第9讲流水线优化

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数据流处理中的流水线架构设计与优化研究

数据流处理中的流水线架构设计与优化研究

数据流处理中的流水线架构设计与优化研究

数据流处理在当今数字化时代扮演着至关重要的角色。随着数据量的不断增长和对实时性的需求不断提高,流水线架构设计和优化成为了数据流处理领域的研究热点。本文将探讨流水线架构设计与优化的基本原理和方法,并讨论其在不同应用场景下的具体应用。

一、流水线架构设计原理

流水线架构是一种将处理过程分解为多个阶段,并通过将数据在这些阶段之间传递来实现并行处理的方法。其设计原理可以概括为以下几个方面:

1. 阶段划分:将整个处理过程划分为多个独立的阶段,每个阶段负责完成特定的任务。这样可以提高系统的并行度和吞吐量。

2. 数据传递:在不同阶段之间传递数据,以便进行下一步的处理。数据传递可以通过共享内存、消息队列等方式实现。

3. 流量控制:为了避免数据在不同阶段之间的冲突和混乱,需要对数据的流量进行控制。流量控制可以通过缓冲区、流速控制等方式实现。

4. 错误处理:由于流水线架构中存在多个阶段,每个阶段都有可能出现错误。因此,需要设计相应的错误处理机制,以保证系统的可靠性和稳定性。

二、流水线架构优化方法

为了提高流水线架构的性能和效率,研究者们提出了许多优化方法。以下是一些常见的优化方法:

1. 流水线划分:将整个流水线划分为多个子流水线,每个子流水线负责处理特定类型的数据或特定的任务。这样可以提高系统的并行度和负载均衡。

2. 数据预取:在流水线中引入数据预取机制,提前将下一个阶段所需的数据加

载到缓存中。这样可以减少数据传递的延迟,提高系统的响应速度。

3. 流量调度:通过合理调度数据在流水线中的传递顺序,减少数据在不同阶段

优化凝血流水线与实验室信息系统网络配置连接案例分享

优化凝血流水线与实验室信息系统网络配置连接案例分享

中国乡村医药

优化凝血流水线与实验室信息系统网络配置连接案例分享章伟帅

人力支出少、检测速度快、报告时间短、检验质量高、耗材成本低是建设检验医学中心的硬核因素。检验医学中心的建设不可缺少流水线的投放。流水线指不同的分析仪器与分析前后的样本处理系统通过自动化及信息网络进行连接,在信息流的主导控制下,形成大规模的实验室常规自动化检验过程[1]。生化流水线、免疫流水线、血凝流水线、血球流水线等在检验科发挥“主力军”的重要作用,是支撑检验业务量的有力保障。但流水线的设备模块多、通信连接复杂,一旦出现问题会严重影响标本检测效率,增加标本检验报告时限(TAT)超时率。现以我科室HemoCell全自动凝血流水线为例,分享一个优化案例。1 资料与方法

1.1 一般资料 我科引进HemoCell全自动凝血流水线,经装机、调试、通信连接、测试等环节,于2019年12月底正式上线投入使用。信息网络架构搭建:流水线各模块、LAS PC(TOP 700应用电脑)、TCA Controller(流水线控制电脑)、HEMO HUB服务器、HEMO HUB软件电脑先分别连在两台TP-L IN K交换机形成局域网,再通过Endian Firewall(防火墙)最后连到医院内网,实验室信息系统(LIS)电脑单独设IP连医院内网。Multi Online(中间体通信)与LIS通过医院内网的网络协议,完成订单的发送和结果回传等工作。

1.2 优化前状况 Multi Online接订单慢,标本上机检测时间推迟,并常出现中间体予LIS通讯断开,断开原因未知。

制造业生产流水线仿真与优化

制造业生产流水线仿真与优化

内容摘要

本文提出的基于Flexsim的生产线仿真与优化,是根据我国现行制造业生产流水的发展需求,通过仿真软件模拟得出具体的应用数据。参考已有的各种生产线优化技术,通过分析模拟得出数据,对生产线进行优化。本文重点针对仿真技术在生产线上的应用,从生产线问题研究、仿真技术研究和生产线的优化三大块内容入手;通过分析生产线、收集生产线数据和生产产品的步骤,为仿真建模做好准备。仿真技术的研究,制定出仿真的方法和步骤,通过收集的数据,建模仿真得出仿真的结果;再针对仿真所得的结果,采用现有的优化方法对生产线进行优化;最后,通过对瓶装生产流水线实例的flexsim仿真和优化,对以上三大块内容进行分析与实践,得出有效的结论。

