EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Имитационное моделирование работы гибридного компенсатора реактивной мощности
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2019) Савенко, О. С.; Поднебенная, С. К.; Бурлака, В. В.; Савенко, О. С.; Бурлака, В. В.; Поднебенна, С. К.; Savenko, O. S.; Podnebennaya, S. K.; Burlaka, V. V.
RU: Цель работы. Исследование эффективности работы гибридного компенсатора реактивной мощности (ГКРМ), представляющего собой последовательно соединенные батарею конденсаторов (БК) со ступенчатым переключением и активный фильтр (АФ) высших гармоник, при различных стратегиях управления, при несинусоидальном и несимметричном питающем напряжении, в графической среде имитационного моделирования Simulink пакета Matlab.
Методы исследования. Методы электротехники, методы численного моделирования, методы теории преобразования систем координат, методы матричных преобразований.
Полученные результаты. Рассмотрено несколько стратегий управления ГКРМ: при работе в режиме компенсации реактивной мощности с “изоляцией” БК от высших гармоник; при работе в режиме активной фильтрации высших гармоник. Для расчета требуемой емкости БК и тока задания АФ рассмотрены теория мгновенной мощности (p-q теории) и d-q теория по основной частоте. Проверка эффективности рассмотренных стратегий управления выполнена в графической среде имитационного моделирования Simulink пакета Matlab. Синтезированы имитационные модели, позволяющие качественно оценить эффективность работы ГКРМ при различных стратегиях управления. Установлено, что в условиях несимметрии и/или несинусоидальности напряжения сети систему управления компенсатором целесообразно синтезировать с использованием d-q теории по u1086 основной частоте. В процессе моделирования установлено, что предложенный ГКРМ позволяет обеспечить плавное регулирование реактивной мощности, при этом мощность АФ составляет не более 10 % от общей мощности ГКРМ (для заданных параметров моделирования). При работе в режиме активной фильтрации высших гармоник ГКРМ также показал высокую эффективность, мощность АФ составила не более 20 % от общей мощности компенсатора. Для иллюстрации эффективности подхода приведены диаграммы токов и напряжений, рассчитаны коэффициент искажения синусоидальности кривой сетевого тока (THDI) и коэффициент мощности комплекса ГКРМ+нелинейная нагрузка.
Научная новизна. Получил дальнейшее развитие способ управления ГКРМ, заключающийся в совместном управлении БК со ступенчатым переключением и АФ: 1) по условию компенсации реактивной мощности и “изоляции” БК от высших гармоник; 2) по условию компенсации высших гармоник тока (работая в режиме параллельного активного фильтра).
Практическая ценность. Разработана имитационная модель гибридного компенсатора реактивной мощности, которая реализует несколько стратегий управления. Проверена работа компенсатора при несинусоидальном и несимметричном питающем напряжении. Подтверждена эффективность предложенного подхода.
UK: Мета роботи. Дослідження ефективності роботи гібридного компенсатора реактивної потужності (ГКРП), що представляє собою послідовно з'єднані батарею конденсаторів (БК) зі ступінчастим перемиканням і активний фільтр вищих гармонік, з різними стратегіями управління, при несинусоїдальній і / або несиметричній напрузі мережи, в графічному середовищі імітаційного моделювання Simulink пакета Matlab.
Методи дослідження. Методи електротехніки, методи чисельного моделювання, методи теорії перетворення систем координат, методи матричних перетворень.
Отримані результати. Розглянуто кілька стратегій управління ГКРП: при роботі в режимі компенсації реактивної потужності з ізоляцією БК від вищих гармонік; при роботі в режимі активної фільтрації (АФ) вищих гармонік. Для розрахунку необхідної ємності БК і струму завдання АФ розглянуті теорія миттєвої потужності (p-q теорії) і d-q теорія по основній частоті. Перевірка ефективності розглянутих стратегій управління виконана в графічному середовищі імітаційного моделювання Simulink пакета Matlab. Синтезовані імітаційні моделі, що дозволяють якісно оцінити ефективність роботи ГКРП при різних стратегіях управління. Встановлено, що в умовах несиметрії і / або несинусоїдальності напруги мережі систему управління компенсатором доцільно синтезувати з використанням d-q теорії по основній частоті. В процесі моделювання встановлено, що запропонований ГКРП дозволяє забезпечити плавне регулювання реактивної потужності, при цьому потужність АФ становить не більше 10% від загальної потужності ГКРП (для заданих параметрів моделювання). При роботі в режимі активної фільтрації вищих гармонік ГКРП також показав високу ефективність, потужність АФ склала не більше 20% від загальної потужності компенсатора. Для ілюстрації ефективності підходу приведені діаграми струмів і напруг, розраховані коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої струму мережі (THDI) і коефіцієнт потужності комплексу ГКРП + нелінійне навантаження.
