МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ  АНАЛИЗ СИСТЕМНОГО  ИНТЕРФЕЙСА  СЛОЖНЫХ  ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Авдеюк  Оксана  Алексеевна

канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  «Вычислительная  техника»  Волгоградского  государственного  технического  университета,  г.  Волгоград

E-mail:  oxal2@mail.ru

Муха  Юрий  Петрович

д-р.  техн.  наук,  зав.  кафедрой  «Вычислительная  техника»,  профессор  Волгоградского  государственного   технического  университета,

  г.  Волгоград

E-mail:  vt@vstu.ru

METROLOGICAL  ANALYSIS  SYSTEM INTERFACE  COMPLEX INFORMATION-MEASURING  SYSTEMS

Oxana  Avdeuk

Candidate  of  Science,  assistant  professor  of  "Computer  Science",  Volgograd  State  Technical  University,  Volgograd

Yuri  Mukha

Ph.D.,  Head  of  "Computer  Science",  professor  of  Volgograd  State  Technical  University,  Volgograd

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассмотрены  существующие  технические  показатели  интерфейсов.  Предложен  общий  подход  к  методам  определения  погрешности  системного  интерфейса  сложных  информационно-измерительных  систем.

ABSTRACT

The  article  describes  the  current  technical  data  interfaces.  A  general  approach  to  the  methods  of  calculating  the  error  of  the  system  interface  of  complex  information  and  measurement  systems.

Ключевые  слова:  системный  интерфейс;  погрешность;  структурный  метод.

Keywords:  system  interface;  an  error;  the  structural  method.

Сложные  информационно-измерительные  системы  (СИИС)  представляет  собой  системы,  имеющие  в  своем  составе  не  только  множество  функциональных  блоков  (ФБ),  но  и  большое  количество  каналов,  по  которым  передается  информация  об  измеренных  величинах.  От  характера  организации  функционирования  таких  каналов  зависит  оптимальность  работы  всей  системы  в  целом.  Для  систем  сопряжения  между  устройствами  стал  общепринятым  термин  «интерфейс»,  причем  при  проектирования  сложной  ИИС,  уместно  говорить  о  системном  интерфейсе,  который  предназначен  для  объединения  составных  блоков  СИИС  в  единую  систему.  К  проектированию  системного  измерительного  интерфейса  необхо­димо  подходить  с  общесистемных  позиций:  задать  структуру  конкретной  СИИС,  которая  определяет  состав  блоков  в  системе  (необходимо  для  определения  вместимости);  структуру  связей  (определяет  алгоритм  взаимодействия  блоков  между  собой)  исходя  из  вида  информации  входа  —  выхода  каждого  блока  (вид  инфор­мации  —  аналоговый  или  цифровой).  Также  структура  системы  позволяет  известными  методами  определить  составляющую  погрешности,  вносимую  блоками,  в  общую  системную  погрешность;  аналогично,  временные  задержи  преобразования  измерительной  информации  в  блоках;  блочную  структурную  надежность  (вклад  каждого  блока);  суммарную  блочную  стоимость  и  т.  п.  Эти  данные  необходимы  для  того,  чтобы  определить  возможные  предельные  значения  перечисленных  характеристик  при  синтезе  интерфейса,  поскольку  в  сумме  блочные  и  интерфейсные  характеристики  не  должны  превысить  соответствующих  значений,  указанных  в  исход­ных  данных  на  проектирование. 

Изучение  литературы  по  измерительным  интерфейсам,  например  [5,  7,  10],  позволило  сделать  вывод,  что  вопросы  метрологии  в  этой  области  практически  не  затрагивались.  Действительно,  в  основном  [6,  7]  ограничиваются  следующими  техническими  характе­ристиками  интерфейсов:  1)  вместимостью  N_ВМ;  2)  коэффициентом  использования  аппаратуры  К_И;  3)  пропускной  способностью  V_ПР;  4)  максимальной  длиной  связи  L_MAX;  5)  надежностью  Н;  6)  стоимостью  S.

В  основном,  данные  характеристики  используются  в  компоно­вочном  методе  проектирования  при  выборе  интерфейса  из  множества  стандартных.  Действительно,  параметры  характеристик  1,  3,  4  указы­ваются  в  соответствующих  справочниках,  для  5  —  существуют  приближенные  методики  расчета;  стоимость  интерфейсных  блоков  —  в  прайс-листах  соответствующих  фирм.  Следует  отметить,  что  параметр  2  не  зависит  от  конкретного  интерфейса,  а  является  системным  параметром:  его  можно  определить  лишь  тогда,  когда  известна  конкретная  структура  СИИС.  Этот  параметр  является  одним  из  составляющих  определения  эффективности  использования  стандартного  интерфейса  для  сопряжения  блоков  СИИС.  Чем  ниже  его  показатель,  тем  больше  аппаратурная  избыточность,  стоимость  (затраты  на  схемные  элементы  неиспользуемых  точек  подключения).  Причем,  он  оказывает  также  влияние  на  величину  пропускной  способности,  конструктивной  надежности.  Действительно,  большее  число  возможно  подключаемых  устройств  (предусмотренная  вместимость)  определяет  большую  разрядность  адреса  (числа  адресных  линий).  В  зависимости,  от  организации  структуры  или  функциональной  организации,  это  приводит  к  увеличению  стоимости  и  временным  задержкам  при  формировании  адресов  (большее  количество  разрядов).  Часто,  именно  условие  К_И  <<1  определяет  неэффективность  использования  того  или  иного  стандартного  интерфейса.

