Разработка эффективных форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования

 

ВВЕДЕНИЕ

Функция любого управляющего автомата - генерирование последовательности управляющих слов (микрокоманд), определенной реализуемым алгоритмом с учетом значений осведомительных сигналов. Если заранее разместить в запоминающем устройстве все необходимые для реализации заданного алгоритма (группы алгоритмов) микрокоманды, а потом выбирать их из памяти в порядке, предусмотренном алгоритмом (с учетом значения осведомительных сигналов), то получим управляющий автомат, структура которого слабо зависит от реализуемых алгоритмов, а поведение в основном определяется содержимым запоминающего устройства.

При проектировании управляющего автомата с программируемой логикой (УА) необходимо выбрать формат (форматы) микрокоманд (микрокоманды), способы кодирования микроопераций и адресации микрокоманд.

Эти параметры должны выбираться таким образом, чтобы максимально соответствовать решению поставленной задачи - упрощению реализации, снижению стоимости или же быстродействию управляющего автомата.

Выбор способа кодирования определяется требованиями к объему хранимых микрокоманд, быстродействию автомата, а также данным о количестве различных МК и МО в микропрограмме и ее структуре (степени разветвленности алгоритма).

Точных рекомендаций по выбору способа кодирования для каждой конкретной микропрограммы не существует и поэтому решения, принимаемые разработчиком, носят субъективный характер. Один из возможных подходов к решению этого этапа заключается в просмотре качественной и предварительной количественной оценке в соответствии с критерием оптимальности, нескольких вариантов кодирования. Однако этот путь связан со значительными трудозатратами. Определение формата МК позволяет уточнить принятые решения с помощью некоторых количественных оценок, в частности по разрядности операционной и адресной частей МК.

Дипломная работа посвящена разработке программно вычислительного комплекса предназначенного для разработки эффективных форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования.

В первом разделе изложена постановка задачи проекта, его основные цели, входные и выходные данные.

Во втором разделе дается обзор литературных источников, включающий общие сведения об управляющих автоматах, построенных на основе принципа программируемой логики, способах адресации микрокоманд, перечислены алгоритмы кодирования операционной части.

В третьем разделе изложен системный анализ объекта проектирования, выполненный в соответствии с девятью его принципами.

В четвертом разделе представлен вариантный анализ алгоритмов микропрограммирования в соответствии с выбранными критериями, такими как быстродействие, длина операционной части микрокоманды и сложность реализации формирователя сигналов микроопераций.

В пятом разделе рассматривается концептуальная модель программно-вычислительного комплекса, уделяется особое внимание определению объектов программирования и их атрибутам.

Шестой раздел посвящен описанию программы, включающий в себя описание основных классов, их полей и методов, а так же описание алгоритмов.

Седьмой раздел содержит результаты тестирования программно-вычислительного комплекса на различных примерах.

В восьмом разделе производится расчет основных технико-экономических обоснований проекта, доказывающих экономическую эффективность разрабатываемого проекта.

Девятый раздел посвящен охране труда. В этом разделе производится анализ условий труда в рабочем помещении и проводится расчет естественного освещения.

В десятом разделе, посвященном безопасность в чрезвычайных ситуациях, необходимо оценить радиационную обстановку на объекте при загрязнении радиоактивными веществами после аварии на АЭС.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Цель проектирования

Необходимо разработать программно-аппаратный комплекс, предназначенный для разработки эффективных форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования.

Программно-вычислительный комплекс должен следовать главным целям:

-кодирование набора микрокоманд с указанным списком микроопераций различными видами микропрограммирования;

-выдача характеристик форматов микрокоманд, таких как длина формата, сложность кодирования;

-выводить статистические данные в виде наглядных графиков.

Программно-вычислительный комплекс может быть использован на практических занятиях по дисциплине «Цифровые ЭВМ» в ВУЗах и в качестве тренажера для самостоятельной работы всех заинтересованных лиц.

1.2 Описание исходных данных

Входные данные представлены списком микрокоманд и входящих в нее микроопераций, перечисленных через запятую.

Пример записи:

Y1=y2,y7,y1,y9,y11,y5

Исходными данными к проекту являются схема алгоритма функционирования управляющего автомата, список и содержание микрокоманд, способы микропрограммирования. Критериями для вариантного анализа являются длина операционной части микрокоманды, сложность формирователя сигналов микроопераций, быстродействие.

1.3 Описание выходных данных

Конечная цель проектирования - создание программно-вычислительного комплекса, реализующего алгоритмы оптимизации структуры операционной части микрокоманд и вывод статистических данных на экран.

Выходные данные представляют собой следующее:

-список исходных незакодированных микроопераций;

-формат микрокоманд, закодированных одним из способов микропрограммирования;

-список булевых функций для ФСМО;

-список булевых функций для ФСМО, минимизированных для вертикального способа кодирования;

-статистические данные.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 Общие сведения об управляющих автоматах (УА), построенных на основе принципа программируемой логики

В основе идеи микропрограммирования (использования принципа «программируемой» логики) лежит тот факт, что для инициирования любой микрооперации (МО) или их совокупности достаточно сформировать управляющее двоичное слово, в котором каждый бит соответствует одному управляющему сигналу, инициирующему конкретную МО. Такое управляющее слово называют микрокомандой (МК). Последовательность МК, реализующих определенный алгоритм функционирования управляющего автомата (УА), образует микропрограмму (МП) [1].

Характерной особенностью УА с программируемой логикой является хранение МП в специализированном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), называемом памятью микропрограмм (ПМП). Обобщенная структура УА с хранимой в памяти логикой изображена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Обобщенная структура УА с программируемой логикой

В состав устройства кроме ПМП входят:

-регистр микрокоманды (РМК);

-регистр адреса микрокоманды (РАМК);

-формирователь сигналов микроопераций (ФСМО);

-формирователь адреса микрокоманды (ФАМК).

Запуск микропрограммы выполнения того или иного вычислительного процесса осуществляется в результате подачи на РАМК «начального адреса» МП (адреса первой микрокоманды конкретной МП) и последующего выбора текущей МК по сигналу ЧтМК (чтение МК). Выбранная МК попадает на РМК.

Каждая МК в общем случае должна содержать операционную (М) и адресную (Х . А) части. Код операционной части поступает на ФСМО, на выходе которого формируются управляющие сигналы y1, y2,…, ym, инициирующие выполнение МО в обрабатывающем устройстве. Код адресной части МК состоит из двух полей. Первая часть адресного кода (X), задающая номер проверяемого логического условия, подается на ФАМК. Формирователь адреса среди поступивших на его информационные входы осведомительных сигналов x1, x2, …, xn выбирает xX (сигнал с номером, заданным полем X МК) и в зависимости от его значения (0 или 1) формирует адрес следующей исполняемой МК, который фиксируется в РАМК.

Кодовые комбинации в поле микроопераций (поле М) в микрокоманде могут быть сформированы в соответствии с тремя различными способами микропрограммирования:

-горизонтальным;

-вертикальным;

-смешанным [2].

2.2 Адресация микрокоманд

Исходными данными для проектирования УА является микропрограмма, представленная, например, в форме ГСА. Каждая операторная вершина должна реализоваться в один такт машинного времени, причем после операторной вершины в ГСА может следовать:

-операторная вершина;

-условная вершина, оба выхода которой или один из них соединены с операторными вершинами;

-цепочка из двух или более условных вершин, выходы которых соединены с условными вершинами.

В первом случае осуществляется безусловный переход к следующей микрокоманде, и адрес этой единственной микрокоманды (А1) должен размещаться в поле адреса выполняемой микрокоманды [3].

Во втором случае необходимо сделать выбор одного из двух возможных следующих адресов. В поле адреса микрокоманды следует разместить:

-номер х логического условия, по значению которого осуществляется выбор;

-адрес А1 микрокоманды, которая будет выполняться, если указанное условие истинно;

-адрес АО микрокоманды, которая будет выполняться, если указанное условие ложно.

В третьем случае количество проверяемых в микрокоманде условий и адресов переходов может быть произвольным, в т. ч. и достаточно большим. В этом случае длина микрокоманды может быть весьма велика.

При выборе формата микрокоманды нужно учитывать следующие обстоятельства:

-следует эффективно использовать разряды поля, обеспечив по возможности его минимальную длину;

-желательно ограничиться единственным форматом микрокоманды, в крайнем случае, выбирать минимально возможное разнообразие форматов.

Справедливость первого требования очевидна. Относительно второй предпосылки можно заметить, что при большом числе форматов соответственно усложняется схема декодирования микрокоманды.

Следовательно, если в рамках одного формата микрокоманды обеспечить реализацию всех возможных вариантов следования вершин, то в третьем случае потребуется предусмотреть в микрокоманде несколько полей номеров логических условий и столько же плюс одно поле адресов микрокоманд. Учитывая, что в большинстве алгоритмов длинные цепочки логических вершин встречаются довольно редко, организация подобного формата микрокоманды будет весьма неэффективна - ведь для второго случая будут использоваться только одно поле логического условия и два поля адреса, а для первого случая - только одно поле адреса [1].

Чаще всего в быстродействующих УА используется формат микрокоманды, приведенный на рисунке 2.2. Такой способ адресации микрокоманд принято называть принудительным, здесь явно указываются оба возможных адреса перехода, причем расположение микрокоманд в ячейках памяти может быть произвольным.

Микрооперация (МО)Логическое условие (ЛУ)Адрес микрокомандыРисунок 2.2 - Формат МК при принудительной адресации

Особенности этого способа адресации в том, что здесь в обязательном порядке присваивается адрес следующей исполняемой микрооперации. Выполнение микрокоманды предполагает в этом случае исполнение микрооперации, включенной в микрокоманду, анализ проверки логического условия и передачу управления на четный или нечетный адрес, который зависит от сигнала, выработанного формирователем адресов микрокоманды. Если в ГСА имеется большое число линейных участков и, следовательно, безусловных переходов, то применение принудительной адресации ведет к неэффективному использованию памяти. В таком случае следует использовать другой тип адресации - естественную. Формат микрокоманды представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Форматы МК при естественной адресации

В данном случае В - это бит-маркер, который равен 1, если микрокоманда управляющая и равен 0, если микрокоманда операционная [2].

2.3 Алгоритмы кодирования операционной части

2.3.1 Горизонтальное кодирование

При горизонтальном способе кодирования МО (рисунок 2.4) под каждый управляющий сигнал yi (i=1, 2,…, m) в операционной (М) части МК выделяется один (свой) двоичный разряд, что позволяет в рамках одной МК формировать любые сочетания управляющих сигналов. ФСМО для такого способа кодирования обладает наименьшей стоимостью и минимальным временем срабатывания.

Рисунок 2.4 - Горизонтальное кодирование

Недостаток - линейный рост длины поля операционной части при увеличении общего количества выполняемых МО.

Общее число микроопераций в ЭВМ может достигать нескольких сотен, поэтому, под операционную часть требуется отводить большое количество разрядов. Горизонтальное кодирование применяется при относительно небольшом количестве микроопераций [1].

2.3.2 Вертикальное кодирование

При вертикальном способе кодирования (рисунок 2.5) каждой различимой совокупности МО, включенной в ту или иную МК, присваивается позиционный код минимальной длины , где - количество различимых по операционной части МК. ФСМО в этом случае представляет собой комбинационную схему (КС), реализующую m булевых функций от k переменных.

Рисунок 2.5 - Вертикальный способ кодирования

Этот способ кодирования требует наименьшего количества разрядов в операционной части микрокоманды. Однако при этом необходимо использовать дешифратор на большое количество выходов. При вертикальном кодировании в микрокоманде указывается лишь одна микрооперация, что приводит к увеличению длины микропрограмм [1].

2.3.3 Горизонтально-вертикальное кодирование

При горизонтально-вертикальном способе кодирования МО (рисунок 2.6) все множество МО разбивается на подмножества, в каждое из которых включаются только несовместимые по времени исполнения МО. Внутри каждого подмножества сигналы управления кодируются вертикальным способом. Подмножества в операционной части МК располагаются по горизонтальному принципу. Другое название этого способа - кодирование раздельными полями. Расшифровка кодов МО осуществляется ФСМО, представляющим собой R дешифраторов (по одному на каждое выделенное подмножество МО).

Рисунок 2.6 - Горизонтально-вертикальное кодирование

Каждому полю соответствует свой дешифратор микроопераций. Группа содержит те микрооперации, которые не встречаются вместе в одной микрокоманде. Из группы может выполниться только одна микрооперация. Одновременно выполняемые микрооперации в такте размещаются в разные группы. Этот способ кодирования обеспечивает меньшую гибкость, чем горизонтальное кодирование. Изменение хотя бы одной микрокоманды может потребовать нового разбиения полей [1].

2.3.4 Вертикально-горизонтальное кодирование

При вертикально-горизонтальном способе кодирования (рисунок 2.7) все множество МО также делится на подмножества, однако в каждое подмножество включаются только те МО, которые связаны между собой отношением совместимости по времени исполнения (встречаются вместе хотя бы в одной МК). Для всех этих подмножеств выделяется в операционной части МК одно поле М3, длина которого определяется максимальным количеством МО в подмножествах. Принцип кодирования МО в поле М3 - горизонтальный. Идентифицирующее поле М2 заполняется вертикальным кодом номера подмножества, зафиксированного в поле М3. Отличительной особенностью вертикально-горизонтального способа кодирования является требование несовместимости выделенных подмножеств МО между собой. Удовлетворить этому требованию можно, выделив наиболее часто встречающиеся в МК микрооперации в отдельное подмножество (универсальную группу). Кодирование МО универсальной группы - горизонтальное. Код универсальной группы помещается в поле М1 операционной части МК. Другое название этого способа - кодирование несовместимыми подмножествами МО.

