Київський національний університет імені Тараса Шевченка М.Кононов ©

Київський національний університет імені Тараса Шевченка М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] Засоби автоматизації вимірювань М. Кононов 4. Алгоритмізація вимірювання

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 2 Співставлення алгоритмізації розрахункових задач і вимірювання

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 3 Співвідношення методу, методики, алгоритму - Система правил виконання обчислю-вального процесу, що обов'язково приводить до розв'язання певного класу задач після скінчен-ного числа операцій Алгоритм - покроковий опис дій, необхідних для одержання результату

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 4 Співставлення алгоритмізації розрахунків і вимірювання F(x)=0 ; [x0 ; x1] Алгоритм ділення відрізку навпіл так Перевірка домашньогозавдання

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 5 Алгоритм Співвідношення методу, методики, алгоритму Перевіримо відповідність ознакам

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 6 Співставлення алгоритмізації розрахунків і вимірювання Алгоритм ділення відрізку навпіл Перевіримо відповідність ознакам

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 7 Співставлення алгоритмізації розрахунків і вимірювання Px - ліва чаша; гирі P0=1г, P1=2г, P2=4г, … P7=128 г, Алгоритм зважування так

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 8 Співставлення алгоритмізації розрахунків і вимірювання F(x)=0 ; [x0 ; x1] Алгоритм ділення відрізку навпіл Порівняємо алгоритми

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 9 Особливості алгоритмізації експериментальних задач

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 10 Особливості алгоритмізації експериментальних задач Вимірювання залежності Послідовний алгоритм

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 11 Особливості алгоритмізації експериментальних задач Вимірювання залежності так y = F(x) yn = F(xn) Послідовний алгоритм з галуженням

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 12 Вимірювання залежності y = F(x) yn = F(xn) Послідовний алгоритм з галуженням Особливості алгоритмізації експериментальних задач

Послідовний алгоритм з галуженням М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 13 Особливості алгоритмізації експериментальних задач

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 14 Порівняння алгоритмізації неавтоматичних і автоматичних вимірювань Особливості алгоритмізації експериментальних задач

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 15 Проблема адаптивності Особливості алгоритмізації експериментальних задач

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 16 Синхронізація

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 17 Потреба синхронізації дослідження  Зовнішніми апаратними засобами синхронізації (генератори, таймери)  Алгоритмічно Синхронізація Може вирішуватись:

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 18 Обробка подій 2

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 19 Варіанти взаємодії з навколишнім світом  Постійне опитування в головному циклі усіх пристроїв  очікування запитів від приладів Обробка подій

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 20 Переривання — сигнал, що повідомляє процесор (обробник) про настання якої-небудь події. При цьому виконання поточної послідовності команд припиняється, і управління передається обробникові переривання, який виконує роботу з обробки події і повертає управління в перерваний код Обробка подій Обробка подій у сучасному програмуванні

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 21 Схема обробка переривання Обробка подій операція N-1 Запит на обслуговування

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 22 Схема обробка переривання Обробка подій Резервування стану операція N-1 Запит на обслуговування

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 23 Схема обробка переривання Обробка подій

 Апаратні — події від зовнішніх (наприклад, перифірійних) пристроїв (натиснення клавіш клавіатури, рух миші, сигнал від таймера, запит вольтметра) — зовнішні переривання, або події в мікропроцесорі (наприклад, ділення на нуль) — внутрішні переривання М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 24  Програмні — ініціюються виконуваною програмою явного виконання спеціальних інструкцій, тобто синхронно, а не асихронно. Програмні переривання можуть служити для виклику сервісів операційної системи. Типізація переривань Обробка подій

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 25 Залежно від можливості заборони апаратні переривання діляться на:  Масковані — переривання які можна забороняти установкою відповідних бітів у відповідному регістрі маски переривань;  Немасковані — обробляються завжди, незалежно від значення прапорця IF (у процесорах Intel), оскільки призначені для реакції на «надважливі» для обчислювальної системи події Обробка подій

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 26 Арбітраж переривань. Пріоритети Обробка подій

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 27 Вектор переривання — закріплений за пристроєм номер, який ідентифікує відповідний обробник переривань. Вектори переривань об'єднуються в таблицю векторів переривань. Місце розташування таблиці залежить від типа і режиму роботи мікропроцесора Обробка подій

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 28 Багатопотокова обробка

U0=F0(V0,V1,… Vn) U1=F1(V0,V1,… Vn) . . . Um=Fm(V0,V1,… Vn) М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 29 Загальна схема дослідження Багатопотокова обробка Vk=Gk (t) Ul=Hl (t) Частина вхідних параметрів фіксується або керується вихідними Зворотній зв’язок Нагадаємо

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 30 При цьому виникає потреба в окремих задачах:  Алгоритмізація вимірювання (може бути і непряме вимірювання !)  Забезпечення сталого значення інших параметрів досліджуваної системи Таким чином, основна частина досліду зводиться до деякого циклу, який забезпечує вимірювання шуканої кривої Uk=G (Vl) Розв’язання окремих підзадач процедурним програмуванням може бути пов’язано з цілою низкою проблем Багатопотокова обробка

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 31 Кожна або деякі з зазначених задач можуть розв’язуватись у вигляді окремих потоків, у яких реалізуються практично незалежні алгоритми Багатопотокова обробка

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 32 Багатопоточність - це не чарівний засіб що дозволяють збільшити швидкість вашої роботи, це швидше засіб збільшити зручність і ефективність роботи з вашим застосуванням. Але при коректній реалізації багатопоточність дозволяє збільшити і швидкодію на багатоядерному процесорі Потік (англ. thread) —розщєплення задачі на дві чи більше одночасніх (чи псевдо-одночасніх). Багатопотокова обробка

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 33 Зворотні зв’язки

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 34 Зворотні зв’язки Проблема стійкості. Самозбудження системи

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 35 Причини самозбудження :  порушення фази впливу  накопичення похибки Самозбудження системи  перекомпенсація  алгоритмічні помилки в тому числі при визначенні зупинки ітераційного процесу (відхилення менше за сукупну похибку) - аналогія з зацикленням обчислювальних задач (помилкове і ітераційне зациклення). Зворотні зв’язки

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 36 Керування

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 37 Керування Варіанти реалізації:  без обернених зв’язків (можливо тільки при відомих властивостях системи)  З зворотними зв’язками Під керуванням будемо розуміти передбачений вплив на поведінку системи

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 38  Розбиття загальної задачі на підзадачі  Вибір методів і методик Етапи планування експерименту при застосуванні засобів автоматизації  Окрема алгоритмізація підзадач  Перевірка сумісності

Резюме  Алгоритмізація експерименту повинна спиратись на апаратну реалізацію системи та обрані методи  Сучасні експериментальні та обчис-лювальні системи активно використовують подієорінтованість та методи багато-поточності  При реалізації системи з оберненими зв’язками особливу увагу треба приділяти стійкості М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 39  Алгоритмізація експерименту за багатьма ознаками близька до алгоритмізації розрахункових задач та задач моделювання

Завдання на самостійне опрацювання  Опрацювання матеріалів лекції. Реалізувати блок-схему алгоритму вимірювання внутрішнього об’єму нециліндричного аксіально-симетричного стакану за допомогою щупа, який може пересуватись за трьома координатами М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 40