关键词:生产线、仿真、优化、flexsim

ABSTRACT

This paper put forward by Flexsim based on simulation and optimization of the production line, according to existing manufacturing production lines in China's development needs, through the simulation of the simulation software that specific application data. And refer to a variety of existing technologies to optimize production line, through the analysis of simulated data to optimize production lines. This chapter focusing on technology in the production line, from the production line of study, simulation technology research and production lines to optimize,start with these three big parts. Analysis production lines to prepare for simulation modeling, data collection and production of production line products step. According to existing simulation technology, work out the steps of the simulation, through the modeling and simulation data simulation results obtained. Based on the simulation results obtained ,using the existing optimization methods to optimize production lines. Finally,through the case about simulation and optimization of production bottle line, the above analysis of three large pieces of content and practice, to draw valid conclusions.

第9章生产流水线组织设计与平衡工业工程

第9章生产流水线组织设计与平衡工业工程
第九章 流水线生产的组织设计与平衡
第一节 流水生产的形式和特点 第二节 流水线的组织设计
一、单一品种流水线的设计 二、多品种可变流水线的组织设计 第三节 装配线平衡 第四节 生产平准化与混流生产组织
前序 改善瓶颈工序
木桶定律与生产线平衡
一、何为木桶定律 1.木桶定律 一个木桶盛水多少,并不取决于桶壁上最高的那块木板, 而恰恰取决于桶壁上最短的那块木板,这一规律我们称之 为“木桶定律”。 2.木桶定律的三个推论 A.只有桶壁上所有木板都足够高,木桶才能盛满水 B.所有木板高出最低木板的部分是没有意义的,而且高出越 多,浪费就越大 C.提高木桶容量最有效的办法就是设法加高最低木板的高度
瓶颈效应:是指瓶子颈部流量的大小限制了倒水时的水
瓶颈的不良影响: A.工序的先后关系,会影响后续工序进度:
B.工序间的平行关系,则会影响产品配套
二、平衡改善法则及注意事项 1.平衡改善法则-ECRS法则
符号
名称
说明
E
取消
对于不合理、多余的动作或工序给予取消
Eliminate
合并 对于无法取消又是必要的,看是否可以合并以
C
Comebine 达到省时、简化的目的
R
重排 经过取消、合并后,可再根据“何人”“何 Rearrange 时”“何处”三个提问后进行重排
S
简化
经过取消、合并、重排后的必要工序,应考虑能否

第9章 流水线处理机及设计

第9章  流水线处理机及设计
第2页,共30页。
9.1 先行控制技术 9.2 流水线工作原理 9.3 流水线性能分析 9.4 其他结构的高性能处理机
第3页,共30页。
9.1 先行控制技术
9.1.1 重叠控制与先行控制
K 取 指 分 析 执 行 K + 1 取 指 分 析 执 行
图9-1 无重叠执行方式
第4页,共30页。
K 取 指 分 析 执 行 K + 1 取 指 分 析 执 行 K + 2 取 指 分 析 执 行
s
执行
1
2
3
4
5
取数
1
2
3
4
5
wenku.baidu.com
译码
1
2
3
4
5
取指令
1
2
3
4
5
t Δ t2
图9-11 指令解释流水处理的时 (间)-空(间)图
第15页,共30页。
9.2.2 流水线的分类
1.按流水处理的级别分类 功能部件级、处理机级和系统级等多种类
型。
第16页,共30页。


