Режимы работы вычислительных систем (ВС)

 

Работа любой вычислительной системы в отличие от аналоговой в том, что она дискретна. В аналоговой системе сигнал определен в любой произвольный момент времени, в дискретных системах он определен в определенные моменты времени.

где Δt – период измерения сигнала;

ΔР – измерение параметра за время Δt.

При аналоговых сигналах Δt 0; ΔP 0, т.е. сигнал определён всегда. В цифровой системе: Δt_АЦП – время аналого-цифрового преобразования (АЦП); ΔD – разрешение АЦП (равно отношению опорного напряжения на 2ⁿ). Суть дискретизации – существует разрешение АЦП, невозможно знать цифровой сигнал в любой момент времени.

Чтобы создать сигнал, нужно его сделать и обработать: T= Δt_АЦП + t_{обработки}; T – время полного измерения; t_{обработки} –  время обработки параметра. Соотношения этих параметров (Δt_АЦП и t_{обработки}) определяет режим работы АЦП.

Режимы работы АЦП:

1) Режим работы в реальном времени

T  Δt_АЦП + t_{обработки}

Условия использования этого режима:

1.1) Изменение параметра ΔP за T_изм  заданной погрешности δ. В процессе 2 параметр за время измерения T_изм изменится очень быстро;

1.2) Изменение параметра ΔP за T_изм  разрешения АЦП ΔD_АЦП.

Разрешающая способность АЦП показывает, на сколько должно измениться входное напряжение, чтобы выходной код изменился на один младший разряд.

2) Режим псевдореального времени       

Время делится на 2 этапа: Т_изм= t_ввода+ t_обр; t_ввода=∑Δt. На первом этапе с максимальной скоростью сигнал вводится в память вычислительной системы, на втором – производится обработка сигнала.

Режим широко применяется в быстродействующих измерениях. Условие применения этого режима: изменение параметра ΔP  задаваемой погрешности δ (ΔР за Т_изм<δ, где δ – заданная погрешность). Работу в режиме псевдореального времени можно ускорить за счёт использования буферной памяти.

где буфер 1 – заполнение буферной памяти 1; буфер 2 – заполнение буферной памяти 2 + обработка Б1.

Условие применения буфера: t_обр t_ввода (стремится к режиму работы в реальном времени), если это условие не выполняется – появляются разрывы. Если t_обр t_ввода, всё равно потеря времени меньше, чем последовательный ввод – обработка – ввод – …. При очень быстрых режимах (аварии) вновь может появится потеря информации.

 

3) Режим отложенной обработки

Как правило используется в экспериментальных научных исследованиях (адронные коллайдеры). В промышленности он не применяется, т.к. не сразу выдаёт результат. В течении эксперимента производится ввод и запись данных с максимальной скоростью (с требуемой скоростью). При этом обработка не производится, т.е. система только записывает данные. Данные снимаются с первичных датчиков по результатам прямых измерений. Фактически измеряется первичный параметр. После окончания эксперимента данные подвергаются определённой обработки и вычислениям. При этом могут быть использованы различные методики обработки, математические модели и т.д., что является достоинством режима.