CC BY
6торов. Каждый элемент xi равен либо +1, либо -1. Обозначим вектор, описывающий к-ый образец, через Xk, а его компоненты, соответственно, - xik, k=0...m-1, m - число образцов. Когда сеть распознает (или "вспомнит") какой-либо образец на основе предъявленных ей данных, ее выходы будут содержать именно его, то есть У = Хк, где У -
обратная связь
■ Y,
■ Y2
■ Y,
Выход
Рисунок 1. Структурная схема сети Хопфилда
вектор выходных значений сети: Y = { ук i=0,...n-1}. В противном случае, выходной вектор не совпадет ни с одним образцовым [2, с. 240].
-о-
<5
Вход
Вывод
Искусственные нейронные сети не являются панацеей. Отклик сети после обучения может быть до некоторой степени нечувствителен к небольшим изменениям входных сигналов. Из-за этого они, очевидно, не годятся для выполнения таких задач, как начисление заработной платы. Важно отметить, что искусственная нейронная сеть делает обобщения автоматически благодаря своей структуре, а не с помощью использования «человеческого интеллекта» в форме специально написанных компьютерных программ. Похоже, однако, что им будет отдаваться предпочтение в большом классе задач распознавания образов, с которыми плохо или вообще не справляются обычные компьютеры.
Литература
1. Осовский Станислав. Нейронные сети для обработки информации = Sieci neuronowe do prze-twarzania informacji (польск.) / Перевод И. Д. Рудин-ского. — М.: Финансы и статистика, 2004. — 344 с.
2. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика = Neural Computing. Theory and Practice. — М.: Мир, 1992. — 240 с.
3. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс = Neural Networks: A Comprehensive Foundation. 2-е изд. — М.: Вильямс, 2006. — 1104 с.
4. Портал по искусственным нейронным сетям: http://www.dmoz.org//Computers/Artificial_Intellige nce/Neural_Networks
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ВИДЕОПАМЯТЬЮ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
Богодистова Елена Сергеевна,
кандидат техн. наук, доцент, Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), г. Москва
Тельнов Георгий Геннадьевич,
старший преподаватель, Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), г. Москва EXPERIMENTS WITH VIDEO MEMORY USING VISUALIZATION PROGRAM
Bogodistova Elena, Master of Science, Assistant Professor, Moscow State University of Railway Engineering (MIIT), Russia, Moscow
Telnov Georgy, Lecturer, Moscow State University of Railway Engineering (MIIT), Russia, Moscow АННОТАЦИЯ
Представлена специализированная программа, позволяющая проводить в интерактивном режиме эксперименты с видеоподсистемой компьютера. Исследование проходит не на модели, а в реальной системе: на уровне непосредственной записи видеоданных в кадровый буфер. Эксперименты позволяют исследовать структуру видеопамяти, кодирование информации и цветовую палитру в текстовых и графических режимах. Предложен удобный пользовательский интерфейс и сервис для экспериментов с аппаратурой. ABSTRACT
A program-explorer is presented for interactive experiments with a computer video subsystem. Research takes place not on model, and in real system: at the level of direct record of video data in the frame buffer. Experiments allow investigating video memory layout, information encoding and a color palette in the text and graphic modes. The convenient user interface and service for experiments with the equipment is offered.
Ключевые слова: видеоадаптер; VGA; SVGA; видеомонитор, видеоконтроллер; видеопамять; структура видеопамяти; кадровый буфер; текстовый режим; графический режим; палитра.
Keywords: video adapter; VGA (Video Graphics Adapter, Video Graphics Array); SVGA (Super VGA); video monitor; video controller; video memory; video memory layout; frame buffer; text mode; graphics mode; palette.
Специализированная программа "PERUN\VGA_ SVGA" входит в состав комплекса программ "PERUN" (PERipheral UNits), описанного в [1]. Данная работа посвящена описанию экспериментов с видеопамятью, которые обеспечиваются программой. Здесь не затрагиваются принципы взаимодействия видеоадаптера и видеомонитора, которые рассмотрены в [2, 3].
Программа "PERUN\VGA_SVGA" обеспечивает непосредственную запись в видеопамять для создания произвольных изображений. Она позволяет проводить с видеоподсистемой множество экспериментов, работать с различными структурами и моделями видеопамяти, с кодированием информации и цветовой палитрой в различных текстовых и графических режимах.