Рисунок 2.7 - Вертикально-горизонтальный способ кодирования

Вертикально-горизонтальное кодирование позволяет строить оптимальные программы, как по длине микрокоманды, так и по длине микропрограммы. Но при этом теряется стройность микропрограммирования, так как используется косвенное кодирование. Схемная реализация является наиболее сложной из всех способов формирования управляющих сигналов [1].

2.4 Оценка трудоемкости при кодировании различными способами

Горизонтальное кодирование:

а)определяется разрядность операционной части микрокоманды, на каждую микрооперацию отводится один разряд. Длина кода К:

К = m, где m - общее число микроопераций.

Вертикальное кодирование:

а)определяется разрядность операционной части;

б)каждой микрокоманде присваивается неизбыточный двоичный код. Длина кода К

К =

где - количество различимых по операционной части микрокоманд.

Горизонтально-вертикальное кодирование:

а)определяется число групп, которое определяется оптимальным количеством одновременно выполняемых микроопераций;

б)определяется число функциональных сигналов в конкретной группе, одновременно выполняемые микрооперации находятся в различных группах;

в)определяется разрядность каждой группы при вертикальном кодировании;

г)определяется разрядность операционной части микрокоманды для всех групп.

Вертикально-горизонтальное кодирование:

а)определяется число функциональных сигналов в группе, которая может быть определено числом одновременно выполняемых микроопераций при горизонтальном кодировании;

б)определяется возможность сочетания микроопераций и разрядность, соответствующая минимальному числу микроопераций в группе;

в)определяется число групп, которое определяется совокупностью микроопераций;

г)определяется разрядность вертикального кодирования числа групп;

д)определяется разрядность операционной части микрокоманды при горизонтальном кодировании микрооперации в группе и вертикальном кодировании номера группы. В смешанном микропрограммировании длина любого поля К =, длина операционной части m = ?mi .

3. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

Основным достоинством управляющего автомата с программируемой логикой является его универсальность, а значит, относительная простота проектирования аппаратных средств. Однако это достигается за счет увеличения сложности программного (микропрограммного) обеспечения, что приводит к снижению производительности и росту затрат памяти. Целью работы является исследование форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования, что позволит наиболее рационально использовать ресурсы памяти устройства, что в свою очередь повысит быстродействие выполнения задач, а так же наиболее оптимальную структуру управляющего устройства.

3.1 Принцип конечной цели

Для выполнения проекции данного принципа на проектируемый программный продукт необходимо представить его в виде «черного ящика» (рисунок 3.1). Тогда входными данными, вектор X, будут являться наборы микрокоманд. Выходными данными, вектор Y, в этом случае будут являться статистические данные. Управляющие параметры, вектор Z - способы кодирования микроопераций.

Рисунок 3.1 - Проектируемая система в виде «черного ящика»

Тогда для выполнения равенства Y=F(X,Z) проектируемая система должна выполнять следующие функции (в совокупности представляющие собой функцию F):

-кодирование наборов микрокоманд;

-выявление ошибок в исходных данных;

-анализ результатов;

-сбор статистических данных.

3.2 Принцип единства

На основании выделенных функций проектируемой системы можно выделить следующие подсистемы:

-подсистема взаимодействия с пользователем;

-подсистема кодирования микрокоманд;

-подсистема выявления ошибок;

-подсистема анализа результатов;

-подсистема ведения статистики.

3.3 Принцип связности

Совокупность подсистем проектируемой программной системы и их связей - данными, которыми эти подсистемы обмениваются друг с другом и с внешней средой, - образует ее структуру. Структура проектируемой системы представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Структура проектируемой системы

3.4 Принцип модульности

В проектируемой системе целесообразно выделить следующие модули:

-интерфейсный модуль;

-модуль кодирования;

-модуль выявления ошибок;

-модуль анализа результатов;

-модуль ведения статистики.

3.5 Принцип иерархии

Объектом проектирования является аппаратно-программный комплекс, который содержит головную программу, а так же ее подуровни (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Иерархическая схема программы.

3.6 Принцип функциональности

Функции системы в целом рассмотрены в связи с принципом конечной цели. Рассмотрим функции, входные и выходные данные выделенных подсистем.

Основной функцией подсистемы взаимодействия с пользователем является считывание набора микрокоманд с их последующей обработкой.

Подсистема кодирования должна закодировать набор входящих микрокоманд одним из способов микропрограммирования - горизонтальным, вертикальным, вертикально-горизонтальным или горизонтально-вертикальным.

Подсистема выявления ошибок служит для проверки корректности введенных данных. Если заданный набор микрокоманд корректен, то данные направляются на последующую обработку, т.е. кодируются. В противном случае пользователю выдается сообщение об ошибке.

Подсистема анализа результатов предполагает анализ полученных данных, а так же оценку сложности кодирования.

Подсистема сбора статистических данных собирает проанализированные данные, а так же сообщения об ошибках, на выходе - вывод полученных данных на экран.

3.7 Принцип развития

Проектируемая система может быть расширена следующим образом:

-задание способа адресации микрокоманды;

-считывание заданной граф-схемы алгоритма и преобразование ее в набор микрокоманд.

3.8 Принцип централизации и децентрализации

Принцип централизации и децентрализации в данной системе не применим, так как в ней используется только централизованное управление смены вида кодирования микрооперации.

3.9 Принцип учета неопределенности и случайностей

В проектируемой системе следует предусмотреть возможность реакции на некорректные с точки зрения системы действия оператора, например:

-ввод некорректных исходных данных;

-удаление рабочих файлов;

-отсутствие соответствующего программного обеспечения.

4. ВАРИАНТНЫЙ АНАЛИЗ ПЛАТФОРМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Для выбора протокола используется метод анализа иерархии (МАИ). МАИ является систематической процедурой для иерархического представления элементов, определяющих суть любой проблемы. Метод состоит в декомпозиции проблемы на всё более простые составные части и дальнейшей обработки последовательных суждений лица принимающего решение по парным сравнениям. В результате может быть выражена относительная степень (интенсивность) взаимодействия элементов в иерархии. В результате получаются численные выражения этих суждений. МАИ включает в себя процедуры синтеза множественных суждений, получение приоритетных критериев и нахождение альтернативных решений. Полученные знания являются оценками в шкале отношений и соответствуют жёстким оценкам [15].

Для начала выделим критерии, по которым можно выбирать тот или иной способ микропрограммирования:

-быстродействие (А1);

-сложность реализации программы (А2);

-длина операционной части МК (А3);

-объем занимаемой памяти (А4);

-сложность реализации ФСМО (А5);

На основе этих критериев построим матрицу парных сравнений второго уровня, где строки и столбцы составляют выбранные критерии. Сравнение критериев проведём по шкале относительной важности согласно с таблицей 4.1:

Таблица 4.1 - Оценка критериев

Интенсивность относительной важностиОпределение1Равная важность3Умеренное превосходство одного над другим5Существенное или сильное превосходство7Значительное превосходство9Очень сильное превосходство2,4,6,8Промежуточные значения между двумя соседними суждениями

Таким образом, получим матрицу суждений, приведённую в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Матрица парных сравнений 2-го уровня.

КритерийБыстродействиеСложность реализации программыДлина операционной части МКОбъем занимаемой памятиСложность реализации ФСМОБыстродействие13785Сложность реализации программы1/31684Длина операционной части МК1/71/6131/6Объем занимаемой памяти1/81/81/311/6Сложность реализации ФСМО1/51/4661

4.1 Оценка критериев (второй уровень иерархии)

4.1.1 Синтез локальных приоритетов для матрицы парных сравнений 2-го уровня

Вычислим вектор локальных приоритетов для составленной матрицы, используя формулу

, где и (4.1)

Найдем сумму всех значений по формуле

, где (4.2)

Рассчитаем значения компонент вектора локальных переменных по формуле

, где (4.3)

Проверим нормализацию полученных значений по формуле

(4.4)

При заданной точности вычисление вектора локальных приоритетов произведено без погрешности.

4.1.2 Исследование на согласованность матрицы парных сравнений 2-го уровня

Необходимо провести анализ согласованности матрицы второго уровня. Для этого вычислим сумму элементов каждого столбца матрицы суждений второго порядка по формуле

, где(4.6)

Далее определим наибольшее собственное значение матрицы суждений по формуле

(4.7)

Используя полученные данные, определим индекс согласованности (ИС) по формуле

, где n - размерность матрицы(4.8)

Используя индекс согласованности (ИС) вычислим отношение согласованности (ОС), по формуле

, где СС - случайная согласованность(4.9)

СС - случайная согласованность, является табличным значением для матрицы конкретного размера, и берётся из таблицы 4.3.

Таблица 4.3 - Таблица случайной согласованности.

Размерность квадратной матрицы12345678910СС000.580.91.121.241.321.411.451.49Для матрицы размерностью 5x5 СС=1.12.

Так как критерием хорошей согласованности является отношение по величине составляющее менее 10%, то можно сделать вывод, что матрица является согласованной.

4.1.3 Анализ результатов оценки критериев

По полученным значениям вектора локальных приоритетов можно сделать выводы о важности критериев и отсортировать критерии по их значимости.

Ниже приведены критерии в порядке убывания их приоритетов:

-быстродействие (0.5404);

-сложность реализации программы (0.323);

-длина операционной части МК (0.0579);

-объем занимаемой памяти (0.0353);

-сложность реализации ФСМО (0.0434).

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что критерий «Быстродействие» является наиболее важным критерием. Критерий «Сложность реализации программы» также имеет большой приоритет. Остальные критерии являются малозначимыми.

4.2 Оценка альтернатив (третий уровень иерархии)

Проведем сравнительную оценку каждой из альтернатив относительно каждого из критериев. Обозначение видов кодирования: А - горизонтальное, Б - вертикальное, В - горизонтально-вертикальное, Г - вертикально-горизонтальное. Получим матрицы третьего уровня иерархии размерностью n=4. Для каждой из матриц, вычислим векторы локальных приоритетов xi и отношения согласованности ОС.

4.2.1 Критерий «Быстродействие»

Таблица 4.4 - Матрица парных сравнений для критерия «Быстродействие»

БыстродействиеАБВГА1359Б1/3145В1/51/412Г1/91/51/21

Вычислим собственный вектор локальных приоритетов матрицы, используя формулу (4.1):

Найдем сумму всех значений по формуле (4.2):

Рассчитаем значения компонент вектора локальных переменных по формуле (4.3):

; ;

Проверим нормализацию полученных значений по формуле (4.4):

При заданной точности вычисление вектора локальных приоритетов произведено без погрешности.

Для проверки согласованности вычислим сумму элементов каждого из столбцов матрицы по формуле (4.6):

Определим наибольшее собственное значение матрицы суждений по формуле (4.7):

Используя полученные данные, определим индекс согласованности (ИС) по формуле (4.8):

Вычислим отношение согласованности (ОС) по формуле (4.9):

Для матрицы размерностью 4x4 СС=0.9.

Так как критерием хорошей согласованности является отношение по величине составляющее менее 10%, то можно сделать вывод, что матрица является согласованной.

4.2.2 Критерий «Сложность реализации программы»

Таблица 4.5 - Матрица парных сравнений для критерия «Сложность реализации программы».

СложностьАБВГА11/31/71/8Б311/41/5В7411/3Г8531Вычислим собственный вектор локальных приоритетов матрицы, используя формулу (4.1):

Найдем сумму всех значений по формуле (4.2):

Рассчитаем значения компонент вектора локальных переменных по формуле (4.3):

;;

Проверим нормализацию полученных значений по формуле (4.4):

При заданной точности вычисление вектора локальных приоритетов произведено без погрешности.

Для проверки согласованности вычислим сумму элементов каждого из столбцов матрицы по формуле (4.6):

Определим наибольшее собственное значение матрицы суждений по формуле (4.7):

Используя полученные данные, определим индекс согласованности (ИС) по формуле (4.8):

Вычислим отношение согласованности (ОС) по формуле (4.9):

Для матрицы размерностью 4x4 СС=0.9.

Так как критерием хорошей согласованности является отношение по величине составляющее менее 10%, то можно сделать вывод, что матрица является согласованной.

4.2.3 Критерий «Длина операционной части МК»

Таблица 4.6 - Матрица парных сравнений для критерия «Длина операционной части МК».

Длина МКАБВГА11/91/51/3Б9135В51/313Г31/51/51

Вычислим собственный вектор локальных приоритетов матрицы, используя формулу (4.1):

Найдем сумму всех значений по формуле (4.2):

Рассчитаем значения компонент вектора локальных переменных по формуле (4.3):

; ;

Проверим нормализацию полученных значений по формуле (4.4):

При заданной точности вычисление вектора локальных приоритетов произведено без погрешности.

Для проверки согласованности вычислим сумму элементов каждого из столбцов матрицы по формуле (4.6):

Определим наибольшее собственное значение матрицы суждений по формуле (4.7):

Используя полученные данные, определим индекс согласованности (ИС) по формуле (4.8):

Вычислим отношение согласованности (ОС) по формуле (4.9):

Для матрицы размерностью 4x4 СС=0.9.

Так как критерием хорошей согласованности является отношение по величине составляющее менее 10%, то можно сделать вывод, что матрица является согласованной.

4.2.4 Критерий «Объем занимаемой памяти»

Таблица 4.7 - Матрица парных сравнений для критерия «Объем занимаемой памяти»

Объем памятиАБВГА11/81/71/6Б8134В71/312Г61/41/21

Вычислим собственный вектор локальных приоритетов матрицы, используя формулу (4.1):

Найдем сумму всех значений по формуле (4.2):

Рассчитаем значения компонент вектора локальных переменных по формуле (4.3):

; ;

Проверим нормализацию полученных значений по формуле (4.4):

При заданной точности вычисление вектора локальных приоритетов произведено без погрешности.

