POPRAWA PARAMETRÓW PRACY SIECI PRZEMYSŁOWYCH Z CYKLICZNYMI TRANSAKCJAMI WYMIANY INFORMACJI

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

2. 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 )

3. 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

4. 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

5. 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

6. PROBLEM: 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

7. 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)?

8. 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

9. F F CEL 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 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

10. JAK TO ZROBIĆ? • PARAMETRY MAKROCYKLU • 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

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

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

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

14. 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

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

16. DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