Исследование видеоподсистемы проходит не на модели, а в реальной системе. Обеспечивается работа как с ЭЛТ монитором, так и с жидкокристаллическим (ЖК) монитором при использовании аналогового интерфейса VGA (D-SUB) и цифрового DVI-D.
Меню программы включает следующие основные опции: «Инфо», «Видеопамять», «Регистры», «Нестандартные видеорежимы». В данной работе рассматриваются две первые опции меню, связанные с работой видеопамяти.
Опция меню «Инфо» позволяет получить информацию о структуре видеоподсистемы и видеоадаптера, организации видеопамяти и способах кодирования пиксельной информации в различных режимах; получить информацию о регистрах видеоадаптера; ознакомиться с руководством пользователя; получить индивидуальное задание на проведение эксперимента, при первом обращении требуется регистрация.
Опция «Видеопамять» позволяет:
- выбирать режимы в одной из трех групп режимов (текстовые режимы, графические режимы VGA, графические режимы SVGA), создавать в определенном формате и редактировать файлы для записи данных в кадровый буфер и сохранять файлы на диске, а затем загружать для демонстрации результатов;
- сразу в процессе создания или после загрузки с диска созданного ранее файла запускать режим записи данных в кадровый буфер и просмотра созданного изображения на экране видеомонитора; при необходимости корректировать изображение;
- получать контекстную помощь при проведении любого эксперимента.
Программа автоматически определяет доступность режимов в используемой видеоподсистеме.
Интегрированный текстовый редактор позволяет заранее готовить информацию для работы с видеопамятью. Автоматический компилятор заданий генерирует индивидуальные варианты заданий из исходного файла, составленного разработчиком.
Три группы экспериментов по работе с видеопамятью позволяют освоить кодирование и располо-
жение информации в видеопамяти в текстовых и графических режимах, поддерживаемых современным видеоадаптером. Здесь и далее для режимов указывается разрешение и одновременное количество цветов (или уровней серого) на экране.
В первую группу входят четыре текстовых режима: 40x25-16, 80x25-16, 132x25-16, 132x43-16.
Во второй группе возможна работа с девятью графическими режимами видеоадаптера VGA: 320x200-4 и 640x200-2 (совместимые с видеоадаптером CGA); 320x200-16; 640x200-16; 640x350-4 (реально 3 варианта отображения); 640x350-16; 640x480-2; 640x480-16; 320x200-256.
В третью группу входят 16 графических режимов видеоадаптера SVGA (расширение VESA): 640x400-256, 640x480-256. 800x600-16, 800x600-256, 1024x768-16, 1024x768-256, 1280x1024-16, 1280x1024-256, 640x480-32768, 640x480-65536, 800x600-32768, 800x600-65536, 1024x768-32768, 1024x768-65536, 1280x1024-32768, 1280x1024-65536.
Видеоданные в текстовом режиме представляют собой ASCII-коды и байты-атрибуты всех символов на экране. Видеоданные в графических режимах (All Points Addressable, APA) представляют собой битовую карту изображения, то есть, информацию о коде цвета каждого пиксела на экране. Расположение пикселов на экране однозначно определяется расположением соответствующих кодов в видеопамяти. Данные представляются в определенном формате (формате ввода) с учетом модели организации видеопамяти (кадрового буфера) в выбранном режиме.
Для перечисленных режимов характерны две модели организации видеопамяти: линейная ("packed pixel", дословно упакованные пикселы) и планарная, соответствующая видеографической матрице ("planar video graphics array"). Видеографическая матрица подразумевает использование 4-х битовых плоскостей, или 4-х слоев видеопамяти. Кроме того, для совместимости с адаптером CGA (Color Graphics Adapter), поддерживается модель с двумя банками видеопамяти.
Отметим характеристики видеорежимов, включая кодирование цвета пиксела и модель видеопамяти:
1. В текстовых режимах применяется планарная модель видеопамяти; ASCII-коды располагаются в 0-й плоскости, атрибуты - в 1-й, таблицы знакогенератора - во 2-й. Без смены таблицы знакогенератора можно использовать линейную модель видеопамяти.
2. В графических режимах с 200 линиями растра используется два банка памяти - модель видеопамяти, совместимая с адаптером CGA, причем современный адаптер отображает на экране 400 линий (режим "double scan"). Модель видеопамяти в банке линейная.