Для проверки согласованности вычислим сумму элементов каждого из столбцов матрицы по формуле (4.6):

Определим наибольшее собственное значение матрицы суждений по формуле (4.7):

Используя полученные данные, определим индекс согласованности (ИС) по формуле (4.8):

Вычислим отношение согласованности (ОС) по формуле (4.9):

Для матрицы размерностью 4x4 СС=0.9.

Так как критерием хорошей согласованности является отношение по величине составляющее менее 10%, то можно сделать вывод, что матрица является согласованной.

алгоритм кодирование микрокоманда

4.2.5 Критерий «Сложность реализации ФСМО »

Таблица 4.8 - Матрица парных сравнений для критерия «Сложность реализации ФСМО»

Сложность ФСМОАБВГА1856Б1/811/61/5В1/5614Г1/651/41

Вычислим собственный вектор локальных приоритетов матрицы, используя формулу (4.1):

Найдем сумму всех значений по формуле (4.2):

Рассчитаем значения компонент вектора локальных переменных по формуле (4.3):

; ;

Проверим нормализацию полученных значений по формуле (4.4):

При заданной точности вычисление вектора локальных приоритетов произведено без погрешности.

Для проверки согласованности вычислим сумму элементов каждого из столбцов матрицы по формуле (4.6):

Определим наибольшее собственное значение матрицы суждений по формуле (4.7):

Используя полученные данные, определим индекс согласованности (ИС) по формуле (4.8):

Вычислим отношение согласованности (ОС) по формуле (4.9):

Для матрицы размерностью 4x4 СС=0.9.

Так как критерием хорошей согласованности является отношение по величине составляющее менее 10%, то можно сделать вывод, что матрица является согласованной.

4.2.6 Анализ результатов оценки альтернатив

По полученным значениям векторов локальных приоритетов можно сделать выводы о важности альтернатив для каждого из критериев.

Критерий «Быстродействие».

а)альтернатива А (0.5775);

б)альтернатива Б (0.2722);

в)альтернатива В (0.0953);

г)альтернатива Г (0.055).

Альтернатива А имеет значительное преимущество в данном критерии над остальными альтернативами.

Критерий «Сложность реализации программы».

а)альтернатива Г (0.5555);

б)альтернатива В (0.2934);

в)альтернатива Б (0.1045);

г)альтернатива А (0.0466).

Очевидно, что Альтернатива Г имеет значительное преимущество по данному критерию над остальными альтернативами.

Критерий «Длина операционной части МК».

а)альтернатива Б (0.5811);

б)альтернатива В (0.2549);

в)альтернатива Г (0.1631);

г)альтернатива А (0.0482).

Альтернатива Б имеет значительное преимущество в данном критерии над остальными альтернативами.

Критерий «Объем занимаемой памяти».

а)альтернатива Б (0.5017);

б)альтернатива В (0.287);

в)альтернатива Г (0.1631);

г)альтернатива А (0.0482).

Альтернатива Б имеет значительное преимущество в данном критерии над остальными альтернативами.

Критерий «Сложность реализации ФСМО ».

а)альтернатива А (0.646);

б)альтернатива В (0.0002);

в)альтернатива Г (0.2429);

г)альтернатива Б (0.1109).

Альтернатива А имеет преимущество в данном критерии над остальными альтернативами.

Из полученных данных можно сделать вывод, что наибольшее предпочтение в выборе критерия «Длина операционной части МК» следует отдать альтернативе Б, а при выборе критериев «Сложность реализации ФСМО» и «Быстродействие» - альтернативе А.

4.3 Синтез глобальных приоритетов

Рассчитаем глобальные приоритеты для каждой альтернативы. Для удобства сведем вектор локальных приоритетов матрицы парных сравнений второго уровня в вектор X (таблица 4.9), а вектора локальных приоритетов матриц парных сравнений третьего уровня в матрицу Z, показанную в таблице 4.10.

Таблица 4.9 - Вектор локальных приоритетов второго уровня.

X123450.54040.3230.05790.03530.0434

Таблица 4.10 - Матрица локальных приоритетов третьего уровня.

Zx1x2x3x4x5A0.57750.04660.050.04820.646Б0.27220.10450.58110.50170.0002В0.09530.29340.25490.2870.2429Г0.0550.55550.1140.16310.1109

Функция полезности k-й альтернативы имеет вид

,(4.10)

где k - индекс альтернативы, xi - элемент вектора локальных приоритетов второго уровня, zik - элемент матрицы локальных приоритетов третьего уровня.

Проверим нормализацию полученных значений:

При заданной точности вычисление вектора глобальных приоритетов произведено без погрешности.

Проверим согласованность иерархии.

Для этого необходимо вычислить индекс согласованности, определяемый как сумма произведений индексов согласованностей критериев на их приоритеты, по следующей формуле

,(4.11)

Далее необходимо вычислить отношение согласованности для заданного числа элементов по формуле

,(4.12)

Для матрицы размерностью 5x5 СС=1.12.

Количественные оценки вкладов матриц (критериев) парных сравнений 3-го уровня во всю иерархию:

4.4 Количественные оценки вкладов критериев в конечный результат

Определим количественные оценки вкладов критериев в конечный результат.

Альтернатива А:

Рассмотрим вклад каждого из критериев подробнее и сделаем выводы.

Критерий «Быстродействие» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации программы» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Длина операционной части МК» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Объем занимаемой памяти» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации ФСМО » внес следующий вклад в процентном отношении:

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что критерий «Быстродействие» внес наибольший вклад в конечный результат данной альтернативы по причине того, что имел наивысший приоритет. Остальные критерии не оказали сильного влияния на результат.

Альтернатива Б:

Критерий «Быстродействие» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации программы» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Длина операционной части МК» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Объем занимаемой памяти» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации ФСМО » внес следующий вклад в процентном отношении:

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что критерий «Быстродействие» внес наибольший вклад в конечный результат данной альтернативы по причине того, что имел наивысший приоритет. Остальные критерии не оказали сильного влияния на результат.

Альтернатива В:

Рассмотрим вклад каждого из критериев подробнее и сделаем выводы.

Критерий «Быстродействие» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации программы» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Длина операционной части МК» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Объем занимаемой памяти» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации ФСМО » внес следующий вклад в процентном отношении:

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что критерий «Сложность реализации программы» внес наибольший вклад в конечный результат данной альтернативы по причине того, что имел наивысший приоритет. Остальные критерии не оказали сильного влияния на результат.

Альтернатива Г:

Рассмотрим вклад каждого из критериев подробнее и сделаем выводы.

Критерий «Быстродействие» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации программы» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Длина операционной части МК» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Объем занимаемой памяти» внес следующий вклад в процентном отношении:

Критерий «Сложность реализации ФСМО » внес следующий вклад в процентном отношении:

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что критерий «Сложность реализации программы» внес наибольший вклад в конечный результат данной альтернативы по причине того, что имел наивысший приоритет. Остальные критерии не оказали сильного влияния на результат. Наибольшее предпочтение в выборе критерия «Длина операционной части МК» следует отдать альтернативе Б, а при выборе критериев «Сложность реализации ФСМО» и «Быстродействие» - альтернативе А.

5. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЕКТА

Под объектом проектирования необходимо рассматривать программно вычислительный комплекс для разработки и исследования форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования.

Рисунок 5.1 - Концептуальная модель проекта

На данной диаграмме можно выделить следующие элементы, выступавшие в роли объектов:

пользователь с атрибутом набор команд, операции - ввести набор команд, изменить набор команд;

кодирование набора микрокоманд, атрибут - способ кодирования, операция - провести кодирование;

анализ результатов кодирования с атрибутами: время реализации, сложность кодирования, ширина форматов микрокоманды, операция - сравнение данных для различных способов кодирования;

ведение статистики, атрибут - сложность кодирования, ширина форматов микрокоманд, операция - получить статистические данные;

сообщение об ошибке с атрибутом тип ошибки, операции - определить ошибку;

программа с атрибутом интерфейс.

6. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

Разработанный программно-вычислительный комплекс ориентирован на разработку эффективных форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования.

6.1 Общие сведения

Разработка комплекса велась на языке C# (C Sharp). Файл программы называется Kodirovochki.exe.

Программная часть комплекса должна соответствовать следующим требованиям:

-наличие операционной системы не младше Windows XP;

-наличие установленной программы Microsoft Office Excel;

-наличие установленной библиотеки .NET Framework 4.0;

-100 МБ свободной памяти на жестком диске компьютера для размещения требуемых файлов проекта и небольшого пространства подкачки для оперативной памяти.

6.2 Структура программно-вычислительного комплекса

В проектируемой системе существуют следующие классы:

-класс Form1;

-класс Graf;

-класс Program;

-класс PermutationsWithRepetition;

-класс Statistic.

Рассмотрим подробней каждый из классов.

6.2.1 Класс Form1

Данный класс предназначен для объединения всех подклассов в единую программную систему, а также формирование дружественного пользователю интерфейса. Его функциями являются:

-формирование интерфейса для ввода входных данных (кнопка Открыть Файл - метод button1_Click( ) ). Результатом работы является вывод на экран исходных данных;

-выбор метода и инициирования кодирования, а так же вывод данных (кнопка Горизонтальное - метод button2_Click( ), кнопка Вертикальное - метод button3_Click( ), кнопка Горизонтально-Вертикальное - метод button4_Click( ), кнопка Вертикально-Горизонтальное - метод button5_Click( ), кнопка Графики - метод button6_Click( ) ). Результатом работы является вывод на экран таблиц кодирования микрокоманд, булевых функций для ФСМО, а так же вывод оптимизированных булевых функций для ФСМО.

6.2.2 Класс Graf

Основное назначение класса - поиск максимальных подграфов в неориентированном графе методом ветвей и границ. Класс содержит следующие методы:

-List<List<int>> FindAllCliques( int[,] gmatrix ) - метод, предназначенный для поиска подграфов. На вход подается граф связности, представленный двумерным массивом, на выходе формируется список списков, содержащий номера вершин, составляющих максимальные подграфы;

-SubtractSet(List<int> set, int vert) - метод, предназначенный для вычитания очередной вершины из множества кандидатов на расширение подграфа;

-SubtractSet(List<int> set1, List<int> set2) - метод, в котором реализовано вычитание одного множества из другого;

-List<int> G(int vert) - метод, определяющий список вершин, не смежных с указанной в параметре.

Класс содержит поле public static int[,] gmatrix, содержащее в себе текущий обрабатываемый граф.

6.2.3 Класс Program

Класс предназначен непосредственно для кодирования набора микрокоманд одним из четырех способов микропрограммирования - горизонтальным, вертикальным, горизонтально-вертикальным или вертикально-горизонтальным. Содержит следующие поля:

-public static List<List<string>> MasMK - двумерный динамический массив, предназначенный для хранения исходной микропрограммы;

-public static List<List<string>> MasMO - двумерный динамический массив, предназначенный для хранения информации о том, в каких микрокомандах встречается каждая микрооперация;

-public static List<int> listOfMicOp - список номеров микрооперций, встречающихся в микрпрограмме;

-public static int dlinKod - поле типа int, которое хранит длину формата команды при любом виде кодирования;

-public static bool errorMOcopy - булевый флаг, свидетельствующий о наличии ошибки «В микрокоманде встречаются одинаковые микрооперации», изначально имеет значение false.

Методы, реализованные в классе Program:

-static void Main() - главный метод, который запускает программу;

-public static string ReadFile(String path) - считывание файла с исходным списком микроопераций;

-public static int FindNumberOfOperation() - создание массива, хранящего список всех микроопераций;

-private static bool NotDuplicate(string p) - проверка исходных данных на корректность, а именно поиск повторяющихся микрокоманд в микрооперации;

-public static int[,] gorizont() - кодирование микроопераций горизонтальным способом;

-private static bool FindOperation(string p, int stroka) - поиск микрооперации заданного номера в микрокоманде;

-internal static int[,] vertikal() - кодирование набора микрокоманд горизонтальным способом;

-private static int StrokaMaxRank(int[,] arr) - поиск максимального ранга строки в массиве с учетом уже выбранных строк;

-private static int StrokaMaxRankFromKod(int[,] arr) - ищет строку с максимальным рангом в сгенерированном массиве кодов с учетом уже выбранных строк, используется для генерации кодов вертикального кодирования;

-internal static string[] getBoolForGorizont() - выдает список булевых функций для горизонтального кодирования;

-internal static string[] getBoolForVertical() - выдает список булевых функций для вертикального кодирования;

-private static void getTableMicroOperation(int[,] verKod) - поиск иформации о том, в какой микрокоманде хранится заданная микрооперация;

-internal static string[] optimisationBoolForVert() - выдает список оптимизированных булевых функций для вертикального кодирования;

-private static void conglutination(int num) - поглощение строк ядерной строкой при минимизации таблицы покрытий;

-private static bool skleivanie(int i, int g, int num) - проверка на склеиваемость списка булевых функций;

-internal static int[] FindMinCover(int[,] workArray) - поиск минимального покрытия графа;

-internal static string gorVertKod() - кодирование горизонтально-вертикальным способом;

-private static int YestStroka(List<string> list,List<int> list_2) - поиск пустых строк в исходном файле;

-private static List<List<int>> CheckForOverlay(int[,] subArray, int[] minCover, List<List<int>> subGrafs) - формирование универсальной группы микроопераций;

-internal static string vertGorKod() - кодирование вертикально-горизонтальным способом;

-private static int[,] FindSovmestOper() - поиск совместимых микроопераций в группе.

