Рис. 7.5

При проектировании УУ в зависимости от технико-экономических показателей (капитальных и эксплуатационных затрат, простоты и удобства эксплуатации, надежности, быстродействия и т. д.) может быть принято одно из двух альтернативных решений о реализации частного алгоритма функционирования: в ЦУУ или в МПМ, находящихся непосредственно у БОУ. В дальнейшем программу МПМ и аппаратные средства, реализующие частный алгоритм Ai, будем называть автономным функциональным блоком (АФБ).

Когда частные алгоритмы функционирования реализуются в АФБ, яа ЦУУ возлагается задача по выполнению алгоритма над частными алгоритмами, т. е. координация работы АФБ. Однако в ЦУУ могут выполняться и некоторые частные алгоритмы функционирования, если по каким-либо причинам их реализация в АФБ оказывается менее предпочтительной.

После выполнения алгоритма функционирования 21{ вырабатывается сигнал прерывания для реализации частного алгоритма 2l,+i очередной фазы. При этом если Щ реализуется в АФБ, то в ЦУУ сигнал прерывания вырабатывает АФБ<. По этому сигналу, являющемуся по существу сигналом заявки на выполнение алгоритма 2t»-i-i, ЦУУ принимает решение о постановке указанного алгоритма в очередь на ожидание или о его реализации, возможно с прерыванием выполняемого в данный момент другого частного алгоритма. Если Л-г+\ должен выполняться в АФБ, то ЦУУ вырабатывает сигнал занятия и активизирует соответствующий АФБ. Если же SIj+i должен выполняться в ЦУУ, то активизируется соответствующая программа непосредственно в ЦУУ.

В качестве ЦУУ децентрализованного ММУС до последнего времени использовались мини-ЭВМ или машины более высокой производительности. Однако с появлением высокопроизводительных микропроцессоров и микро-ЭВМ вполне возможно использовать в качестве ЦУУ микро-ЭВМ и МПМ с высокопроизводительными микропроцессорами.

При управлении ЦУУ множеством параллельно выполняемых в ОУ технологических процессов в режиме разделения времени может оказаться, что из-за ограниченного быстродействия ЦУУ время осуществления технологического процесса окажется выше допустимого. Тогда можно или использовать более быстродействующее ЦУУ, или реализовать часть частных алгоритмов функционирования в АФБ.

Как первый, так .и второй пути решения давной задачи связаны с дополнительными затратами. Однако второй путь, как правило, оказывается более предпочтительным, так как переход к более быстродействующей модели ЦУУ, если это вообще возможно, обычно приводит к значительному удорожанию ММУС. Кроме того, перевод Щ в АФБ, сокращает объем управляющей информации, передаваемой между ЦУУ и АФБ, а следовательно, дополнительно уменьшает число соединений (проводность) ММУС.

Ниже описывается метод, позволяющий оптимально выбрать те частные алгоритмы функционирования, которые можно выполнять в АФБ, сохранив необходимую производительность ММУС без увеличения быстродействия ЦУУ при минимальных дополнительных затратах на введение

АФБ.

При наиболее простой циклической дисциплине обслуживания поступивших заявок на выполнение частных алгоритмов реализация заявок осуществляется по принципу «первым пришел - первым обслужен». Если в момент начала обслуживания заявки на Ai не окажется свободного АФБ требуемого типа i, т. е. такого, где может быть выполнен 21{, заявка ставится в очередь на ожидание. Освободившиеся АФБ, занимаются для выполнения Щ в порядке поступления заявок в очередь.

Требуемая производительность ММУС задается величиной среднего допустимого времени выполнения технологического процесса Гдоп. Задача состоит в выборе такой структуры ММУС, которой соответствует при заданном быстродействии ЦУУ наименьшая суммарная стоимость всех АФБ, входящихвсоставэтойсистемы,

посравнениюсдругимиструктурами,обеспечивающимизадан-

нуюпроизводительность.Приэтомпредполагается,чтозадано

максимальноечислоNодновременновыполняемыхтехнологиче-

скихпроцессов,которымидолжнауправлятьпроектируемая

ММУС;допускаетсяуправлениеразличнымитехнологическими

процессами на основе различных алгоритмов функционирования и известны вероятности рj выполнения каждого алгоритма функционирования ММУС 2Р, j=\, N, р1+ ... +pN=\, где N- число различных алгоритмов функционирования.

Для каждого алгоритма St7 задана соответствующая матрица вероятностей перехода от одного частного алгоритма к другому. Известны средние длительности выполнения каждого частного алгоритма в ЦУУ-/, и в АФБ-гдфБЛ , а также стоимость АФБ,-Сг„

1=1, ... , от, где т-число различных частных алгоритмов во всех заданных алгоритмах функционирования.

