УДК 004.7
С. В. Абрамов, студент
Київський університет імені Бориса Грінченка
Науковий керівник – к.т.н., доцент Абрамов В.О.
ПЕРСПЕКТИВИ ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ІНФОРМАЦІЙНИХ
СИСТЕМ КЕРУВАННЯ
Функції
інформаційних систем керування є збирання великої кількості інформації з
розосереджених джерел, обробка її, прийняття управлінського рішення і
забезпечення виконання цього рішення розповсюдженими виконуючими засобами. Особливістю
таких систем є те що всі процеси від збору інформації до виконання рішення мають проходити в обмежений проміжок часу.
Виконувати ці функції може лише досить потужна комп’ютерна система реального
часу або мережа з великою кількістю зав’язків з зовнішнім середовищем –
об’єктом керування. Система отримує інформацію з джерел інформації (давачів) та
здійснює вплив на об’єкт керування через виконуючи засоби [1].
Велика
кількість інформації і обмежений час сприяють актуальності задачі підвищення
продуктивності комп’ютерної системи керування. Продуктивність забезпечується швидкістю
обробки та обміну інформацією з зовнішнім середовищем. В якості головних
напрямків у вирішенні питання підвищення продуктивності можна виділити:
збільшення робочої частоти комп’ютерів, організація паралельних режимів роботи
і підвищення швидкості передавання інформації в мережі.
Збільшення
тактової частоти досягається за рахунок вдосконалення технології виробництва.
За рахунок зменшення розмірів електронних елементів, довжини провідників і
напруги живлення. Зараз розміри транзисторів мають порядок 8-нанометрового
діапазону і вже майже досягають атомарних величини. При охолодженні до близьких
до абсолютного нуля температур вдалося отримати частоту до 0,5 ТГц. Існуючі
технології принципово підняти частоту не можуть – ростуть струми витоку,
процесори перегріваються і обійти це не виходить.
Кардинально
у майбутньому повинні вирішити проблему нові
технології. Наприклад, організація передачі сигналів на рівні елементарних
частинок шляхом спінових хвиль, вуглецеві і кремнієві нанотрубки, виготовлення
чіпів великих розмірів за рахунок нарощування їх площі або побудови тривимірних
багатошарових мікросхем.
Паралельна
обробка може бути на рівні інструкцій і рівні програм. На рівні інструкцій це
апаратно-архітектурне конвеєрне розпаралелювання засобами процесора і
прискорення звернень до елементів буферної пам’яті.
Сучасні
комп’ютери стали багатоядерними, багатопроцесорними, в них з’явилися спеціалізовані
прискорювачі, комп’ютери все частіше об’єднуються в кластери і мережеві комп’ютерні
системи. Кластерна архітектура заснована на концепції масового паралелізму
(MPP, massively parallel processing). У цих комп’ютерах одночасно працюють
десятки, а скоро, можливо, і сотні тисяч процесорів. Застосування
багатомашинних і багатопроцесорних обчислювальних комплексів має необмежену можливість
підвищення продуктивності за рахунок паралельного виконання процесів [2].
Зараз,
коли подальше вдосконалення процесорів послідовної дії пов’язано з серйозними
технологічними труднощами, паралелізм, можливо, залишається єдиним способом
підвищення ефективності обчислень. Архітектура типу MIMD (архітектура з
безліччю потоків команд і безліччю потоків даних) з роздільною пам’яттю найбільш
придатна для побудови потужних систем керування на основі паралельних обчислень. Для використання всієї
потужності таких систем потрібні багатопотокові програми, їх виконання можна
«розкидати» на кілька мікропроцесорів і цим досягти збільшення продуктивності
без зростання частоти.
У
системах керування паралельні процеси виконуються в розподілених неоднорідних
паралельних обчислювальних комплексах, де кожен обчислювальний вузол збирає
данні і керує своєю частиною технологічного процесу, а разом вони виконують
спільну задачу [3].
В
розподілених системах керування необхідно забезпечувати виконання вимог роботи
у реальному часі і чітко синхронізувати дії кожного вузла. У цих умовах актуальним
стає питання створення методів управління неоднорідними розподіленими системами
керування реального часу і в першу чергу методів синхронізації розподілених
обчислювально-керуючих засобів [4].
Для
проектування розподіленої системи керування робота-маніпулятора було використано
моделювання за допомогою мереж Петрі
[5]. На цій
основі створені алгоритми багатопроцесорного керування окремими елементами
робота для реалізації заданої траєкторії руху його маніпуляторів і забезпечення
швидкості і точності переміщення технологічних засобів.
Література
1. Розподілені системи управління [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://autoworks.com.ua/verxnie-urovni-asu-tp/raspredelyonnye-sistemy-upravleniya/.
2. Architecture of a distributed control system based on reconfigurable multi-pipeline computing environment L-Net [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://samag.ru/archive/article/2806.
3. Крюков В. А. Синхронизация в распределенных системах [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://parallel.ru/krukov/lec4.html.
4. Ткаченко Д. В. Алгоритм синхронизации задач обработки данных в вычислительной сети [Електронний ресурс] // Автоматизированные системы обработки информации, управления и проектирования. Доклады ТУСУРа. 2004 г. – Режим доступу: https://cyberleninka.ru/article/v/algoritm-sinhronizatsii-zadach-obrabotki-dannyh-v-vychislitelnoy-seti.
5. Мережі Петрі – математичний апарат для моделювання [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://bourabai.kz/cm/petri_nets.htm.
Немає коментарів:
Дописати коментар