Научно-технический прогресс

Научно технический прогресс

Научно-технический прогресс подразумевает под собой ряд технических новшеств, а также разработку процессов благодаря которым он и происходит.

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД предполагает максимально полный анализ и учет всех факторов, влияющих на качество системы. Однако следует помнить, что повышение эффективности по каждому показателю в отдельности чаще всего приводит к ухудшению эффективности по другим показателям. Поэтому необходима оценка и оптимизация либо по комплексному критерию, объединяющему все основные критерии, либо оптимизация по одному с учетом остальных в качестве ограничений.

ИЕРАРХИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР процесса определяет порядок анализа и проведение проектирования по схеме «сверху-вниз» от БВС к ее подсистемам и элементам подсистем.

ДЕКОМПОЗИЦИЯ предполагает разделение целого на составные части для постановки и решения частных задач (несомненно, менее сложных, чем исходная) и объединения их решений в решение полной задачи. Это позволяет провести распараллеливание работ, исключив тем самым основное противоречие в требованиях к организации процесса принятия решений — противоречие между большим объемом работ и временем, отведенным на эти работы.

Итеративное проектирование предполагает циклический характер проведения работ с многократным анализом проектируемой системы, детализация которого возрастает с каждым шагом.

Итерационность является объективным следствием новизны разработки: чем больше новых идей закладывается в разработку БВС, тем глубже и длительнее итерационный процесс. Вполне естественно, что на каждой новой итерации необходим комплексный подход.

ПРИНЦИП ОТКРЫТОСТИ должен наделять проектируемую систему способностями к развитию, совершенствованию и модернизации. Он должен обеспечить построение БВС, характеристики которых могут изменяться в широких пределах в зависимости от требований конкретного применения.

ВИРТУАЛЬНОЕ ПРОТОТИПИРОВАНИЕ существенным образом снижает затраты на разработку, так как позволяет выявить основную массу ошибок на ранних этапах проектирования.

Проектирование БВС

Проектирование БВС представляет собой циклический итерационный процесс с постепенным уточнением характеристик на каждом шаге итераций и начинается этапом системно-структурного проектирования, основной целью которого является синтез структуры вычислительной системы.

Научно технический прогресс

Для достижения этой цели необходимо ответить на следующие вопросы: какие средства обработки (и в каком количестве) необходимо использовать, как объединить эти средства для решения заданных задач и как распределить процесс реализации алгоритмов во времени и пространстве между этими средствами?

Таким образом, на этапе системно-структурного проектирования необходимо определить:

  • состав СВТ, порядок их взаимодействия между собой и с аппаратурой КБО. В состав СВТ входят средства обработки информации (БЦВМ-ОН, БЦВМ-ОС или процессорные модули общего назначения и обработки сигналов), запоминающие устройства большой емкости, используемые в качестве банков программ, данных и банков знаний, каналы информационного обмена и другие, необходимые для построения БВС средства;
  • основные характеристики СВ и БВС такие, как производительность, емкость памяти и ряд других;
  • требования к системе информационного обмена (СИО), ее архитектуру и основные характеристики;
  • структуру (конфигурацию) БВС;
  • состав функционального программного обеспечения и требования к рабочему месту программиста.

Исходной информацией для проведения работ на этапе системно-структурного проектирования являются принципы организации структуры БВС, характеристики КБО и характеристики алгоритмов. Принципы организации структуры должны обеспечивать построение БВС, отвечающей всем требованиям КБО нового поколения и практически реализуемой на момент проектирования системы.

Состав бортового оборудования (источники и потребители информации), состав задач, решаемых в каждом режиме функционирования комплекса, могут быть получены при анализе ОТТ на КБО. Для получения характеристик алгоритмов необходимо провести анализ этих алгоритмов.

Проведение анализа алгоритмов

Проведение анализа алгоритмов является одной из ключевых проблем синтеза БВС. Информационный, операционный и точностной анализы алгоритмов определяют характеристики, которые позволяют оценить вычислительные ресурсы, необходимые для их реализации. Результаты структурно-ориентированного анализа позволяют судить о наличии параллелизма алгоритма и архитектуре процессора, которая ему соответствует.

Функциональный анализ позволяет выявить степень взаимосвязи между задачами, связь задач с аппаратурой комплекса (характеристики информационных сигналов) и степень обобщения информации, необходимой для решения задачи. По этим характеристикам производятся декомпозиция и агрегатирование задач. На основе совокупности всех этих характеристик определяются состав СВТ и требования к ресурсам средств обработки, к средствам хранения информации, а также требования к системе информационного обмена.

Определение состава СВТ и оценку их характеристик также следует отнести к ключевым проблемам синтеза БВС. Для ее решения по результатам анализа алгоритмов формируются алгоритмические подсистемы, обеспечивающие выполнение каждой функции КБО в соответствии с режимами его функционирования, определяются вычислительные ресурсы, необходимые для реализации этих функций.

Далее определяются количество БЦВМ-ОН и БЦВМ-ОС (или число процессорных модулей общего назначения и обработки сигналов) и их основные характеристики. Выбор машин для проектируемой системы начинается с оценки возможностей использования БЦВМ (или соответствующих процессорных модулей), имеющихся на рынке.

Вычислительный ресурс

Для этого требуемый вычислительный ресурс каждой из алгоритмических подсистем сопоставляется с вычислительным потенциалом БЦВМ или соответствующего процессорного модуля.

Научно технический прогресс

В случае соответствия вычислительных возможностей машины выдвигаемым требованиям ее физические характеристики проверяются на соответствие ОТТ. Если ни одна из имеющихся на рынке БЦВМ не удовлетворяет выдвигаемым требованиям, формируется техническое задание на разработку необходимой машины.

Выбор и разработку структуры вычислительной системы можно отнести к наиболее сложным и трудоемким проблемам синтеза.

Снижение трудоемкости может быть достигнуто за счет использования методов виртуального прототипирования различных вариантов архитектурного построения ВВС на ранних стадиях ее проектирования.

С учетом принципов организации структуры ВВС определяются функции, которые целесообразно выполнять в составе ядра ВВС, организованного как интегрированная вычислительная среда.

После этого формируются вычислительные структуры (виртуальные вычислительные системы) для выполнения каждой функции КБО, устанавливаются режимы функционирования ИВС, исследуются вопросы реконфигурации структуры среды (при формировании виртуальных вычислительных систем для штатных режимов функционирования и в аварийных ситуациях) и организуется механизм, обеспечивающий вычислительный процесс, проводится оптимизация структуры ВВС, для того чтобы система максимально эффективно функционировала при заданных ограничениях.

Ссылка на основную публикацию