Функциональные задачи СЭВМ. Часть 1.

Решение этих задач непосредственно направлено на достижение целей функционирования системы, отраженных в критериях эффективности системы.

Любая система управления, в состав которой входит СЭВМ, в процессе работы выполняет ряд обобщенных функций, осуществляемых для достижения целей функционирования, закладываемых при проектировании. К этим функциям относятся:

• сбор информации об управляемом объекте (процессе), возмущающих воздействиях, состоянии внешней среды и аппаратуры, входящей в состав системы;
• преобразование измеренной информации к виду, удобному для ввода в ЭВМ;
• передача информации по различным каналам связи к ЭВМ от датчиков, измеряющих параметры процессов и состояний, и от ЭВМ к потребителям информации;
• вычисление управляющих воздействий по заданным алгоритмам, реализованным в виде функционального программного обеспечения.

Состав функциональных задач СЭВМ отражает в той или иной степени перечисленные обобщенные функции. При этом их удобно разделить на четыре уровня, на каждом из которых для решения следует использовать специфические математические методы и алгоритмы. Причем деление можно выполнить таким образом, чтобы результаты вычислений, полученные на одном из уровней, можно было использовать в качестве исходных данных для задач следующего уровня.

I уровень — задачи сбора, первичной обработки и преобразования информации, т.е. предварительная аналоговая или цифровая фильтрация сигналов; нормализация и масштабирование; вычисление спектральных характеристик сигналов; функциональные преобразования сигналов, аналого-цифровое преобразование и т.п. Полезная информация об измеряемых, контролируемых и управляемых параметрах процессов содержится в первичных сигналах, получаемых от датчиков, использующих различные принципы и средства первичного преобразования информации: электрические, магнитные, радиоволновые, радиационные, пневматические, гидравлические, акустические, оптические, механические, комбинированные. Полезная информация заключена в различных параметрах первичного физического сигнала: амплитуде, фазе, форме импульса, частоте, длительности и т. п., причем физические сигналы бывают, как правило, искажены помехами измерения, квантования и др. Цифровые методы и средства выделения полезной информации из первичного сигнала имеют большое значение в системах с СЭВМ.

Одной из устойчивых тенденций применения СЭВМ является их приближение к точкам получения первичной информации и предварительная обработка ее непосредственно в этих точках. Важность задач этого уровня определяется еще и тем обстоятельством, что именно от эффективности решения задач на I уровне зависит сохранение точности измеренных информативных параметров сигналов, учитывая, что при дальнейших их преобразованиях и обработке погрешности измерения могут существенно исказить результаты вычислений.

Алгоритмы решения задач на этом уровне (особенно, связанные с цифровой фильтрацией и спектральной обработкой) предъявляют очень высокие требования к вычислительным средствам в части требуемых информационных объемов памяти и быстродействия.