6.2.4 Класс PermutationsWithRepetition

Класс предназначен для генерации всех возможных комбинаций заданной длины для заданного множества элементов. Эти комбинации далее используются для формирования кодов. Содержит поля:

-private int variationLength - поле типа int, которое определяет длину комбинаций;

-private int[] source - массив исходных элементов, в котором производятся перестановки.

Класс содержит единственный метод int[,] getVariations( ), который возвращает двумерный числовой массив, содержащий коды заданной длины.

6.2.5 Класс Statistic

Класс предназначен для сбора статистических данных в таблицу, оценку сложности, а так же последующий вывод их на экран в виде графиков.

Методы, реализованные в классе:static int [, ]getStatistData() - создание массива, хранящего статистич данные (длина кода, сложность ФСМО).Данные считываются из файла Exel, лежащего в директории проекта;

public static writeStatistData(int [, ]) - запись статистических данных в двумерный массив;

public static grafiki(int[,]) - отображение данных в виде графиков.

6.3 Описание основных алгоритмов

В разработанном программно-вычислительном комплексе использованы следующие алгоритмы: четыре алгоритма микропрограммирования (описанные в пункте 2.3), алгоритм Брона - Кербоша для поиска максимальных подграфов, алгоритм поиска минимального покрытия, алгоритм минимизации логических функций методом Квайна.

6.3.1 Алгоритм Брона - Кербоша

Алгоритм использует тот факт, что всякая клика в графе является его максимальным по включению полным подграфом. Начиная с одиночной вершины (образующей полный подграф), алгоритм на каждом шаге пытается увеличить уже построенный полный подграф, добавляя в него вершины из множества кандидатов. Высокая скорость обеспечивается отсечением при переборе вариантов, которые заведомо не приведут к построению клики, для чего используется дополнительное множество, в которое помещаются вершины, которые уже были использованы для увеличения полного подграфа [16].

Алгоритм оперирует тремя множествами вершин графа:

-множество compsub - множество, содержащее на каждом шаге рекурсии полный подграф для данного шага. Строится рекурсивно;

-множество candidates - множество вершин, которые могут увеличить compsub;

-множество not - множество вершин, которые уже использовались для расширения compsub на предыдущих шагах алгоритма.

Алгоритм является рекурсивной процедурой, применяемой к этим трем множествам.

ПРОЦЕДУРА extend (candidates, not):

ПОКА candidates НЕ пусто И not НЕ содержит вершины, СОЕДИНЕННОЙ СО ВСЕМИ вершинами из candidates,

ВЫПОЛНЯТЬ:

1.Выбираем вершину v из candidates и добавляем ее в compsub;

2.Формируем new_candidates и new_not, удаляя из candidates и not вершины, не СОЕДИНЕННЫЕ с v;

.ЕСЛИ new_candidates и new_not пусты;

4.ТО compsub - клика;

5.ИНАЧЕ рекурсивно вызываем extend (new_candidates, new_not);

6.Удаляем v из compsub и candidates и помещаем в not [16].

6.3.2 Алгоритм поиска минимального покрытия

Для нахождения минимального покрытия используются такие алгоритмы:

-алгоритм полного перебора. Основан на методе упорядочения перебора подмножеств множества А;

-алгоритм граничного перебора по вогнутому множеству. Основан на одноименном методе сокращения перебора;

-алгоритм разложения по столбцу таблицы покрытия. Основан на методе сокращения перебора, который состоит в рассмотрении только тех строк таблицы покрытия, в которых имеется «1» в выбранном для разложения столбце;

-алгоритм сокращения таблицы покрытия. Основан на методе построения циклического остатка таблицы покрытия, для которого далее покрытие строится методами граничного перебора либо разложения по столбцу [17].

1.Считаем исходную таблицу покрытий текущей, а множество ядерных строк - пустым.

2.Находим ядерные строки, запоминаем множество ядерных строк. Текущую таблицу покрытий сокращаем, вычеркивая ядерные строки и все столбцы, покрытые ими.

.Вычеркиваем антиядерные строки.

.Вычеркиваем поглощающие столбцы.

.Вычеркиваем поглощаемые строки.

.Если в результате выполнения пунктов с 1 по 4 текущая таблица покрытий изменилась, снова выполняем пункт 1, иначе преобразование заканчиваем.

6.3.3 Алгоритм минимизации логических функций методом Квайна

Метод Квайна - способ представления функции в ДНФ или КНФ с минимальным количеством членов и минимальным набором переменных.

Преобразование функции можно разделить на два этапа:

а)на первом этапе осуществляется переход от канонической формы (СДНФ или СКНФ) к так называемой сокращённой форме;

б)на втором этапе - переход от сокращённой формы к минимальной форме.

1.Начало.

2.Ввести матрицу ДСНФ исходной функции.

.Проверить на склеиваемость i-ю (i=1,m-1: где m - количество строк в ДСНФ) и j-ую (j=i+1, m) строки. Если строки склеиваются, то перейти к пункту 6, в противном случае перейти к пункту 5.

.Формировать массив простых импликант, предварительно пометив символом * ту переменную, по которой данные строки склеиваются.

.Перейти к пункту 2.

.Строку, которая не склеилась ни с одной другой строкой записать в конечный массив.

.Перейти к пункту 2.

.Вывод полученной матрицы.

.Конец.

7. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА

Разработанный программно-вычислительный комплекс в изначальном виде имеет следующий вид

Рисунок 7.1 - Изначальная форма программы

На форме расположены три поля - «Исходный файл», «Формат микрокоманд», «Булевы функции для ФСМО». После открытия тестового файла происходит заполнение первого поля

Рисунок 7.2 - Форма после открытия тестового файла

После считывания данных становятся доступными четыре кнопки - «Горизонтальное», «Вертикальное», «ГорВерт», «ВертГор», каждая из которых определяет способ кодирования одним из способов - горизонтальным, вертикальным, горизонтально-вертикальным и вертикально-горизонтальным соответственно.

7.1 Горизонтальное кодирование

После нажатия на кнопку «Горизонтальное», происходит кодирование соответствующим способом. Результат работы - заполнение поля «Формат микрокоманды» кодами и подсчет длины кода микрокоманды. Кроме того, становится доступной кнопка «Булевы (Гор)», после нажатия которой выдается список булевых функций для горизонтального кодирования.

Рисунок 7.3 - Результат работы после нажатия кнопки «Горизонтальное»

Рисунок 7.4 - Список булевых функций для горизонтального кодирования

7.2 Вертикальное кодирование

Выбираем вертикальное кодирование.

Рисунок 7.5 - Форма после нажатия кнопки «Вертикальное»

После кодирования становится доступна кнопка «Булевы (Верт)», которая выдает список булевых функций. После ее выбора становится доступной еще одна кнопка «Оптимизация БФВК», которая позволяет провести оптимизацию полученных булевых функций.

Рисунок 7.6 - Список булевых функций для вертикального кодирования

Рисунок 7.7 - Результат оптимизации

7.3 Горизонтально-вертикальное кодирование

Выбрана кнопка «ГорВерт». Результат работы представлен на рисунке 7.8

Рисунок 7.8 - Горизонтально-вертикальное кодирование

Результатом работы является список закодированных микрокоманд и перечень групп (G1, G2, G3), содержащий список несовместимых микроопераций.

7.4 Вертикально-горизонтальное кодирование

Выбираем кнопку «ВертГор» для вертикально-горизонтального кодирования. Результат работы программы представлен на рисунке 7.9.

Рисунок 7.9 - Результат работы вертикально-горизонтального кодирования

Выходными данными в этом случае являются:

-универсальная группа (UG);

-микрооперации, которые вошли в подгруппу и их коды;

-закодированные микрокоманды.

Проведем тестирование программы на других примерах. Так, например, создадим текстовой файл с большим количеством микрокоманд и встречающимися в одной микрокоманде одинаковыми микрооперациями, выберем вертикальное кодирование. Результат работы приведен на рисунке 7.10. Программа выдаст сообщение о том, что встречаются одинаковые микрооперации, которые будут автоматически удалены, и произведено кодирование выбранным способом.

Рисунок 7.10 - Тестирование программы с одинаковыми микрооперациями в одной микрокоманде

В результате тестирования основных функций системы можно сделать вывод о корректной работе системы.

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

Расчетная часть выполнена по методическим указаниям [12].

8.1 Маркетинговые исследования программного продукта

Маркетинговые исследования по разработке и исследованию данного программного продукта включает несколько этапов, одним из важнейших является исследование программного продукта. Целью маркетинга является обеспечение рентабельности, т. е. определенной прибыльности в заданном интервале времени; обеспечение производителя или продавца надежной информацией о рынке, структуре и динамике спроса; создание такого товара, который соответствует требованиям рынка, удовлетворяет спрос; необходимое воздействие на потребителя, обеспечивающее максимально возможный контроль над сферой реализации [12].

8.1.1 Исследования программного продукта

В этом разделе проводятся некоторые исследования, позволяющие определить степень пригодности разрабатываемой системы для распространения на рынке программного обеспечения (ПО).

а) потребительские свойства программного продукта.

Программный продукт (ПП) обладает следующими свойствами, которые в первую очередь могут привлечь потенциальных потребителей:

-востребованность продукта;

-простота эксплуатации;

-функциональные возможности уже используемой версии ПП могут быть расширены;

-доступная цена.

б) требования к функциональным характеристикам ПП

ПП должен удовлетворять следующим требованиям:

-возможность сохранения результатов работы программы и загрузки уже заранее подготовленных входных данных;

-возможность вывода результатов на печать;

-однооконный и многооконный режимы работы программы;

-резервное копирование исходных данных.

в) требования к условиям эксплуатации

-для эксплуатации ПП пользователю достаточно иметь собственный ПК и комплектующие.

г) конкурентоспособность ПП

Программный продукт является учебной программой, но это не исключает попадание их на рынок, что может создать конкурентную ситуацию для разрабатываемого ПП. Более того данный продукт нацелен не на широкий круг потребителей. Но достоинством рассматриваемого ПП служит то, что он имеет оригинальную структуру и ограничения, поэтому может найти своего потребителя.

д) оценка рыночной направленности

Оценка рыночной направленности ПП производится на основе анализа рыночных возможностей и опасностей на основе экспертной оценки по девятибалльной шкале и представлена в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Оценка шансов и рисков проектируемого продукта

БаллыПОКАЗАТЕЛИОпасностьНейтральноШансы1234567891. Объем рынка+2.Рост рынка+3.Финансовый потенциал потребителя+4.Число конкурентов+5.Поведение конкурентов+6.Осведомленность потребителей+7.Возможность повышения цен+8.Изменение конъюнктуры рынка+9.Возможность замещения ПП+10.Потенциал сервиса+

Определим по таблице 8.1 средний балл:

В=(8+7+7+3+4+5+5+5+3+8)/10 = 5.5

Средний балл, полученный при оценке шансов и рисков равен 5.5. Он превышает опасность, следовательно, продукт имеет рыночную направленность, т. е. шансы на успех.

8.1.2 Сегментирование рынка

Проведем сегментирование рынка по статусу пользователя. Деление производилось по направленности работы возможных потребителей. Для внедрения выбраны следующие сегменты:

разработчики микропрограммного управления;

студенты.

Сегментация рынка представлена на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1. Прогнозируемая сегментация рынка.

8.1.3 Обоснование выбора метода ценообразования

За исключением случаев работы на рынках чистой конкуренции, где ни один отдельный покупатель или продавец не оказывает большого влияния на уровень текущих рыночных цен товара, фирмам необходимо иметь упорядоченную методику установления цены на свои товары. Рассмотрим подробнее эту методику. Она включает шесть этапов:

а)постановка задачи ценообразования;

б)определение спроса;

в)оценка издержек;

г)анализ цен и товаров конкурентов;

д)выбор метода ценообразования;

е)установление окончательной цены.

Расчет цены будет проводиться по методу безубыточности. Суть метода заключается в том, что фирма стремится установить цену, которая обеспечит ей желаемый объем прибыли.

8.2 Определение затрат на проектирование программного продукта

Затраты на проектирование продукта включают следующие направления:

-заработная плата проектировщиков (с отчислением на социальные меры);

-стоимость отладки программного обеспечения;

-накладные расходы.

8.2.1 Расчет трудоемкости

Трудоемкость определяется, исходя из данных об используемых функциях и о типе программного средства.

Общий объем разрабатываемых ПС ВТ определяется по формуле:

(8.1)

где Vi - объём функции ПС ВТ, N - общее число функций ПС ВТ.

Функции ПСВТ приведены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Функции ПС ВТ

Наименование (содержание) функцииОбъем функций, тыс. УМК1. Ввод, анализ информации: организация ввода информации0.670 контроль2.1002. Формирование, введение и обслуживание базы данных:- манипулирование данными7.2003. Отладка прикладных программ, обмен информацией между МД и МЛ, вспомогательные программы и функции справка и обучение0.450 вспомогательные и сервисные программы0.8504. Формирование и обработка файлов: формирование файлов1.200

Определим общий объём разрабатываемых ПС ВТ по формуле (2.1.1):= ((0.670 + 2.100 + 7.200 + 0.450 + 0.850 + 1.200) × 103 ) / 5 = 2494.

Группа сложности - 3.

Затраты труда (Тр) на разработку ПСВТ для группы сложности - 3 и объема ПСВТ, равного 2,5 тыс. УМК составляют: Тр = 25 (человеко-дней).

Общая трудоемкость (То) для соответствующей группы сложности ПС ВТ с учетом поправочного коэффициента сложности ПС ВТ (КСЛ) для данной группы рассчитывается по формуле:

ТО = ТР × КСЛ. (8.2)

Коэффициент сложности ПС ВТ (Ксл) рассчитывается по формуле:

(8.3)

где Кi - коэффициент, учитывающий уровень повышения сложности по дополнительным характеристикам ПС ВТ, N - количество дополнительных характеристик ПС ВТ.

