Неалгоритамски методи на дигитално моделирање. Вовед

9. Дигитален видео надзор Досега, повеќето од темите што се дискутирани во оваа книга се поврзани со аналогни видео сигнали. Повеќето модерни системи за видео надзор сè уште користат аналогни камери, иако се поголем број на производители нудат

2.2. Неалгоритамски методи

дигитално моделирање.

Брзината на решавање на голем број сложени проблеми со користење на програмско-алгоритамски метод на дигитален компјутер за општа намена е недоволна и не ги задоволува потребите на инженерските системи за дизајн со помош на компјутер (CAD). Една од овие класи на проблеми, широко користени во инженерската практика при проучување на динамиката (минливи процеси) на комплексни системи за автоматизација, се системи на нелинеарни диференцијални равенки од висок ред во обични деривати. За да се забрза решавањето на овие проблеми, CAD софтверот и хардверските системи може да вклучуваат, покрај главниот (водечки) дигитален компјутер за општа намена, GVM кои се ориентирани кон проблеми за решавање на нелинеарни диференцијални равенки. Тие се организирани врз основа на дигитално математичко моделирање со помош на неалгоритамски метод. Вториот ви овозможува да ја зголемите продуктивноста на CAD поради вродениот паралелизам на процесот на пресметување, а дискретниот (дигитален) метод на претставување математички количини ви овозможува да постигнете точност на обработка не полоша отколку во дигитален компјутер. Овие GVM користат два методи за дигитално моделирање:

1. Моделирање со конечни разлики;

2. Моделирање на празнење.

Првиот метод што се користи во GVM како што се дигиталните диференцијални анализатори (DDA) и машините за дигитална интеграција (DIM) е добро познатиот метод за приближни (чекор-по-чекор) пресметки на конечни разлики. Дигиталните оперативни единици на GVM, изградени на дигитални кола, обработуваат прилично мали дискретни зголемувања на математичките величини пренесени по комуникациските линии помеѓу оперативните единици. Влезните и излезните математички величини се претставени, складирани и зголемени во дигитални n-битни кодови во бројачи нагоре/надолу или регистри на акумулатори.

Зголемувањето на сите количини обично се шифрира во една единица со низок ред: D:=1ml. Р. Ова одговара на квантизација по ниво на сите обработени величини со постојан чекор на квантизација D=1. Следствено, стапката на зголемување на сите количества на машината е ограничена: |dS/dx|£1.

Знаците на зголемувања од еден бит се кодираат со користење на методот за кодирање на знаци на двожични комуникациски линии помеѓу оперативните единици:

https://pandia.ru/text/78/244/images/image002_51.gif" width="476" height="64 src=">,

каде DSi=yiDx е зголемувањето на интегралот во i-тиот чекор на интеграција, а i-тата ордината на субинтегралната функција y(x) – yi се пресметува со акумулирање на неговите инкременти:

https://pandia.ru/text/78/244/images/image004_39.gif" width="208" height="56 src=">

со воведување на константен нормализирачки коефициент kn = 2-n, зголемувањата на излезите на интеграторите се формираат последователно и се обработуваат во следните интегратори исто така последователно. Исклучок е интеграцијата на збирот на неколку интегранд функции

https://pandia.ru/text/78/244/images/image006_34.gif" width="239" height="56 src=">

Потоа, долж неколку m влезни линии, 1-тото зголемување може синхроно да стигне до некој j-ти чекор. За секвенцијално собирање, тие се распоредени во еден чекор користејќи линии за одложување, зголемувајќи ја фреквенцијата на часовникот на влезниот акумулирачки собирач за m пати. Според тоа, бројот на функции за сумирање интегранд обично е ограничен на две: m=2.

Структурната организација на дигиталниот интегратор-содавач е многу едноставна. Конструиран е во форма на сериско поврзување на следните функционални единици:

· 2OR коло со линија на задоцнување tз=0,5t на еден од влезовите

· Влезен акумулирачки собирач на зголемувања на интегранд функции, кој ги акумулира нивните n-битни ординати според влезните зголемувања:

https://pandia.ru/text/78/244/images/image008_28.gif" width="411" height="194 src=">

Кога Dх:=(10) кодот yk се пренесува без промени, а кога Dх:=(01) излезот формира код инверзен на влезниот код yk.

· Интегрален излезен генератор на зголемување: DSi:= единица за прелевање Si, претворајќи го знакот за прелевање во биполарен инкрементен код (наједноставно се имплементира ако негативните акумулирани броеви Si се претставени во модифициран код: директен, инверзен или комплементарен). Соодветниот блок дијаграм на дигиталниот интегратор е прикажан на сл. 9.14 (стр.260) од учебникот. Во кола со дигитални модели, се користи следниов симбол за дигитален собирач-интегратор:

"Zn." го означува знамето за инверзија (-) доколку е потребно. Важна предност на овој метод на дигитално моделирање со конечни разлики е тоа што истиот дигитален интегратор, без промена на неговите кола, се користи за извршување на линеарни и нелинеарни операции неопходни за решавање на обичните диференцијални равенки. Ова се објаснува со фактот дека при програмирање на CDA и CIM, оригиналните равенки во деривати се претвораат во равенки во диференцијали. Ајде да ги погледнеме наједноставните програми за дигитални модели:

1. множење на променливата x со константата k:

Преминувајќи кон диференцијалите dS=кdx, ќе се погрижиме оваа операција да ја врши еден интегратор со неговото соодветно почетно поставување:

3. Множење S=xy, или во диференцијали dS=xdy+ydx.

4.2. тригонометриски функции, на пример y=sinx, што е решение за диференцијална равенка од втор ред (од ), или во диференцијали

Имајќи предвид дека создавањето на овие компјутери ориентирани кон проблеми бара значителни дополнителни трошоци, при конструирањето технички CAD алатки, често се користи поедноставен метод за нивно организирање со комбинирање на масовно произведени дигитални компјутери за општа намена и електронски аналогни компјутери (AVM) изградени на оперативни засилувачи во компјутерски комплекс . Дигиталниот компјутер и дигиталниот компјутер се комбинираат со користење на стандарден уред за конверзија и интерфејс (CTD), кој се состои главно од ADC и DAC. Комплексен проблем што треба да се реши е рационално поделен на 2 дела помеѓу аналогни и дигитални процесори при програмирање на комплексот. Покрај тоа, аналогниот дел е најчесто ориентиран кон проблем при решавање на диференцијални равенки и се користи во општиот процес на пресметување како брза потпрограма.

2.3 Архитектура на хибридни компјутерски системи (HCC).

2.3.1. структура на аналогно-дигиталниот компјутерски комплекс (ADCC)

GVK или ATsVK е компјутерски комплекс кој се состои од дигитален компјутер и автоматски компјутер за општа намена, комбинирани со помош на UPS-от, а во дигиталниот дел содржи дополнителен софтвер за автоматизирање на програмирањето на аналогниот дел, управување со размена на информации помеѓу аналогниот и дигитални делови, следење и тестирање на аналогниот дел, автоматизација на влезно-излезни процедури.

