Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя

Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в развитии микроэлектроники, как в России, так и за рубежом прошел определенный этап, который позволил по иному посмотреть на проектирование современных радиотехнических приборов.

Возросла сложность приборов, но заметно уменьшились их габариты, что отражает общее развитие микроэлектронной элементной базы. Одну из ведущих ролей стали играть процессорные технологии, широко применяется цифровая обработка.

Современная система регистрации данных - это высокопроизводительный вычислитель, имеющий в своей основе процессор либо контроллер, накопитель информации большого объёма и высокоскоростные интерфейсы связи.

При построении системы регистрации необходимо учитывать все современные тенденции развития микроэлектроники. В первую очередь это микросхемы энергонезависимой памяти большого объёма. Прогресс именно в этой области позволяет построить компактную либо встраиваемую систему регистрации. Последние доступные решения в области микроконтроллеров позволяют применять такие интерфейсы как USB. В качестве основного звена, позволяющего совместить различные по интерфейсам узлы, могут применяться программируемые логические матрицы. Одна такая микросхема заменит десятки дискретных элементов, тем самым резко сокращая размеры системы регистрации. При этом потребляемая мощность будет минимальна и появится гибкость при построении аппаратной части.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя

Основным требованием, которое должно соблюдаться при осуществлении сопряжения разрабатываемой системы регистрации входных сигналов и промежуточных результатов обработки сигналов со специализированным вычислителем, является обеспечение штатного функционирования специализированного вычислителя без существенного ухудшения его динамических характеристик (не более 3 %).

В штатной работе специализированный вычислитель проводит измерения высоты и составляющих вектора путевой скорости с частотой 33 Гц. Цикл измерения разбит на два этапа:

- излучение и обработка результатов высотомерного канала;

- излучение и обработка результатов скоростного канала.

На рисунке 1.1 приведена циклограмма функционирования специализированного вычислителя. Из рисунка 1.1 видно, что процесс подготовки пакета скоростного канала, его излучения распределен по трем циклам работы специализированного вычислителя, в то время как выдача массива в разрабатываемую систему осуществляется в каждом цикле. На циклограмме работы показаны моменты времени, в которые вычислитель готов передать блок информации, относящийся к данному измерению. Из этого следует, что цикл работы разрабатываемого блока от приема информации до момента готовности принять очередной блок данных должен быть меньше 30 мс.

Такие исходные данные, как число импульсов в сеансе излучения, длительность излучения, период повторения импульсов, влияют на размер передаваемого блока информации. Передача информации из процессора 1879ВМ1 производится при помощи байтного скоростного интерфейса.

Скорость передачи информации составляет до 20 Мб/с. Работа этого интерфейса замедляет процессор на (12,5 - 15) %. Оптимальное время передачи информации составляет не более 5 мс, что приведет к снижению быстродействия системы на 2,5 %.

1.2 Выбор перечня и объема регистрируемой информации

Процессор ячейки АЦП-079-03, входящей в состав специализированного вычислителя, оперирует 32-х разрядными словами. Поэтому, данные, предназначенные для передачи от ячейки АЦП-079-03 к разрабатываемой системе регистрации данных, будут иметь минимальный размер, равный одному слову микропроцессора (32 бита).

Пакет данных для записи передается в систему регистрации данных на каждом цикле работы специализированного вычислителя. Для реализации последующей обработки информации, полученной в ходе испытаний, необходимо разделить пакеты между собой. Для этого каждый пакет начинается с определенного кода, являющегося признаком начала пакета и номера пакета. Также имеет смысл записывать внутреннее системное время специализированного вычислителя. Таким образом, для однозначной идентификации записанного пакета данных необходимы три следующих параметра:

- признак начала пакета данных. Для исключения случайного совпадения кода начала пакета с данными, признак начала пакета должен иметь размер равный двум словам микропроцессора (8байт);

- номер пакета. Исходя из условий технического задания, система регистрации данных должна обеспечивать время записи до 1 часа. При частоте прихода пакетов 1/33мс максимальное количество принимаемых пакетов будет порядка 11000 что меньше максимального числа, которое можно задать при помощи 32-х разрядного двоичного кода. Следовательно, для номера пакета можно использовать 1 слово микропроцессора (4 байта);

- системное время. Для передачи системного времени достаточно 1 слова микропроцессора (4 байта).

Для полного анализа работы высотомера наряду с результатами обработки полученных данных необходимо также иметь априорные данные.

Априорные данные вертикального канала приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Априорные данные вертикального канала.

Переменные, хранящие результаты обработки вертикального канала, приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Переменные, хранящие результаты обработки вертикального канала.

Переменные, хранящие априорные данные скоростного канала, приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Переменные, хранящие априорные данные скоростного канал.

Переменные, хранящие результаты обработки принятых данных по скоростному каналу, приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Переменные, хранящие результаты обработки принятых данных.

В итоге суммарный объем одного пакета информации получается равным 16 кбайт. В систему регистрации информации пакеты приходят с частотой 33 Гц, следовательно, за 1 час работы системы в нее придет 110 тыс. пакетов информации. Исходя из общего времени записи информации получается необходимый объем накопителя

Vнак= 16 кбайт · 110 тыс. пакетов 2Гб.

Для повышения надежности хранения информации, применим запись информации с двойным резервированием, следовательно, необходимый объем накопителя увеличится в два раза и составит 4 Гб.

1.3 Анализ конструкции

Разрабатываемая конструкция предназначена для сохранения в процессе натурных испытаний специализированного вычислителя информации. Блок должен быть совместим как механически, так и электрически с ячейкой специализированного вычислителя АЦП-079-03 и встраиваться в уже готовое изделие А-079, либо А-079-01. На рисунке 1.2 представлен эскиз ячейки специализированного вычислителя АЦП-079-03.

Рисунок 1.2 - Эскиз ячейки специализированного вычислителя АЦП-079-03

Ячейка АЦП-079-03 состоит из многослойной печатной платы размером 18090 мм, шести фиксированных точек, через которые при помощи винтов осуществляется крепление ячейки, и двух сигнальных разъемов Х1 и Х2 - типа ESQT-130-02-G-Q-368 с направляющими ATS-30-Q.

В таблицах 1.5 и 1.6 представлены контакты разъемов Х1, Х2 и соответствующие им сигналы.

Таблица 1.5 - Разъем Х1

Страницы: 1, 2, 3