Файл: Общее математическое обеспечение для решения задач экономики, статистики и управления на ЭВМ Минск-32 тезисы докладов и сообщений..pdf

К первому классу относятся программы реализующие:

—ввод информации в оперативную память, контроль опе­ ративной и плановой информации на контрольную сумму и при­ надлежность к словарям;

—перекомпоновку исходной информации в вид, удобный для обработки на ЭВМ;

—сортировку информации по предприятиям и внутри пред­ приятий по позициям;

—контроль по ходу информации (оперативная или плановая)

изапись на МЛ соответствующих массивов оперативной или плановой информации;

—ввод и запись на МЛ постоянной информации (справочни­ ков предприятий, контрольных словарей).

Ко второму классу относятся программы, реализующие кор­ ректировку оперативной, плановой, справочной и контрольной информации.

Ктретьему классу относятся программы, связанные с расчетом

иполучением выходных документов по утвержденным формам.

Всилу специфики производственного направления предприя­ тий входная информация различается качественно, а выходные формы, используемые для принятия решений по оперативному управлению производством не идентичны. Вследствие этого ал­ горитмы расчета показателей имеют как общие, так и различные

свойства.

Большое разнообразие выходных форм привело к необходи­ мости создания универсального комплекса программ (УКП), максимально приспособленного для обработки информации по оперативному управлению предприятиями. Для этого разрабо­ таны оригинальные программы такие, как управляющая, компа­ новка выходных форм и другие. Логическая часть УКП, имею­ щего чисто экономический характер, сделана гибкой, разветвлен­ ной, обеспечивающей поиск необходимой информации, выходных форм, недостающих позиций в формах.

Использование УКП позволит осуществить функционирова­ ние всей подсистемы на 2—3 года раньше планируемого срока и значительно сократит средства на разработку математического обеспечения.

117

А. 3. Агрон, И. Б. Петровский

КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ДЛЯ АНАЛИТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ

Как известно, при передаче и хранении информации возникают ошибки. В тех случаях, когда эти ошибки можно считать неза­ висимыми, оценка качества хранения и передачи информации в двоичном виде не представляет сколько-нибудь серьезных вы­ числительных трудностей.

В тех случаях, когда ошибки не являются независимыми, а это относится практически ко всем типам каналов, оценка показате­ лей, которые могут быть достигнуты при использовании тех или иных способов передачи или хранении информации могут осу­ ществляться:

1.Методом моделирования исследуемых алгоритмов на ЭВМ

снепосредственным использованием реализации последователь­ ности ошибок, зарегистрированных при соответствующих испы­ таниях;

2.Методом моделирования на ЭВМ с построением последо­ вательности ошибок по модели, отображающей вероятностные закономерности возникновения ошибок при хранении информации или в используемых каналах передачи данных;

3.Аналитическим методом с использованием той же модели. Последние два метода основаны на использовании не самих

экспериментальных данных, а построенной по ним модели. Ис­ пользование именно модели, а не экспериментальной статистики ошибок позволяет составить определенные представления о ха­ рактере ошибок в используемых носителях информации или ка­ налах передачи данных. Это дает возможность более обоснованно

ицеленаправленно подойти к выбору способов хранения, передачи

икодовой защиты информации. Кроме того, использование мо­ дели позволяет качественно и количественно отобразить те из­ менения закономерностей возникновения ошибок, которые ха­ рактерны для большинства реальных каналов передачи и носи­ телей информации.

Это важно для прогнозирования поведения систем передачи

ихранения информации и оценки области тех изменений харак­ тера ошибок, при которых они могут работать удовлетворительно.

Разработка именно аналитических методов оценки характе­

ристик систем передачи и хранения информации в настоящее

118

время уделяется все больше внимания. Эго объясняется, с одной стороны, очевидными преимуществами оценки характеристик системы с помощью расчетных формул, с другой стороны, — стремлением преодолеть существенные вычислительные труд­ ности, встречающиеся при получении оценок по модели, отобра­ жающей реальную статистику ошибок с достаточной степенью точности.

Такой достаточно общей моделью является так называемая марковская модель. Она определяется двумя квадратными мат­ рицами: К-матрицей переходных вероятностей марковской цепи состояний канала или носителя информации и матрицей услов­ ных вероятностей ошибки в каждой из К возможных состояний. При отсутствии ограничений на число состояний марковская модель позволяет в принципе добиться отображения закономер­ ностей возникновения ошибок в реальных каналах передачи и носителях информации с любой, практически нужной точностью.