求 阶 差 对 阶 尾 数 加 规 格 化
第7页,共30页。
K 分析 执行
K+1
分析 K+2
执行 分析 执行
K+3 分析

第9章 超标量处理机与超流水线处理机

第9章 超标量处理机与超流水线处理机
16
WR2
FA:浮点加减法运算 MD:乘除法运算 AL:定点算术逻辑运算 LS:取数存数
计算机体系结构 - 超标量处理机与超流水线处理机
(2)多发射处理机结构——超标量处理机
通常,把一个时钟周期内能够同时发射多条指令的处理机称为超标量 处理机。最基本的要求:必须有两条或两条以上并行的指令流水线 处理机
先进的超标量处理机一般包含三个处理单元:
1)定点处理单元
通常称为中央处理单元(CPU),它由一个或多个整数处理部件 组成
2)浮点处理单元(FPU)
它由浮点加减法部件和浮点乘除法部件等组成
3)图形加速部件,也称为图形处理单元(GPU)
目前已与CPU基本分离
计算机体系结构 - 超标量处理机与超流水线处理机 9
计算机体系结构 - 超标量处理机与超流水线处理机
13
9.1.2 单发射与多发射
单发射处理机设计目标
指令级并行度ILP的期 望值>1 每个周期同时取多条 指令、同时译码多条 指令,同时执行多条 指令,同时写回多个 运算结果
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 指令 1 IF IF IF I1 I2 I3 指令 1 IF
超标量处理机典型结构
Motorola公司的MC88110
整数 部件 整数 部件 位操作 部件 浮点加 部件 乘法 部件 除法 部件 图形 部件 图形 部件

第9讲流水线优化

第9讲流水线优化

6.7 流水线

任何指令的处理皆可分成几个子操作,每个子操作由不同单元来完成。对每个单元来说,每隔一个时钟周期可进入一条新指令,这样在同一时间内,在不同单元中可处理多条指令,这种工作方式称为“流水线”工作方式。TMS320C62xx/C67xx 的特殊结构,又可使8 条并行指令同时通过流水线的每个节拍,从而大大提高了机器的吞吐量。

2.3.1 流水线操作概述

TMS320C62xx/C67xx 指令集中的所有指令在执行过程中均通过流水线的取指、译码和执行三个级。所有指令取指级有4个节拍(phase),译码级有2个节拍。执行级对不同类型指

令有不同数目的节拍。C62xx 和C67xx 三级流水分别示于图2-26 和图2-270 流水线取指级的 4 个节拍分别如下:

.PG:程序地址产生(Program address gen erate

.PS:程序地址发送(Program address send)

.PW:程序访问等待(Program access ready wait)

.PR:程序取指包接收(Program fetch packet receive)

C62xx/C67xx 的取指是取8 条指令,这8 条指令组成一个取指包,取指包中的8 条指令同时顺序通过PG, PS , PW和PR四个节拍。图2-28⑻从左到右示出取指各节拍的先后顺序。图2-28 (b)为指令通过取指各节拍的功能方框图。图2-28 (c)示出取指包通过流水线取

指级的各节拍流程,其中第一个取指包( PR 中)包含4个执行包(指并行执行的指令,更详细的内容见2.4节),第2和第3取指包(PW和PS中)各包含2个执行包,最后一个取指包( PG 中)包含一个执行包。

EDA 第9讲系统优化

EDA 第9讲系统优化
第 9讲 系统优化
系统优化的两个方面: 1.资源优化 2.速度优化
9.1 资源优化
面积(Area)
------------------- PLD的资源利用优化
9.1 资源优化
9.1.1 资源共享
9.1 资源优化
9.1.1 资源共享
9.1 资源优化
9.1.2 逻辑优化
mc <= ta * tb
mc <= ta * tb
Constant tb
9.1 资源优化
9.1.3 串行化
单时钟周期并行任务
多时钟周期串行任务
时间
面积
9.2 速度优化
对大多数设计: 优先---速度优化 其次---资源优化
9.2 速度优化
9.2.1 流水线设计
切分
切分
9.2 速度优化
9.2.1 流水线设计
9.2 速度优化
9.2.1 流水线设计
9.2 速度优化
9.2.2 寄存器配平
Fmax取决于T1
9.2 速度优化
9.2源自文库3 关键路径法
系统延时取决于延时最大路径
减少延时
9.2 速度优化
9.2.4 乒乓操作法
9.2.5 加法树法