Наукова новизна. Отримав подальший розвиток спосіб управління ГКРП, що полягає в спільному управлінні БК зі ступінчастим перемиканням і АФ: 1) за умовою компенсації реактивної потужності та ізоляції БК від вищих гармонік; 2) за умовою компенсації вищих гармонік струму (працюючи в режимі паралельного активного фільтра).
Практична цінність. Розроблено імітаційну модель гібридного компенсатора реактивної потужності, яка реалізує кілька стратегій управління. Перевірено роботу компенсатора прі несинусоїдальній і / або несиметричній напрузі мережі. Підтверджено ефективність запропонованого підходу.
EN: Purpose. Study of the effectiveness of the hybrid VAR compensator, which consists of series-connected capacitor bank (CB) with discrete regulation and active filter of higher harmonics, with different control strategies, under asymmetrical and / or non-sinusoidal grid voltage and loads, in a graphical programming environment Matlab Simulink.
Methodology. Methods of electrical engineering, numerical modeling methods, methods of the theory of coordinate systems transformation, methods of matrix transformations.
Findings. Several control strategies for hybrid VAR compensator are considered: operating in the mode of reactive power compensation with isolation of CB from higher harmonics; working in the mode of active filtering (AF) of higher harmonics. To calculate the required capacitance of the CB and the reference current of AF, the instantaneous power theory (p-q theory) and d-q theory on the fundamental frequency are considered. The effectiveness check of the considered control strategies was performed in the graphical programming environment Matlab Simulink. Simulation models that allow a qualitative assessment of the effectiveness of the hybrid VAR compensator work with various control strategies have been synthesized. It has been established that, under the conditions of asymmetry and / or nonsinusoidality of the grid voltage, it is advisable to synthesize the control system for the compensator using the d-q theory for the fundamental frequency. In the process of modeling, it has been established that the proposed hybrid VAR compensator allows the smooth regulation of reactive power, while the AF power is not more than 10% of the total VAR compensator power (for given simulation parameters). When operating in the filtering of higher harmonics mode, the VAR compensator also showed high efficiency, the AF power was not more than 20% of the total compensator power. To illustrate the effectiveness of the approach, the diagrams of currents and voltages are given, Total Harmonic Distortion (THDI) and the power factor of the complex «VAR compensator + nonlinear load» are calculated.
Originality. The control method for VAR compensator was further developed. It consists in the joint control of CB with discrete regulation and AF: 1) according to the condition of reactive power compensation and «isolation» of CB from higher harmonics; 2) according to the condition of compensation of higher harmonics of the current (working in the parallel active filter mode).
Practical value. A simulation model of a hybrid reactive power compensator has been developed, which implements several control strategies. The operation of the compensator was checked under asymmetrical and / or nonsinusoidal grid voltage. The effectiveness of the proposed approach is confirmed.
Расчет балки переменного сечения на упругом основании квазианалитическим методом с учетом граничных условий
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Штанько, Пётр Константинович; Рягин, Сергей Львович; Гелетий, И. А.; Кононенко, А. В.; Рягін Сергій Львович; Гелетій, І. А.; Кононенко, А. В.; Shtanko, P.; Ryagin, S.; Geletiy, I.; Kononenko, A.
RUS: Цель работы. Совершенствование квазианалитического метода решения нелинейных дифференциальных уравнений и его апробация применительно к балкам переменного сечения на упругом основании с двумя коэффициентами постели.
Методы исследования. К системе линейных алгебраических уравнений, получающейся после подстановки в нелинейное дифференциальное уравнение аппроксимирующей функции с постоянными коэффициентами (например – степенной) и задания набора фиксированных значений переменной, граничные условия добавляются в виде необходимого числа соответственно преобразованных уравнений. В случае последующего аналитического решения общее количество уравнений должно соответствовать количеству постоянных коэффициентов.
Полученные результаты. В ходе апробации была определена упругая линия трапециевидной бетонной балки с прямоугольным сечением переменной высоты на упругом основании с двумя коэффициентами постели. Усредненная погрешность решения составила 0,06 %. Были исследованы распределения по длине балки изгибающих моментов и нормальных напряжений.
