ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ РЕАЛИЗАЦИИ


Исходя из постановки задачи, к устройству предъявляются следующие требования:

· Устройство должно являться самостоятельной функциональной единицей, управляемой посредством интерфейса компьютером IBM PC/AT.

· Скорость вычислений данной сети по времени решения поставленной задачи должна превосходить время, решаемой на компьютере IBM PC/AT.

· Устройство должно иметь возможность для расширения, как материнских плат, так и кластеров с целью увеличения производительности.

Исходя из вышеперечисленных требований выбираю следующие методы реализации:

а). Основными элементами устройства выбираю микропроцессоры фирмы STC Microelectronics (INMOS) – транспьютеры ST20450, которые представляют собой микрокомпьютер с собственной внутренней памятью и линками (каналами) для соединения с другими транспьютерами.

b). Для обеспечения более гибкого соединения транспьютеров между собой выбираю коммутаторы STC104 с изменяемой логикой коммутирования каналов , программируемой до сеанса вычислений.

c). Соединение материнской платы с компьютером осуществляется при помощи интерфейса RS-232. Данный интерфейс выбран в качестве исходного по следующим причинам:

Для решения конкретной задачи было выбрано обращение матрицы порядка 64х64. Известно, что при обращении матриц высоких порядков сложность растет по экспоненциальному закону и после некоторого порядка становится настолько сложной, что время затрат на решение такой задачи во многом превышает время передачи исходных данных для системы. В нашем случае матрица 64х64 является довольно сложной для получения обратной. Количество математических операций, необходимых для решения данной задачи можно приблизительно оценить по следующей формуле:

clip_image002

Как видно из формулы, сложность решения такой задачи увеличивается не как квадрат при увеличении порядка, а как квадрат факториала, что приводит к большому объему вычислений, необходимых для решения такой задачи. Отсюда можно сделать вывод, что решение такого типа задачи на транспьютерной сети представляет собой достаточно сложную задачу по времени и следовательно даже при использовании низкоскоростного интерфейса, проигрыша в производительности наблюдаться не будет. Отсюда принятие решения о выборе интерфейса RS-232 как наиболее простого в реализации связи с ним.

d). Количество материнских плат, соединенных в один конвейер нельзя наращивать бесконечно, т.к. при этом упадет скорость загрузки данными сети, но что наиболее важно, сильно увеличится нагрузка на блок питания. По техническим характеристикам одна материнская плата потребляет мощность около 128 Вт при токе нагрузки около 1.5 А. Поэтому рационально использовать не более 4 материнских плат в одном конвейере, причем максимальное расстояние между первой и последней платой конвейера не должно превышать 2 м.

Структурно устройство делится на следующие блоки (см. ПГУ.406.200.Э1):

а). SP. Панель выбора предназначена для коммутации сигналов, которые могут приходить либо с интерфейса RS-232, либо по конвейеру с другой платы.

б). RS-232 Driver. Блок согласования уровней. Предназначен для сопряжения проектируемого устройства с последовательным портом компьютера IBM PC/AT (используя интерфейс RS-232).

в). MCC. Основной кластер в системе, предназначенный для контроля и управления работой кластеров контроля за коммутаторами, а также управляющий конвейерной цепью из слотов расширения – кластеров.

г). CB. Предназначен для формирования уровней и тактовых сигналов, необходимых для нормальной работы транспьютеров и коммутаторов.

д). СС1, СС2. Данные кластера являются основными единицами, управляющими работой коммутаторов. Связаны между собой и с главным управляющим кластером.

е). СM1, CM2. Каждая представляет собой матрицу из 8 кластеров, соединенных друг с другом – основные функциональные единицы сети.