Да го разгледаме блок дијаграмот на ADCC со наједноставниот UPS-от, изграден на едноканални префрлени ADC и DAC. За да се создадат предуслови за автоматизирање на програмирањето AVM под контрола на дигитален компјутер, следните дополнителни блокови се воведени како дел од хардверот AVM:

1. Рачно прилагодливите променливи отпори (потенциометри) на влезовите на операционите засилувачи во збир на работни единици (NOB), познати за вас од лабораториската работа на TAU, се заменуваат со дигитално контролирани отпори (DCR), кои се користат како DAC интегрирани кола;

3. Автоматското поврзување на оперативните единици во согласност со колото на аналогниот модел изготвено во дигиталниот компјутер (клаузула 2.1) се врши со автоматско префрлување коло (ASC) со користење на бинарниот префрлен вектор на клучевите SAC, формиран во дигиталниот компјутер и се складира за време на решавањето на проблемот во конфигурацискиот информациски регистар (RN) во UPS-от.

AVM режими на работа: подготовка, стартување, стопирање, враќање во почетната состојба, излез на резултати на аналогни периферни уреди (снимачи на графикони, уреди за снимање таблети со две координати - DRP) се поставуваат од страната на компјутерот преку контролната единица на UPS-от ( UPS BU).

Контролната единица на UPS-от исто така врши меѓусебна синхронизација на работата на дигиталниот компјутер и автоматскиот компјутер: пренесува сигнали за надворешни прекини од аналогниот модел до дигиталните програми на дигиталниот компјутер, под контрола на програмите за дигитални делови го синхронизира снимањето на точки во аналогниот модел, конверзија на напоните на овие точки во дигитални кодови и пренос на вторите преку BSK и каналниот влез-излез во RAM меморијата на дигиталниот компјутер; или слично, обратна конверзија на дигитални кодови во електрични напони и напојување на последните до бараните точки на влезовите на работните единици на аналогниот модел. Овој принцип на функционална организација на интеракција помеѓу дигиталните и аналогните делови е поддржан во хардвер со UPS блокови: ADC и DAC, AM и ADM - аналоген мултиплексер и демултиплексер, ML - влезни и излезни аналогни мемориски блокови изградени на различни слични примероци за складирање кола (SSC). Влезовите на влезниот SVX (лево) се поврзани со потребните точки на колото на аналогниот модел (излези на соодветните работни блокови). Во потребните дискретни временски моменти, под контрола на дигитален компјутер, од аналогниот модел се земаат поединечни примероци ординати на аналогни сигнали (електрични напони) и се складираат во системот за привремено складирање. Потоа излезите на SVR се испитуваат од AM мултиплексерот и нивните излезни напони се претвораат од ADC во дигитални кодови, кои во режимот на директен пристап како блок од броеви (линеарна низа) се запишуваат на OP на дигиталниот компјутер.

При инверзна конверзија, SVX излезите од втората група на ML излезната аналогна меморија (десно) се поврзани, под контрола на дигиталниот компјутер, со потребните влезови на оперативните единици на аналогниот модел и SVX влезовите се поврзани со излезите на аналогниот демултиплексер, чиј влез се напојува со излезниот напон на DAC. Во режимот за директен пристап, блок од броеви се чита од ОП на дигиталниот компјутер. Секој од броевите се претвора во електричен напон во DAC, кој под контрола на дигиталниот компјутер со помош на вклучен ADM се евидентира за складирање во еден од складиштата за привремено складирање. Добиениот сет од неколку напони се складира во неколку системи за привремено складирање за временски интервал одреден од дигиталната компјутерска програма (на пример, додека се решава проблем во аналогниот дел) и се обработува од аналогни оперативни единици.

2.3.2. Методи на организирање аналогни -

дигитално пресметување.

Принципот на наизменични режими на работа на дигитални компјутери и автоматизирани компјутери, со што се намалува сложеноста на контролниот систем.

ATsVK се користат за аналогно-дигитално моделирање на комплексни системи за автоматизација кои содржат контролни дигитални компјутери, како и за забрзување на решавањето на сложени математички проблеми кои бараат прекумерна потрошувачка на мемориски ресурси и време на компјутерски компјутер. Во првиот случај, контролните алгоритми се програмски симулирани на дигитален компјутер, а во автоматскиот компјутер се програмира аналоген математички модел на контролниот објект, а ACVK се користи како комплекс за дебагирање и верификација на контролните алгоритми, земајќи ги предвид нелинеарноста и динамиката на контролниот објект, кои се многу тешко да се земат предвид при развивање алгоритми, доколку постојано не се решаваат диференцијалните равенки на објектот за да се одреди неговиот одговор на секое ново контролно дејство.

Во вториот случај, на пример, кога се решаваат диференцијални равенки, општиот незгоден проблем на приближните пресметки се дели на два дела, обично се поставуваат пресметковно интензивни пресметки во аналогниот дел за кој е дозволена грешка од 0,1...1%.

Според принципот на горенаведената поделба на задачата на два дела и методот на организирање на интеракцијата помеѓу AVM и дигиталниот компјутер, современите дигитални компјутери се поделени во 4 класи на аналогно-дигитално пресметување

Класите 1,2,3 може да се имплементираат врз основа на разгледуваната структурна организација на ADCC со поедноставен UPS-от изграден на едноканални ADC и DAC.

Класата 1 е наједноставна во смисла на организирање на интеракцијата помеѓу AVM и дигиталниот компјутер. Дигиталните и аналогните делови работат во различно време, и затоа нема големи барања за синхронизација на работата на AVM и дигиталниот компјутер и брзината на дигиталниот компјутер и UPS-от.

Класата 2 бара посебна организација на наизменични режими на работа на AVM, DVM и UPS во секој циклус на пресметки и интеракција

Бидејќи AC и CC не работат истовремено, нема проблеми со нивната синхронизација и не се поставуваат големи барања за брзината на UPS-от и дигиталниот компјутер. Класи на проблеми што треба да се решат: оптимизација на параметри на аналогниот модел, параметарска идентификација, моделирање на случајни процеси со методот Монте Карло, аналогно-дигитално моделирање на системи за автоматска контрола не во реално време, интегрални равенки.

Класата 3 бара различна организација на наизменичните режими на работа на AVM, TsVM и UPS-от.

Во фазата А, во AC и CC истовремено се извршуваат 2 парцијални задачи од една сложена задача, компатибилни со време. Во CC во фаза Б, дискретните вредности на функциските аргументи најчесто се добиваат од AC и се складираат, потоа во фазата А, од нив се пресметуваат ординатите на сложените функции и се подготвуваат за AC, кои во следната фаза Б се пренесуваат во AC, каде што се складираат во аналогни мемории (SVH), а потоа се користат во следната фаза А во аналогни пресметки итн. Класи на проблеми што треба да се решат: итеративни пресметки, решавање на обични дифури со дадени гранични услови , динамични проблеми со чисто доцнење на аргументи, интегрални равенки, парцијални диференцијални равенки. Во класа 3, нема големи барања за брзината на дигиталниот компјутер и дигиталниот компјутер, но потребна е прецизна синхронизација на работата на дигиталниот компјутер и дигиталниот компјутер во фаза Б, бидејќи поради стопирање на дигиталниот процесор, асинхрона контрола преносот на податоци е невозможен, а синхрониот пренос на податочните блокови се врши под контрола на контролорот за директен пристап во меморијата (KPDP) преку дигиталниот компјутерски влезно/излезен канал.

