2.8Принцип побудови обчислювальних комплексів для асутп

Синтез АСУ ТП для складних об'єктів немислимий без максимального використання засобів обчислювальної техніки. Однак продуктивність одиночних обчислювальних засобів (ОЗ) часто недостатня для рішення всієї безлічі АСУ. Тому (з урахуванням ієрархії керування) необхідно створювати обчислювальний комплекс (ОК), що представляє собою сукупність ОЗ, що забезпечують спільне рішення обчислювальних задач АСУ. В основі ОК, як правило, знаходиться універсальна могутня ЕОМ, а інші ОЗ, менш універсальні і продуктивні, можуть розміщатися в окремих підрозділах підприємства.

АСУ складним об'єктом складається з утворюючих її підсистем, зв'язаних визначеними зв'язками з АСУ в цілому. Підсистемами можуть бути: система одержання вихідних даних — вимірювальна підсистема, система використання вихідних даних — виконавча підсистема, система передачі даних між елементами підсистем і самих підсистем, система зв'язку й ін. Обчислювальний комплекс також є однієї з підсистем АСУ і призначений для виконання обчислювальних задач системи. Перевага ОК, що складається з декількох ОЗ, полягає в наступному. Велика система рідко залишається незмінної після введення її в лад. Вона, як правило, розвивається, щоб вирішувати більший обсяг задач і вирішувати ці задачі з більш високими показниками якості, а отже, і з більшої ефективністю. Тому обчислювальна підсистема повинна мати високі потенційні можливості розвитку, щоб еволюція системи не зажадала повного переустаткування обчислювальної підсистеми.

Модульний принцип побудови, що лежить в основі багатомашинного ОК, дозволяє значно простіше і дешевше нарощувати продуктивність ОК: додати одну чи кілька машин до уже .наявним простіше, ніж замінити одну могутню ЕОМ на нову, більш продуктивну. Модульний принцип дозволяє підвищити гнучкість і надійність ОК.

При побудові ОК для АСУ складними об'єктами виникають наступні проблеми.

1. Вибір раціональної структури ОК, тобто задача оптимального розподілу обчислювальних функцій системи керування між окремими ОЗ обчислювального комплексу.

2. Забезпечення сумісності ОК, тобто можливості спільної роботи ОЗ комплексу, що здійснюють між собою обмін інформацією і програмами.

Вважається помилковою думка про те, що визначення раціональної структури і складу ОК зводиться до простого компонування пристроїв, що маються в номенклатурі і володіють необхідними функціональними можливостями. При такому спрощеному підході до проектування ОК залишаються поза розглядом питання математичного забезпечення і «розроблений» комплекс може виявитися недієздатним.

Проблему вибору раціональної структури ОК можна сформулювати в наступному загальному виді. Нехай мається F — множина алгоритмів рішення обчислювальних задач (ВЗ) системи F={f_i} (i=1, 2,..., т), F, де т — загальне число ВЗ системи, і ці алгоритми реалізуються на безлічі ОЗ. Для комплектації ОК може бути використана безліч типів ОЗ Н={h_i} (i=1, 2, ...,р), НФ, де р—загальне число наявних типів ОЗ.

Позначимо далі безліч ОЗ, що складають ОК, через А={a_q} (q=1, 2, ...,r) А, де r-загальне число ОЗ у комплексі.

Нас будуть цікавити підмножини A_j і F_j. Вони характеризують відповідно склад ОЗ і склад обчислювальних задач у кожнім підрозділі підприємства. A_j={а_jl} — підмножина ОЗ l-го типу, що входять до складу j-го підрозділу; A_j може бути порожньою підмножиною, тобто ОЗ якогось типу в якомусь підрозділі може не бути; F_j={f_ij} підмножина i1-х алгоритмів, призначених для реалізації на ОЗ j-го підрозділу.

При розподілі обчислювальних функцій системи можлива безліч рішень S={s_t}. Тут t=(ijl) - індекс рішення по призначенню i-го алгоритму на ОЗ l-го типу, що розміщається в j-м підрозділі. Для оцінки якості можливих рішень можна використовувати безліч приватних показників якості ОК квк={k_g} (g=1, 2, .... v), де v - загальне число приватних показників якості ОК. Позначимо через K показники якості інших підсистем K={k_u} (u=1, 2, ..., w), w — загальне число показників якості інших підсистем. При заданих умовах функціонування системи U і при фіксованих показниках якості інших підсистем K, показник якості Квк є функцією функцією елементів безлічей Р, А, Н та обраного рішення

Квк=Квк(F, А, Н, s_tS , U) (1)

У той же час показник якості В ОК являє собою аргумент функції ефективності Е системи, що обслуговується, при фіксованих значеннях показників якості інших підсистем:

Е=Е(Квк; k=const) (2)

Задача вибору раціональної структури ОК складається у визначенні сукупності таких підмножин F_j0, A_j0, що задовольняють умові максимуму загальної ефективності системи

max Е=Е[Квк,F₀, A₀, Н, s_tS , U) k=const] (3)

При такій постановці задача вибору структури ОК розпадається на кілька самостійних задач.

1. Вибір безлічі показників якості ОК, що найбільше раціонально характеризує ступінь задоволення комплексу своєму призначенню.

2. Визначення залежностей між показниками якості ОК і параметрами системи, тобто одержання вираження (1).

3. Установлення залежностей між показниками якості системи і показниками якості ОК, тобто визначення вираження (2).

4. Визначення оптимальних показників якості ОК, що забезпечують екстремальне значення функції ефективності системи.