Назначения

В состав операционных блоков <2>, работающих совместно с ОУ, входят блоки линейных (суммирования, инвертирования, интегрирования, диф­ференцирования, умножения на константу) и нелинейных (умножения, деления, извлечения квадратного корня, реализации функций одного или двух переменных и времени) операций. Набор блоков нелинейных опе­раций может комплектоваться по выбору и в малых АВМ они бывают сменными. Следовательно, при решении задачи на АВМ операционные блоки посредством системы коммутации настраиваются на совмест­ную работу с ОУ, образуя необходимые конфигурации для выполнения тех или иных функций или операций. Система масштабирования служит для задания постоянных и/или переменных масштабных коэффициентов, обеспечивая важный этап подготовки АВМ к решению задачи; от выбора этих коэффициентов в значительной степе­ни зависит точность результата решения задачи; масштабные коэффи­циенты можно задавать вручную и/или автоматически.

Система коммутации обеспечивает необходимую информацион­ную связь между отдельными блоками АВМ посредством кабелей, ком­мутируемых программно. Система контроля и индикации обеспечива­ет контроль состояния ОУ и операционных блоков в процессе решения ими задачи; результаты работы системы регистрируются, как правило, на осцилографах, самописцах и плоттерах. Система управления обеспечивает синхронизацию работы всех узлов АВМ; пользователь через пульт управления инициирует ее работу в одном из двух режимов: подготовки и решения задачи. В первом режиме производится настройка всех нужных блоков АВМ и их коммутация, а во вторам — решение задачи с заданными условиями и вывод результатов (однократно или многократно). Наконец, служебная система поддерживает нужный терморежим для операционных блоков посредством системы воздушно­го охлаждения, а также стабильность напряжения и тока, необходимые для работы блоков. Так как изменение поступающих напряжений интерпретируется АВМ как изменение значений переменных решаемой задачи, то к стабильности напряжения предъявляются особые требования.

К элементам, используемым в АВМ предъявляется ряд требований, обеспечивающих такие важные ее характеристики, как функциональное назначение, точность, производительность, надежность и удобство под­готовки задач. Выбор элементной базы АВМ существенным образом определяет ее техникоэксплуатационные и стоимостные характеристики. Наряду с традиционными механической и электрической основами ис­пользуется АВТ и на пневматической основе, что обусловлено наличием аналогий между процессами в электрических и пневматических цепях. Так как потенциал и ток в электрических цепях определяются соответ­ственно плотностью и потоком электронов, то в качестве пневматических параметров-аналогов естественно принять соответственно давление и молекулярный расход газа в единицу времени через сечение проводника. Можно определить систему параметров-аналогов, инвариантную к со­ставу газа. Показано, что теория электрических цепей при опреде­ленных условиях может вполне адекватно описывать пневматические цепи. В связи с этим разработан ряд действующих проектов пневмати­ческой ВТ (ПВТ), в первую очередь, аналогового типа (преобразователи, сумматоры, интеграторы и др.), а также дискретного и гибридного типов. Однако, несмотря на промышленный выпуск ряда устройств ПВТ, о сколь-нибудь серьезной конкуренции с ЭВТ говорить не приходится по целому ряду причин (надежность, минитюаризация, быстродействие, точность и др.). Вместе с тем, ПВТ вполне оправдана в производствах, связанных с широким применением пневмоавтоматики.

Персональные АВМ. В последние годы подобно развитию ЦВМ налицо тенденция к персонализации АВМ, о чем свидетельствует рост их производства и разнообразие моделей, среди которых можно от­метить серии АВМ MEDA (Чехия), EAI, Dornier (США) и др. Персональные АВМ производятся, как правило, настольного или напольного вариантов с использованием современных электронных техно­логий и позволяют решать широкие классы задач математического моде­лирования относительно невысокой размерности. Класс персональных, как правило, составляют малые АВМ. Оценки показывают, что на них может успешно решаться не менее половины задач, решаемых ныне другими классами АВМ.

Основные характеристики АВМ. Приведем краткую сравнительную характеристику АВМ и ЦВМ по наиболее интересным показателям (табл. 1).

Таблица 1

Показатель	АВМ	ЦВМ
Тип информации	непрерывный	дискретный
Изменение значений	величиной напряжения	числовым значением
Базовые операции	арифметические, интегрирование	арифметические
Принцип вычислений	высоко-параллельный	последовательно-параллельный
Режим реального времени	без ограничений	ограниченные возможности
Динамическое изменение решаемой задачи	посредством системы коммутации	в диалоговом режиме
Основные профессиональные требования к пользователю	профессиональные знания + методика моделирования	знание основ ПО, систем программи­рования, методов алгоритмизации
Уровень формализации задач	ограничен моделью решаемой задачи	высокий
Способность решения логических задач	ограниченная	высокая
Точность (<р) вычислений	10-^4	10-^40
Показатель	АВМ	ЦВМ
Диапазон представимых чисел	10^-4 - 10^4	не уже 10^-40 - 10^40
Класс решаемых задач	описываемые алгебро- и диффуравнениями	любые задачи
Специальные функции	ограниченный набор, низкая точность	широкий класс
Документирование данных и программного обеспечения	ограниченное	высокоразвитое
Уровень минитюаризации	ограниченный	высокий
Сферы применения	ограниченные	практически везде
Пользовательский интерфейс	низкого уровня	высокого уровня

Из сравнительного анализа вытекают два важных следствия:

АВМ (в отличие от ЦВМ) являются специализированной ВТ, наиболее при­способленной к работе в системах автоматического контроля и управ­ления, а также при решении ряда важных задач математического и физического моделирования;

гибридная ВТ, сочетающая сильные стороны аналогового и дискретного принципов обработки информации, является перспективным направлением развития современной элек­тронной ВТ.

Дата добавления: 2015-04-25