Класата 4 е најчесто аналогно-дигитално моделирање на дигитални автоматски контролни системи во реално време за проверка и дебагирање на контролни дигитални компјутерски програми во динамика. Тој е најкомплексен во однос на организирање на интеракцијата и синхронизацијата на работата на AVM и дигиталниот компјутер, бидејќи тука се комбинираат фазите А и Б, постои постојана меѓусебна размена на податоци во текот на процесот на пресметка, а со тоа и употребата потребен е дигитален компјутер и UPS со максимална брзина.

Структурната организација на UPS-от, дадена погоре и погодна за класите 1,2,3, не е применлива во класата 4. Последната класа бара повеќеканална организација на ADC и DAC без мултиплексирање со дополнително вклучување на паралелни тампон регистри на влезот и излезот од датотеката BSC, размена со OP на дигиталниот компјутер во режим на директен пристап. Содржината на секој регистер или се конвертира со посебни паралелно поврзани DAC при пренос на податоци до AVM, или генерирана од одделни паралелно поврзани ADC при пренос на податоци од AVM на дигитален компјутер.

2.3.3 Карактеристики на софтверот ACVK.

За да се автоматизира AVM програмирањето со користење на дигитален компјутер и целосно да се автоматизира аналогно-дигиталниот процес на пресметување, традиционалниот дигитален компјутерски софтвер за општа намена (види Сл. 13.2 стр. 398 во учебникот) е дополнет со следните софтверски модули:

1. Програмите за обработка вклучуваат дополнителни преведувачи од специјални јазици за аналогно-дигитално моделирање, на пример Fortran-IV, дополнети со потпрограми на проширен јазик на собранието што содржи специјални аналогно-дигитални команди, на пример, за контролирање на аналогниот дел со помош на дигитален компјутерска програма, организирање на пренос на податоци помеѓу дигитални фреквенции и наизменична струја, обработка на прекини на програми за централна фреквенција иницијализирани од аналогниот дел; се создава аналогно-дигитален систем за компајлирање;

2. Програмите за работа, дебагирање и одржување вклучуваат двигател за размена меѓу машините за контролирање на аналогниот дел како периферен процесор, програми за графички приказ, снимање и анализа на резултати;

3. Библиотеката на применети програми опфаќа програми за пресметување на функции и стандардни математички аналогно-дигитални програми;

4. Тестовите на UPS-от и тестовите на оперативните единици AVM се вклучени во програмите за дијагностичко одржување;

5. Цела палета на дополнителни контролни модули е воведена во програмите за контрола на ОС:

Систем за автоматизација за аналогно програмирање (SAAP), кој се состои од лексички анализатор; анализатор(проверка на усогласеноста на аналогната програма внесена во алгоритамскиот јазик со правилата за синтакса за снимање); генератори на блок дијаграми(состав и кодирање на кола на аналогни модели со користење на методот на намалување на редот и имплицитните функции, како во став 2.1); блок на програми за пресметка(скалирање на аналогниот модел како во клаузула 2.1, дигитално софтверско моделирање на аналогниот дел на дигитален компјутер со единечна пресметка за пресметување на очекуваните максимални вредности на променливите и разјаснување на скалирањето на аналогниот модел, како и создавање датотека за статичко и динамичко управување на аналогниот дел по неговото програмирање); програми за излезна презентација(приказ и плотер на синтетизираната структура на аналогниот модел, контролен отпечаток на аналогни програмски кодови, фактори на скала, статички и динамички контролни датотеки);

· Услуга за синхронизација и интеракција на автоматизирани компјутери и дигитални компјутери (имплементација на наизменични режими на работа);

· Сервис за обработка на прекини иницијализирани од аналогниот дел;

· Програма за управување со размена на податоци помеѓу AVM и дигитален компјутер;

· Програма за управување со вчитување на шифри на кола од аналогни модели во SAC (во RN);

· Програма за контролирање на режимот на статичка и динамичка контрола (дебагирање на аналогната програма вчитана во AVM).

Врз основа на резултатите од автоматизацијата на аналогно-дигиталното програмирање на магнетниот диск на домаќинскиот дигитален компјутер, покрај традиционалните дигитални датотеки, се креираат и следните дополнителни датотеки со податоци, користени од горенаведените дополнителни модули на софтверот ACVK: аналогни блок-датотека, датотека за префрлување (за SAC), датотека за статичка контрола, датотека за динамичка контрола, датотека за подготовка за аналогни функционални конвертори, библиотека на стандардни аналогни-дигитални програми за приклучување.

2.3.4. Јазици на аналогно-дигитално моделирање.

Разгледуваната архитектура на дигиталниот компјутер ви овозможува да опишете и внесувате аналогно-дигитални програми само во домаќинскиот дигитален компјутер на алгоритамски јазици на високо ниво. За таа цел, традиционалните дигитални програмски јазици се надополнуваат со специјални оператори за опишување објект за аналогно моделирање, организирање пренос на податоци помеѓу AC и DC, контролирање на аналогниот дел со помош на дигитална компјутерска програма, обработка на прекини од аналогниот дел, поставување параметрите на аналогниот модел, следењето на аналогниот дел, поставувањето информации за услугата итн.

Се користат универзални јазици, преведени со компилација (Fortran IV) или толкување (BASIC, Gibas, Focal, HOI), дополнети со специјални потпрограми во собранието, обично повикани од операторот Call... со означување на идентификаторот на саканата потпрограма.

Со цел да се зголеми брзината на работа на CAAP, тој обично се опишува и користи специјализирани јазици за аналогно-дигитално моделирање на влезот: CSSL, HLS, SL – 1, APSE, а за интерно толкување Полишкиот јазик (обратно полски нотација).

Следниве аналогно-дигитални макро инструкции може да се внесат во универзални компајлирани јазици:

1. СПОТ АА x– поставете го потенциометарот (DCC) во аналогниот дел со адреса AA на положбата (вредноста на отпорот) што одговара на вредноста на дигиталниот код зачувана во OP на дигиталниот компјутер на адреса x;

2. MLWJ AA x– прочитајте ја аналогната вредност на излезот од работната единица во наизменична струја со адреса AA, подложете ја на конверзија од аналогно во дигитално и запишете го добиениот дигитален код во ОП на дигиталниот компјутер на адреса x. Интеракцијата помеѓу аналогниот дел и дигиталниот дел може да се опише како процедурален повик:

Повикајте JSDA AA x, каде што JSDA е соодветниот идентификатор на потпрограмата за приклучок на јазик на собранието, на пример, процедура за инсталација - поставете ја вредноста x од излезот DAC на адресата AA во аналогниот дел.

