ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные типы электронных вычислительных машин и особенности решения на них инженерных задач из "Расчет оптимального регулирования стока водохранилищами гидроэлектростанций на ЦВМ " Электронные вычислительные машины разделяются по принципу ра-боты на аналоговые (непрерывного действия) и цифровые (дискретного действия). [c.17] Аналоговые вычислительные машины используют принцип математической аналогии разных природных явлений, которые описываются одинаковыми математическими уравнениями. Обычно аналоговые вычислительные машины являются электронными. Аналоговая машина состоит из комплекта блоков, каждый из которых предназначается для выполнения определенной математической операции—умножения, интелрирования и т. д. Кроме того, ряд блоков (блоки нелинейности) служат для задания исходных характеристик объекта моделирования. Количество необходимых блоков зависит от сложности задачи. Поэтому обычно аналоговые машины выполняются специализированными, т. е. предназначенными для решения узкого класса задач. [c.17] Точность расчетов на аналоговых машинах невысокая, причем по мере усложнения задачи (увеличения числа блоков машины) точность вычислений снижается, если не принимать специальных мер против этого. [c.17] Детальные исследования по применению аналоговых вычислительных машин для решения задач оптимизации долгосрочных режимов ГЭС выполнены в МЭИ под руководством В. И. Обрезкова [Л. 54]. Эти исследования показали, что для решения рассматриваемой нами задачи более пригодны цифровые вычислительные машины. [c.17] В последние годы большой интерес проявляется к гибридным вычислительным устройствам, сочетающим элементы аналоговых и цифровых вычислительных машин. Однако большого опыта применения подобных устройств для расчетов оптимизации долгосрочных режимов ГЭС не имеется. Рассматриваемые нами методы расчета ориентированы на применение цифровых вычислительных машин. [c.17] Разные типы ЦВМ отличаются скоростью счета, объемом запоминающих устройств и системой команд. По каждой индивидуальной машине имеются инструкции, IB которых дается краткое техническое описание машины и системы команд (на-иример, для ЦВМ Урал-2 см. [Л. 8]). Остановимся кратко на обших для всех ЦВМ принципах решения инженерных задач на машинах. [c.18] Перед решением инженерной задачи на ЦВМ необходимо дать математическую формулировку задачи (составить математическую модель) и разработать метод решения задачи. Применительно к задаче определения оптимальных режимов ГЭС этот этап решения включает в себя следующее разумную схематизацию рассмат1риваемой энергосистемы, представление в виде математических зависимостей всех участвующих в расчетах характеристик ГЭС и энергосистемы, математическую формулировку задачи (например, как задачи минимизации функционала определенного вида с указанием записанных в математической форме режимных опраничений) и указание приемлемого математического метода решения задачи (например, для оптимизационной задачи — градиентного либо какого-нибудь другого метода). [c.18] Указанный шодгоггавительный этап является наиболее ответственным этапом всего решення. так как результат и быстрота решения задачи на ЦВМ зависят главным образом от того, насколько математически правильно сформулирована задача и насколько эффективен (по быстроте и точности) принятый метод решения. [c.18] Следующим этапом решения (первым этапом программирования) является разработка алгоритма решения, реализующего принятый метод решения задачи. Под алгоритмом понимается записанная определенным образом последовательность элементарных арифметических и логических операций, выполнение которых дает решение задачи принятым методом. [c.18] Существует ряд способов записи алгоритмов решения. Наиболее простым способом является словесное описание алгоритма. Однако еслн алгоритм достаточно сложен (особенно если в нем много логических операций), то такое описание алгоритма бывает длинным и неудобным для поинмания его другими лицами. При сложных же задачах для уменьшения вероятности ошибок решения целесообразно, чтобы составленный одним лицом алгоритм проверялся другим лнцом. [c.18] Часто удобной бывает запись алгоритма в виде блок-схемы программы. Блок-схема— это графическое изофажение принятого алгоритма. Чтобы составить алгоритм и изобразить его в виде блок-схемы, вначале необходимо сгруппировать вычисления в арифметические и логические блоки. Арифметическим блоком являются, например, вычисления по заданной формуле. Примером логического блока может быть блок, который в зависимости от результата предыдущих вычислений принимает решение — производить дальнейший счет по одной либо другой формуле. На блок-схеке арифметические блоки изображаются прямоугольниками, а логические блоки — фигурами овальной формы. [c.18] Внутри прямоугольника или овала в виде математической формулы или словами записывается содержание блока. Блоки соединяются между собой стрелками, указывающими последовательность осуществления вычислительного процесса. [c.18] Однако если задача сложная, то и блок-схема ее алгоритма получается громоздкой и ее становится трудно составлять и анализировать. А. А. Ляпунов предложил описывать алгоритм программы с помощью системы специально разработанных операторов. Различаются арифметические и логические операторы, которые обозначаются разными буквами. Алгоритм решения записывается в виде последовательЕости букв (операторов), индексы и специальные символы при которых показывают образование циклов в программе, переадресацию и т. п. Для более детального Знакомсгва с операторным методом записи алгоритма рекомендуется [Л. 30]. [c.18] Процесс программирования, включая отладку, является достаточно сложным и трудоемким. Для составления сложной программы требуется работа нескольких человек в течение нескольких лет. Такие большие затраты Т1руда и времени на программирование оправданы лишь тогда, когда составленная программа используется многократно и выполняет трудоемкие расчеты. К числу таких задач относится и задача оптимизации долгосрочных режимов ГЭС. [c.19] Обычно стремятся разрабатывать стандартные (универсальные) машинные программы. Например, разработаны стандартные программы расчетов потокораспреде-ления в электрических сетях, пригодные для лк бой энергосистемы. Для решения задачи оптимизации долгосрочных режимов ГЭС разработка стандартных программ также ведется. [c.19] Давно ведутся исследования, целью которых является передача машине трудоемкой работы по программированию задачи. К настоящему времени эти работы дали практические результаты. Разработан и получил распространение международный алгоритмический язык Алгол-60 [Л. 1], в котором обобщен большой положительный опыт разных способов описания алгоритмов. [c.19] Особенностью языка Алгол-60 является его строгий математизированный вид н универсальность, не связанная с индивидуальной ЦВМ. Эти особенности языка Алгол-60 позволили машинизировать этап непосредственного программирования. Составленная на языке Алгол-60 программа (Алгол-программа) автоматически перерабатывается машиной с помощью специального транслятора в программу в свойственном каждой машине коде. Все иовые отечественные машины имеют транслятор программы с языка Алгол-60. [c.19] Язык Алгол-60 используется и для более узких целей только для описания алгоритма, а также как универсальный язык для публикации алгоритмов. [c.19] Описание алгоритмов с помощью Алгол-60 имеет преимущества перед рассмотренными способами описания с помощью блок-схем или оператцрной заииси. [c.19] Вернуться к основной статье