Таблица 8.3 - Коэффициенты сложности дополнительных характеристик ПС ВТ

Дополнительные характеристики ПС ВТЗначение коэффициента сложности1. Функциональные ПС ВТ в расширенной операционной среде (связь с другими ПС ВТ)0.082. Интерактивный доступ0.063. Обеспечение хранения, ведения и поиска данных в сложных структурах0.074. Наличие у ПС ВТ одновременно нескольких характеристик по таблице 2 3 свыше 3 0.12 0.18 0.26

КСЛ = 1+0.07 = 1.07.

Далее найдём общую трудоемкость по формуле (8.2):

ТО = 25 × 1.07 = 26.75 (чел-дня).

Полученную общую трудоемкость (То) разработки ПС ВТ разбивают на соответствующие стадии разработки:

а)разработка технического задания;

б)эскизное проектирование;

в)техническое проектирование;

г)рабочее проектирование;

д)внедрение продукта.

Трудоемкость каждой стадии разработки ПС ВТ (Тi) определим по формулам

Т1 = Lтз × Кн × То - трудоемкость стадии ТЗ;

Т2 = Lэп × Кн × То - трудоемкость стадии ЭП;

Т3 = Lтп × Кн × То - трудоемкость стадии ТП;

Т4 = Lрп × Кн × То × Кт - трудоемкость стадии РП;

Т5 = Lвн × Кн × То - трудоемкость стадии ВН;

где L - удельный вес трудоемкости соответствующей стадии разработки в общей трудоемкости. Причем, Кн - поправочный коэффициент, учитывающий степень новизны ПС ВТ, Кт - поправочный коэффициент, учитывающий степень использования в разработке типовых (стандартных) программ ПС ВТ.

Кн=0.7 - степень новизны B (ПС ВТ являющихся развитием определенного параметрического ряда ПС ВТ, причем не используются новые ЭВМ и ОС) .

Кт=0.8 - степень охвата реализуемых функций ПС ВТ типовых (стандартных) программ и ПС ВТ 20 - 40.

Значение коэффициентов удельных весов трудоемкости стадий в общей трудоемкости разработки ПС ВТ и результаты вычислений представлены в таблице 8.4.

Таблица 8.4 - Трудоёмкость этапов создания ПС ВТ

Код стадииСтепень новизныВТЗ0.09ЭП0.07ТП0.07РП0.61ВН0.16Всего1.0

Таким образом, трудоемкость каждой стадии разработки программного продукта (Тi):

трудоемкость стадии технического задания:

Т1 = 0.09 × 0.7 × 26.75 =1.69;

трудоемкость стадии эскизного проектирования:

Т2 = 0.07 × 0.7 × 26.75 =1.31;

трудоемкость стадии технического проектирования:

Т3 = 0.07 × 0.7 × 26.75 =1.31;

трудоемкость стадии рабочего проектирования:

Т4 = 0.61 × 0.7 × 26.75 × 0.8 =9.14;

трудоемкость стадии внедрения:

Т5 = 0.16 × 0.7 × 26.75 =3.

Уточнённую общую трудоемкость ПС ВТ (Тобщ) в человеко-днях определяют по формуле

(8.4)

где Тi - трудоемкость разработки i-той стадии, N - число стадий разработки (N=5).

Согласно формуле (8.4):

Тобщ = 1.69 + 1.31 + 1.31 + 9.14 + 3 = 16.45 (человеко-дней).

Исходя из трудоемкости Тобщ и численности исполнителей, рассчитывают срок разработки (мес):

(8.5)

где: Фрвм - фонд рабочего времени в месяц,

Фрвм = 21.8 дней;

Ч - количество разработчиков,

Ч = 1 человек.

.2.2 Расчет себестоимости часа машинного времени

Исходные данные для расчета себестоимости часа машинного времени приведены в таблице 8.5.

Таблица 8.5 - Данные для расчета себестоимости часа машинного времени

№ п/пОсновные показателиУсл.об.ед.изм.Примечание1Стоимость основного комплекта оборудованияСгрн.24002Потребляемая мощностьWкВт/ч0.53Коэффициент использования по мощностиКи0.74Цена 1 кВт/час электроэнергииЦэгрн.0.31685Номинальный фонд времени работы ЭВМFномЧас5406Потери времени на ремонт и профилактику (% от Fном)Тпот%57Коэффициент годовых затрат на ремонт (% от себестоимости оборудования)Кр%78Коэффициент сменностиКсм19Норма амортизационных отчислений на оборудованиеНоб%4010Норма амортизационных отчислений на зданияНзд%511Балансовая стоимость 1 кв.м.Сблгрн.10012Общая производственная площадьSКв.м2413Коэффициент начислений на фонд оплаты трудаКн%37.514Коэффициент накладных расходов (% от ФОТ)Кнр%2015Коэффициент материальных затрат (% от стоимости оборудования)Кмз%716Оклад разработчикаОклгрн.2500

Для того чтобы определить сумму годовых эксплуатационных затрат рассчитаем следующие показатели:

Материальные затраты рассчитываются по формуле:

Зм = С × КМЗ / 100 (ден.ед.);

Зм = 2400 × 7 / 100 = 168 (грн).

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле:

Зэ = Fном × Цэ × Ки × W × Kсм (ден.ед.);

Зэ = 540 × 0.3168 × 0.7 × 0.5 × 1 = 60 (грн).

Расходы на оплату труда за 1 год рассчитываются по формуле:

ФОТ = 11.8 × КСМ × ОКЛ = 11.8 × 1 × 2500 = 29500 (грн.);

Отчисления от заработной платы определяются по формуле:

Отч = ФОТ × Кн / 100 (ден.ед.);

Отч = 29500 × 37.5 / 100 = 11063 (грн).

Затраты на ремонт определяются по формуле:

Зр = С × Кр / 100 (ден.ед.);

Зр = 2400 × 7 / 100 = 168 (грн).

Накладные расходы определяются по формуле:

Зн = ФОТ × Кнр / 100 (ден.ед.);

Зн = 29500 × 20 / 100 = 5900 (грн).

Амортизационные отчисления:

-на здание:

Азд = Нзд × S × Сбал / 100 (ден.ед.);

Азд = 5 × 24 × 100 / 100 = 120 (грн);

-на оборудование:

Аоб = С × Ноб / 100 (ден.ед.);

Аоб = 2400 × 40 / 100 = 960 (грн).

Используя, полученные данные сформируем таблицу «Смета годовых эксплуатационных затрат» (таблица 8.6).

Таблица 8.6 - Смета годовых эксплуатационных затрат

№ п/пНаименование расходовСумма, грн.1Материальные затраты, Зм1682Затраты на электроэнергию, Зэ603Расходы на оплату труда, ФОТ295004Отчисления от заработной платы, Отч110635Затраты на ремонт, Зр1686Накладные расходы, Зн59007Амортизационные отчисления- на здание, Азд120- на оборудование, Аоб960Итого, З47939

Себестоимость часа машинного времени (Счмв.) рассчитывается по формуле (8.6).

С чмв.=?Зi/(Fэф.об×Ксм)(8.6)

где ?Зi -сумма годовых эксплуатационных затрат, грн., Fэф.об. - годовой эффективный фонд времени для оборудования.

Эффективный фонд времени для оборудования определяется по формуле (8.7):

Fэф.об = Fном×(1 - П(%)/100), (8.7)

где П - потери рабочего времени.

Допустимые потери рабочего времени для оборудования - П = 5% от Fном. Тогда:

Fэф.об = 540×(1 - 5/100) = 513 (час).

Тогда себестоимость часа машинного времени:

С чмв.= 47939 / (513 × 1) = 93 (грн.)

Далее проведем расчет сметы затрат.

Стоимость всех работ, выполняемых при разработке ПП, можно разделить на две части:

а)стоимость работ по разработке и отладке программного обеспечения, выполняемых с помощью вычислительной техники;

б)стоимость работ, производимых без применения вычислительной техники.

Предварительно определим, сколько времени из общего срока разработки (СР = 0.75 месяца) приходится на работы, выполняемые без применения вычислительной техники (СРР) и с ее применением (СРМ).

Полагаем, что на работы, выполняемые без применения вычислительной техники, приходится 10% общего времени разработки, т.е.

(мес.).

Соответственно,

(мес.).

Далее рассчитаем затраты на проектирование программного продукта:

а)определение фонда оплаты труда проектировщиков (за работы, выполняемые без применения ВТ):

Прямая заработная плата разработчиков (ЗППРЯМАЯ) определяется по формуле (8.8):

,(8.8)

где Ч - количество исполнителей данного проекта (чел.), СРР - срок разработки без применения ВТ (мес.).

(грн.)

Кроме прямой заработной платы, в расчет включаем доплаты в размере 30% от прямой зарплаты. Тогда фонд основной зарплаты составит:

(грн.).

б)накладные расходы:

Совокупность расходов на содержание помещений, на управление той организацией, в которой выполняется проект, относим к накладным расходам (ЗНАКЛ):

(грн.)

в)затраты на разработку ПП с применением ВТ:

Затраты на разработку ПП с применением ВТ (ЗПО) определяются по формуле (8.9)

,(8.9)

где СРМ - срок разработки ПП с использованием ВТ (месяцев), FЭФ.М. - эффективный фонд рабочего времени за месяц, СЧМВ - себестоимость часа машинного времени (грн.)

Эффективный фонд рабочего времени в месяц, полагая, что номинальный фонд рабочего времени в месяц составляет:

(часов);

(час).

Тогда

(грн.)

Все расчеты сводим в таблицу 8.7.

Таблица 8.7 - Смета затрат на проектирование

Наименование расходовСумма, грн.Фонд оплаты труда проектировщиков (с отчислениями на социальные мероприятия) за работу, выполненную без применения вычислительной техники243,75Накладные расходы48,75Затраты на разработку ПП с применением вычислительной техники9723Итого: Затраты на проектирование (ЗПР)10016

Полученная сумма служит основанием для определения цены предложения программного продукта.

8.3 Формирование цены предложения разработчика

Для формирования цены предложения разработчика необходимо иметь представление об издержках на проектирование и реализацию программного продукта, а также выручка от продаж.

Издержки представляют собой совокупность постоянных и переменных издержек.

Постоянные издержки (ИП) связаны с арендой помещения, оплаты коммунальных расходов, переменные (ИПЕР) - расходы, которые связаны с продажей каждой копии товара: оплата машинного времени, стоимость носителя, обучение персонала, отчисления в государственные фонды, документация, реклама, административные расходы, гарантийное обслуживание.

В данной работе постоянные издержки были рассчитаны в предыдущем пункте. Таким образом, ИП = ЗПР = 10016 (грн).

Общая величина переменных издержек (ИПЕР) определяется по формуле (8.10):

,(8.10)

где ИУД.ПЕР - удельные переменные издержки, N - количество проданных экземпляров программного продукта.

Величина удельных переменных издержек ИУД.ПЕР. включает в себя затраты на комплект рабочей документации, на операции, связанные с защитой программного продукта от копирования и другое. Полагаем, что величина ИУД.ПЕР.= 10 (грн.).

Полные издержки (ИПОЛ) составят: .

Выручка от реализации (В) определяется в зависимости от цены продажи одного экземпляра программного продукта (Ц) и объема продаж: .

Наклон графика изменения выручки зависит от уровня цены. В точке безубыточности достигается равенство: , то есть .

Отсюда минимальный объем продаж составит (при известной цене):

или минимальная цена реализации (при известном N):

.

Пусть цена нашего программного продукта составит Ц = 300 грн. Величины постоянных и удельных переменных издержек были указаны выше. Тогда минимальный объем продаж составит следующую величину:

(экземпляров).

Рисунок 8.2 - График зависимости издержек и выручки в зависимости от количества произведенных экземпляров разработанного программного продукта

Из графика и расчета следует, что при цене, равной 300 грн. минимальный объем продаж составит 35 экземпляров.

.4 Расчет капитальных затрат

Капитальные вложения представляют собой следующее:

а)для разработчика - расходы на покупку (ЦTC), доставку (ЗTP) и монтаж (ЗM) технических средств, а также на приобретение программного обеспечения (ЦПО), необходимого для процесса создания программного продукта:

(грн.).

В данной работе примем следующие значения вышеописанных расходов:

ЦТС = 2400 (грн.); ЗТР = 40 (грн.); ЗМ = 50 (грн.); ЦПО = 410 (грн.).

Таким образом, КР = 2400 + 40 + 50 + 410 = 2900 (грн.).

б)для пользователя - расходы на приобретение данного программного продукта (ЦПП), его доработку и адаптацию (ЗА), привязку и освоение на конкретном объекте (ЗО), доукомплектование технических средств на объекте управления (ЗД):

КП = ЦПП + ЗА + ЗО + ЗД (грн.).

В данной работе примем следующие значения вышеописанных расходов:

ЦПП =300 (грн.); ЗА = 10 (грн.); ЗО = 10 (грн.); ЗД = 10 (грн.).

Тогда КП = 300 + 10 + 10 + 10 = 330 (грн.).

8.5 Расчет эксплуатационных расходов

К эксплуатационным расходам относим те расходы потребителя, которые он несет при однократном обращении к ПП.

Эксплуатационные расходы определяются по формуле:

где ЗОБР.ЭКСПЛ. - эксплуатационные затраты на одно обращение к ПП (грн.);М - время одного обращения к ЭВМ (час);ПОД - время на подготовку исходной информации (час/год);

ЗПОД - часовая зарплата персонала, занятого подготовкой исходной информации (грн.);

КН - процент отчислений на социальные мероприятия;

ЦПП - цена программного продукта;

Т - планируемый срок службы продукта (лет);

ЦН - цена носителя (грн.);Н - количество носителей, используемых за год;ОБР - количество обращений к ПП за год.