Затоа, многу е важно да се разбере како типот на паралелизам на проблемот што се решава влијае на начинот на кој е организиран паралелен компјутер.

3.1.1 Природен паралелизам

независни задачи.

Се забележува ако има проток на неповрзани задачи во авионот. Во овој случај, зголемувањето на продуктивноста релативно лесно се постигнува со воведување во „крупнозрнестиот“ п.н.е. ансамблнезависно функционални процесори поврзани со интерфејсите на повеќемодулната ОП и иницијализација на влезно/излезни процесори (I/O).

Бројот на OP модули е m>n+p со цел да се обезбеди можност за паралелен пристап до меморијата на сите процесори и сите PVV и да се зголеми толеранцијата на грешки на компјутерот. Резервните (m-n-p) OP модули се неопходни за брзо обновување во случај на дефект на работниот модул и за складирање во нив SSP на процесори и процеси на контролните точки на програмата потребни за рестартирање во случај на дефект на процесорот или OP-модулот.

Се создава можност секоја од задачите да се реши привремено да го комбинира парот: Pi+OPj како автономно функционален компјутер. Претходно, истиот OP модул работеше во парови: PVVk + OPj, а во OPj програмата и податоците беа внесени во влезниот бафер. На крајот од обработката, излезен бафер се организира и пополнува во OPj, а потоа модулот OPj се вметнува во парот OPj+PVVr за размена со периферниот уред.

Главната задача на организирање на пресметковните процеси, решена од системската програма „диспечер“, е оптималната распределба на задачите помеѓу паралелните процесори според критериумот за максимизирање на нивното оптоварување или минимизирање на нивното застој. Во оваа смисла, тоа е оптимално асинхронипринципот на вчитување задачи во процесори без да се чека задачите да се обработат во други зафатени процесори.

Ако пакет на влезни задачи акумулирани во одреден временски интервал се складира во VRAM, проблемот со оптимално асинхроно закажување се сведува на создавање оптимален распоред за кога се стартуваат задачите на различни процесори. Главните влезни податоци потребни за ова се збир на познати очекувани пресметковни времиња за обработка за сите задачи од акумулираната серија, кои обично се означени во контролните картички на нивните задачи.

И покрај независната природа на задачите во севкупноста на нивните асинхрони пресметувачки процеси, можни се конфликти меѓу нив за споделени компјутерски ресурси:

1) Услуги на заеднички повеќесистемски оперативен систем, на пример, обработка на I/O прекини, или повици до заеднички доверлив ОС при дефекти и рестартирање;

(О–) – ®О-Д – промена на знакот на Д.

Со операција во слојот I, по две операции во слоевите II и III може да се извршат паралелно ако ALU има соодветен вишок на оперативни блокови.

Паралелизмот на операциите дискутирани погоре при решавање на диференцијални равенки и при обработка на матрици припаѓа на редовната класа, бидејќи истата операција се повторува многу пати преку различни податоци. Последниот пример на квадратна равенка има неправилен паралелизам на операции, кога различни типови операции можат да се извршат истовремено на различни податоци.

Како што е прикажано погоре, за користење на редовен паралелизам на операции додека се подобруваат перформансите, тој е погоден матрична организацијаАвион со општа контрола.

Во општиот случај на неправилен паралелизам на операциите, се разгледува посоодветен начин за подобрување на перформансите стриминг организацијаКомпјутери и авиони. Во стриминг компјутерите, наместо традиционалната програмска контрола на фон Нојман на процесот на пресметување во согласност со редоследот на командите утврден со алгоритмот, се користи обратниот принцип на контрола на програмата според степенот на подготвеност на операндите или протокот на податоци. (проток на операндот), определен не од алгоритмот, туку од графикот на операндот (график за пренос на податоци ).

Доколку има доволен вишок на уреди за обработка во паралелен процесор или ансамбл од вишок микропроцесори во компјутерски систем, тогаш природно и автоматски (без посебно распоред и распоред за лансирање) тие паралелни операции чии операнди биле подготвени со претходни пресметки ќе бидат истовремено погубен.

Пресметковниот процес започнува со оние операции чии операнди се оригиналните податоци, на пример, во првиот слој на GPA на квадратна равенка, истовремено се вршат три операции, а потоа се развива додека операндите се подготвени. По ова се повикува наредбата за множење, потоа одземање и проверка на логичката состојба, па макрооператорот (Ö) и само после тоа - две наредби истовремено: собирање и одземање, а по нив - две идентични наредби за делење.

Техничката имплементација на организацијата на протокот на авионите е можна на три начини:

1) Создавање на специјални стриминг микропроцесори, кои припаѓаат на класата на специјализирани и ќе се дискутираат во следниот семестар;

2) Посебна организација на пресметковниот процес и модификација на машинскиот јазик на ниско ниво во мултимикропроцесорски ансамбл компјутери изградени на стандардни фон Нојманови микропроцесори;

3) Создавање процесори со вишок од ист тип на оперативни единици и додавање на оперативни системи со помош на стрим метод за организирање на пресметковниот процес (имплементиран во домашниот стрим процесор EC2703 и суперкомпјутерот Elbrus-2).

Проблемот на дигитално моделирање на радио сигнали, радио пречки и случајни процеси е формулиран како проблем за наоѓање алгоритми (што е можно поедноставни) кои овозможуваат да се добијат дискретни имплементации (одбрани функции) на симулираните процеси на дигитален компјутер. Ова е независен и прилично сложен проблем на синтетизирање на дискретни случајни процеси кои симулираат континуирани процеси со дадени статистички карактеристики. Се решава со наоѓање на линеарни и нелинеарни трансформации погодни за имплементација на дигитален компјутер, со помош на кои е можно да се трансформираат независни рамномерно или нормално распределени случајни броеви генерирани од сензор за случаен број во случајни секвенци со потребните статистички својства.

Проблемот на дигитално моделирање на радио системи е формулиран како проблем на развивање алгоритми кои, врз основа на дадените карактеристики на системите, на пример, преносни функции и карактеристики на нелинеарност на поединечни врски, овозможуваат прецизно или со прифатлива грешка да се конвертираат дискретни имплементации на влезните ефекти на компјутер во дискретни имплементации на соодветните излезни ефекти на симулираните системи. Овие алгоритми се нарекуваат модели на дигитални системи.

Треба да се објаснат некои карактеристики на дигиталното моделирање на радио системи и пристапот за моделирање усвоен овде.

Развојот на теоријата за моделирање воопшто, а особено на дигиталното моделирање, се одредува според степенот на математички опис на појавите и процесите што се случуваат во различни гранки на науката и технологијата. За разлика од некои други области на примена на дигитално моделирање, како што се моделирање индустриски процеси или процеси во биолошки системи, каде што математичкото опис на појавите често е многу сложена задача, математичкиот опис на функционирањето на радио системите е доста добро развиен.