第9章 Verilog系统设计优化

第9章 Verilog系统设计优化

§9.2.3 关键路径法
E D A 技 术 与 应 用
关键路径是指设计中从输入到输出经过的延时最长的逻辑 路径。一般从输入到输出的延时取决于信号所经过的延时 最长的路径,而与其他延时小的路径无关。优化关键路径 是提高设计工作速度的有效方法。
EDA工具中的综合器及设计分析器通常都提供关键路径的 信息以便设计者改进设计,提高速度。Quartus II中的时序 分析器可以帮助找到延时最长的关键路径。
乒乓操作数据缓存结构示意图
§9.2.4 乒乓操作法
E D A 技 术 与 应 用
特点:
• 通过“输入数据流选择单元”和“输出数据流选择单元”按节 拍、相互配合的切换,将经过缓冲的数据没有时间停顿地送到 “数据流运算处理模块”进行处理,特别适合对数据流进行流 水线式处理。 • 节约缓冲区空间。比如在WCDMA基带应用中,1帧由15个时 隙组成,有时需将1整帧的数据延时1个时隙后处理。比较直接 的办法是将这帧数据缓存起来,然后延时1个单元进行处理, 这时缓冲区的长度是1整帧数据长,假设数据速率3.84Mpbs,1 帧长10ms,则需缓冲区长度38400位。若采用乒乓操作,只需 定义两个能缓冲1个时隙数据的RAM,当向一块RAM写数据时, 从另一块RAM读数据,然后送处理单元处理,此时每块RAM 的容量仅需2560位,两块RAM加起来只需5120位。
例9-8:流水器加法器,EP3C5综合结果:LCs=24

计算机组成与结构第9章 流水线技术

计算机组成与结构第9章 流水线技术

任务数 TP 从开始流入n到个任务全部流出的时间
n个任务的总的加权空 时区 m个段的总的加权时 空区
3. 流水线工作举例
设A和B向量各有4个 元素,计算A·B=
加法流水 乘法流水
实际吞吐率=7/(15Δt)
效率=24 Δt /(5×15Δt) =32%
图 5.23 流水线工作举例
4. 流水线调度
B一次相关与二次相关
B一次、 二次相关的推后处理
B相关专用通路法
9.2 流 水 方 式
9.2.1 基本概念
1. 流水是重叠的引申
指令分解为“分析”与“执行”子过程
流水处理
流水和重叠的区别
“一次重叠”把指令的解释过程分解成“分析”和“执行”两个子过 程,流水则分成更多个子过程。 “一次重叠”同时解释两条指令,流水可同时解释多条指令。 流水每个子过程经过的时间Δt越小,流水线的最大吞吐率就越高
D=A*(B+C) 若向量长度N≤64,向量为浮点数,则在B、C取到V0、V1后, 就可用以下3条向量指令求解:
所谓Vi冲突指的是,并行工作的各向量指令的源向量或结 果向量使用了相同的Vi。除了相关情况之外,就是出现源向量 冲突,例如
V4←V1+V2
V5←V1∧V3
这两条向量指令不能同时执行,必须在第一条向量指令执行 完, 释放出V1之后,第二条向量指令才能开始执行。因为虽 然这两条向量指令的源向量之一都取自V1,由于二者的首元 素下标可能不同,向量长度也可能不同,难以由V1同时提供 两条指令所需要的源向量。

CICD流水线的构建与优化

CICD流水线的构建与优化

CICD流水线的构建与优化

一、引言

近年来,随着软件开发的快速发展和不断增长的用户需求,传统的软件交付方式已经无法满足迭代快、交付频繁的需求。因此,CICD (持续集成和持续交付)流水线应运而生。本文将重点探讨CICD流水线的构建与优化方法,以帮助企业更高效、更稳定地进行软件交付。

二、CICD流水线的构建

1. 环境准备

在构建CICD流水线之前,首先需要建立一个专门的开发环境。该环境应包括开发服务器、测试服务器和生产服务器以及相应的运维工具和资源,确保代码的运行和交付能够顺利进行。

2. 代码版本管理

CICD流水线的基础是代码的版本管理。在构建流水线之前,确保每一行代码都能够被追踪和管理。常见的代码版本管理工具有Git和SVN,选择适合自己团队的工具进行配置。

3. 自动化构建

自动化构建是CICD流水线的核心环节之一。使用构建工具(如Jenkins)配置自动化构建步骤,通过自动拉取代码、编译、运行测试等操作,实现代码从开发到测试的无缝衔接和快速交付。

4. 自动化测试

CICD流水线的另一个重要环节是自动化测试。通过使用合适的测试框架和工具,对代码进行单元测试、集成测试和端到端测试,确保代码质量和功能的稳定性。同时,可以利用代码覆盖率工具提供测试覆盖率报告,帮助发现潜在的问题和漏洞。

5. 持续交付与部署

将代码成功通过构建和测试之后,下一步是持续交付与部署。使用容器化技术(如Docker)构建容器镜像,并搭配持续部署工具(如Kubernetes)实现自动化部署和运行环境的管理。这样可以大大缩短交付周期和降低出错几率。