Предлагаемый комплекс программ позволяет:

— найти точное значение вероятностей различных результатов декодирования при использовании линейных кодов, обнаружи­ вающих или исправляющих ошибки, возникающие при передаче или хранении данных;

— найти распределение чисел ошибок в блоках заданной дли­ ны. С помощью комплекса можно также рассчитать ряд других характеристик, которые могут быть использованы при выборе методов кодовой защиты.

Предлагаемый комплекс программ построен по модульному принципу и состоит из модулей 3-х уровней.

Все модули высшего уровня состоят из модулей низшего и среднего уровней, объединенных в той или иной последователь­ ности.

К высшему уровню относятся модули, решающие отдельные задачи, результаты которых представляют самостоятельный ин­ терес:

Такими модулями являются:

1.Расчет вероятности различных результатов декодирования линейного кода с обнаружением ошибок.

2.Расчет распределений чисел ошибок в блоке заданной

длины.

3. Расчет распределений чисел «плохих» подблоков в блоке заданной длины, (под «плохими» подблоками подразумеваются

Н9

подблоки, число ошибок в которых превышает некоторое наперед заданное число).

4.Расчет вероятностей различных сочетаний ошибок в блок заданной длины.

Ксреднему уровню относятся модули, состоящие из одного или нескольких модулей низшего уровня, объединенных в опре­ деленной последовательности с дополнительной переработкой полученных результатов.

Кмодулям среднего уровня относятся:

1.Расчет финальных вероятностей марковских цепей.

2.Вычисление произведения матриц 2-х типов, поставленное

всоответствие с заданной логической шкалой.

3.Формирование линейного пространства строк матрицы, записанной в битовом виде.

Книзшему уровню относятся модули, реализующие процедуры матричной алгебры, ввода и вывода информации и т. д.

Кмодулям низшего уровня относятся:

1.Умножение матриц.

2.Сложение матриц.

3.Вычитание матриц.

4.Транспонирование матриц.

5.Формирование единичной матрицы.

6.Ввод прямоугольной матрицы в МОЗУ.

7.Ввод диагональной матрицы в МОЗУ.

8.Ввод числовой последовательности заданной в битовом

виде.

9.Печать прямоугольной матрицы.

10.Печать числовой последовательности в битовом виде.

Все модули, входящие в предлагаемый комплекс, находятся в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к СМО

«Минск-32».

Г. П. Свирид

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТАХ

Характерной особенностью инженерных задач, является срав­ нительно неГзольише требования к объему памяти, стандартизация определенных этапов вычислений, цикличность, а тадже в неко­ торых случаях удобный вид выдачи результатов. В тех задачах,

120

где приходится использовать итерационные и градиентные мето­ ды решения, важным становится вопрос скорости вычислений. Как правило, инженерные задачи довольно хорошо расписы­ ваются на современных алгоритмических языках, что намного ускоряет процесс их реализации на ЭВМ. В настоящее время имеется несколько систем автоматического программирования, входными языками большинства которых являются алгоритми­ ческие языки типа АЛГОЛ. Некоторые из них ориентированы на получение оптимальных рабочих программ, другие — на быструю трансляцию с языка программирования. Поэтому при решении определенного класса инженерных задач возникает не­ обходимость правильного выбора системы программирования. Подобное исследование было проведено для задач теории плас­ тичности, решаемых методом конечного элемента в вариационной постановке. На 20-ти задачах исследовались временные характе­ ристики трансляторов TAM-22, ТАМ-22Т и сравнивались с уже известными характеристиками трансляторов МЭИ-3, МАЛГОЛ, АЛГЭМ.

Анализ исходных программ и счета по рабочим программам показал высокую эффективность транслятора ТАМ-22Т. Времен­ ные характеристики рабочих программ, составленных ТАМ-22Т, по сравнению с временем счета по рабочим программам, полу­ чаемым с помощью ТАМ-22, превосходят в 5—6 раз. Высокое качество программирования достигается за счет методов опти­ мизации при программировании циклов, адресации переменных с индексами. Структурный анализ исходных и рабочих программ показал, что при 16% переменных с индексами в программе уве­ личение длины рабочей программы, полученной с помощью ТАМ-22Т, по сравнению с рабочей программой, полученной с помощью ТАМ-22, составляет 1%, а уменьшение времени счета в 5 раз. Соответственно, при 90% переменных с индексами, удли­ нение рабочей программы составляет 40%, а скорость счета уменьшается в 6 раз. В обоих случаях время трансляции удлиня­ лось незначительно (15%). Число процедур в программах состав­ ляло от 10 до 12 с высокой частотой обращения к ним. Примерная длина рабочих программ равнялась 5000 командам. Трансляция исходных программ и счет по рабочим программам проводились на ЭВМ «Минск-22М», «Минск-32».