Первое слагаемое в этой формуле отражает затраты на машинное время, второе - материальные расходы, третье - заработную плату обслуживающего персонала, занятого подготовкой исходной информации, а четвертое - амортизацию программного продукта.

Вычислим перечисленные показатели для рассматриваемого программного продукта:

а)затраты на машинное время:

ЗМВ = tМ × СЧМВ (ден.ед.)

Полагаем, что tМ = 6 часов, тогда

ЗМВ = 6 × 93 = 558 (грн).

б)материальные расходы:

(ден.ед.)

Полагаем, что

ЦН = 1.20 грн. (стоимость одного «чистого» диска - CD-R);Н = 5 штук;ОБР = 420 (обращение происходит 8 раз в неделю), тогда:

(грн.)

в)заработная плата обслуживающего персонала

(ден.ед.)

Полагаем, что tПОД = 208 час/год, так как необходимо затратить 30 минут на подготовку исходной информации 8 раз в неделю. Часовую зарплату оператора вычислим, согласно следующей формуле:

(ден.ед.)

Полагаем, что Оклад = 2500 грн., тогда

(грн.)

Таким образом, заработная плата обслуживающего персонала составит следующую величину:

(грн.)

г)амортизация программного продукта:

(ден.ед.)

Полагаем, что Т = 4 года, тогда

(грн.)

Полученные расчеты сводим в таблицу 8.8.

Таблица 8.8 - Расходы

Направление расходовСумма, грн.1. Затраты на машинное время5582. Материальные расходы0.0143. Заработная плата обслуживающего персонала с отчислениями на социальные мероприятия14.24. Амортизация ПП0.18Итого:572.4

Таким образом, за год потребитель несет следующие расходы при обращении к ПК: ЗОБР.ЭКСПЛ. = 572.4 (грн.)

8.6 Оценка эффективности проектируемого программного продукта

Анализ эффективности проекта производится на основе показателей, широко применяемых в мировой практике, а именно: интегрального экономического эффекта за весь жизненный цикл продукта; периода возврата капитальных вложений; внутренней нормы рентабельности.

Задачей экономической оценки является определение динамики чистой текущей стоимости, то есть суммы, ежегодно возвращающейся в виде отдачи от вложенных средств.

Поскольку возможно коммерческое использование продукта потребителем (оказание платных услуг), то следует подвергнуть анализу затраты и результаты, сложившиеся в организации-пользователе продукта.

Рассчитаем показатели экономической эффективности для разрабатываемого программного продукта с точки зрения организации - разработчика.

Для этого необходимо определить показатели чистого денежного потока (ЧДП) за период реализации проекта по следующей формуле

ЧДПt = Рt - (Кt + Иt)

Где ЧДПt - чистый денежный поток года t (грн.);

Рt - выручка от реализации работ и услуг в году t (грн.);

Кt - капитальные вложения года t (грн.);

Иt - издержки года t (грн.).

Объем реализации работ (услуг) определяется следующим образом по формуле

Рt1 = Ц × Nt

где Ц - цена реализации одного изделия (пакета программ), грн.; Nt - годовой объем реализации изделий (пакетов программ), шт.

Полагая, что Nt1 = 10 Рt1 = 300 × 10 = 3000 (грн.).

Кt = Кр = 2900 (грн.).

Издержки представляют собой расходы по проектированию, модернизации, продвижению программного продукта на рынке и др., таким образом, издержки для организации разработчика можно рассчитать по следующей формуле

Иt = ЗПРt + ИПЕРt + ИМАРКt,

где ЗПРt - затраты на проектирование года, t,

ИПЕРt - переменные издержки года, t,

ИМАРКt - затраты на продвижение программного продукта на рынке года, t.

Очевидно, что ЗПРt = ЗПР = 10016 (грн).

Переменные издержки можно вычислить по следующей формуле:

ИПЕРt = СПЕР × Nt

где СПЕР - переменные издержки, СПЕР = 10 грн.

Таким образом, получаем ИПЕРt1 = 10 × 10 = 100 (грн.).

Издержки на продвижение программного продукта на рынке можно вычислить по следующей формуле: ИМАРКt1 = .

Согласно этой формуле:

ИМАРКt1 = 0.2 × 10 × 300 = 600 (грн.),

тогда Иt1 = 10016 + 100 + 600 = 10716 (грн.)

Тогда ЧДПt1 = 3000 - (2900 + 10716) = -10616 (грн.)

Для 2013 года полагаем, что Nt2 = 35, тогда

Рt2 = 300 × 35 = 10500 (грн);

Кt2 = 0 (грн.);

ЗПРt2 = 0 (грн);

ИПЕРt2 = 10 × 35 = 350 (грн);

ИМАРКt2 = 0,2 × 35 × 300 = 2100 (грн),

тогда Иt2 = 0 + 350+ 2100 = 2450 (грн.).

Таким образом, получаем ЧДПt2 = 10500 - (0 + 2450) = 8050 (грн.).

Для 2014года полагаем, что Nt3 = 25, тогда

Рt3 = 300 × 25 = 7500 (грн);

Кt3 = 0 (грн.);

ЗПРt3 = 0 (грн);

ИПЕРt3 = 10 × 25 = 250 (грн);

ИМАРКt3 = 0.2 × 25 × 300 = 1500 (грн),

тогда Иt3 = 0 + 250 + 1500 = 1750 (грн.).

Таким образом, получаем ЧДПt3 = 7500 - (0 + 1750) = 5750 (грн.).

Для 2015 года полагаем, что Nt4 = 15, тогда

Рt4 = 300 × 15 = 4500 (грн);

Кt4 = 0 (грн.);

ЗПРt4 = 0 (грн);

ИПЕРt4 = 10 × 15 = 150 (грн);

Имаркt4 = 0.2 × 15 × 300 = 900 (грн),

тогда Иt4 = 0 + 150 + 900 = 1050 (грн.)

Таким образом, получаем ЧДПt4 = 4500 - (0 + 1050) = 3450 (грн.).

Далее определим показатели чистой текущей стоимости за период реализации проекта по следующей формуле

ЧТСt = ЧДПt × ?t

где ЧТСt - чистая текущая стоимость в году t (грн.);

ЧДПt - чистый денежный поток года t (грн.);

?t - коэффициент приведения по фактору времени, рассчитываемый по следующей формуле

где Е - норма доходности отложения денежных средства в конкретном государстве в конкретную экономику или ставка дисконтирования;

tp - расчетный год;

t - текущий год.

Полагаем, что Е = 12% = 0.12:

, тогда ЧТС11 = -10616 × 1 = -10616 (грн.)

, тогда ЧТС12 = 8050 × 0.89 = 7165 (грн.)

, тогда ЧТС13 = 5750 × 0.8 = 4600 (грн.)

, тогда ЧТС14 = 3450 × 0.71 = 2450 (грн.)

Определим интегральный экономический эффект по формуле

где Т - жизненный цикл проекта, лет.

Получаем: ЭИ = -10616 + 6141 + 4600 + 2450 = 2575 (грн.).

Результаты расчета сведем в таблицу 8.9.

Таблица 8.9 - Расчет интегрального экономического эффекта.

ПоказателиГоды2012201320142015Объем реализации (шт.)10352515Объем реализации (грн.)30001050075004500Капитальные вложения (грн.)2900000Годовые издержки (грн.)10716245017501050Коэффициент приведения по фактору времени, д. ед.10.890.80.71Чистый денежный поток (грн.)-10616805057503450Чистая текущая стоимость (грн.)-10616716546002450Чистая текущая стоимость нарастающим итогом (грн.)-10616-345111493599

Используя полученные результаты, построим финансовый профиль проекта с точки зрения организации - разработчика.

Рисунок 8.3 - Финансовый профиль проекта

Построенный график свидетельствует о том, что период окупаемости капитальных вложений для данного программного продукта с точки зрения организации - разработчика составляет 2,5 года.

Далее определим внутреннюю норму рентабельности рассматриваемого программного продукта. Метод определения внутренней нормы рентабельности позволяет оценить эффективность капитальных вложений.

Внутренняя норма рентабельности соответствует такой ставке коэффициента дисконтирования (Е), при котором интегральный экономический эффект равен нулю:

ЭИ = 0 или .

Проведем решение данного уравнения в MathCad

При решении этого уравнения относительно Е, получаем Е = 0,29 = 29 %.

Рисунок 8.4 - Зависимость интегрального экономического эффекта ЭИ - f(e) от ставки дисконтирования E

Результаты расчета сведем в таблицу 8.10.

Таблица 8.10 - Показатели рентабельности проекта

ПоказателиЕдиница измеренияВеличинаИнтегральный экономический эффектгрн.2575Период окупаемости капитальных вложенийлет2,5Внутренняя норма рентабельности%27,5

Маркетинговые исследования показали, что направленность программного продукта является рыночной. Были определены требования к программному продукту, определен рынок его сбыта, рассмотрены методы ценообразования и выбран один из них для определения цены разрабатываемого программного продукта. В результате был сделан вывод, что разрабатываемый программный продукт имеет шансы на успех, обладает практически всеми необходимыми свойствами, чтобы составить конкуренцию товарам подобным себе.

В ходе проделанной работы были рассчитаны затраты на проектирование исследованного программного продукта, они составили 10016 грн.

Потребительская цена исследованного продукта - 300 грн. Капитальные затраты для разработчика составили 2900 грн. Внутренняя норма рентабельности составляет 29%.

Таким образом, проведенный экономический анализ эффективности создания и эксплуатации программного продукта доказывает целесообразность его использования. Проектирование такой системы экономически оправдано, поскольку при выведении его на рынок она принесет прибыль разработчику.

9. ОХРАНА ТРУДА

В данном разделе будут рассмотрены разные факторы, влияющие на окружающую среду, в которой приходится работать за объектом проектирования. Будет произведен анализ условий труда программиста - офисного работника, который включает в себя: краткую характеристику помещения и выполняемых работ, планировку и размещение оборудования и рабочих мест, исследование микроклимата рабочей зоны, шума и вибрации, освещения, электро- и пожаробезопасности, статического электричества и излучения, понимание эргономики и технической эстетики. Кроме того будет произведен расчёт искусственного освещения.

9.1 Анализ условий труда лаборанта

Анализ условий труда лаборанта проведен по методическими указаниями [10].

9.1.1 Краткая характеристика помещения и выполняемых работ

Приведем краткую характеристику помещения. Лаборатория находится в шестиэтажном здании, на первом этаже. Помещение имеет следующие габаритные размеры: площадь, объем .

В лаборатории работает один человек. Общее количество рабочих мест - одно. Предусмотрен свободный проход ко всем рабочим местам.

На одного работающего приходится: площадь S = 15 м2, объем V = 46.5 м3. Что соответствует действующим санитарным нормам СН 4559-88, где минимальные нормы на одно рабочее место: S = 6 м2, V = 20 м3.

Рабочая неделя с двумя выходными (суббота и воскресенье). Рабочий день - с 9.00 до 18.00, с перерывом на обед. Продолжительность обеда - 1 час. Рабочая смена - 8 часов.

9.1.2 Планировка и размещение оборудования и рабочих мест

Эскиз помещения с указанием размещения оборудования и рабочих мест, а также дверных и оконных проемов приведен на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1- Эскиз рабочего помещения

- персональная ЭВМ, 2 - принтер, 3 - кондиционер, 4 - оконный проем, 5 - дверной проем.

Таблица 9.1 - Перечень основного оборудования

НаименованиеКоличествоПерсональная ЭВМ (Intel Pentium CPU G6950 (2.80GHz) / Intel® Board D510MO / 2x Seagate Barracuda 7200.10, 250GB, SATA-2, cache 8MB возможность включения RAID 0, 1/ 256 MB PCI-E RadeOn X1300Pro MSI DVI TV-out 128-bit" / RadeOn HD2600 Pro Sapphire TFT19 PHILIPS 190VW9FB)2Монитор (23" Dell U2312HM Black)2Принтер (Canon Lbp 3460 Duplex)1Кондиционер (Samsung AQ12EWF)1

Ширина проходов с передней стороны дисплеев и панелей управления ЭВМ по санитарным нормам ДНАОП 0.00-1.31-99 [13] должна быть не меньше 1м, расстояние от стен также не менее 1м, удаленность рабочих мест друг от друга - не менее 1.2 м. Все ограничения соблюдены, что говорит о соответствии нормам.

9.1.3 Микроклимат рабочей зоны

В лаборатории поддерживается определенный температурный режим для нормальной эксплуатации ЭВМ, а также условий труда человека. Параметры воздушной среды в рабочей зоне лабораторного помещения в соответствии с требованиями приведены в таблицах 9.2 и 9. 3.

Источников вредных выбросов в офисе нет.

Выполняемая работа по степени тяжести относится к категории «легкая 1б». К ней относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физического напряжения или поднятия и переноски тяжестей.

В помещении присутствует система кондиционирования воздуха, которая позволяет оптимизировать значение таких параметров микроклимата, как температура и относительная влажность.

Таблица 9.2 - Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений

Период годаТемпература воздуха, оСОтносительная влажность, %Скорость воздуха, м/схолодный и переходный21-2575Не более 0,1тёплый21-28750.1 - 0.2

Таблица 9.3 - Оптимальные нормы температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений

Период годаТемпература воздуха, оСОтносительная влажность, %Скорость воздуха, м/схолодный, переходный22-2430-60< 0.2теплый23-2530-600.2 - 0.5Контроль за состоянием воздуха рабочей зоны должен осуществляться по ГОСТ 12.1.005-88 [5].

