CC BY
75
Секция радиотехнических и телекоммуникационных
систем
УДК 681.518.3
АЛ. Самойленко, Н.В. Колыхан
СИНТЕЗ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПРЕРЫВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Система внешних прерываний является обязательным функциональным атрибутом архитектуры современного информационно-вычислительного телекоммуникационного комплекса (ИВТК). С ее помощью осуществляется реальный масштаб обмена данными контроля и управления малоинерционными подвижными объектами, технологическими процессами. Моделирование внешней среды в таких комплексах должно осуществляться с более высокой скоростью, чем реально протекающие процессы, поскольку необходим определенный запас времени:
♦ для формирования информационного образа, соответствующего динамическому состоянию управляемого объекта (ОУ) на данный момент времени;
♦ для выбора оптималь ного варианта управления;
♦ для передачи управляющих воздействий на объект [1].
:
приоритетов обслуживания информационных потоков о состоянии ОУ, алгоритмов аппаратного и программного прерывания, упорядочивания данных необходимо представить оптимальный по времени метод динамического управления потоками информации и упорядочивание данных в них и осуществить синтез контроллера внешних прерываний с указанными функциями [2].
Одна из основных задач обработки входных потоков заявок ИВТК - определение приоритета в расстановке заявок в очереди на обслуживание. Очевидно, что применение в составе ИВТК систем прерывания с динамически изменяемыми переменными приоритетами обеспечит необходимое качество управления, оперативную реакцию на малоинерционные ситуации при управлении в реальном мас.
Статический приоритет р поступившей в систему заявки, оценивают с учетом значений коэффициентов штрафа за задержку в обслуживании в единицу времени (или за потерю) СХр и длительности ее обслуживания Ур :
>а >0+1. (1)
V ур V
Динамический приоритет определяется путем пересмотра очереди заявок в ИВТК с учетом времени прерывания каждой из них и функции изменения приоритета заявки во времени. Время пребывания _|-й заявки в ИВТК может быть оценено выражением
V = °, + У1, (2)
где (О- - время ожидания обслуживания (сумма времени пребывания заявки в очереди до начала обслуживания в ИВТК и времени ожидания в очереди в прерывном );
V; - длительность обслуживания _|-й заявки, ; = 1, п - номер заявки.
*
Если V; - предельно допустимое время пребывания _|-й заявки в системе, то необходимо выполнить условие:
^ *
V 5 V., (3)
которое соблюдается только за счет изменения времени О] ожидания обслужива-.
заявки может повышаться, так как со временем вероятность превышения допустимого времени ожидания увеличивается.
С другой стороны, при длительном пребывании заявки в системе информация, содержащаяся в заявке, «стареет», поэтому приоритет для заявок может со
. -
ния потери «стареющих» заявок [1].
Если допустить, что у -■ = /(7;)- функция изменения приоритета _|-й заявки
7 У - 7 #(*;) га) -
от времени I:, то приоритет |-и заявки пропорционален-= J (7;)- первой
7 Ж
производной этой функции, Ж - может быть расценен как интервал между соседними значениями времени, в которых пересматриваются приоритеты заявок, находящихся в очереди ИВТК.
Приоритет находящихся в очереди заявок одного типа, для которых одинако-
а
вы отношения —, целесообразно распределять пропорционально первым произ-
V
водным функций изменения приоритетов:
1 '(7) > 1 'р+1(7) > ••• (4)
С учетом (1) и (4) динамический приоритет заявок, находящихся в очереди к
,
а а
[-±I(7)]р > \ (7)]р+1, (5)
V ^
то есть из двух заявок (|,к), находящихся на обслуживании к ИВТК, высший при-
а
оритет присваивается той заявке, для которой больше значение —у (7).
V
(5) | .
, ( -|- ) -
:
а, V*Г;(г), ,т,.
где Т- - машинное (технологическое) время поступления заявки в информационновычислительный телекоммуникационный комплекс. После вычисления приоритетов по зависимости (5) проверяют условие (3). При этом время ожидания заявки > го типа, который присвоен в масштабе реального времени, р-й приоритет, определяется как
р—1
ар = X V- (6)
1 =0
Для ьй заявки должно выполняться условие:
р-1 р
V* ^ X V-+V = XV. (7)
1=0 1=0
При невыполнении (7) система снимает ью заявку (как исключительный случай) с обслуживания и в информационной модели объекта заменяет — 1) значе-
нием ее предыстории.
Применение динамической дисциплины обслуживания целесообразно, когда параметры входных информационных потоков резко меняются во времени, поскольку дисциплина обслуживания с фиксированными приоритетами приводит к увеличению вероятности «старения» заявок в системе, то есть к их потере.
Для реализации дисциплин обслуживания очереди заявок с динамически изменяемыми приоритетами необходимы системы прерывания, построенные на перепрограммируемом элементном базисе. В основу синтеза положен математический аппарат порядковой логики [3], посредством которого был разработан новый класс систем прерывания «дейзи - кольцо» с динамически изменяемыми приоритетами в соответствии с информационной моделью объекта управления [4,5].