Навистина, главната цел на радио системите е пренос, прием и обработка на информации содржани во сигналите. Од информациска гледна точка, радио системите може да се сметаат за специјализирани компјутери (обично аналогни со многу голема брзина), кои точно или приближно ги имплементираат однапред пропишаните оперативни алгоритми (види на оваа тема). Операциите вклучени во овие алгоритми, како што се модулација, филтрирање, засилување, конверзија на фреквенција, откривање, ограничување, акумулација, следење итн., по правило, овозможуваат релативно едноставна математичка формулација.

Математичкиот опис се сведува на превод на позната програма за работа на радио систем, формулирана на обичен јазик за радио инженерство, на јазикот на математиката, во кој, на пример, филтрирањето е лизгачка интеграција, акумулација - собирање, детекција на амплитуда - вадење на коверти итн. Како резултат на тоа, математички модел на радио системот. Дигитален модел на системот се добива во втората фаза, кога врз основа на математичкиот модел се развива дискретен алгоритам за процесот на функционирање на објектот за моделирање наменет за имплементација на дигитален компјутер.

Имплементацијата на дигитален модел на радио систем на дигитален компјутер значи, во суштина, замена на специјализиран компјутер, што е овој радио систем, со универзален дигитален компјутер.

Пристапот за моделирање на радио системи како замена на еден компјутер со друг е таканаречениот функционален принцип на моделирање, според кој моделот се смета за еквивалентен на оригиналот ако со доволна точност ја репродуцира само функцијата на оригиналот, на пример, алгоритам за претворање на влезните сигнали во излезни сигнали на радио приемник. Во исто време, моделот и оригиналот воопшто не се слични, бидејќи за време на моделирањето, деталите што се незначителни од информациска гледна точка, поврзани, на пример, со специфичен материјален олицетворение на моделираниот систем, се испуштени. Овој пристап на моделирање е соодветен во голем број проблеми, на пример, при изборот на принципи за изградба на радио системи во фазата на дизајнирање, при проценка на отпорноста на бучава на кола за обработка на сигнали (алгоритми), при проценка на ефективноста на пречките и во други студии.

Се разбира, постојат проблеми во кои функционалниот принцип не е практичен за решавање со помош на методот на моделирање, на пример, кога се проучува влијанието на параметрите на реалните елементи (електровакуумски и полупроводнички уреди, индуктивности, капацитети, отпори итн.) сочинуваат даден радио уред (единица), за неговите карактеристики: функции за пренос, стабилност, линеарност, динамички опсег, итн. Во овие случаи, треба да преминете на ниво на подетално моделирање. Овој пристап на моделирање во странската литература се нарекува употреба на дигитални компјутери за анализа и синтеза на кола. Овие методи на дигитално моделирање не се дискутирани во оваа монографија.

Презентира методи за дигитално моделирање засновани на знаење за поопшти карактеристики на системите отколку карактеристиките на нивните наједноставни елементи. Како такви генерализирани карактеристики, се користат алгоритми за функционирање на системите, следејќи ги од нивната функционална намена, преносни функции или импулсни минливи карактеристики на линеарни динамички врски, карактеристики на нелинеарност на нелинеарни блокови што го формираат системот, т.е. моделирањето се врши на ниво на функционални наместо кола дијаграми на системи.

Типично, симулираните радио системи може да се претстават како комбинација од само два главни типа на врски - линеарни инерцијални врски (засилувачи, филтри, системи за следење, итн.) и нелинеарни врски без инерција (ограничувачи, детектори, логички блокови итн.) . Од овие два типа на функционални единици, со зголемување на блок дијаграмот и менување на карактеристиките на врските, се градат радио системи од секаква сложеност. Алгоритми за моделирање на такви функционални системи не е тешко да се најдат ако ги знаете алгоритмите за моделирање на одделни делови од системите.

Проблемот со математичкиот опис на функционирањето на врските на радио систем нема единствено решение. На пример, линеарното филтрирање може да се опише како процес на менување на амплитудите и фазите на хармониците на влезното влијание (Фериер метод) и како лизгачка интеграција на влезниот процес со одредена тежина (интегрален метод на Духамел. За возврат, различни дигитални моделите можат да одговараат на истиот математички модел, на пример, процесот на континуирано филтрирање, наведен во форма на интегралот Духамел, може да биде претставен во дискретна форма како лизгачки збир и како процес на пресметување во согласност со равенката на рекурентна разлика Во врска со ова, главната насока во развојот на методите за дигитално моделирање на радио системи не е толку математичкиот опис и креирањето на нивните дигитални модели воопшто, колкумина наоѓаат еквивалентни дигитални модели и избираат меѓу нив најзгодно за имплементација на дигитален компјутер, т.е., најефективен од гледна точка на избраниот критериум за ефикасност.

Како таков критериум, понатаму го користиме критериумот за минимални пресметковни трошоци (минимален волумен и време на пресметки) за дадена точност на моделирање.

Во книгата се наведени различни методи за намалување на пресметковните трошоци. Главните се следните.

1. Употреба на економични рекурентни (Марков) алгоритми при моделирање на сигнали, шум и процеси на функционирање на системите, според кои следната состојба на објектот за моделирање може лесно да се најде со познавање на една или повеќе од неговите претходни состојби. (Овој метод има прилично широк опсег на апликации, бидејќи многу процеси во радио системите се или строго или приближно Маркови.)

2. Примена на методот на обвивка со цел да се исклучат високофреквентните компоненти на носечката фреквенција од разгледување.

3. Еквивалентни трансформации на функционални дијаграми на системи за да се добијат функционално слични системи кои се полесни за моделирање.

4. Моделирање со повеќе размери (со користење на мал чекор за земање примероци за брзо менување на процесите и голем чекор на земање примероци за бавно менување на процесите при моделирање на системи во кои процесите истовремено се случуваат во различни делови од опсегот на фреквенција) и моделирање со променлива скала (со користење на променлива чекор на земање примероци).

Употребата на овие методи го приближува дигиталното и аналогното моделирање по брзина. Во други аспекти, дигиталните и аналогните симулации на радио системи може да имаат различна ефикасност, одредена од предностите и недостатоците на дигиталните и аналогните компјутери.

Меѓутоа, онаму каде што е потребно да се има универзален апарат за моделирање на различни системи: дискретни автомати, континуирани и дискретни динамички системи (линеарни и нелинеарни со константни, променливи, збирни и дистрибуирани параметри), системи за редици итн., каде што висока точност , развиена логика, присуство на ефикасен мемориски систем, голем динамичен опсег на вредности, дигитално моделирање има значителни предности во однос на аналогните.

Недостатоците на дигиталното моделирање во моментов вклучуваат: релативно мала брзина, несовршен систем за комуникација човек-машина (недоволно визуелно снимање на резултатите, тешкотии во менувањето на параметрите и структурата на симулираниот систем во процесот на решавање на проблемот), високата цена од еден час време на компјутер. Сепак, постои причина да се верува дека во иднина, како што ќе се подобрат електронската дигитална компјутерска технологија и методите за нејзина математичка поддршка, овие недостатоци ќе бидат отстранети. За време на презентацијата на материјалот се забележуваат некои дополнителни предности и недостатоци на дигиталното моделирање.