9.1.4 Шум и вибрации

Рабочее помещение не граничит с помещениями, где шумы и вибрации превышают норму. Шум в лаборатории исходит только от системного блока компьютера, принтера и факса. Величина шума исходящая от техники практически удовлетворяет норме.

Для обеспечения нормальной работы обслуживающего персонала уровень шума для офиса определен требованиями ГОСТ 12.1.003-83 [8]. Допустимый уровень звука для служебного помещения - 50 дБА.

Для снижения уровня звука в помещении необходимо провести мероприятия по борьбе с шумом. К ним относятся: строительные мероприятия; применение звукопоглощающих облицовок; экранирование рабочих мест; ослабление шума самих источников - под настольные ЭВМ следует подкладывать мягкие коврики из синтетических материалов, а под ножки столов - прокладки из мягкой резины толщиной 6-8 мм; источники шума закрывать защитными звукоизолирующими кожухами; обеспечивать правильную эксплуатацию оборудования.

Источников вибрации в помещении не имеется.

9.1.5 Освещение

Естественное освещение в помещениях регламентируется нормами
СНиП ІІ-4-79 [14]. Естественное освещение обеспечивается тремя оконными проемами размером 1.8 x 1.2 м2.
Искусственное и естественное освещение помещения должно отвечать светотехническим требованиям строительных норм и правил.

Для зрительной работы средней точности разряд зрительной работы - III, при боковом освещении енIII - 2%. Значение енV для пятого пояса светового климата (для Крыма):

где m = 0.9;

С = 0.7 (с учетом ориентации окон зданий на западную сторону).

.

Освещение в помещении: совмещенное (боковое естественное освещение через окно и искусственное - 12 люминесцентных ламп для навесных светильников).

Мероприятия, за счет которых выполняются требования норм:

проверка, не реже одного раза в год, соответствия освещенности на рабочей поверхности нормам искусственного освещения;

очистка светильников, не реже одного раза в квартал;

норма естественной освещенности поддерживается чисткой окна не реже двух раз в год.

Освещение рабочих мест в помещении для работы должно планироваться так, чтобы свет не падал прямо в глаза, отсутствовали мерцающие тени и мигание люминесцентных ламп, яркость была распределена равномерно.

Рабочее место оборудуют с учетом особенностей работающего персонала. Для увеличения освещения рекомендуется использовать светлую окраску стен, полы покрыть светлым покрытием, шторы должны быть светлых тонов.

9.1.6 Электро- и пожаробезопасность

ЭВМ, периферийные устройства ЭВМ и остальное электрооборудование, электропровода и кабели по исполнению и степени защиты соответствуют классу зоны.

Данное помещение относится к категории без повышенной опасности: сухое (относительная влажность меньше 75%), пол не токопроводящий, температура в помещении не превышает 25 оС.

К причинам, по которым наиболее вероятно или возможно поражение человека электрическим током, относятся:

неисправность электрооборудования;

неисправность розеток;

короткое замыкание в результате уменьшения сопротивления изоляции.

Для предотвращения поражения электрическим током обслуживающего персонала предусмотрены следующие технические мероприятия:

-все токопроводящие части машин защищены ограждающими кожухами;

-все металлические конструкции, которые могут оказаться под напряжением, заземлены.

Мероприятия по обеспечению безопасности людей, находящихся в здании, назначаются в зависимости от присвоенной зданию (или помещению) категории взрывопожарной опасности, и регламентируются ГОСТ 12.1.004-91 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность» [6] и ГОСТ 12.1.044-89 «Пожароопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» [4].

Пожар может возникнуть из-за:

эксплуатации электронеисправного оборудования;

применения электронагревательных приборов;

короткого замыкания;

нарушения противопожарной дисциплины;

неисправности электропроводки;

неправильной организации ремонтных работ.

Для обеспечения пожарной безопасности в помещении находится огнетушитель типа ОУ-2 - углекислотный огнетушитель, предназначенный для тушения электрических установок и оборудования, находящегося под напряжением, проводится инструктаж.

9.1.7 Статическое электричество и излучение

Главным способом защиты от статического электричества является использование розеток с заземляющей жилой. Такие устройства позволят намного продлить работоспособное состояние электроприборов и рабочих станций. Также это является мерой предосторожности от короткого замыкания и увеличивает электробезопасности и пожаробезопасность всего помещения в целом.

Человек, работая с видеотерминалом (монитором), подвергается воздействию излучения. Источником высокого статического электрического потенциала, а также электромагнитного излучения в широком спектре частот является монитор. Для снижения статического потенциала применяется антистатическое покрытие, снимающее электростатический заряд с экрана.

В таблице 9.4 приведены основные требования стандартов Украины.

Как видно из таблицы, характеристики монитора на рабочем месте удовлетворяют нормам, следовательно, использование вышеуказанного монитора допустимо. Также, возможно применение следующих мер по снижению воздействия статического электричества и излучений в помещениях с ПЭВМ:

использование экранных фильтров для снижения потенциал;

соблюдение дистанции не менее 0.5 м от экрана монитор;

ограничение времени работы с ЭВМ;

использование антистатических средств.

Таблица 9.4 - Требования стандартов ДНАОП 0.00 - 1.31 -99 и TCO99

Диапазон частотДНАОП 0.00 - 1.31 - 99 (расстояние 0.5)ТСО'99 (расстояние 0.5)электрическое полесверхнизкие (5 Гц - 2кГц)25 10 низкие (2 кГц -400 кГц)2.5 1 магнитное полесверхнизкие (5 Гц - 2кГц)250 нТ200 нТнизкие (2 кГц -400 кГц)25 нТ25 нТ

9.1.8 Эргономика и техническая эстетика

В ГОСТ 12.2.032-78 [7] приводятся эргономические требования к проектированию рабочих мест, которые устанавливают соответствие оборудования психофизиологическим свойствам человека и гигиеническим требованиям с целью сохранения здоровья человека и достижения высокой эффективности труда.

Эргономика и техническая эстетика лаборатории удовлетворяет нормам.

Стены имеют светлый цвет, не вызывающий раздражения, потолок - белый цвет, что обеспечивает максимальное отражение света.

Организация рассматриваемого рабочего места:

рабочий стол: высота - 70 см, отсутствие ящиков стола в области сидения, подставка для ног, выдвижная подставка для клавиатуры, полка для системного блока;

рабочий стул: регулировка высоты, вращающаяся конструкция, достаточная высота спинки с возможностью регулировки ее наклона;

рабочее положение: положение туловища и головы прямое, свободное, руки и ноги согнуты чуть больше прямого угла клавиатура и дисплей расположены примерно на одинаковом расстоянии от глаз: при постоянных работах - 50 см, временных - 70 см, непрямое освещение рабочей области;

обстановка помещения: белый потолок и светлые монотонные обои, обеспечивающие максимальное отражение света и не вызывающие раздражения, отсутствуют отвлекающие факторы.

Рассматриваемое помещение соответствует требованиям ГОСТ 12.2.032-78 [7], т.е. конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации и т.д.) соответствует антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.

9.2 Проектирование естественного освещения производственных помещений

Расчетная часть выполнена по методическим указаниям [10].

Для создания здоровых условий труда в производственных помещениях в дневное время должно быть обеспечено достаточно естественное, а в темное время суток - искусственное освещение. Естественное освещение изменяемся в зависимости от времени суток, года, состояния погоды, поэтому для его характеристики и расчета используют относительную величину е - коэффициент естественного освещения (КЕО). Естественная освещенность обеспечивается определенной площадью световых проемов и их расположением. При этом может решаться как прямая, так и обратная задача.

Под прямой задачей подразумевается расчет требуемой площади световых проемов при проектировании зданий и сооружений.

Под обратной задачей - определение величины КЕО и сравнение его с нормируемым значением.

При проектировании естественного освещения необходимая минимальная площадь световых проемов (при боковом освещении) определяется по формуле (9.1)

(9.1)

где S0 - площадь световых проемов, м2;

Sп - площадь пола помещения, м2;

ен - нормированное минимальное значение КЕО;

кз - коэффициент запаса (принимается в пределах от 1.2 до 2.0 в зависимости от возможного загрязнения световых проемов копотью, пылью и т.п.);

?0 - световая характеристика окон;

кзд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

r1 - коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию;

?0 - общий коэффициент светопропускания, определяют как:

где ?1 - коэффициент светопропускания материала (для различных типов стекла принимается в пределах от 0.65 до 0.9);

?2 - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светового проема (в зависимости от видов переплета принимается в пределах от 0.5 до 0.9);

?3 - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (принимается в пределах от 0.8 до 0.9);

?4 - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (при их отсутствии ?4 = 1, при наличии ?4 = 0.6 - 0.9).

После определения необходимой суммарной площади световых проемов решается вопрос о количестве окон и их размерах.

9.2.1 Расчет естественного освещения

1. Определим коэффициент ен. Для зрительной работы средней точности разряд зрительной работы - III, при боковом освещении енIII - 2%. Рассчитаем значение енV для пятого пояса светового климата (для Крыма):

где m = 0.9; С = 0.7 (с учетом ориентации окон зданий на западную сторону).

.

. Рассчитаем общий коэффициент светопропускания ?0.

.

. Выбираем значение коэффициента ?0 = 8 при А/В=8/3?3 и при В/h1=3/2=1.5.

. Определим значение коэффициента кзд. Так как высота противостоящих зданий ниже подоконника рассматриваемого окна, то кзд принимается равным единице.

. Рассчитаем коэффициент r1 , т.к. используется боковое одностороннее освещение. R1 = 1,1 при значениях l/В=1.5/3=0.5, В/h1=3/2=1.5, ln/B=8/3?3 и ?ср=0.4.

. Коэффициент запаса кз принимается равным 1.25.

. Найдем площадь световых проемов по формуле (9.1) :

.

Таким образом можно сделать вывод, что три окна размером 1.8×1.2 м обеспечивают естественное освещение в пределах нормы.

10. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Выявление и оценка радиационной обстановки в университете при загрязнении радиоактивными веществами после аварии на атомной электростанции (АЭС).

10.1 Вводная часть

К радиационно-опасным объектам относятся атомные электростанции, предприятия по изготовлению ядерного топлива, переработке и захоронению ядерных отходов, научно-исследовательские и другие учреждения, имеющие ядерные установки и стенды, транспортные ядерные энергетические установки, некоторые военные объекты. Аварии на таких объектах могут вызвать выброс радиоактивных веществ в окружающую среду и поражение людей и животных. Это поражение может произойти в результате:

внешнего облучения при прохождении радиоактивного облака;

внешнего облучения, обусловленного радиоактивным загрязнением поверхности земли и местных объектов;

внутреннего облучения при вдыхании воздуха, зараженного радиоактивными веществами;

внутреннего облучения при употреблении загрязненной воды и пищи;

контактного облучения в результате попадания на кожу и одежду радиоактивных веществ [11].

На территории Украины работают 4 атомных электростанций с 15 энергетическими ядерными реакторами, которые дают около 50% электроэнергии, вырабатываемой в стране. Для проведения исследовательских работ функционируют 2 ядерных реактора. В Украине работают более 8 тысяч предприятий и организаций, которые используют различные радиоактивные вещества, а также хранят и перерабатывают радиоактивные отходы.

Развитие отечественной ядерной энергетики ведется на основе строительства реакторов на тепловых нейтронах, позволяющих использовать в качестве топлива слабообогощенный природный уран (U-238).

К таким реакторам относятся:

реакторы большой мощности, канальные (РБМК-1000, РБМК-1500), замедлителем в нем служит графит, а теплоносителем - кипящая вода, циркулирующая снизу вверх по вертикальным каналам, проходящим через активную зону. Он размещается в наземной шахте и содержит 192 т слабообогощенной двуокиси урана-238, а под ним находится железобетонный бункер для сбора радиоактивных отходов при работе реактора;

водоводяные энергетические реакторы (ВВЭР-600, ВВЭР-1000), в которых вода служит одновременно теплоносителем и замедлителем.

При аварии на АЭС с выбросом радионуклидов (ЧАЭС) необходимо быстро выявить радиационную обстановку методом прогнозирования, а затем уточнить ее по данным разведки. В данной методике оценка радиационной обстановки производится методом прогнозирования.

При авариях на АЭС выделяются 5 зон радиоактивного загрязнения. Зона радиационной опасности (М) - представляет собой участок загрязненной местности, в пределах которой доза излучения на открытой местности может составлять от 5 до 50 рад. в год. На внешней границе этой зоны уровень радиации через 1 час после аварии составляет 0.014 рад/час.

В пределах зоны «М» целесообразно ограничить пребывание людей, не привлекаемых непосредственно к работам по ликвидации последствий радиационной аварии.

При ликвидации аварии в зоне «М» и во всех других зонах должны выполняться основные мероприятия: радиационный и дозиметрический контроль, защита органов дыхания, профилактический прием йодосодержащих препаратов, санитарная обработка людей, дезактивация обмундирования и техники.

Зона умеренного загрязнения (А) - представляет собой участок загрязненной местности, в пределах которой доза излучения может составлять от 50 до 500 рад в год. На внешней границе этой зоны уровень радиации через 1 час после аварии составляет 0.14 рад/час. Действия формирований в зоне «А» необходимо осуществлять в защитной технике с обязательной защитой органов дыхания.

В зоне сильного загрязнения (Б) - доза излучения составляет от 500 до 1500 рад в год. На внешней границе этой зоны уровень радиации через 1 час после аварии составляет 1.4 рад/час. Действия формирований необходимо осуществлять в защитной технике с размещением в защитных сооружениях.

В зоне опасного загрязнения (В) - доза излучения составляет от 1500 до 5000 рад в год. На внешней границе этой зоны уровень радиации через 1 час после аварии составляет 4.2 рад/час. Действия формирований возможно только в сильно защищенных объектах, техники. Время нахождения в зоне - несколько часов.