变频器控制系统FPGA设计中分层多级流水线技术

变频器控制系统FPGA设计中分层多级流水线技术

从表面上看9第 3 层只有一个工作步9设计成 1 级流水线即可9但其输出值 三角波计数器计数值 将和 第 1 层的运算结果在CPWM 波形 产生 $ 模块中 比较产生 PWM 脉仲9时序上有严格的对应关系0 而 第 1 层己设计成 4 级流水线结构9 相应引入了 4 层 寄存器组9时序上滞后 4 拍0 为使其时序上对应9也 应在第 3 层插入 4 层寄存器9引入 4 拍延迟 9使第 3 层也拥有和第 1 层相同的流水线级别0 这一点在任 何控制系统设计中都不可忽视'第 2 层的C增减计数 标志 位 $模块输出 信号作为 组 合逻辑 引 入 CPWM 波 形产生$模块9用来完成死区控制0时序上没有要求9 不需要与 193 层同步9所以设计成 1 级流水线即可0 但在其它场合9 考虑到同步状态机对数据流的精确
第 39 卷第 3 期
电力电子技术
Voi.39, No.3 June, 2005
2005 年 6 月
Powel Eiectlonics
变频器控制系统 FPGA 设计中分层多级流水线技术
罗 旭# 康 勇
华中科技大学 湖北 武汉 430074
摘要 !硬件算法的并行性 高速性以及设计中的模块化是现场可编程门阵 列 FPGA 在电力电子设备中应用的
1


一些寄存器资源 流水线结构的首次延时也会变长 但是执行一次重复性操作所需的时间也就是流水线 的吞吐延时要小于普通组合逻辑 从而大大提高了 吞吐量[2]和系统时钟

工厂生产流水线优化中的离散事件仿真方法讨论

工厂生产流水线优化中的离散事件仿真方法讨论

工厂生产流水线优化中的离散事件仿

真方法讨论

工厂生产流水线是现代工业生产中常见的生产模式,它能有效提高生产效率,降低成本,促进企业的竞争力。然而,在实际生产中,流水线系统中经常出现生产中断、故障、资源冲突等问题,严重影响了生产效率。离散事件仿真方法成为了解决这些问题的一种有效手段。

离散事件仿真是一种基于事件和状态的工作流模式,它将系统各部分的工作流程分解成一系列离散的事件,并根据事件产生时间进行模拟,从而得到系统的状态变化。离散事件仿真方法在工厂生产线优化中的应用,可以模拟和评估生产过程中的各种情况,优化流程安排,调整资源配置,提高生产效率。

首先,离散事件仿真方法可以模拟并优化生产中的生产过程。通过对生产流水线进行离散事件仿真,可以模拟整个生产过程中的各个环节,包括产品的处理、运输、装配等,准确分析每个环节的生产时间、资源使用情况等。通过对模拟结果的观察和分析,可以找出生产过程中的瓶颈问题,优化流程,改善生产效率。

其次,离散事件仿真方法可以评估生产中的资源配置。在

生产流水线中,各个环节之间可能存在资源冲突问题,例如多个工序同时需要使用同一个机器,或者多个产品同时需要使用同一个设备等。通过离散事件仿真方法,可以对资源的使用情况进行模拟和评估,找出资源冲突的瓶颈,并提出相应的优化方案,避免资源的浪费和冲突,提高资源利用率。

此外,离散事件仿真方法还可以用来优化生产中的排产计划。排产计划是生产流水线中的重要环节,直接影响到生产效率和产品质量。通过离散事件仿真方法,可以根据实际情况制定排产计划,并模拟不同生产条件下的生产结果。通过模拟结果的比较和分析,可以找到最优的排产计划,提高生产效率和产品质量。