Аналогното моделирање е поедноставно, во некои случаи супериорно во однос на дигиталното моделирање по перформанси, повизуелно и поекономично поисплатливо, но има мала прецизност, релативно мал динамички опсег и не е толку универзален. Овој тип на моделирање најефективно се користи, како што е познато, во проучувањето на континуирани динамички системи опишани со обични диференцијални равенки.

Недостатоците на аналогното моделирање може да се компензираат во комбинираните аналогно-дигитални модели.

Оваа книга ќе се фокусира само на дигитално моделирање, но некои од методите дискутирани во неа може да се користат во аналогно, како и аналогно-дигитално моделирање, на пример, методот на филтер за обликување при моделирање на случајни сигнали.

Во иднина, наместо терминот „дигитално моделирање“, по правило ќе се користи терминот „симулација“.

Бидејќи книгата се занимава со методи на математичко моделирање, во неа има „многу математика“. Сепак, за да се разбере материјалот, од читателот се бара не толку познавање на математиката во нејзината строга класична смисла, туку познавање на „радио математика“, во терминологијата на С. М. Ритов, и „математика на кола“, т.е. Вудвордова терминологија, како и прашања од применетата теорија на случајни процеси и статистичко радио инженерство во обемот на соодветните поглавја од книгата. Дополнително, од читателот се бара да знае некои од основите на математичкиот апарат на теоријата на дискретни системи, особено основните својства на трансформациите, способностите на дигиталниот компјутер и програмските принципи.

Книгата не дава блок дијаграми на можни програми за имплементација на алгоритми за моделирање на дигитален компјутер. Алгоритмите се дадени во форма на формула. За да се објаснат формулските алгоритми, дадени се преносни функции и блок дијаграми на дискретни филтри кои вршат операции на влезните нумерички секвенци во строга согласност со предложените алгоритми.

Концептот на логичко моделирање Логичкото моделирање се подразбира како целосна и точна софтверска репродукција на однесувањето на дигиталното коло според неговиот функционален и/или структурен опис и дадени групи на влезни сигнали. Во рачниот дизајн, моделот е претставен со работен распоред или прототип (прототип). Во дизајнот со помош на компјутер, сегашниот распоред се заменува со симулациски (софтверски) модел на проектот, а целосните или физичките експерименти се заменуваат со моделски (машински). Лесно е да се направат какви било промени на моделот и со тоа да се подобри проектот додека не го достигне потребниот квалитет.

Проблеми решени со методот на логичко моделирање 1. Главната задача на логичкото моделирање е да се провери правилното функционирање на дигитално коло пред неговата вистинска (физичка) имплементација 2. Проучување на временските карактеристики на колото - брзина, време на извршување на операциите , максимално броење или поместување фреквенции. Откријте ги условите на трката и ризиците од несреќа. Одложувања. 3.Контрола на временските врски - претходно поставено време и време на задржување, минимално времетраење на сигналот. 4. Развој на контролни и дијагностички тестови. Моделирање на дефекти. 5. Споредба на алтернативни решенија на кола и избор на најсоодветно. „Тиранијата на алтернативите“. До 70% од времето на работа на проект се троши на негова верификација

Проблеми решени со методот на логичко моделирање 6. Следење на излезот на компонентите до дозволеното оптоварување. 7. Следење на компонентите на колото за дозволена дисипација на моќност. 8. Идентификација на елементи што не можат да се инсталираат со помош на сигнали за ресетирање или иницијализација. 9. Вршење статистички проценки, на пример, одредување на процентот на издашност на соодветни кола, што не може да се направи на единечни прототипови. 10. Спроведување на климатски, најчесто температурни тестови.

Симулацијата на процесот на логично моделирање се изведува на сличен начин како и рачната проверка на кола. Додека експериментира со работен распоред, инженерот ги поставува нивоата на напон на влезовите на колото и ги набљудува излезните сигнали на екранот на осцилоскопот. Во случај на логичко моделирање, тој ги симулира овие дејства користејќи специјална програма наречена моделар (симулатор, имитатор). Разликата е во тоа што вистинските физички сигнали се заменуваат со софтверски генерирани и тие се набљудуваат не на осцилоскоп, туку на екранот на мониторот.

Процес на логичко моделирање Од гледна точка на обработката на податоците, моделирањето се сведува на три главни процеси: Изготвување опис на симулираното коло на одреден јазик (LOO - јазик за опис на објект) и негово внесување во компјутер. Описот може да се специфицира во форма на дијаграм, листа на компоненти и врски (NetList), во форма на табеларна презентација или во форма на дијаграм на состојбата на целната публика. Контролирање на описот (на пример, пребарување на лебдечки влезови, скратени излези, дупликати имиња) и негово преведување во код на објектот. Програма за контрола на ERC - Проверка на електрични правила. Изведување на експерименти со софтверски модел кој ја симулира работата на колото. Пред да започне симулацијата, се специфицирани множества влезни сигнали, почетната состојба на колото, контролните точки за набљудување и последното време на симулација.

Графички приказ на процесот на логичко моделирање Внесување на опис на кола NetList Библиотеки на графички описи на компоненти Автоматско генерирање на модел на коло Библиотеки на математички модели на компоненти на нуклеарно оружје Дизајнер & Y=A и B; Модел на колаМоделерска процедураглавна Алатки за симулација Дијаграми за влезен сигнал Почетна состојба на колото Контрола на излезот Посебни услови Метод на симулација Резултати од симулацијата Оперативна програма NPO M1 – принцип на делта T M2 – принцип на делта Z min типична максимална температура на дефект Симулација за поврзување

Модели на дигитални сигнали Опсегот на проблеми решени со методот на логичко моделирање се определува првенствено од бројот на различни состојби што може да ги преземе дигиталниот сигнал. Секоја држава е поврзана со свој индивидуален симбол, а нивната комбинација ја сочинува азбуката за моделирање. Наједноставната азбука - бинарна, користена во старата АФМ, содржеше сет на битови (0, 1). Бидејќи во овој случај секој сигнал може да земе само две вредности (0 и 1), промената на логичкото ниво мораше да се смета за моментална. Праг на реален сигнал Бинарна апроксимација Настан - моментално префрлување Предност - економично. Ви овозможува да решите само една главна задача за моделирање - проверка на работата на колото

Модели на дигитални сигнали Со тројно моделирање (0, 1, X), прекинувачкиот сигнал може да се прикаже пореално, на пример 0X1 или 1X0. Таквото снимање значи дека кога состојбата на елементот се менувала, неговиот излезен сигнал одредено време (додека се формирал пораст или пад) имал неодредена вредност. 0 1 X Switching 0X1 Switching 1X0 0 1 X 0X1 Active-HDL 8.1 X – непозната вредност Трицифрената азбука (0,1,X) се користи во јазикот PML (CAD PCAD 4.5) X е доделен на сигналот на излез на LE за време на минливиот процес. X се доделува на излезите на активирањето откако на неговите влезови се применуваат забранети комбинации на сигнали X се доделува на излезите на активирањето на почетокот на симулацијата, кога неговата состојба е непозната

