Новые технологии автоматизации торговли (вендинга): вычислительные системы торговых автоматов, нейрочипы
Компьютеры заполнили вашу жизнь, работу, быт. В наших торговых автоматах тоже не обойтись без вычислительных систем. Известно немало фирм, производящих компьютеры. Они конкурируют между собой, пытаются превзойти друг друга. Так какой же компьютер самый лучший? Как ни парадоксально, самый лучший появился много веков тому назад. Это человеческий мозг. Его способности к самообучению, творчеству, чувствам и многое другое, что можно коротко назвать способностью мыслить, позволяют создавать шедевры техники и искусства. В подражание мозгу создаются вычислители с нейронной структурой. Они незаменимы во многих приложениях, в том числе, для управления сложными устройствами, например, для управления торговыми автоматами.
Элементной базой перспективных нейровычислителей являются нейрочипы.
Для оценки производительности нейровычислителей используются следующие показатели:
CUPS (connections update per second) - число измененных значений весов в секунду (оценивает скорость обучения).
CPS (connections per second) - число соединений (умножений с накоплением) в секунду (оценивает производительность).
CPSPW = CPS/Nw, где Nw - число синапсов в нейроне.
CPPS - число соединений примитовов в секунду, CPPS=CPS*Bw*Bs, где Bw, Bs - разрядность весов и синапсов.
MMAC - миллионов умножений с накоплением в секунду.
Вот некоторые нейрочипы.
1.Основой NeuroMatrix NM6403 (РФ) является процессорное ядро NeuroMatrixCore (NMC), которое представляет собой модель высокопроизводительного DSP процессора с архитектурой VLIM/SIMD с языком Verilog. Ядро состоит из двух базовых процессоров: 32-битного процессора RISC архитектуры и 64 битного векторного процессора, обеспечивающего выполнение векторных операций над данными переменной разрядности (патент РФ.N2131145).
Чип обеспечивает возможность работы с входными сигналами (синапсами) и весами переменной разрядности (от 1 до 64 бит), задаваемой программно, что обеспечивает уникальную способность нейропроцессора увеличивать производительность с уменьшением разрядности операндов с
быстрой подкачкой новых весов на фоне вычислений (24 операции умножения с накоплением за один такт при длине операндов 8 бит) и аппаратной поддержкой эмуляции нейросетей большой размерности. В нем реализована функция активации в виде пороговой функции или функции ограничения, используются две шины по 64 разряда для работы с внешней памятью любого типа: до 4Мб SRAM и до 16 Гб DRAM, два байтовых коммуникационных порта ввода/вывода, аппаратно совместимые с коммуникационными портами TMS320C4x для реализации параллельных распределенных вычислительных систем большой производительности. Он может работать с данными переменной разрядности по различным алгоритмам, реализуемым с помощью хранящихся во внешнем ОЗУ программ.
2.NEURON - нейропроцессор фирмы Echelon (США) ориентирован на создание кластерно-параллельных вычислительных систем. Программно-алгоритмическое обеспечение по управлению кластерной структурой реализовано внутри кристалла. Предложенная архитектура кристалла стала в настоящее время основой стандарта ANSI/EIA 709.1-1999 построения различных АСУ технологическими процессами. Фирма Echelon позиционирует свой чип в сфере построения распределенных сетей управления, которые в России называют «умный дом».
В семействе нейрочипов NEURON выделяют NEURON 3120 и NEURON 3150.
Кристал содержит 2К динамической памяти для хранения весов и данных, 512 байт (EEPROM), для размещения управляющих программ. Для выполнения специализированных сетевых и управляющих операций в структуре кристалла имеется два спецвычислителя: Applications CPU, Network CPU. Так же следует отметить широкие коммуникационные возможности реализованные на кристалле.
Основные характеристики микроконтроллеров NEURON Chip.
Количество микропроцессоров в кристалле - 3, типа MC143120.
(Согласно иной точке зрения, процессор один, но процессор своеобразый, двухстековый. В этом чипе жестко заданный шеститактный полный цикл исполнения состоит из трех двухтактных циклов. В каждом двухтактном цикле полностью меняется контекст процессора - счетчик команд, указатели стеков, и т.д. - и исполняется одна команда в своем собственном контексте. В результате соседние команды оказываются полностью "развязанными" и исполняют совершенно независимые программы, которые не могут заблокировать друг друга. В сущности, получилась трехзадачная операционная система, воплощенная в железе).
11 двунаправленных линий ввода/вывода.
2 16-битных таймера/счетчика.
5 линий коммуникационного интерфейса.
Микроконтроллеры NEURON выпускаются в 64 выводном QFP (NEURON 3150) и
32 выводном SOIC корпусах (NEURON 3120xx ).
Программное обеспечение микроконтроллеров NEURON составляется из трех разделов: системного программного обеспечения, прикладного, и программного обеспечения уровня связи данных.
