Andrzej Kwiecień Instytut Informatyki Politechnika Śląska w Gliwicach POPRAWA PARAMETRÓW PRACY SIECI PRZEMYSŁOWYCH Z CYKLICZNYMI TRANSAKCJAMI WYMIANY INFORMACJI Andrzej Kwiecień Instytut Informatyki Politechnika Śląska w Gliwicach

Sieci z cyklicznymi transakcjami wymiany Cechy: możliwość tworzenia scenariusza wymian cyklicznych w wybranej lub specjalnie wyróżnionej stacji abonenckiej możliwość realizacji wymian wyzwalanych zdeterminowany w czasie dostęp do łącza przydatność do realizacji systemów czasu rzeczywistego istnienie mechanizmu ograniczającego czas realizacji cyklicznych transakcji wymiany danych ( czas cyklu TC )

Makrocykl wymiany informacji Zmienna A co 2 ms. Zmienna B co 3 ms. Zmienna C co 4 ms. Czas realizacji transakcji wymiany każdej zmiennej jest taki sam. CZAS mikrocykl makrocykl C C B C B C B A A B A A A B A A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CZAS

Makrocykl wymiany informacji Zmienna A co 1 ms. Zmienna B co 2 ms. Zmienna C co 4 ms. Czas realizacji transakcji wymiany każdej zmiennej jest taki sam. CZAS mikrocykl makrocykl TC TMIN TMAX C C C B B B B B A A A A A A A A A A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CZAS W= A,B,C , A , A,B , A A,B,C

A B C W1-okno wymian per. TC=const. W2-okno wymian aper. mikrocykl W3-okno wymian komunik. W4-okno synchronizacji B A TC A B TC makrocykl TM=const TC>W1+W2+W3 A TC<TP TC TP periodyczność zmiennej A

PROBLEM: mikrocykl nieralizowalny makrocykl C C C B B B B B A A A A A Czas wymiany zmiennej A=0.0002 sek. B=0.0005 sek. C=0.0004 sek. W1=1.1 msek. TP<W1<TC CZAS mikrocykl nieralizowalny makrocykl TC= 1.1 msek. C C C B B B B B A A A A A A A A A A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CZAS

DWA PYTANIA: Czy można przekonfigurować scenariusz wymian tak aby TC<TP? Czy przekonfigurowanie scenariusza może być na tyle skuteczne aby oprócz wymian cyklicznych można realizować wymiany wyzwalane (W2>0 i W3>0)?

CO MOŻNA UZYSKAĆ? Skrócenie czasu realizacji mikrocyklu Skrócenie czasu oczekiwania na realizację wymian wyzwalanych Zwiększenie liczby możliwych do realizacji wymian-wzrost przepustowości użytecznej Ograniczenie możliwości powstawania kolejek wymian aperiodycznych-wzrost przepustowości użytecznej

CEL F F E E D E F E D C D C D C B B C B B B C B B A A A A A A A A A A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D E D E C D F C D B C B F B E B C B E B B A A A A A A A A A A A A A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

JAK TO ZROBIĆ? PARAMETRY MAKROCYKLU LM=NWW/NWD Długość liczona w mikrocyklach LM=NWW/NWD Minimalna liczba wystąpień zmiennej w mikrocyklu LWZi=LM*TC/Tpi Czas realizacji makrocyklu -- Miara wypełnienia makrocyklu Funkcja osiąga minimum dla LMX=LM

PROPONOWANE METODY Metody algorytmiczne Metoda „kolejnych przesunięć” Metoda „najmniej obciążonych mikrocykli” Metoda oparta na sztucznej inteligencji

METODA KOLEJNYCH PRZESUNIĘĆ Strategia Zalety: najkorzystniejszy współczynnik wypełnienia zakaz stosowania nadmiarowych przesyłów złożoność obliczeniowa

METODA NAJMNIEJ OBCIĄŻONYCH MIKROCYKLI Strategia Zalety powtarzalność wyników szybkość-możliwość przerwania przetwarzania Wady niekorzystny współczynnik wypełnienia nadmiarowe przesyły i wzrost długości makrocyklu

METODA OPARTA O SZTUCZNĄ INTELIGENCJĘ Strategia Algorytm ewolucyjny Kodowanie chromosomów i genów Selekcja osobników do następnej mutacji na podstawie dopasowania Mutacja genu i makrocyklu Zalety najlepsze rezultaty poprawy parametrów możliwość przerwania iteracji w dowolnym momencie Wady czasochłonność, znaczna zajętość pamięci możliwość znacznego wydłużenia makrocyklu

WNIOSKI Uzyskane rezultaty stanowią bazę do dalszych badań (eksperymenty z krzyżowaniem) Praktyczna implementacja do systemu „Kronos” Zaleta algorytmu ewolucyjnego- brak konieczności szukania rozwiązania optymalnego

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