Модели на дигитални сигнали При моделирање на компоненти со динамични влезови (флип-флопови, бројачи, регистри, меморија), многу е погодно да се снимаат моментите кога сигналите се префрлаат во една или друга насока. За таа цел, на азбуката за моделирање се додаваат уште две вредности: или/или R (од зборот Rise - напред) - префрлување на сигналот нагоре; или \ или F (од зборот Fall - пад) - го спушта сигналот надолу. CAD OrCAD 9.1 (PSpice проекти) користи шестцифрена азбука (0,1, X, R, F, Z)

Модели на дигитални сигнали За да се моделираат структурите на магистралата, во азбуката на дозволените вредности на сигналот се внесува друга Z-состојба, односно состојба на висока импеданса на излезот кога тој е всушност изолиран од оптоварувањето: (0,1,X, R, F, Z). Четирицифрената азбука (0,1,X,Z) е многу честа појава. Се користи во јазици за опис на хардвер како Verilog, ABEL, AHDL (Altera), DSL (DesignLab). Азбуката со четири знаци често се нарекува азбука за синтеза FPGA.

Модели на дигитални сигнали За попрецизно прикажување на сигналите (поадекватно моделирање), можете да користите две главни техники: Проширете ја азбуката за моделирање (веќе го направивме ова); Воведување на концептот на логичка јачина на сигналот (ниво на јачина). Како пример, земете ја проширената азбука за моделирање на битот од типот на VHDL јазикот е (0,1); - основен, вграден тип на сигнал. Азбука (0,1) тип std_ulogic е (U,X,0,1,Z,W,L,H,-); - проширен тип на сигнал. Азбука (U,X,0,1,Z,W,L,H,-) Проширениот тип на сигнал се наоѓа во посебен пакет std_logic_1164, сместен во библиотеката ieee. Затоа, за да го вклучите овој тип на сигнали во моделот, треба да ги поставите линиите пред него:

Модели на дигитални сигнали Јазик VHDL Азбука (U,X,0,1,Z,W,L,H,-) U – од зборот Uninitialized – буквално „не иницијализиран“ Ова значи дека сигналот во програмата не бил доделен воопшто вредности; обезбедува контрола на исправноста на иницијализацијата - - рамнодушна состојба (Dont Care) Тоа значи дека сигналот може да земе која било од дозволените вредности, што нема да влијае на работата на колото. Во книгите и референтните книги, рамнодушната состојба често се означува со симболите „d“ или „*“. JK флип-флоп R C J K Q NQ Ресетирање 1 * * * 0 1 Кога синтетизирате CA во забранети состојби, наместо „*“ можете да ставите 0 или 1 и да добиете различни решенија на кола. Во CAD, изборот на одредена вредност е оставен на компајлерот со цел да се оптимизира дизајнираниот уред. Пример. DSL јазик во CAD DesignLab 8. Во изразот Y =.X.; компајлерот PLSyn стандардно ќе постави Y = 0;

Модели на дигитален сигнал Active-HDL 8.1 Графички приказ на вредностите на дигиталниот сигнал. Концептите на силен (сила) и слаб (слаб) сигнал X – принудување непозната 0 – принудување нула 1 – принудување на еден W – слаба непозната L - слаба нула (слаба нула) H - слаб (слаб) Се формира слаб сигнал од извори наречени возачи. Тие имаат висока излезна импеданса во споредба со силните извори на сигнал. На пример, отворен колектор или емитер коло.

Модели на дигитални сигнали SDRZ 0S0D0R0Z0 1S1D1R1Z1 XSXDXRXZX Да се ​​вратиме на концептот на логичка јачина на сигналот (ниво на јачина). Веќе знаеме дека проширувањето на можностите за моделирање и зголемувањето на неговата адекватност може да се постигне не само со зголемување на азбуката за моделирање, туку и со воведување на концептот на „ниво на јачина на логичен сигнал“. Оваа идеја за прв пат беше имплементирана на јазикот PML на пакетот PCAD 4.5. Пример: Јазикот Verilog има само 4-цифрена азбука за моделирање (0,1,X,Z), но во исто време 8 вредности на логичка сила. Логичка јачина S > D > R > Z D>R>Z">

Модели на логички елементи При конструирање модели на логички елементи може да се земат предвид следните својства: функцијата што се извршува; доцнење на ширењето на сигналот; носивост; прагови на одговор; времетраење на фронтови; случајно ширење на одложувања; температурни промени во параметрите (на пример, временски доцнења, нивоа на логичка нула и еден, итн.). Забележете дека колку е поголема важноста на азбуката за моделирање и колку повеќе својства се земаат предвид во моделот, толку повеќе ресурси (време на процесорот и меморија) се потребни за да се стартува моделот. Поради оваа причина, во современите системи за моделирање, бројот на дозволени вредности на дигитален сигнал обично не надминува 4..9, а од можните својства, по правило, се моделираат само функција, временско доцнење и носивост.

Булови модели Моделите на портата на Булова работат со бинарната азбука (0,1) и може да се имплементираат како: логичка равенка, табела на вистинитост или блок дијаграм со алгоритам IN1 IN2 OUT1 & AND2 IN1 IN2 OUT1 & AND2 IN1 IN2 OUT1 и AND2 F1 F2 Y1 Опис на струјното коло: Y1 = A & B; (PCAD 4.5, јазик PML) Y1 = A * B; (DesignLab 8, DSL јазик) Y1

ПОСТАПКА И2 (ВЛЕЗ 1, ВЛЕЗ2 ; ИЗЛЕЗ 1); TRUTH_TABLE IN2, IN1::OUT1; 1, 1:: 1; КРАЈ ВИСТИНА_ТАБЕЛА; КРАЈ 2; Булова модели IN1 IN2 OUT1 & AND2 IN1 IN2 OUT1 & AND2 IN1 IN2 OUT1 & AND2 F1 F2 Y1 IN1IN2OUT Алгоритамски опис Табеларен опис Јазик DSL Почетен крај IN1=0 IN2=0 OUT1=0OUT1=1 Да Не Да

Булови модели Вообичаено, Буловите модели се користат за синхроно моделирање часовник по циклус (принцип делта Т) без да се земат предвид доцнењата. Ова е најпримитивното моделирање. Неговата главна предност е едноставноста и ефикасноста. Во Буловото моделирање, времето е поделено на часовници (т принцип). Времетраењето на циклусот е избрано така што во текот на еден циклус ниту еден сигнал не се префрла повеќе од еднаш. Вистинското префрлување се пренесува на почетокот на циклусот во кој се случило. Префрлувањето се смета за моментално. Доцнењето на ширењето на сигналот од влезот F1 (или F2) до излезот Y1 не се моделира, бидејќи и двете префрлувања се пренесуваат на почетокот на часовникот T2 (или T4) и стануваат симултани. Време на моделот F1 F2 Y1 Часовник Реален сигнал Булова модел T0T1 T2 T3T4T5T6 Ризик од дефект Инстант настан „Игла“ Грешка