Научная новизна. Авторам не встречался в литературных источниках такой метод решения нелинейных дифференциальных уравнений.
Практическая ценность. Предложенный квазианалитический метод с реализованным учетом граничных условий может быть использован для решения дифференциальных уравнений любого порядка с нелинейностями различного типа, в том числе – при расчетах балок переменного сечения на упругом основании.
UK: Мета роботи. Удосконалення квазіаналітичного методу рішення нелінійних диференційних рівнянь та його апробація стосовно балок змінного перерізу на пружній основі з двома коефіцієнтами постелі.
Методи досліджень. До рішення системи лінійних алгебраічних рівнянь, що утворюється після підстановки у нелінійне диференційне рівняння апроксимуючої функції з постійними коефіцієнтами (наприклад – степеневої) та задання набору фіксованих значень змінної, граничні умови додаються у вигляді необхідної кількості відповідним чином перетворених рівнянь. У випадку подальшого аналітичного вирішення загальна кількість рівнянь має відповідати кількості постійних коефіцієнтів.
Отримані результати. У ході апробації була визначена пружна лінія трапецієподібної бетонної балки з прямокутним перерізом змінної висоти на пружній основі з двома коефіцієнтами постелі. Усереднена похибка рішення склала 0,06 %. Було досліджено розподіли по довжині балки згинальних моментів та нормальних напружень.
Наукова новизна. Автори не зустрічали у літературних джерелах такий метод рішення нелінійних диференційних рівнянь.
Практична цінність. Запропонований квазіаналітичний метод з реалізованим урахуванням граничних умов може бути використано для рішення диференційних рівнянь будь-якого порядку з нелінійностями різного типу, у тому числі – при розрахунках балок змінного перерізу на пружній основі.
EN: Purpose. Improvement of the quasi-analytical method of nonlinear differential equation solution and its approbation with reference to beams of variable cross-section on the elastic base with two base factors.
Research methods. Boundary conditions in the form of required number of correspondently transformed equations are added to the system of the linear algebraic equations which results from substitution of approximating function with constant factors (for example – power function) in the nonlinear differential equation and fixation of a set of variable values. The total number of the equations have to correspond to quantity of constant factors if the further solution will be carried out by an analytical method.
Results. Deflection diagram of a trapezoid concrete beam with rectangular cross-section of variable height on the elastic base with two base factors has been calculated during approbation. Average solution error was equal to 0.06%. Distributions of the bending moments and normal stresses along the beam have been researched.
Scientific novelty. The authors did not meet in literature such method of nonlinear differential equation solution.
Practical value. The quasi-analytical method with realised consideration of boundary conditions that has been offered can be used for solution of differential equations of any order with various types of nonlinearity, including calculations of beams of variable cross-section on the elastic base.
Автоматизація процедури енергоаудиту системи водопостачання
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2019) Мошноріз, М. М.; Горбань, А. С.; Moshnoriz, M.; Gorban. A.
UK: Мета роботи. підвищити ефективність роботи системи водопостачання за рахунок автоматизації енергетичного аудиту, що дозволить сформувати попередні рекомендації для зменшення електроспоживання у системі водопостачання будь-якого типу.
Методи дослідження. У роботі використано методи систематизації, аналізу та синтезу основних практичних рішень для покращення ефективності роботи системи водопостачання; методи алгоритмізації, прогнозування та математичного моделювання.
Отримані результати. Розроблено підхід до попереднього енергоаудиту будь–якої системи водопостачання. Запропоновано перелік загальних рішень для підвищення ефективності роботи системи водопостачання засобами електричного приводу.
Наукова новизна. Запропоновано метод проведення енергетичного аудиту системи водопостачання, який, на відміну від відомих, дозволяє опосередковано визначити основні недоліки системи водопостачання, що дозволить вжити заходів для підвищення ефективності роботи системи.
Практична цінність. Розроблено алгоритм попереднього енергетичного аудиту системи водопостачання.
Розроблено рекомендації для підвищення ефективності роботи системи водопостачання, які враховують досвід минулих років і результати комп’ютерного моделювання.
EN: Purpose. Increase the efficiency of the water supply system by automating the energy audit, which will allow to formulate preliminary recommendations for reducing the electricity consumption in the water supply system of any type.
Methodology. The paper uses methods of systematization, analysis and synthesis of the main practical solutions for improving the efficiency of the water supply system; methods of algorithmization of propagation and mathematical modeling.
Findings. An approach to the previous energy audit of any water supply system is developed. A list of general solutions for increasing the efficiency of the water supply system by means of electric drive is proposed.
