ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 1
- 15 -
нологичеоких процессов проектирования алгоритмов и программ управляющих ЦВМ.
В монографии И.В.Кузьмина [42^ дается понятие эффектив ности и излагаются основные требования к критериям оценки эф фективности автоматических систем контроля и управления раз личными сложными объектами.
Теоретические проблемы, возникающие при объединении в вычислительную оиотему нескольких вычислительных машин, изла гаются в работе Д.А.Поспелова [43] , Изложение ведется о точки зрения связи структуры оиотемы и отуктуры реализуемых на этой системе алгоритмов.
-16 -
ГЛАВА I
КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ
УПРАВЛЯЮЩИМИ виЧИСЛИТЕПЫШЛИ системами
I . I . Критерии типа перечисления
Эффективность вычислительных алгоритмов может быть оце нена путем перечисления некоторого множества их частных пока зателей [4б] . При этом каждый частный показатель должен ха рактеризоваться оценкой, физическим смыслом и определять за висимость с техническими параметрами информационной системы. Вместе с тем система должна быть критичной к каждому из этих показателей. Общее число таких показателей не должно быть большим, так как в противном случае усложняется задача опти мизации в смысле выбора наилучших алгоритмов.
Такой подход обусловлен тем, что единые показатели или критерии типа отношений при оценке алгоритмов не всегда приво дят к эффективному использованию возможностей системы, хотя при этом может упроститься процеос оптимизации [44^ ,
В качестве основных параметров эффективности алгоритма можно взять, нацример, следующие:
1)методические и инструментальные югрешности;
2)объем памяти, который необходим ля того или дру гого алгоритма с учетом констант;
3)характеристику систем команд;
4)время реализации УВС программы алгоритма.
Таким образом, эффективность алгоритма является функ цией в общем случае некоторого числа параметров совокупность которых может быть представлена в вида многомер ного вектора или кортежа
Д «г < >Ci, |
• |
( I .I ) |
ПараметрыX j. могут находиться как в |
согласии, так и |
в противоречии. Поэтому изменяя один из параметров, можно су щественным образом воздействовать на другие показатели. Такое изменение даст множество различных решений, для оценки качест ва которых можно использовать множество параметров по каждому решению.
- 17 -
Составлению общего алгоритма управления предшествует этап составления простых составляющие алгоритмов, входящих в него. Простыми алгоритмами будем считать те, которые в УВС реализуются простыми операциями типа сложения, вычитания, сдви
га и т .п . Например, |
алгоритмы получения функции БспД? , |
C os£n других будут |
сложными и содержат в качестве простых ос |
новные арифметические операции. |
Будем считать, что простые алгоритмы описываются прос тыми кортежами, содержащими компоненты, которые характеризу ют эффективность машинной реализации их (алгоритмов).
Очевидно, что между однозначными параметрами простых алгоритмов должна существовать взаимосвязь, которая позволя ет определять параметры сложного алгоритма.
Для упрощения дальнейшего изложения введем понятия программного и подцрограммного поля. Будем считать, что на программном поле набирается программа вычислений и программы
( р ) обращения |
к |
подпрограмме Р . Сама подпрограмма |
Р и |
программа выхода |
( |
) из подпрограммы размещаются на |
подпро |
граммном поле. Разумеется, это разделение является чисто услов ным, т .к . УВС, как правило, имеют единую долговременную память для размещения f * ^ * Р »
Определим взаимосвязь некоторых параметров простых ал горитмов. Предположим, что алгоритмы следуют один за другим
соглаоно операторам вычислительного процесса вне цикла. |
|
|||
Если Д | - |
проотые алгоритмы о их определенными корте |
|||
жами ( 1 = |
Щ |
;М 1- число простых алгоритмов), |
то |
|
некоторый более общий алгоритм & |
, состоящий из A j |
, по |
||
жег быть записан в виде |
|
|
|
|
' £ > в |
{ A |
j ] , |
..... |
|
При отсутствии циклов
(1. 2)
где - дайна программы алгоритм - длина программы алгоритма *
18
Константы алгоритма Д ; могут быть перечислены в мно
жеств е
|
Kj -{kjj*], (jm |
^ 0 ' |
||
где A j - |
число |
констант. Очевидно, что для определения мно |
||
жества констант |
К в |
следует применить |
операции соединения |
|
множеств |
К ] ■ ? .к . |
одинаковые конотанты различных простых |
алгоритмов нецелесообразно хранить в разных ячейках памяти. Тогда: и»
К в Ч М >
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.4) |
|
где |
Л 5 - |
число констант |
алгоритма |
fb . |
|
||||
|
При определении |
объема долговременной памяти D |
j ал- |
||||||
горитма A j |
в |
его |
кортеж должны быть включены отдельно |
пара |
|||||
метры |
d j |
, |
A j |
» 1*ч. д |
• |
При этом |
|
|
|
„ |
|
|
D |
i |
* |
d |
i + A |
i ' |
|
|
|
|
Т)е,== |
|
+ Л-ь. |
|
|
Операцию соединения можно применять для определения системы команд О ь . Пусть G j - система команд j -го алгоритма
где "O'], - |
общее число |
кодов операций |
i -го алгоритма. Тогда |
|
0 |
|
ш |
|
О |
|
G t - U |
|
С> |
|
|
t |
L |
|
(1.5) |
a операция |
соединения даст |
множество |
|
|
|
|
|
|
- |
19 - |
|
|
|
|
|
Ge> |
"“ |
{ $ 1 * |
( |
\? e 1, 2 ,> " i I^b ) , |
|
||
где |
V ' - |
общее число кодов |
операций |
алгоритма |
Б . |
|
|||
|
Величина |
У |
может входить отделкшм параметром в |
кор |
|||||
теж |
| -го |
алгоритма. Это объясняется |
тем,, что |
V'AI |
ал |
горитма управления не должно превышать заданного числа, кото рое определяется дешифратором команд машины. Очевидно, что
может быть определено только после операции |
(1 .5 ). |
||
Кроме |
и ^ |
в кортеж j -го |
алгоритма могут |
входить дополнительные параметры, определяющие, например, отои мость я затраты оборудования на внедрение множества команд
G a . |
Как |
TJ& , |
так и дополнительные параметры, |
характе |
||
ризующие систему команд, могут быть вычислены только после |
||||||
операции |
соединения. |
|
|
|
||
Погрешность |
А 5 |
представляет собой сложную функцию |
||||
от параметров |
|
* Для ряда |
частных задач А а может быть |
|||
выражено через |
|
некоторой функцией |
|
|||
|
Д в - У ( д р , |
( j - i . 2 , |
|
|||
Оперативная память |
^ ь |
, как правило, определяется |
||||
так, что |
она меньше некоторого допустимого значения |
О.Э0Ч |
||||
или равна |
ему. |
Конкретное значение Я г определяется |
после |
|||
составления алгоритма £» . |
|
|
|
Таким образом, для определения эффективности'алгоритма необходимо решить задачу выбора его показателей. При выборе этих параметров можно руководствоваться техническими требова ниями к УВС. Установленные затем внутрикортекные зависимости
между различными параметрами (как это было для |
D ftH У"* ) |
||||
и меккортеыше связи |
(1 .2 ), |
(1 .3 ), (1 .4 ),(1 .5 ) |
позволяют пре |
||
образовать множество |
6 « |
( |
в |
кортеж |
|
^ |
iK*в I |
Я/4&, |
. • » » |
Я?£в ^ ■ |
|
■В большинстве случаев шожеотво |
может со |
||||
держать рад одинаковых элементов. |
Тогда задачу получения |