Проектирование вычислительной системы реального времени - Курсовая работа

Основой развития современного научно-технического прогресса стало совершенствование электронно-вычислительной техники, широко используемой во всех отраслях научной, производственной и хозяйственной деятельности. В настоящее время вычислительная техника направлена в первую очередь на организацию и выполнение работ, связанных с вычислениями и логической обработкой информации.Проектируемая ЦУС предназначена для управления работой конкретной системы, указанной в техническом задании. Задержка в получении результатов может привести к снижению качества работы управляемого объекта. Проектирование ВС сводится к выбору такой структуры и стратегии управления ВС, которые обеспечивают реализацию заданных функций при затратах оборудования и времени, лимитируемых заданными ограничениями и критерием эффективности. Теория ВС направлена на разработку метода синтеза оптимальных структур ЭВМ и стратегий управления вычислительными процессами, причем структуры выявляются с точностью до устройств.Цифровая управляющая система функционирует в реальном масштабе времени (согласно с темпом поступления заявок на обработку задач). Система управления выполняет следующие функции: прием информации от датчиков и измерительных приборов;При расчете трудоемкости алгоритма используются универсальный (машинный) и сетевой методы. Исходной информацией при расчете является граф алгоритма, приведенный на рис.3.1. Среднее число ni обращений к операторам алгоритма определяется корнями системы линейных алгебраических уравнений: Гдеnj - вершина, которая рассматривается по отношению к i-вершине; Значение ni определяется решением системы линейных алгебраических уравнений: (P11-1)n1 P21n2 P31n3 … Pk-1,1nk-1=-1 Определим для него среднее число обращений к каждой из операторных вершин при одном прогоне алгоритма: Следовательно, можно заменить цикл С1 одной вершиной со средней трудоемкостью Kc1.Правильный выбор быстродействия процессора обеспечивает приемлемое качество обслуживания заявок в системе и позволяет создать систему с оптимальными материальными затратами. Для решения задачи нахождения оптимального быстродействия процессора необходимо определить: Нижнюю границу быстродействия процессора, при которой гарантируется стационарный режим; Уточнить режим обслуживания заявок; Определим оптимальное быстродействие при отсутствии ограничений на время пребывания заявок, используя выражение Дисциплина заявок имеет такую структуру: заявки первого и пятого потоков составляют класс заявок с абсолютными приоритетами; заявки второго и третьего потоков составляют класс заявок с относительными приоритетами; четвертый поток имеет бесприоритетное обслуживание.Direct Logic DL05 - моноблочные контроллеры, содержащие источник питания, процессор и устройство дискретного ввода/вывода. Количество дискретных каналов ввода/вывода фиксировано (8/6) и не может быть увеличено, но предусмотрен один слот расширения: модуль аналогового ввода на 4 канала или часы-календарь. Предлагается шесть модификаций контроллера, имеющих одинаковый внешний вид, источник питания, процессор, количество каналов ввода/вывода, но их различное сочетание. Маркировка контроллеров этого семейства имеет следующий вид: DO-05AA (AD, AR, DA, DD, DR), где DO - тип семейства, 05-тип процессора, АА (AD, AR, DA, DD, DR) - характеристика ввода/вывода (первая буква в обозначении - вход, вторая - выход). Через этот порт контроллер может взаимодействовать с другими контроллерами, а также с теми же устройствами, что и через порт 1.На основе рассчитанных характеристик были выбраны следующие устройства, которые вошли в структуру системы: - клавиатура ST-3546; накопитель на жестких магнитных дисках типа ZIP; Для снятия показаний с приборов (оборудования электростанции) будем использовать датчики, которые подсоединяются к плате сопряжения. Шина расширения ISA Bus применялась начиная с первых моделей IBM-совместимых персональных компьютеров. В компьютерах XT применялась шина данных разрядностью 8 бит и шина адреса 20 бит.Технические средства ЦУС обеспечивают реализацию элементарных функций - операций ввода/вывода, хранения, преобразования, которые выполняются с помощью схем и средств микропрограммного управления. Функции более высоких уровней сложности обеспечиваются программным обеспечением, включающим в себя операционную систему и прикладное программное обеспечение.Работоспособность системы или отдельных ее частей в процессе эксплуатации может быть нарушена в результате отказа аппаратуры - выхода из строя элементов или соединений между ними. Перед разработчиком технических средств стоит задача повышения надежности создаваемой аппаратуры. Надежность системы определяется вероятностью безотказной работы, т.е. вероятностью того, что при определенных условиях эксплуатации в заданный интервал времени не произойдет одиночного отказа. Однако этот прием приводит к существенному увеличению стоимости системы. В нашем случае рассчитывается вероятность безотказной работы системы с частичным контролем оборудования и профилактическими исп

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ

3. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВС

3.1 Расчет трудоемкости алгоритма

3.2 Определение быстродействия процессора

4. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

4.1 Direct Logic DL05

4.2 Direct Logic DL205

4.3 Direct Logic DL405

5. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ (СХЕМЫ) СИСТЕМЫ

6. ВЫБОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

7. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ

Выводы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А Приложение Б

Приложение В