3. При глубине цвета один бит (два цвета), два бита (четыре цвета) или восемь бит (256 цветов) применяется упакованный формат, когда один байт
содержит коды цвета соответственно восьми, четырех или одного пиксела. Модель видеопамяти линейная.
4. В графических режимах 16-ти цветов применяется планарная модель видеопамяти (видеографическая матрица) и косвенное кодирование цвета пиксела. Одноименные биты в четырех байтах слоев кодируют номер (индекс) цвета пиксела.
5. В графическом монохромном режиме 640x350-4 (реально 3 варианта отображения), применяется планарная модель видеопамяти и только два слоя. Каждому пикселу соответствует по одному биту из нулевого и первого цветовых слоев, пиксел отображается черным, ярко-белым или мигающим.
6. В графических режимах High Colour 32K и 64K (соответственно 32768 и 65536 цветов) применяется прямое кодирование цвета пиксела и линейная модель видеопамяти. В этих режимах требуется два байта для кода цвета пиксела, при этом в режиме 32K старший бит старшего значащего байта нулевой, в режиме 64K на зеленый отведено 6 бит c учетом особенностей восприятия цвета человеком.
Для работы с видеопамятью используются две видеостраницы. Первая видеостраница используется для записи видеоданных в файл в формате ввода. Вторая видеостраница используется для просмотра закодированного изображения. В формате ввода указывается каждый байт видеоданных и его смещение относительно начального адреса видеостраницы, используемой для просмотра изображения.
В любой момент времени можно перейти к видеостранице просмотра, что позволяет проверить правильность кодирования и пронаблюдать связь между расположением информации в видеопамяти и на экране видеомонитора.
7 6 5 4
Формат ввода зависит от режима. В текстовых режимах это четыре байта для каждого символа: <смещение> - <ASCII-код>, <смещение+1> - <атрибут>; в этих режимах <смещение> - четное число.
В графических режимах 32K и 64K формат ввода представляется в виде: <смещение> - <младший значащий байт>, <смещение+1> - <старший значащий байт>.
В основных режимах видеографической матрицы четыре одноименных разряда из четырех слоев видеопамяти задают номер цвета пиксела. Для описания восьми пикселов формат ввода представлен 4-мя группами по числу слоев, каждая группа состоит из трех байтов: <номер слоя (i) > - <смещение> - <байт> (i = 0, 1, 2, 3). Для восьми пикселов, описываемых четырьмя байтами, смещение в 4-х группах одинаковое. При нулевом смещении пиксел с номером цвета, заданном в старших значащих битах четырех байтов, будет отображен в левом верхнем углу изображения на экране.
В программе нельзя изменить содержимое таблицы цветовой палитры (Colour Look-up Table) и регистров цветовой таблицы RAMDAC. Используется стандартное (по умолчанию) содержимое цветовых таблиц -стандартная палитра. Кроме того, в текстовом режиме нельзя сменить таблицу знакогенератора, используется таблица по умолчанию. Поэтому программа имеет следующие особенности:
1. Формат байта-атрибута символа в текстовом режиме приведен на рис. 1. По умолчанию в программе: бит 7 - мигание символа (Blinking), бит 3 - интенсивность цвета символа (Intensity). Таким образом, используется номер таблицы знакогенератора (Character generator table number, CG) по умолчанию (латиница), стандартная палитра с 16-ю цветами символа, 8-ю цветами фона, возможно мигание символа. Так как нет смены таблицы знакогенератора, хранимой в слое 2, в текстовых режимах используется линейная модель видеопамяти.
3 2 10
Рисунок 1. Формат байта-атрибута символа в текстовом режиме
2. В режиме 320x200-4, совместимом с видеоадаптером CGA, при стандартной палитре имеет место стандартный набор из 4-х цветов CGA (черный; светло-синий, точнее, бирюзовый; малиновый; ярко-белый).
3. В режимах 256 цветов (восьми битный цвет) цвет пиксела может быть одним из 256-ти, но интересно, что при стандартной палитре можно задать
байт формата 0000IRGB и получить на экране любой из 16 основных цветов пиксела - цвета аддитивной модели RGB и субтрактивной модели CMY (Cyan, Magenta, Yellow).