Метод выбора структуры ММУС состоит из двух этапов. На первом этапе выбираются типы АФБ, создание которых может обеспечить требуемую производительность ММУС, а на втором этапе определяется число АФБ каждого типа.

Представим алгоритм функционирования 21. в виде логической схемы алгоритма ЛСА, где в качестве i-го члена ЛСА 21 используется частный алгоритм 2t\ Тогда все N алгоритмов 21, а" представим в виде объединенной ЛСА 21 [З], а зная матрицы переходных вероятностей для каждого из объединяемых алгоритмов функционирования и вероятности их выполнения, можно получить матрицу переходных вероятностей L для объединенного алгоритма.

Решая матричное уравнение aL=a, определяем неподвижный вероятностный вектор а. Затем определяется &, элементы которого ai= (1/ад)а, нормированы в предположении, что а\==1, где ад и &к-элементы соответствующих векторов а и а, сопоставленные с оператором концаАъ объединенной ЛСА 2t. Тогда среднее время однократного выполнения объединенного алгоритма 2t

т

Т-ер-2 а;*„(7.3>

»=i

где а, есть среднее число выполнения частного алгоритма 21, при однократной реализации объединенного алгоритма 21. При этом заметим, что из условия объединения N алгоритмов функционирования [3] следует, что однократному выполнению объединенного алгоритма 21 соответствует однократное выполнение одного из объединяемых алгоритмов 21, /=1, ... , N, в зависимости от необходимости управления тем или иным технологическим процессом. В связи с этим в дальнейшем будем различать однократное выполнение объединениого алгоритма 21 и однократное выполнение объединенного алгоритма 2I7.

Если разница между средним и допустимым временем выполнения алгоритма функционирования, меньше или равна нулю, т. е,

B=TCV-Гдоп<0,

то заданное быстродействие ЦУУ обеспечивает требуемую производительность ММУС и, следовательно, необходимости в создании АФБ нет. В этом случае микропроцессорные модули в ММУС либо выполняют функции по согласованию работы ЦУУ с БОУ, либо вообще не создаются, т. е. используется централизованный принцип построения ММУС.

Если Тср>7доп, то быстродействие ЦУУ недостаточно и необходимо ввести АФБ, которые за счет параллельной работы с ЦУУ по выполнению алгоритмов функционирования обеспечили бы необходимую производительность ММУС.

Обозначим среднюю величину сокращения затрат времени ЦУУ на обслуживание алгоритма 21 при выполнении частного алгоритма фазы 2t; в АФБ, через bi, т. е.

=°;(-*;), (7лу

где ti - время занятости ЦУУ выполнением 21; при наличии АФБг (т. е. время, затрачиваемое ЦУУ на активизацию АФБ и восприятие сигнала прерывания от АФБг после окончания выполнения в нем частного алгоритма 21;). Тогда среднее значение сокращения времени занятости ЦУУ выполнением алгоритма 21 составит л Ьл,

1лт.

Первый этап построения структуры ММУС состоит в выборе такого подмножества частных алгоритмов фаз, реализация которых в АФБ обеспечивает необходимую производительность ММУС, т. е. выполнение следующего неравенства:

j}bt>B.(7.5)

Назовем подмножество частных алгоритмов /л{Лц Лц}, 1Sstn, допустимым подмножеством, если удовлетворяется условие (7.5). Минимально допустимым подмножеством будет такое допустимое подмножество, исключение из которого какого-либо алгоритма приводит к нарушению неравенства

(7.5).

Два подмножества R{ и Rj назовем сравнимыми, если они содержат одинаковое число частных алгоритмов и каждому частному алгоритму 2t; sA, можно взаимно-однозначно поставить в соответствие частный алгоритм 2Г; »е/?„ так что при>,7Л-ЛуЛ выполняются условия

bi{>biV cit<cJt(7-6)

где Cit(Cjt)-стоимость одного АФБ, (АФБ,) и г/<Лг/„)-удельная нагрузка на одну группу АФБЛ(АФБЛ), т. е. нагрузка на афб.(,(афб„) при однократном выполнении 21.

При невыполнении условия (7.6) подмножества являются несравнимыми. В случае выполнения условия (7.6) для двух подмножеств Ri и Rj подмножеству Ri соответствует равноценная или более экономичная структура ММУС, чем подмножеству Rj. Поэтому будем говорить, что из двух сравнимых подмножеств подмножество Rj покрывается подмножеством Ri.