Математическая модель системы прерывания может быть описана с помощью элементов порядковой логики (логического определителя Ар , квазиматрицы)
А
А
А
(8)
где р = 1, п - приоритет; Л,...,Д! - элементы квазиматрицы-столбца, соответствующие заявкам / = 1, п ; Ар - логический определитель (л.о.) квазиматрицы || Д. ||, который может быть задан конъюнктивно-нормальной или дизъюнктивно. . .:
<р|Ь \\р _ л (3 ч, к, 7 \ лр1И ||р
А1А1 = А (А V...V! ), А1А|Г = V А &...&А ) (9)
получают соответственно упорядоченные ряды (очереди):
V’ * Лл^ - .. Л(р), Лл„,:> Ллф.„т >... > (р) (10)
в соответствии с назначенными приоритетами р = 1, р согласно оценкам (Ллёг (р) - і-я заявка с р-приоритетом).
Логическая модель системы внешних прерываний для п информационных заявок в результате порядково-логического синтеза может быть описана системой п логических уравнений, где Xі є /*{0,1} - і-й входной порт і-й заявки; Уі - выходной порт; |м1,и2,...,ип| - матрица управляющих сигналов, формирующих упорядоченный ряд, ui є {1,0} и задающих наиболее приоритетный вход; - матри-
ца управляющих сигналов, задающих направление очереди [(1 ^ п) или (п ^ 1)] .
У1 = [(и & ^ ) V (u1 &( V Х. ))] & (x1 & ^ );
}=1
п
У2 = [(и2 & ^ V (и2 &( V Х} ))] & (Х2 & ^ );
}=1
где
Уп = [(ип & z(п-1)) V (ип &( V х} ))] & (Хп & ^ ),
}=1
п
Zl = [(й & Zn ) V (и1 &( V X}))] & (X & sl);
}=1 п
z2 = [(и2 & ^ V (и1&( V хі ))]&(х2& ^);
}=1
п
zn = [(ип & zn-1) V (ип &( V х} ))] &(Хп & ^ ),
}=1
при А_ X:Si = -
} =1п } 1 і =1,2
Х1 Хп
при і = 1 |х^ = Х2 , апри і = 2 |х^| = Хп-1
Хп Х1
В матричной форме логическая модель системы может быть отображена
У 3 = [ А UZ. }=1,п } 1 V и ]
}=1,п
=1, п і=п ,1,2,...,(п-1)
• V X.] • А Х^..
} =1 }і } =~п } 1
і=1,2
і=±п
1=1,2
при і = 1
при і = 2
^0
]=1,п
Х]
]=1,п
х
х
п—1
х
2
х
п
х
Обобщенная структурная схема системы прерывания представлена на рис. 1, а различные варианты функциональных реализаций и их функционирование в динамике представлены в [4,5].
Рис.1. Структурная схема адаптивной системы прерывания
Реализация такой структуры позволяет:
♦ получить число упорядоченных рядов (очередей) п!, где п - число
информационных входов прерывания;
♦ адаптивную настройку структуры системы на соответствующую динамику очередности заявок в соответствии с (5)-(7);
♦
структуры в (п!-2) раза;
♦ исключить потери заявок путем устранения инерционности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Самойленко А.П., Усенко (ХА. Задача оптимизации приоритетных систем// Системный анализ в проектировании и управлении. Труды VIII Международной научнопрактической конференции. - СПб, 2004. С.130-132.
2. . ., . .
// 1 4 - -
ции. - Рязань: РГРА, 2005. - С.104-106.
3. Самойленко АЛ. Программный процессор для телекоммуникационных потоков./ Свидетельство официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611217 от 7.04.2006.
4. Патент РФ 2087939. Устройство переменного приоритета / Самойленко АЛ. Опубл. в Б.И.,1997, №23.
5. Патент РФ 2152072. Устройство переменного приоритета / Самойленко АЛ. и др.
. . .,2000, 18
УДК 621.396.662
ЮЛ. Геложе, ПЛ. Клименко, МЛ. Марченко УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ В ФАЗОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ РАДИОСИГНАЛОВ
В современных телекоммуникационных системах для формирования и обработки сигналов широко используются системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Например, диапазонно-кварцевая стабилизация частоты осуществляется
( ),
с программируемыми делителями частоты, на основе этих систем с цифровыми
,
фаз, строят устройства восстановления несущей (УВН) для осуществления когерентной обработки сигналов и высокоэффективные устройства тактовой синхронизации (УТС) демодуляторов. Все эти устройства работают в режиме дискретного
.
Общим для ФАПЧ в упомянутых устройствах является применение инерци-
.
ИФД и имеют полосу пропускания в несколько десятков раз меньше частоты дис. -ских составляющих синтезируемого сигнала (минус) 120-130 дБ. Для систем ФАПЧ при столь инерционных ФНЧ полоса захвата становится значительно меньше полосы удержания. Это затрудняет функционирование систем в условиях больших дестабилизирующих воздействий, вызванных значительными изменениями параметров окружающей среды, и приводит к повышению вероятности выхода начальных расстроек за пределы полосы захвата. При этом система стохастически реагирует на переключение ее режимов и на кратковременные большие помехи, прерывающие синхронизацию. В результате захват частоты (фазы) и возвращение в равновесное состояние становится случайным событием, а система - статистиче-.
Цель настоящей работы - показать, что применение сравнительно простой стратегии дополнительного управления переходными процессами обеспечивает с вероятностью, равной единице, установление режима синхронизма при начальных
, ,