4. В графических режимах с четырехбитным цветом (в которых используется видеографическая матрица) при стандартной палитре можно получить пиксел любого из 16-ти основных цветов, то есть, номер
(индекс) цвета пиксела имеет формат IRGB. При этом получается, что слой 3 содержит информацию об интенсивности цвета всех пикселов экрана (Intensity, I). Слой 2 содержит информацию о наличии красной составляющей цвета всех пикселов экрана, то есть, образ экрана в красном цвете (R), слой 1 - образ экрана в зеленом цвете (G), слой 0 -образ экрана в синем цвете (B).
5. В графических режимах 32K и 64K цветов при стандартной палитре можно получить непосредственно любой из 65536 цветов и при желании любой из 16 основных цветов, задав максимальную интенсивность цветовых составляющих.
Заключение
Программа "PERUN\VGA_SVGA" обеспечивает непосредственную запись в видеопамять для создания произвольных изображений, позволяет в интерактивном режиме исследовать структуру видеопамяти, кодирование информации и цветовую палитру в текстовых и графических режимах. Предложен удобный пользовательский интерфейс и сервис для экспериментов с аппаратурой.
Эксперименты с видеоподсистемой на уровне непосредственной работы с кадровым буфером, которые обеспечиваются программой, представляются интересными и полезными для освоения учебных дисциплин
«Периферийные устройства», «Интерфейсы периферийных устройств», способствуют развитию компетенций студентов информационных специальностей.
При разработке программы были использованы инструментальные программные средства, наиболее подходящие для решения данного класса функциональных задач. Программа является аппаратно-зависимой. Результаты экспериментов зависят от режимов, поддерживаемых видеоадаптером и монитором, интерфейса и других особенностей видеоподсистемы компьютера.
Список литературы
1. Богодистова Е. С. Тельнов Г. Г. Эксперименты с периферийными устройствами с помощью компьютерных обучающих программ-тренажеров. Материалы докладов XI Международной научно-практической конференции "ИНФО-2014" ("Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий") - М: НИУ ВШЭ, 2014, с. 50-55.
2. Богодистова Е. С., Мамченко А. Е., Шамров М. И. Программируемые контроллеры в компьютерных и управляющих системах // Информационные технологии. - 2014. - № 11 - с. 53-59
3. Богодистова Е. С. Организация и функционирование видеоподсистем. Учебное пособие. - М.: МИИТ, 2007. - 252 с.
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА САМОПРОИЗВОЛЬНОГО ВПИТЫВАНИЯ
ЖИДКОСТИ ПОРИСТЫМИ СРЕДАМИ
Трещалин Юрий Михайлович
кандидат технических наук, Московский государственный университет, имени М.В. Ломоносова, г. Москва.
MATHEMATICAL ANALYSIS PROCESS OF SPONTANEOUS FLUID UPTAKE OF THE POROUS MEDIUM Treschalin Yuri, candidate of technical sciences, Moscow state University, Moscow АННОТАЦИЯ
В статье производится математический анализ процесса самопроизвольного впитывания жидкости пористыми волокнистыми средами. В результате получена зависимость высоты подъема жидкости от пористости материала.
ABSTRACT
In this paper, a mathematical analysis of the spontaneous absorption of fluid porous fibrous media. As a result, the dependence of the height of liquid rise on the porosity of the material.
Ключевые слова: структура, нетканый материал, впитывание, пористость, высота подъема жидкости. Keywords: structure, nonwoven, absorption, porosity, height lifting fluid..
Отсутствие капилляров, как таковых, в строении нетканого материала, требует разработки принципиально иного аналитического подхода для описания процесса впитывания жидкости. Сложность поставленной задачи заключается в использовании в качестве определяющего параметра не линейного размера капилляра (радиуса), а объемной характеристики, например, пористости или плотности, что особенно актуально для нетканых полотен с неориентированным расположением структурных элементов.
Многообразие способов производства нетканых полотен, технологических особенностей процесса их изготовления, применения различных видов волокон опреде-
ляет большое количество факторов, влияющих на интенсивность впитывания жидкости материалом, выявить и определить количественное выражение которых при математическом моделировании крайне затруднительно. С другой стороны изначально не требуется получение результатов с высокой точностью. В связи с этим целесообразно рассматривать процесс впитывания жидкости на примере волокнистой массы, что достаточно близко по структуре и свойствам к нетканым полотнам и позволяет учесть как характеристики материала, так и физические параметры жидкости.
Анализ экспериментальных данных [1-4] показывает, что интенсивность впитывания жидкости нетканым