Булови модели Вообичаено, еден такт циклус одговара на еден сет на влезни сигнали и се обработува во еден циклус на моделерот. Со секој циклус се додава единица на бројачот на времето на моделот, односно времето на моделот напредува по такт циклуси во согласност со изразот: T:=T+1. Во вистинско коло, поради преклопување на предните делови на сигналите F1 и F2, може да се појави краток пулс на излезот на елементот 2I - ризик од дефект (циклус Т6). Буловите модели не се во можност да го предвидат изгледот на таквите игли, кои се многу опасни за работата на дигиталната опрема. Буловото моделирање решава само една главна задача од секое моделирање - проверка на правилното функционирање на дигиталната опрема

Троични модели Троичните модели, за разлика од Буловите модели, симулираат појава на минливи процеси кога се менуваат нивоата на сигналот. Во тројно моделирање, ритамот е поделен на два полу-отчукувања. Во текот на првиот полуциклус, сигналот за префрлување ја зема вредноста X (се менува), а на вториот полуциклус достигнува нова вредност. Троичните модели користат трицифрена азбука (0,1,X)

Троични модели Време на модел F1 F2 Y1 Реален сигнал Ризик од неуспех 0 1 X Модел на ризик од неуспех Троичен модел 1 X X Штиклирајте T6 Полуциклус на неизвесност Половина циклус на сигурност IN1 IN2 OUT1 & AND2 IN1 IN2 OUT1 & AND2 IN1 IN2 OUT1 и AND2 Y1 IN1IN2OUT IN1IN2OUT1 0X0 X00 1XX X1X XXX M2 M3 1X0 0X1 0X0 табела на вистинитост на елементот 2I за логика со три вредности

Троични модели Ризикот од неуспех е означен со идентични вредности на сигналот кај соседните циклуси на часовникот и вредноста X на половина циклус на несигурност меѓу нив. 0011XX Ризик од неуспех Троичното моделирање го одразува само фактот на префрлување на сигналот и не одредува колку долго траело префрлувањето и каде точно се случило во рамките на циклусот на часовникот. Со други зборови, времетраењето на X-состојбата во тројното моделирање е секогаш еднакво на половина циклус и на ниту еден начин не е поврзано со вистинското време на префрлување на сигналот.

Повеќевредни модели Моделите со повеќе вредности овозможуваат попрецизно да се опише однесувањето на реалните елементи, меѓутоа, во споредба со тројните модели, тие не содржат ништо суштински ново. За споредба, разгледајте ги табелите на вистинитост на елементот 2I за бинарно, тројно и петцифрено моделирање. ИЗЛЕЗ 1 ВЛЕЗ2 01X ВО X X0XXXX 0 X X 0 XX ВО1 ВЛЕЗ2 ВЛЕЗ1 и И2 ВО1 ВО2 ВЛЕЗ1 и И2 ВО11 ВЛЕЗ2 ИЗЛЕЗ1 и И2 F1 F2 Y1 X ? ВО 1 ВЛЕЗ 2 ИЗЛЕЗ1 и И2 ? IN1 IN2 OUT1 & AND2 M2M3 M5

Модели на логички елементи земајќи ги предвид доцнењата Овие модели, за разлика од тројните, експлицитно симулираат одложувања. За да го прикажете доцнењето, мора да ја означите вистинската позиција на сигналот за вклучување на оската на времето. Моделирањето доцни со метод на стрелките на часовникот за унапредување на времето на моделот (принцип делта Т). За да се одрази доцнењето, неопходно е да се зголеми временската резолуција, односно да се подели часовникот на помали временски единици, наречени кванти (микроцикли) или чекори. На пример, во пакетот PCAD, циклусот се нарекува ЦИКЛУС, а квантот се нарекува ЧЕКОР. 1 A Y A Y Квантен циклус tз = 8 кванти Доцнењето е претставено како цел број - бројот на кванти

Модели на логички елементи земајќи ги предвид доцнењата Кај моделите што го земаат предвид tз, циклусот е експлицитно пресечен на кванти. Покрај тоа, квантната вредност треба да биде мал дел од доцнењето, на пример 1ns. Работниот циклус на програмата за симулирање сега не е врзан за циклус на часовник, туку за квант. Затоа, за да се симулира работата на колото за време на еден такт циклус, моделарот ќе треба да изврши многу поголема количина на работа, имено, онолку циклуси колку што има кванти поставени на должината на циклусот на часовникот. Сега, со квантна точност, можете да ги означите моментите на вистинско префрлување на влезовите и излезите, а исто така да го пресметате доцнењето на ширењето користејќи цел број на кванти. Останува само да го моделираме. Класичниот модел на логички елемент земајќи го предвид доцнењето содржи два блока. Првиот спроведува логика (функција), вториот спроведува чисто доцнење. φ tз = 0 B A C YсYс Y Логички блок Одложен блок Yс (од зборот синхрони) веднаш реагира на промените во влезните сигнали Динамичен модел во проектите PSpice

Модели на логички елементи земајќи ги предвид доцнењата AYсYс Логички блок LOGICEXP PINDLY Бројач tз Контејнер Yc Контејнер Y Y NextCurrent Ја складира идната вредност Ја складира тековната вредност Блок за одложување Можна имплементација на блок за одложување за моделирање часовник по циклус Бројачот за одложување работи за одземање. Кога излезот Yc е синхроно префрлен, новата вредност се запишува во контејнерот со идните вредности, а доцнењето со кое треба да се појави новата вредност Yc на излезот Y се внесува во бројачот tз.

Модели на логички елементи земајќи ги предвид доцнењата Во процесот на унапредување на времето на моделот (tquanta = tquanta + 1), доцнењето во бројачот tз се намалува, но не се „топи“ на нула. Идната излезна вредност станува моментална вредност, што значи дека содржината на левиот контејнер мора да се препише во десниот. Моделирањето доцни со механизам заснован на настани за унапредување на времето на моделот (принцип делта Z). Ја разгледавме опцијата кога доцнењето се моделира во секој логички елемент. Ова решение води до значително трошење на инструментални компјутерски ресурси. Друга можност за моделирање на вистинско доцнење е да се планира нов настан на излезот и да се пресмета моментот на неговото појавување t(Y) според едноставно правило: t(Y) = t(Yс) + tз Но t(Yс) е тековниот модел време t (тековно) Ова значи дека за кој било настан (префрлување) можете да го планирате времето на случување на иден настан како t(future) = t(тековно) + t(одложувања)

Модели на логички елементи земајќи ги предвид доцнењата Пресметаниот настан моделерот го става во редот на идните настани на OBS, кој е подреден по хронолошки редослед. Како што можете да видите, целата работа за симулирање на одложувања се пренесува на моделерот, кој треба само да ја означи вредноста на доцнењето во однос на тековното време на моделот. Забележете дека повеќе не е неопходно да се заокружи на цел број кванти. Во VHDL ова се прави многу елегантно: Y