоминающее устройство — часть памяти БЦВМ, которая в процессе переработки информации непосредственно взаимодействует с АЛУ. Оно предназначено, главным образом, для хранения входной информации БЦВМ, а также промежуточных и конечных результатов вычислений. В ОЗУ производится как запись, так и считывание информации. Обычно ОЗУ реализуется в виде одного или нескольких блоков, снабженных общим устройством управления. (Основными характеристиками ОЗУ являются время обращения к ОЗУ и емкость. Под временем обращения понимается время, необходимое для записи или считывания одной неделимой единицы информации (машинное слово, байт) из любой ячейки памяти. В процессе проектирования, разработки и создания БЦВМ необходимо, чтобы время обращения к ОЗУ было не более времени выполнения короткой операции в АЛУ. Емкость памяти - это максимально возможное число машинных слов определенной длины, хранимых в ОЗУ одновременно.)

Постоянное запоминающее устройство — специфический тип памяти БЦВМ. Особенность ПЗУ заключается в том, что информация может быть записана туда только один раз. В ПЗУ хранится информация, которая не подлежит изменению в процессе функционирования БЦВМ: программы работы БЦВМ и используемые константы. (По сравнению с ОЗУ хранение информации в ПЗУ гораздо надежнее, исключена возможность искажения этой информации при сбоях. Также время обращения к ПЗУ обычно меньше, чем к ОЗУ. Запись (программирование ПЗУ) производится на заводе-изготовителе БЦВМ.).

Объем ВЗУ обычно значительно превышает ОЗУ. К ВЗУ относятся диски типа «винчестер», магнитные ленты и т.п.

Устройства ввода—вывода служит для связи БЦВМ с внешней средой и объектом управления. Часто УВВ выполняют также некоторую обработку входной и выходной информации, направленную на повышение ее достоверности за счет использования имеющейся информационной избыточности. (При проектировании устройств ввода необходимо установить количество входных величин, подлежащих преобразованию, рабочие диапазоны, точность измерения входных сигналов, форму, скорость изменения измеряемой величины, способ преобразования информации, масштаб представления соответствующих величин в машине. При проектировании устройств вывода необходимо установить форму выдаваемого сигнала, его рабочий диапазон, допустимую дискретность по уровню и ограничения по временной дискретности выдачи сигналов.)

 


Классификация ошибок

 


Ошибки округления

 


Дискретизация

Дискретизацией называется замена непрерывной функции x(t) ее мгновенными значениями x(ti) в дискретные моменты времени ti (i=1,2,3,...). Дискретизация может быть равномерной, если шаг дискретизации ΔT=ti-ti-1=const, и неравномерной. Неравномерная дискретизация бывает адаптивной или программной. При адаптивной дискретизации шаг ΔTi выбирают в зависимости от характера изменения сигнала в рассматриваемый промежуток времени, а программная дискретизация проводится по заранее установленной программе работы. Неравномерная дискретизация может проводиться с кратными интервалами ΔTi=с·Δt, где с=1,2,3,..., а Δt=const, или с некратными ΔTmin ≤ ΔTi ≤ ΔTmax.

Исходную функцию x(t) можно восстановить по ее дискретным значениям x(ti).Воспроизводящую функцию z(t) можно представить в виде:

 

где коэффициенты bk зависят от отсчетов x(tk). Воспроизводящая функция восстанавливает исходную с некоторой погрешностью и для возможности восстановления z(t) с заданной погрешностью важен выбор числа точек дискретизации.

Чем меньше шаг дискретизации ΔT, тем точность представления выше, однако при этом появляется избыточность. Избыточные отсчеты приводят к загрузке аппаратуры, увеличивают время обработки информации, требуют дополнительных ресурсов для хранения и регистрации данных. Оптимальным будет такой шаг дискретизации, при котором воспроизводящую функцию можно восстановить с заданной погрешностью с минимальным числом выборок. Выбор шага дискретизации осуществляется на основе априорных сведений о характеристиках сигнала.

Рис.1. Дискретизация и квантование:

А - исходная функция, Б - квантование, В – дискретизация,

Г - дискретизация с квантованием

 

Методы восстановления делятся на экстраполяцию, интерполяцию, аппроксимацию и приближение. При экстраполяции (предсказании) кривая проводится в заданном интервале по данным предыдущих отсчетов (одного или нескольких). При интерполяции кривая восстанавливается по данным двух или нескольких соседних отсчетов. При аппроксимации на каждом участке между известными значениями прямая заменяется кривой. Описанные методы восстановления основываются на предположении, что каждый отсчет является точным. На самом деле отсчеты содержат случайные погрешности. При наличии многих отсчетов можно одновременно с восстановлением осуществить усреднение случайной погрешности отдельных отсчетов и провести плавную кривую в среднем по всей совокупности точек, не требуя прохождения кривой через каждую из точек. Такое восстановление называется приближением и может быть выполнено по методу наименьших квадратов.

Погрешность восстановления исходной функции

Δ(t) = x(t) – z(t)

оценивается по следующим критериям:

 

􀂃 критерий наибольшего отклонения

Δ(t)m = max|Δ(t)| = max|x(t) – z(t)|

 

􀂃 среднеквадратический критерий

􀂃 интегральный критерий

􀂃 вероятностный критерий

p{Δ(t)<Δ0} = p0 ,

где Δ0 – допустимое значение погрешности, p0 – вероятность того, что

погрешность не превысит значения Δ0 .

 





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.