В зоне чрезвычайного опасного загрязнения (Г) - доза излучения может составлять больше 5000 рад в год. На внешней границе этой зоны уровень радиации через 1 час после аварии составляет 14 рад/час. В зоне нельзя находиться даже кратковременно.

Оценка радиационной обстановки при аварии на АЭС сводится к определению методом прогноза доз излучения и выработке оптимальных режимов деятельности людей при нахождении их в прогнозируемой зоне загрязнения [11].

10.2 Расчетная часть

Расчетная часть выполнена по методическим указаниям [11].

Оценить радиационную обстановку и выработать предложения по защите рабочих и служащих университета, оказавшегося в зоне радиоактивного загрязнения после аварии на АЭС по следующим исходным данным:

тип реактора РБМК-1000;

мощность реактора 1000Мвт;

количество аварийных реакторов - n = 1;

доля выброса радиоактивных веществ в процентах - h = 10%;

дата аварии - 12.03.12;

время, в которое произошла авария - Тав. = 9час.00 мин.;

время начала работы - Тнач. = 13.00 час.;

начало работы после аварии - Тн = Тнач-Тав=4 час;

продолжительность работы - Траб. = 9 часов;

коэффициент ослабления мощности дозы - Косл. = 1;

метеоусловия:

скорость ветра на высоте 10 м - V10 = 2 м/с;

направление ветра - в сторону университета;

облачность - отсутствует (2 балла);

расстояние от университета до АЭС - Rх = 25 км.;

допустимая доза облучения за время работы - Dуст. = 0.5 бэр;

обеспеченность убежищами (СИЗ) - 100%.

10.2.1 Решение задачи

1. По таблице 1 определяем категорию устойчивости атмосферы, соответствующую погодным условиям и заданному времени суток. По условию: облачность отсутствует (2б.), скорость приземного ветра V10 = 2 м/с. Согласно таблице 1 категория устойчивости А (конвекция).
2. По таблице 2 определяем среднюю скорость ветра Vср в слое распространения радиоактивного облака. Согласно таблицы для категории устойчивости А и скорость приземного ветра V10 = 2 м/с средняя скорость ветра Vср = 2 м/с.
3. По таблице 3 для заданного типа ЯЭР (РБМК-1000), доли выброшенных РВ (h = 10%) и Vср= 2 м/с определяем размеры прогнозируемых зон загрязнения местности и наносим их в масштабе в виде правильных эллипсов.

М L = 140 км.

РБМК-1000А L = 28.0 км.

9.00 12.03Vср= 2 м/с Б L = 6.88 км

В отсутствует

Рисунок 10.1 - Прогнозируемый размер зон

. Исходя из заданного расстояния от университета (Rх = 25 км.) до аварийного реактора с учетом образующихся зон загрязнения устанавливаем, что университет оказался на внешней границе зоны «А».

. По таблице 7 определяем время начала формирования следа радиоактивного загрязнения (tф) после аварии (время начала выпадения радиоактивных осадков на территории университета).

Для Rх=25 км, категории устойчивости А и средней скорости ветра Vср=2 м/с, tф=2.5 часа.

Следовательно, университет через tф = 2.5 часа после аварии окажется в зоне загрязнения, что потребует дополнительных мер по защите рабочих и служащих.

. По таблице 9 для зоны загрязнения «А» с учетом времени начала работы после аварии (Тнач = 4 часа) и продолжительности работы (Траб = 9 часов) определяем дозу облучения, которую получат рабочие и служащие университета при открытом расположении на внешней границе зоны «А». Согласно таблице, Дзоны =2.25 бэр. Расчет дозы с учетом внешней или внутренней границы производим по формулам

- для внутренней границы зоны(10.1)

- для внешней границы зоны(10.2)

Кзоны выбираем из примечания к каждой зоне (М, А, Б, В)

Для нашего примера: Дзоны = 2.25 бэр Косл = 1 (по исходным данным) Кзоны = 3.2 (примечание к таблице 9).

(бэр)

Расчет показывает, что рабочие и служащие университета за 9 часов работы в зоне «А» могут получить установленную дозу (Дуст = 0.5 бэр).

. Используя данные таблицы 9 и формулу (10.2), определяем допустимое время начала работы рабочих служащих университета после аварии на АЭС при условии получения дозы не более Дуст. = 0.5 бэр (по условию) по формуле:

(бэр).

Т.к. для объектов, расположенных у внешней границы зоны:

Для объектов, расположенных у внутренней границы зоны:

10.2.2 Варианты решения

1. Согласно Дз = 1.6 бэр и Траб = 9 часов по таблице 9 находим Тнач = 18 часов, т.е. можно начинать работу только через 18 часов после аварии на АЭС и работать полную смену (Траб = 9 часов).

. По исходным данным необходимо начать работу после аварии через 4 часа (Тнач = 13 часов). Следовательно, по таблице 9 и времени Тнач=4 часа и рассчитанной дозе Дз = 1.6 бэр с учетом Дуст находим продолжительность работы Траб = 6 часов.

Следовательно, рабочие и служащие университета, чтобы получить дозу не выше установленной (0.5 бэр), могут начинать работу в зоне «А» через 18 часа (Тнач) Дз = 1.6 бэр и выполнять ее 9 часов (Траб) или при начале работы через 4 часа (по условию), Дз = 1.6 бэр могут работать только 6 часов (Траб).

Таблица 10.1 - Таблица расчетных данных

№ вар.Категория устойчивости атмосферыVср м/сЗона, место в зонеtфДзДоблДзРежимы Дано:1) Тнач; Дз 2) Траб; Дз Опред: 1) tраб ? 2) tнач ?21А2А, внешняя граница2.52.250.71.6при Дз= 1.6 бэр и Tнач=18 ч ? tраб=9 ч Траб=4ч ?tнач= 6 ч

10.3 Выводы и мероприятия по защите сотрудников университета

Университет окажется у внешней границы зоны умеренного загрязнения (зона А).

Время начала формирования радиоактивного следа после аварии на АС tф=2.5 ч.

При работе в заданном режиме в помещении с Косл = 1 служащие могут получить дозу облучения Добл = 0.7 бэр, что превышает установленную дозу Дуст = 0.5 бэр.

Мероприятия по защите рабочих и служащих:

-после получения оповещения о движении радиоактивного облака установить непрерывное радиационное наблюдение с переносными или стационарными дозиметрическими приборами;

-при прохождении радиоактивного облака, рабочих и служащих университета укрыть в убежище или ПРУ (в постах коллективной защиты);

-по данным разведки уточнить прогнозируемую радиационную обстановку;

-во избежание переоблучения рабочих и служащих университета необходимо организовать сменную работу (вахту) с учетом допустимой дозы;

-для исключения заноса радиоактивных веществ внутрь помещений необходимо загерметизировать их, а при наличии фильтровентиляционных установок включить их в режиме «чистой вентиляции»;

-после выпадения радиоактивных осадков и снижения загрязненности территории произвести дезактивационные работы с последующим контролем степени загрязненности. При больших уровнях загрязненности и невозможности работы служащих университета необходимо эвакуировать в незагрязненные районы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведения анализа и разработки программно-вычислительного комплекса для разработки эффективных форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования была создана программы, отвечающая основным требованиям, таким как кодирование набора микрокоманд с указанным списком микроопераций различными видами микропрограммирования, выдача основных характеристик и оценка сложности кодирования.

Ни одна электронная управляющая машина не может обойтись без устройства управления, при разработке которого в последнее время предпочтение отдается микропрограммному принципу управления.

Микропрограммирование в настоящее время получило самое широкое распространение. Микропрограммирование используется в центральных процессорах, в контроллерах ввода/вывода, в управлении дисплеями, в системах автоматизированной обработки сигналов, при построении компиляторов, реализации функций операционных систем и т.д. Особенно широкое применение микропрограммное управление получило в связи с появлением микропроцессоров.

Разработка средств микропрограммного управления - трудоемкая и сложная задача, поэтому автоматизация микропрограммирования становится необходимостью, и не только потому, что разработчик освобождается от рутинной работы, а главным образом потому, что средства, предоставляемые системами автоматизации, позволяют повысить качество и скорость разработки. Последнее обстоятельство тем более важно, поскольку производительность и стоимость ЭВМ существенно зависят от степени совершенства средств микропрограммного управления.

В этой связи актуальность разработки эффективных систем автоматизации микропрограммиирования не вызывает сомнений. Задачи, связанные с автоматизацией разработки средств микропрограммного управления, решены далеко не полностью, тем более, что требование известной универсальности систем автоматизации привносит дополнительные и весьма существенные трудности.

В основе идеи микропрограммирования (использования принципа «программируемой» логики) лежит тот факт, что для инициирования любой микрооперации (МО) или их совокупности достаточно сформировать управляющее двоичное слово, в котором каждый бит соответствует одному управляющему сигналу, инициирующему конкретную МО. Такое управляющее слово называют микрокомандой (МК). Последовательность МК, реализующих определенный алгоритм функционирования управляющего автомата (УА), образует микропрограмму (МП).

Кодовые комбинации в поле микроопераций в микрокоманде могут быть сформированы в соответствии с тремя различными способами микропрограммирования: горизонтальным, вертикальным и смешанным.

Использование того или иного способа кодирования определяется целью, поставленной перед проектировщиком. Если необходимо существенно упростить структуру формирователя сигналов микроопераций (ФСМО), то прибегают к горизонтальному микропрограммированию. Однако, если операционное устройство предназначено для реализации большого разнообразия (n?100) микроопераций, то применение горизонтального способа кодирования приводит к существенному увеличению длины операционного поля микрокоманды, что, в свою очередь, требует расширения информационной емкости ПМК. Использование вертикального способа кодирования дает наименьшую длину поля М микрокоманды, но сопровождается усложнением структуры ФСМО.

Оптимального согласования размерности поля микрооперации и сложности аппаратной реализации ФСМО можно добиться за счет использования смешанного кодирования (горизонтально-вертикального или вертикально-горизонтального).

Точных рекомендаций по выбору способа кодирования для каждой конкретной микропрограммы не существует и поэтому решения, принимаемые разработчиком, носят субъективный характер. Один из возможных подходов к решению этого этапа заключается в просмотре качественной и предварительной количественной оценке в соответствии с критерием оптимальности, нескольких вариантов кодирования. Однако этот путь связан со значительными трудозатратами. Определение формата МК позволяет уточнить принятые решения с помощью некоторых количественных оценок, в частности по разрядности операционной и адресной частей МК.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Апраксин Ю. К. Основы теории и проектирования цифровых автоматов: Учебное пособие для ВУЗов. - Севастополь: Издательство СевГТУ, 2001. - 345 с.: ил.

2.Апраксин Ю. К. Синтез управляющих автоматов с программируемой логикой: Методические указания к циклу лабораторных работ по дисциплине «Цифровые ЭВМ» для студентов направления 6.050102 - «Компьютерная инженерия» дневной формы обучения / Сост. Ю. К. Апраксин, Т. В. Волкова Севастополь: Издательство СевНТУ, 2009. - 44 с.

.Булей Г. Микропрограммирование. Перевод с франц. под ред. М.Д. Пебарта. - Москва: Изд-во Мир, 1973, - 128 с.

.ГОСТ 12.2.032-78 «Пожароопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

.ГОСТ 12.1.005-88. «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

.ГОСТ 12.1.004-91 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования».

.ГОСТ 12.2.032-78 «Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования».

.ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

.НПАОП 0.00-1.31-99 «Правила охорони праці під час експлуатації електронно-обчислювальних машин».

.Одинцов А.Н. Методические указания по выполнению расчетной части раздела «Охрана труда» в дипломных проектах «Расчет естественного и искусственного освещения» для студентов технических специальностей всех форм обучения / Сост. А.Н. Одинцов. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2005 - 20с.

.Придатко И.А. Методические указания к расчетно-графической работе на тему «Выявление и оценка радиационной обстановки на объекте при загрязнении радиоактивными веществами после аварии на атомной электростанции (АЭС).» / И.А. Придатко - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2011 - 24с.

.Раздобреева Г.А. Методические указания к выполнению курсовой работы «Расчет экономической эффективности создания и использования программного продукта» по дисциплинам «Основы менеджмента и маркетинга», «Менеджмент» для студентов специальностей 7.091501, 7.091401, 7.080401 всех форм обучения / Сост. Г.А. Раздобреева, Е. В. Коваль, Т.В. Кулешова, С.В. Ключко.- Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2009.- 24с.

.СН 4559-88 «Временные санитарные нормы и правила для работников вычислительных центров».

.СНиП ІІ-4-79. «Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение».

.Щепин Ю.Н. Методические указания к практическому занятию на тему «Метод анализа иерархий» по дисциплине «Теория оптимальных решений» / Ю.Н. Щепин - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002 - 11с.

16.Электронный ресурс / Свободная энциклопедия -<http://ru.wikipedia.org/wiki/Алгоритм_Брона__Кербоша>

.Электронный ресурс / Свободная энциклопедия http://ru.wikipedia.org/wiki/ Задача_о_вершинном_покрытии <http://ru.wikipedia.org/wiki/Алгоритм_Брона__Кербоша>

.Электронный ресурс / Свободная энциклопедия http://ru.wikipedia.org/wiki/ Метод_Квайна <http://ru.wikipedia.org/wiki/Алгоритм_Брона__Кербоша>

.Электронный ресурс / Свободная энциклопедия -<http://ru.wikipedia.org/wiki/Алгоритм_Брона__Кербоша>

ВВЕДЕНИЕ Функция любого управляющего автомата - генерирование последовательности управляющих слов (микрокоманд), определенной реализуемым алгоритмом с уч

Больше работ по теме: