172 Ventil 17 /2011/ 2 kanalov, ko so se lotili izziva mate- matike in krmiljenja. Inæenirji druæbe NI simulirajo postavitev in zasnovo krmilne matrike ter krmilne zanke. V srediøœu vseh teh dejavnosti je zelo velika matriœno-vektorska funkcija LabVIEW, ki izvaja veœino izraœunov. Krmiljenje zrcal M1 in M4 zahteva ogromno raœunsko zmogljivost, kar bomo reøili z uporabo veœ veœjedrnih sistemov. Krmiljenje M4 predstavlja 15 izraœunov podmatrik s 3.000 x 3.000 celicami, zato potrebujemo 15 naprav, ki vsebujejo œim veœje øtevilo jeder. Zato mora krmilni sistem upra- vljati veœjedrno obdelavo. Okolje LabVIEW ponuja to zmogljivost z reøitvami COTS, zato predstavlja zelo privlaœno reøitev te teæave. Reøitev teæave z okoljem LabVIEW in funkcijo za veœjedrni naœin HPC Ker smo morali naœrtovanje krmil- nega sistema opraviti pred samo gradnjo teleskopa E-ELT, bi lahko konfiguracija sistema vplivala na ne- katere znaœilnosti gradnje teleskopa. Kljuœnega pomena je bilo temeljito preizkuøanje reøitve, kot da bi tele- skop æe deloval. S tem izzivom so se inæenirji druæbe NI sooœili tako, da so izvedli krmilni sistem, poleg tega pa øe sistem, na katerem se iz- vaja simulacija zrcala M1 v realnem œasu, kar omogoœa izvedbo preiz- kusa krmilnega sistema z vkljuœeno strojno opremo (HIL) – slika 5. Naœin preizkuøanja HIL se pogosto upora- blja pri naœrtovanju v avtomobilski in letalski industriji za potrjevanje krmil- nikov s toœnim simulatorjem, ki delu- je v realnem œasu. Inæenirji druæbe NI so ustvarili simu- lator zrcala M1, ki se odziva na signale krmilne- ga sistema in tako potrjuje njegovo delovanje. Eki- pa NI je razvila krmilni sistem in simulacijo zrca- la v okolju Lab- VIEW, nato pa jih je izvedla na veœjedrnem oseb- nem raœunalniku, na katerem se iz- vaja LabVIEW Real-Time Module, kar zagotavlja deterministiœno izvajanje. V podobnih aplikacijah HPC za iz- vajanje v realnem œasu so komunika- cijske in raœunske naloge tesno po- vezane. Odpovedi komunikacijskega sistema pomenijo odpoved celotnega sistema. Zaradi tega se skozi celoten postopek razvoja aplikacije naœrtuje tudi medsebojno sodelovanje ko- munikacije in raœunanja. Inæenirji druæbe NI so za jedro sistema po- trebovali hitro in deterministiœno izmenjavo podatkov, zato so kmalu Slika 4. Tanek, fleksibilen zrcalni sistem M4 porazdeljen preko mreæe 8.000 aktuatorjev se lahko deformira vsakih nekaj milisekund in na ta naœin kompenzira motnje v atmosferi. ugotovili, da standardno omreæje Ethernet ni primerno, saj uporablja nedeterministiœni omreæni protokol. Za izmenjavo podatkov med krmil- nim sistemom in simulatorjem zrca- la M1 so uporabili funkcijo œasovno proæenega omreæja v sistemu LabVI- EW Real-Time Module, ki omogoœa deterministiœni prenos podatkov s hi- trostjo 36 MB/s. Druæba NI je razvila celotno reøitev za zrcalo M1, ki vkljuœuje dve delov- ni postaji Dell Precision T7400 (vsaka ima po osem jeder) in prenosnik, ki Slika 5. Inæenerji NI so preverili krmilni sistem (desno) zr- cala M1 s pomoœjo HIL sistema strojne opreme v zaprti zanki (levo) Slika 6. Za doseganje zahtevane œasovne odzivnosti krmilne zanke so inæenerji NI se- stavili zelo deterministiœen mreæno porazdeljen sistem v aplikaciji pozivan s pomoœjo œasovnih sekvenc in neskonœnih œasovno upravljanih zank. ALI STE VEDELI 173 Ventil 17 /2011/ 2 predstavlja vmesnik za uporabnika. Vkljuœuje dve omreæji – standardno, ki oba sistema za izvajanje v real- nem œasu povezuje s prenosnikom, in œasovno proæeno omreæje 1 GB Ethernet med sistemoma za izvajanje v realnem œasu, preko katerega se iz- menjujejo V/I-podatki. Ko smo preverjali zmogljivost siste- ma, smo ugotovili, da krmilnik v vsaki zanki prejme 6.000 vrednosti iz tipa, izvede krmilni algoritem za izravnavo segmentov in odda 3.000 vrednosti za aktuatorje. Ekipa NI je ustvarila krmil- ni sistem, ki dosega te rezultate, in iz- vedla simulacijo delovanja teleskopa v realnem œasu, ki ji pravimo »zrca- lo«. Zrcalo prejme 3.000 izhodov za pogone, jim priøteje spremenljivko, ki predstavlja atmosferske motnje, kot je veter, izvede krmilni algoritem za simulacijo zrcala M1 in odda 6.000 vrednosti tipal, da zakljuœi zanko. Ce- lotna krmilna zanka se izvede v manj kot 1 ms, da je zagotovljeno primerno krmiljenje zrcala (slika 6). Konœni rezultati, ki so jih inæenirji NI izmerili za svoje izraœune z matrika- mi in vektorji: • Sistem LabVIEW Real-Time Mo- dule na raœunalniku z dvema øtirijedrnima procesorjema pri uporabi øtirih jeder in enojne natanœnosti potrebuje 0,7 ms. Slika 7. Ilustracija predstavlja trenuten pristop NI implementaciji M4. Teæavnost je pribliæno 15-krat zahtevnejøa od krmilnega sistema M1. • Sistem LabVIEW Real-Time Mo- dule na raœunalniku z dvema øtirijedrnima procesorjema pri uporabi øtirih jeder in enojne natanœnosti potrebuje 0,5 ms. M4 kompenzira izmerjena popa- œenja valovne fronte v atmosfe- ri, inæenirji NI pa so ugotovili, da je to mogoœe izvesti samo z najsodobnejøim sistemom z veœ- jedrnimi streæniøkimi rezinami. Dell je povabil ekipo, da je reøitev preiz- kusila na njegovem sistemu M1000 s 16 streæniøkimi rezinami, rezultati pa so bili spodbudni. Vsaka izmed streæniøkih rezin sistema M1000 ima po osem jeder (slika 7), kar pomeni, da so lahko inæenirji krmiljenje raz- delili na 128 jeder. Inæenirji druæbe NI so dokazali, da je dejansko mogoœe uporabiti okolje LabVIEW in enoto LabVIEW Real- Time Module za izvedbo reøitev na osnovi strojne opreme COTS ter za upravljanje veœjedrne raœunalniøke obdelave za rezultate v realnem œasu. Zaradi tega preboja na podroœju zmo- gljivosti naøa ekipa pri projektu E-ELT øe naprej postavlja nove mejnike na podroœju informatike in astronomije, kar bo prispevalo k napredku znano- sti. ALI STE VEDELI NEPOGREŠLJIV VIR INFORMACIJ ZA STROKO VSAKA DVA MESECA NA VEČ KOT 140 STRANEH Vodnik skozi množico informacij - kovinsko-predelovalna industrija - proizvodnja in logistika - obdelava nekovin - napredne tehnologije Povprašajte za cenik oglaševalskega prostora! | e-pošta: info@irt3000.si | www.irt3000.si