Таким  образом,  для  организации  взаимодействия  блоков  СИИС  при  выборе  оптимального  стандартного  интерфейса  приходится  находить  экстремум  следующей  функции  качества:

Ф=F(N_ВМ,  К_И,  V_ПР,  L_MAX,  Н,  S).                                        (1)

В  виду  того,  что  данный  функционал  многопараметрический,  причем  оптимумы  существуют  в  различных  метрических  простран­ствах,  получить  оптимальное  сочетание  всех  параметров  интерфейса  для  заданной  СИИС  практически  невозможно.  Как  следствие,  не  оптимальность  выбора  интерфейса  ухудшает  общую  функцию  качества  проектируемой  СИИС  [1,  2,  8].  Следует  также  отметить,  что  для  оценки  системного  интерфейса  измерительных  систем  недостаточно  учитывать  перечисленные  критерии.  Действительно,  для  любой  СИИС  очень  важной  задачей  является  определение  полной  погрешности.  Традиционно,  полную  погрешность  системы  находят  «суммированием  погрешности  отдельных  узлов  системы»  [11].  При  таком  подходе  не  учитывается,  что  интерфейсные  блоки  также  вносят  свой  вклад  в  полную  погрешность.  Действительно,  любую  СИИС,  как  указывалось  ранее,  можно  представить  как  совокупность  ФБ,  взаимодействие  которых  организовано  посредством  интерфейса.  С  этой  точки  зрения,  погрешность  D  _СИИС  любой  СИИС  необходимо  определять  следующим  образом:

D  _СИИС=D_ФБ  +  D_И  .                                                 (2)

Согласно  (2),  полная  погрешность  СИИС  складывается  из  погрешностей  функциональных  блоков  D_ФБ  и  погрешности  интерфейса  D_И.  Если  определения  и  виды  погрешностей  ФБ  представ­лены  в  соответствующих  ГОСТах  [ГОСТ  22317-77,  24130-80,  11],  то  погрешностям  интерфейса  не  уделяется  внимания  в  соответст­вующей  литературе.  Как  указано  в  [3,  4,  8,  9],  процесс  возникновения  погрешности  системного  интерфейса  —  это  процесс  проявления  функций  новой  структуры  отображений,  и  поэтому  анализ  погреш­ностей  и  их  компенсации  необходимо  производить  структурными  методами.  Структурный  подход  [8,  9]  позволяет  последовательно  рассматривать  процесс  накопления  погрешностей  при  преобразовании  информации  от  низшего  до  высшего  слоя  иерархии,  что  значительно  упрощает  общую  задачу  метрологического  анализа  системы  в  целом.

Список  литературы:

1. Авдеюк  О.А.  Принцип  построения  медицинских  диагностических  комплексов  на  базе  нейросетевых  технологий  /  О.А.  Авдеюк,  Ю.П.  Муха,  М.Г.  Скворцов  //  Биомедицинская  радиоэлектроника  (ISSN  1560-4136),  2001.  —  №  4.  —  С.  42—47.

2. Авдеюк  О.А.  Диагностический  комплекс  основных  жизненно  важных  функций  человека  по  интегральному  параметру  на  основе  нейросетевых  технологий  /  О.А.  Авдеюк,  Ю.П.  Муха,  М.Г.  Скворцов,  Д.Г.  Дружинин,  С.В.  Макартичян,  Д.В.  Шлепин,  И.И.  Урядов  //  Биомедицинская  радиоэлектроника  (ISSN  1560-4136),  2001.  —  №  4.  —  С.  38—41.

3. Авдеюк  О.А.  Общие  подходы  к  метрологическому  анализу  межблочного  системного  интерфейса  при  проектировании  сложных  информационно-измерительных  систем  //  Известия  Волгоградского  государственного  технического  университета.  Серия  «Актуальные  проблемы  управления,  вычислительной  техники  и  информатики  в  технических  системах»,  выпуск  10,  №  3,  2011  —  С.  34—37.

4. Авдеюк  О.А.  К  вопросу  синтеза  межблочного  интерфейса  для  сложных  медицинских  комплексов  //  Международный  журнал  прикладных  и  фундаментальных  исследований,  №  10,  2011.  —  С.  49—50.

5. Алиев  Т.М.,  Тер-Хачатуров  А.А.  Измерительная  техника:  Учеб.  пособие  для  техн.  Вузов.  —  М.:  Высш.шк.,1991.  —  384  с.

6. Арсеньев  Ю.Н.,  Журавлев  В.М.  Проектирование  систем  логического  управления  на  микропроцессорных  средствах:  Учеб.  пособие  для  вузов  по  спец.  «Вычисл.  машины,  комп.,  системы  и  сети».  —  М.:  Высш.  шк.,  1991.  —  319  с.

7. Мячев  А.А.  Интерфейсы  средств  вычислительной  техники: Справочник. — М.: Радио и связь,  1993. — 450  с.

8. Муха  Ю.П.  Теория  и  практика  синтеза  управляющего  и  информационного  обеспечения  ИВС:  монография/  Ю.П. Муха,  О.А. Авдеюк,  В.М. Антонович // Волгоград:  Изд-во  ВолгГТУ,  РПК  «Политехник»,  2004.  — 220  с.

9. Муха  Ю.П.  Информационно-измерительные  системы  с  адаптивными  преобразованиями.  Управление  гибкостью  функционирования:  монография/  Ю.П.  Муха,  О.А.  Авдеюк,  И.Ю.  Королева  //  Волгоград:  ИУНЛ  ВолгГТУ,  2010.  —  304  с.

10. Хазанов  Б.И.  Интерфейсы  измерительных  систем.  —  М.:  Энергия,1979.  —  120  с.

11. Цветков  Э.И.  Алгоритмические  основы  измерений.  —  Л.,  Энерго­атомиздат,1992.  —  420  с.