Системное программное обеспечение является резидентным для каждого из микроконтроллеров. Его программный код либо прошивается во встроенный узел ROM моделей NEURON3120 на этапе производства микроконтроллеров, либо записывается в модуль внешней памяти моделей NEURON3150. На программно- логическом уровне системное программное обеспечение полностью реализует функции многоуровневого сетевого протокола LONWORKS, планировщика задач для прикладного уровня программного обеспечения, и содержит код библиотеки программных функций для управления портом ввода/вывода микроконтроллера. На основе применения программных средств, предоставляемых системным программным обеспечением, на базе порта ввода/вывода возможна организация нескольких типов интерфейсов с внешними устройствами: дискретного, параллельного, I2C, RS-232, Microwire, MicroLan и т.д.
Системная часть программного обеспечения реализует также полный набор операций для управления сетевым взаимодействием узлов системы. Реализация сетевым протоколом LONWORKS функций управления конфигурацией сети, предоставляет возможность вынесения задач управления локальной сетью на отдельный уровень, обеспечиваемый, независимыми от особенностей построения отдельных узлов, аппаратно-программными средствами.
Прикладная часть программного обеспечения строится разработчиком узла и определяет набор задач по обслуживанию связанных с функционированием узла процедур регистрации данных и управления исполнительными устройствами. На нижнем уровне систем автоматизации, построенных по стандарту LONWORKS, определяется набор входных и выходных сетевых переменных, необходимых для функционирования конкретного узла и реализации его сетевых функций. При проектировании прикладного программного обеспечения, описание сетевых переменных отдельного узла определяется либо непосредственно в энергонезависимой памяти микроконтроллера, либо описание их мнемонических имен, типов и разрядности записывается в специальный внешний файл описания интерфейса проектируемого узла. Описание сетевых интерфейсных функций узла применяется на этапе построения связей сетевых переменных.
При использовании в качестве микроконтроллера узла модели NEURON3150 и внешней памяти программ типа FLASH, допускается загрузка прикладной части программного обеспечения узла по сети LONWORKS. Данная функция предоставляет возможность гибкого управления узлом без его демонтажа из системы. Следует отметить, что такой метод программирования “on board” используется во многих современных микропроцессорах.
Разработка прикладного уровня программного обеспечения производится с применением специального языка программирования NEURON-C (специальной реализации языка ANSI C). Из уровня прикладного программного обеспечения допускается использование (вызовов) всех функций, предоставляемых системной частью программного обеспечения.
Для разработки узлов, построенных на базе NEURON, применяются специальные аппаратно-программные отладочные комплексы LONBUILDER и NODEBUILDER, производимые фирмой Echelon и поставляемые не бесплатно.
LONBUILDER – это программно-аппаратный комплекс, содержащий блок питания, интерфейс для связи с компьютером и 7 слотов для установки эмуляционных модулей. LONBUILDER позволяет с помощью устанавливаемых в него модулей производить отладку:
-прикладного программного обеспечения модулей разработанных пользователем на основе различных NEURON-контроллеров,
-объединять несколько эмуляционных модулей в сеть Echelon .для отладки сетевых взаимодействий,
-с помощью роутера осуществлять объединение действующей и проектируемой сетей,
- объединять узлы ECHELON в сети различных типов. LONBUILDER может быть использован, в качестве шлюза- маршрутизатора сети ECHELON, с возможностью каскадирования отдельных частей LONBUILDER. Таким образом, LONBUILDER является не только мощнейшим средством отладки прикладного программного обеспечения конкретного модуля, но и полноценным эмулятором сети ECHELON. Его цена продолжает быть пугающе высокой (от 24 тысяч долларов США в базовой поставке, состоящей из LONBUILDER, 2-х эмуляторов NEURON 3150, служебного модуля LONBUILDER, роутера, РС-карты, программного обеспечения и комплекта проводов).
Уровень сопряжения узлов нижнего уровня системы автоматизации с устройствами верхнего уровня предполагает использование специализированного программного обеспечения для организации взаимодействия узлов микроконтроллерной сети. Как правило, устройство управления локальной сетью организуется на базе персонального компьютера, содержащего устройство сопряжения с сетью в стандарте LONWORKS. С уровня подобного компьютера возможно обеспечить управление связыванием выходных и входных переменных отдельных узлов нижнего локальной сети и осуществлять общие функции управления сетью, предусматривающие идентификацию узлов, определение и управление их статусом в локальной сети, тестирование сетевых переменных каждого из узлов.
Структура связей сетевых переменных узлов локальной сети, и определенное при конфигурации сети состояние каждого из узлов, записывается как в энергонезависимую память узлов, так и в базу данных компьютера- конфигуратора сети.
Необходимо отметить, что протокол LONWORKS предусматривает специальные функции по защите данных и их кодированию при передаче между узлами сети. Эти функции обеспечивают надежность передачи информации и невозможность несанкционированной замены узлов локальной сети.
Продолжение следует
Торговые автоматы << - Вернуться на главную страницу.
По всем вопросам можно обращаться по телефону (4912) 98-43-79 или e-mail: info@kbinfo.ru