Originality. The method of conducting energy audits of the water supply system is proposed, which, unlike the known ones, allows indirectly to identify the main disadvantages of the water supply system, which allows to take measures to improve the efficiency of the system.
Practical value. The algorithm of the previous energy audit of the system was developed water supply.
Recommendations for improving the efficiency of the water supply system are developed, which take into account the experience of past years and the results of computer simulation.
Identification of marine emergency response of electronic navigation operator
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Nosov, P. S.; Cherniavskyi, V. V.; Zinchenko, S. M.; Popovych, I. S.; Nahrybelnyi, Ya. А.; Nosova, H. V.; Носов, П. С.; Чернявський, В. В.; Зінченко, С. М.; Попович, І. С.; Нагрибельний, Я. А.; Носова, Г. В.
EN: Context. The article introduces an approach for analyzing the reactions of a marine electronic navigation operator as well as automated identification of the likelihood of the negative impact of the human factors in ergatic control systems for sea transport. To meet the target algorithms for providing information referring to the results of human-machine interaction of an operator in marine emergency response situations while managing increasing complexity of navigation operations’ carrying out are put forward.
Objective. The approach delivers conversion of the operator’s actions feature space into a logical-geometric one of p-adic systems making the level of the operator’s intellectual activity by using automated means highly likely to be identified. It is sure to contribute to its dynamic prediction for the sake of further marine emergency situations lessening.
Method. Within the framework of the mentioned above approach attaining objective as automated identification of the segmented results of human-machine interactions a method for transforming deterministic fragments of an operator’s intellectual activity in terms of p-adic structures is proposed to be used. To cope with such principles as specification, generalization as well as transitions to different perception spaces of the navigation situation by the operator are said to be formally specified. Having been carried out of simulation modeling has turned out to confirm the feasibility of the proposed above approach causing, on the grounds of temporary identifiers, the individual structure of the operator’s reactions to be determined. As a result, the data obtained has delivered the possibility of having typical situations forecasted by using automated multicriteria methods and tools. This issue for its part is said to be spotted as identification of individual indicators of the operator’s reaction dynamics in complex man-machine interaction.
Results. In order to have the proposed formal-algorithmic approach approved an experiment was performed using the navigation simulator Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Automated analysis of experimental server and video data have furnished the means of deterministic operator actions identification in the form of metadata of the trajectory of his reactions within the space of p-adic structures. Thus, the results of modeling involving automated neural networks are sure to facilitate the time series of the intellectual activity of the electronic marine navigation operator to be identified and, therefore, to predict further reactions with a high degree of reliability.
Conclusions. The proposed formal research approaches combined with the developed automated means as well as algorithmic and methodological suggestions brought closer to the objectives for solving the problem of automated identification of the negative impact of the human factors of the electronic navigation operator on a whole new level. The efficiency of the proposed approach is noticed to have been approved by the results of automated processing of experimental data and built forecasts.
UK: Актуальність. У статті запропоновано підхід аналізу реакцій оператора морської електронної навігації та автоматизованої ідентифікації негативного впливу його людського фактору в ергатичних системах управління морським транспортом. Запропоновано алгоритми зчитування інформації про результати людино-машинного взаємодії оператора у критичних ситуаціях при виконанні навігаційних операцій підвищеної складності.
Мета. Метою дослідження є розробка підходу що дозволяє перетворити простір ознак щодо дій оператора у вигляді логіко-геометричного простору p-адичних систем, в результаті якого з’являється можливість ідентифікації рівня інтелектуальної діяльності оператора за допомогою автоматизованих засобів і спрогнозувати його динаміку для нівелювання критичних ситуацій.
Метод. В рамках підходу і з метою автоматизованої ідентифікації сегментованих результатів людино-машинної взаємодії описано метод перетворення детермінованих фрагментів інтелектуальної діяльності оператора в термінах p-адічних структур. Формально описані принципи деталізації, узагальнення, а також переходів у різні простори сприйняття навігаційної ситуації оператором. Проведено імітаційне моделювання що підтверджує доцільність запропонованого підходу і дозволяє на основі часових ідентифікаторів визначити індивідуальну структуру реакцій оператора. Отримані дані дозволяють виконувати прогнозування для типових ситуацій із застосуванням автоматизованих багатокритеріальних методів і засобів, що у свою чергу дає можливість ідентифікувати індивідуальні показники динаміки реакцій оператора у складній людино-машинній взаємодії.
Результати. З метою підтвердження запропонованого формально-алгоритмічного підходу був проведений експеримент з використанням навігаційного симулятора Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Автоматизований аналіз експериментальних серверних даних, даних відеоряду, дозволив ідентифікувати детерміновані дії оператора у вигляді метаданих траєкторії його реакцій в рамках просторів p-адичних структур. Результати моделювання із застосуванням автоматизованих нейронних мереж дозволили отримати часові ряди інтелектуальної діяльності оператора електронної морської навігації та з достатнім ступенем надійності виконувати прогноз подальших реакцій.
Висновки. Запропоновані формальні підходи дослідження, в поєднанні із розробленими автоматизованими засобами, а також алгоритмічними і методологічними пропозиціями дозволили на новому рівні підійти до вирішення проблеми автоматизованої ідентифікації негативного прояву людського фактора оператора електронною навігації. Результативність запропонованого підходу була обґрунтована за результатами автоматизованої обробки експериментальних даних і побудованих прогнозів.
Реконфигурируемая вычислительная модульная система
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Шевелев, С. С.; Шевельов, С. С.; Shevelev, S. S.
RU: Актуальность. Современные универсальные вычислительные машины способны реализовать любой алгоритм, но при решении определенных задач по скорости обработки не могут конкурировать со специализированными вычислительными модулями. Специализированные устройства имеют высокое быстродействие, эффективно решают задачи по обработке массивов, задач искусственного интеллекта, используются в качестве управляющих устройств. Применение специализированных микропроцессорных модулей, которые реализуют обработку строк символов, логических и числовых значений, представленных в виде целых и действительных чисел, позволяет повысить быстродействие выполнения арифметических операций за счет использования параллелизма при обработке данных.
Цель. Разработать принципы построения микропроцессорных модулей для вычислительной модульной системы с перестраиваемой структурой, арифметико-символьного процессора, специализированных вычислительных устройств, коммутационных систем способных конфигурировать микропроцессоры и специализированные вычислительные модули в мультиконвейерную структуру для повышения быстродействия выполнения арифметических и логических операций, высокоскоростных алгоритмов проектирования специализированных процессоров-акселераторов символьной обработки. Разработать алгоритмы, структурные и функциональные схемы специализированных математических модулей, выполняющих арифметические операции в прямых кодах на нейроподобных элементах и систем децентрализованного управления работы блоков.
Метод. Построен информационный граф вычислительного процесса модульной системы с перестраиваемой структурой. Разработаны структурные и функциональные схемы, алгоритмы, реализующие построение специализированных модулей для выполнения арифметических и логических операций, поисковых операций и функций замены вхождений в обрабатываемых словах. Разработано программное обеспечение моделирования работы арифметико-символьного процессора, специализированных вычислительных модулей, систем коммутаций.
Результаты. Разработана структурная схема реконфигурируемой вычислительной модульной системы, которая состоит из совместимых функциональных модулей, она способна к статической и динамической реконфигурации, имеет параллельную структуру соединения процессора и вычислительных модулей за счет использование интерфейсных каналов. Система состоит из арифметико-символьного процессора, специализированных вычислительных модулей и систем коммутаций, выполняет специфические задачи символьной обработки информации, арифметические и логические операции.
Выводы. Архитектура реконфигурируемых вычислительных систем может динамически изменяться в процессе их функционирования. Появляется возможность адаптации архитектуры вычислительной системы под структуру решаемой задачи, создавать проблемно-ориентированные вычислители, структура которых соответствует структуре решаемой задачи. В качестве основного вычислительного элемента в реконфигурируемых вычислительных системах используются не универсальные микропроцессоры, а программируемые логические интегральные схемы, которые объединены с помощью высокоскоростных интерфейсов в единое вычислительное поле. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные системы на основе полей являются эффективным средством для решения потоковых задач обработки информации и управления.
UK: Актуальність. Сучасні універсальні обчислювальні машини здатні реалізувати будь-який алгоритм, але при вирішенні певних завдань по швидкості обробки не можуть конкурувати зі спеціалізованими обчислювальними модулями. Спеціалізовані пристрої мають високу швидкодію, ефективно вирішують завдання з обробки масивів, задач штучного інтелекту, використовуються у якості керуючих пристроїв. Застосування спеціалізованих мікропроцесорних модулів, які реалізують обробку рядків символів, логічних і числових значень, представлених у вигляді цілих і дійсних чисел, дозволяє підвищити швидкодію виконання арифметичних операцій за рахунок використання паралелізму при обробці даних.
Мета. Розробити принципи побудови мікропроцесорних модулів для обчислювальної модульної системи з перебудовуваною структурою, арифметико-символьного процесора, спеціалізованих обчислювальних пристроїв, комутаційних систем, здатних конфігурувати мікропроцесори і спеціалізовані обчислювальні модулі у мультиконвейєрну структуру для підвищення швидкодії виконання арифметичних і логічних операцій, високошвидкісних алгоритмів проєктування спеціалізованих процесорів-акселераторів символьної обробки. Розробити алгоритми, структурні і функціональні схеми спеціалізованих математичних модулів, що виконують арифметичні операції в прямих кодах на нейроподібних елементах і систем децентралізованого управління роботи блоків.
Метод. Побудований інформаційний граф обчислювального процесу модульної системи з перебудовуваною структурою. Розроблено структурні та функціональні схеми, алгоритми, що реалізують побудову спеціалізованих модулів для виконання арифметичних і логічних операцій, пошукових операцій і функцій заміни входжень в оброблюваних словах. Розроблено програмне забезпечення моделювання роботи арифметико-символьного процесора, спеціалізованих обчислювальних модулів, систем комутацій.
Результати. Розроблено структурну схему реконфігурованою обчислювальної модульної системи, яка складається з сумісних функціональних модулів, вона здатна до статичної та динамічної реконфігурації, має паралельну структуру сполуки процесора і обчислювальних модулів за рахунок використання інтерфейсних каналів. Система складається з арифметико-символьного процесора, спеціалізованих обчислювальних модулів і систем комутацій, виконує специфічні завдання символьної обробки інформації, арифметичні і логічні операції.
Висновки. Архітектура реконфігурованих обчислювальних систем може динамічно змінюватися в процесі їх функціонування. З’являється можливість адаптації архітектури обчислювальної системи під структуру розв’язуваної задачі, створювати проблемно-орієнтовані обчислювачі, структура яких відповідає структурі розв’язуваної задачі. В якості основного обчислювального елемента в реконфігурованих обчислювальних системах використовуються не універсальні мікропроцесори, а програмовані логічні інтегральні схеми, які об’єднані за допомогою високошвидкісних інтерфейсів в єдине обчислювальне поле. Реконфігуровані мультіконвейерние обчислювальні системи на основі полів є ефективним засобом для вирішення потокових задач обробки інформації та управління.
EN: Reconfigurable computing modular system
Context. Modern general purpose computers are capable of implementing any algorithm, but when solving certain problems in terms of processing speed they cannot compete with specialized computing modules. Specialized devices have high performance, effectively solve the problems of processing arrays, artificial intelligence tasks, and are used as control devices. The use of specialized microprocessor modules that implement the processing of character strings, logical and numerical values, represented as integers and real numbers, makes it possible to increase the speed of performing arithmetic operations by using parallelism in data processing.
Objective. To develop principles for constructing microprocessor modules for a modular computing system with a reconfigurable structure, an arithmetic-symbolic processor, specialized computing devices, switching systems capable of configuring microprocessors and specialized computing modules into a multi-pipeline structure to increase the speed of performing arithmetic and logical operations, high-speed design algorithms specialized processors-accelerators of symbol processing. To develop algorithms, structural and functional diagrams of specialized mathematical modules that perform arithmetic operations in direct codes on neural-like elements and systems for decentralized control of the operation of blocks.
Method. An information graph of the computational process of a modular system with a reconstructed structure has been built. Structural and functional diagrams, algorithms that implement the construction of specialized modules for performing arithmetic and logical operations, search operations and functions for replacing occurrences in processed words have been developed. Software has been developed for simulating the operation of an arithmetic-symbolic processor, specialized computing modules, and switching systems.
Results. A block diagram of a reconfigurable computing modular system has been developed, which consists of compatible functional modules, it is capable of static and dynamic reconfiguration, has a parallel structure for connecting the processor and computing modules through the use of interface channels. The system consists of an arithmetic-symbolic processor, specialized computing modules and switching systems, performs specific tasks of symbolic information processing, arithmetic and logical operations.
Conclusions. The architecture of reconfigurable computing systems can change dynamically during their operation. It becomes possible to adapt the architecture of a computing system to the structure of the problem being solved, to create problem-oriented computers, the structure of which corresponds to the structure of the problem being solved. As the main computing element in reconfigurable computing systems, not universal microprocessors are used, but programmable logic integrated circuits, which are combined using high-speed interfaces into a single computing field. Reconfigurable multipipeline computing systems based on fields are an effective tool for solving streaming information processing and control problems.