Наряду с хорошими качественными и организационными характеристиками транслятора ТАМ-22Т, следует отметить неко­ торые недостатки, в частности, организацию процедур вводавывода. Большой набор программ процедур ввода-вывода поз­ воляет выполнить достаточно разнообразные действия при

121

вводе и выводе информации. Однако нельзя считать нормальным тот факт, что при обычном выводе результатов счета на БПМ для процедур ввода-вывода резервируется 3000 ячеек памяти. Использование же программы расфиксации (СП-300) для эконо­ мии памяти при выводе является по многим причинам не удоб­ ным, а в некоторых случаях невозможным. Использование про­ цедур с телом LIBRARY (<строка>) является достаточно мощ­ ным средством использования библиотечных программ. Однако, возможность прямого включения в исходную программу опера­ торов языков низшего уровня, во многих случаях дала бы боль­ ший эффект.

Из проведенного анализа можно сделать вывод, что для ЭВМ «Минск-22М» и в режиме совместности «Минск-32» наиболее эффективной системой программирования является система ТАМ-22Т.

В. М. Школьников

ОБРАБОТКА МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ

ВРЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ

Впроцессе автоматизации обработки метеорологической ин­ формации решается задача быстрейшего донесения до потреби­ теля готовой продукции. Задача наиболее остро стоит в части первичной обработки данных, поскольку эту стадию проходит абсолютно вся информация. Существующие схемы усвоения дан­ ных предполагают накопление поступающей в центр по линиям связи информации в течение времени, сравнимого с длитель­ ностью (3 часа) метеорологического срока наблюдения, а затем интенсивную обработку. Частота приостановки накопления оп­ ределяет задержку усвоения. Отсюда понятно стремление повы­

сить указанную частоту. В этой связи определенный прогресс представляет собой концепция, принятая в типовом программно­ аппаратном комплексе первичной обработки данных на базе ЭВМ «Минск-32», разработанном в Гидрометцентре СССР. Данные здесь воспринимаются, точнее опознаются, по отдельным сообщениям. Задержка усвоения представляет собой время пос­ тупления сообщения, поскольку длительность опознавания не­ сравнимо меньше. В этом смысле и понимается реальный мас­ штаб времени обработки. Несмотря на незначительную «глубину проникновения» опознавания, на этом примере отчетливопро­

122

сматриваются многие проблемы организации обработки в ре­ альном масштабе времени.

Исходные данные для опознавания поступают в центр по 30 телеграфным каналам связи. Процесс усвоения данных разби­ вается на три стадии: прием поступающей информации, опозна­ вание сообщений и распределение результатов. На первой ста­ дии основными проблемами являются размещение данных и своевременная передача их для обработки. На второй стадии главным является построение схемы опознавания, ориентирован­ ной на одновременное хранение малого объема данных по каж­ дому каналу, учитывая значительное количество последних. Наконец, на третьей стадии важно обеспечить информацией каждого потребителя в его собственном темпе усвоения и притом так, чтобы ограничения на объем размещаемой информации не были заметны.

Размещение данных производится для снижения задержки обработки непосредственно в памяти ЭВМ. Поскольку данные поступают непрерывно, то обработка ведется параллельно с на­ коплением. Традиционная схема совмещения обработки с на­ коплением, когда выделенный участок памяти разбивается по­ полам, причем запись информации ведется поочередно то в одну, то в другую половину, тогда как одновременное чтение произво­ дится из противоположной, признака непригодной. Причиной тому — потребность в дополнительной памяти на каждый канал для накопления смысловых единиц обработки. В связи с этим разработана схема циклического размещения данных, при кото­ рой поле для записи не фиксируется заранее, а по мере необходи­ мости отводится в соответствии с имеющимся в выделенном участке резервом.

Метеорологические сообщения опознаются в телеграфном коде, в формате, установленном Всемирной метеорологической организацией. Основные компоненты оформления сообщения укладываются в телеграфную строку. Смысловая законченность строки и ее сравнительно небольшой размер позволили ориенти­ ровать опознавание на построчное усвоение данных. В каждой из строк оформления зафиксированы признаки, позволяющие идентифицировать ее вид. По завершении анализа строки форми­ руется предистория следующей, позволяющая в сжатой форме отразить связь между компонентами сообщения.

В результате опознавания определенная часть данных приз­ нается удовлетворяющей формату сообщений, а остальная — не удовлетворяющей. И та, и другая информация оформляется в виде стандартных макетов, направленных на дальнейшую об­

123