运营管理-第9讲

运营管理-第9讲

计算机网络
客户服务器软件
微软公司
Oracle公司
12
现代运营管理发展新趋势


• • • • • •
◆ 成组化 成组技术(Group Technology即GT) ◆ 并行化 并行工程(Concurrent Engineering 即CE) ◆ 柔性化柔性制造系统(F1exible Manufacture System 即 FMS) ◆ 敏捷化 敏捷制造(Agile Manufacturing 即 AM) ◆ 准时化 准时化(Just-In-Time 即JIT) ◆ 精益化 精益生产(Lean Production 即LP) ◆ 信息化 管理信息系统(MIS) ◆ 集成化 计算机集成制造系统(CBKS)
20
第一部分 流水向生产的组织设计 四、单一品种流水线的设计
技术设计(硬件)和组织设计 技术设计:是指工艺规程的制订\专用设备的设计\设备改 装设计\专用工夹具设计\运输传送装置设计等等. 组织设计:流水线节拍的确定,设备需要量和负荷系数的 计算,工序同期化工作,工人配备,生产对象传送方式的设 计,流水线平面布置设计,流水线工作制度,服务组织和标 准计划图表的制定等. 其中组织设计的技术设计的根据,技术设计应当保证组 合子设计的每一项目的的实现,都要坚持技术先迚与经 济合理的原则.
18
第一部分 流水向生产的组织设计

工业工程 第九讲 模特法

工业工程 第九讲  模特法

第九讲 模特法(MOD 法)

• 第一节:模特法的基本概念 • 第二节: 模特法的动作分析 • 第三节: 动作的改进

第一节 模特法的基本概念 一、模特法的原理

模特法的基本原理基于人机工程学的实验,归纳如下:

① 所有人力操作时的动作,均包括一些基本动作。通过大量的试验研究,模特法把生产实际中操作的动作归纳为21种 。

② 不同的人做同一动作(在条件相同时)所需的时间值基本相等。

③ 使用身体不同部位动作时,其动作所用的时间值互成比例(如模特法中,手的动作是手指动作的2倍,小臂的动作是手指动作的3倍),因此可以根据手指一次动作时间单位的量值,直接计算其他不同身体部位动作的时间值。

二、模特法的时间单位

模特法根据人的动作级次(见动作经济原则第二条),选择以一个正常人的级次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指动作的时间消耗值,作为它的时间单位,即 1 MOD=0.129 s

模特法的21种动作都以手指动一次(移动约2.5cm )的时间消耗值为基准进行试验、比较,来确定各动作的时间值。

三、模特法的动作分类及其代号 1.动作分类及代号

MOD 法把动作分为21个,每个动作以代号、图解、符号、时间值表示。其动作的体系分类如下所示。

移动动作 反射性动作 放的动作 移动动作 终结动作 胳膊的基本动作 腿的动作 结合动作 现 场 的 动 作 边看边抓的动M1手指 M2手 M3下臂 M4上臂 M5肩膀 (M1/2,M1,M2,M3) G0接触后抓 G1抓在手里 G3难抓的动作 P0容易放的动作 P2边看放1次 P5边看放2次 F3踩Pedal W5步行 L1重量要素 E2眼 R2改抓 D3判断 A4压力(按)

全网最优流水线的基本知识与排拉方法

全网最优流水线的基本知识与排拉方法

拉平衡率%
标准时间
工位数
循环时间
个/小时
新标准时间
66.66
13
6
600
78
72.2
12
6
600
72
78.8
11
6
60
66
10
生产效率% 100 108 118
11
工位号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
周期时间
5
5
5
5
5
5
4
5
5
5
3
6
5
4
3
2
分解,合并,消除,重组
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
节拍= 6 s 拉平衡率 = (5+5+5+5+5+5+4+5+5+5+3)/(5*11)=94.5%
生产线平衡分析: (1)岗位名称:指本产线的某一工位名称或代号;
(2)标准时间:指作业指导书上所要求的作业时间;
(3)实测时间:指作业者完成操作的实际时间;
(4)节拍:根据生产计划量所得出的一个工程所需 时间;
(5)不平衡率:是指生产线各工程工作分割的不均 衡度。

9 单品种流水线生产系统仿真与分析

9 单品种流水线生产系统仿真与分析

第九章单品种流水线生产系统仿真与分析9.1 建立概念模型

9.1.1概念定义

流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序地通过各个工作地,并按照统一的生产速度(节拍)完成工艺作业连续的、重复的生产过程。

流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。

单品种流水线又称不变流水线,指流水线上只固定生产一种制品。要求制品的数量足够大,以保证流水线上的设备有足够的负荷。

9.1.2 模型描述

某制造车间有5台不同的机器,加工一种产品。该种产品都要求完成7道工序,而每道工序必须在指定的机器上按事先规定好的工艺顺序进行。

假定在保持车间逐日连续工作的条件下,仿真在多对象平准化中生产采用不同投产计划的工作情况。在不同投产计划组合中选出高生产效率、低流动库存方案,来减少占用资金。

如果一项作业在特定时间到达车间,发现该组机器全都忙着,该作业就在该组机器处排入一个FIFO规则的队列,如果有前一天没有完成的任务,第二天继续加工。

9.1.3系统数据

产品的计划投产批量方案:10,20,30

产品的计划投产间隔:10,20,30,40,50,60 仿真时间:1天(即24*60=1440min)

表9.1 加工工序

9.1.4概念模型

图9-1 概念模型

9.2 建立Flexsim模型

双击桌面上的Flexsim图标打开软件,你可以看到Flexsim菜单、工具条、实体库,和正投影模型视窗。

图9-2 Flexsim界面

第1步:模型实体设计

模型元素系统元素备注

Flowitem 原料默认生成类型1的原料

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6.7流水线

任何指令的处理皆可分成几个子操作,每个子操作由不同单元来完成。对每个单元来说,每隔一个时钟周期可进入一条新指令,这样在同一时间内,在不同单元中可处理多条指令,这种工作方式称为“流水线”工作方式。TMS320C62xx/C67xx的特殊结构,又可使8条并行指令同时通过流水线的每个节拍,从而大大提高了机器的吞吐量。

2.3.1流水线操作概述

TMS320C62xx/C67xx指令集中的所有指令在执行过程中均通过流水线的取指、译码和执行三个级。所有指令取指级有4个节拍(phase),译码级有2个节拍。执行级对不同类型指令有不同数目的节拍。C62xx和C67xx三级流水分别示于图2-26和图2-270流水线取指级的4个节拍分别如下:

.PG:程序地址产生(Program address generate)

.PS:程序地址发送(Program address send)

.PW:程序访问等待(Program access ready wait)

.PR:程序取指包接收(Program fetch packet receive)

C62xx/C67xx的取指是取8条指令,这8条指令组成一个取指包,取指包中的8条指令同时顺序通过PG,PS , PW和PR四个节拍。图2-28 (a)从左到右示出取指各节拍的先后顺序。图2-28 (b)为指令通过取指各节拍的功能方框图。图2-28(c)示出取指包通过流水线取指级的各节拍流程,其中第一个取指包(PR中)包含4个执行包(指并行执行的指令,更详细的内容见2.4节),第2和第3取指包(PW和PS中)各包含2个执行包,最后一个取指包(PG中)包含一个执行包。

流水线译码级的2个节拍如下:

.DP:指令分配(Instruction dispatch)

●The pipeline phases are divided into three stages:

●Fetch:

●Decode:

●Execute:

满流水线示例

●SADD .L1 A2,A7,A2 ; E1 Phase

●|| SADD .L2 B2,B7,B2

●|| SMPYH .M2X B3,A3,B2

●|| SMPY .M1X B3,A3,A2

●|| B .S1 LOOP1

●|| MVK .S2 117,B1

●LDW .D2 *B4++,B3 ; DC Phase

●|| LDW .D1 *A4++,A3

●|| MV .L2X A1,B0

●|| SMPYH .M1 A2,A2,A0

●|| SMPYH .M2 B2,B2,B10

●|| SHR .S1 A2,16,A5

●|| SHR .S2 B2,16,B5

●LOOP1:

●STH .D1 A5,*A8++[2] ; DP, PW, and PG

●Phases

●|| STH .D2 B5,*B8++[2]

●|| SADD .L1 A2,A7.A2

●|| SADD .L2 B2,B7,B2

●|| SMPYH .M2X B3,A3,B2

●|| SMPY .M1X B3,A3,A2

●|| [B1] B .S1 LOOP1

●|| [B1] SUB .S2 B1,1,B1

●LDW .D2 *B4++,B3 : PR and PS Phases

●|| LDW .D1 *A4++,A3

●|| SADD .L1 A0,A1,A1

●|| SADD .L2 B10,B0,B0

●|| SMPYH .M1 A2,A2,A0

●|| SMPYH .M2 B2,B2,B10

●|| SHR .S1 A2,16,A5

●|| SHR .S2 B2,16,B5

.DC:指令译码(Instruction decode)

在流水线的DP节拍中,取指包指令根据并行性分成各执行包,执行包由1至8条并行指令组成。在DP节拍期间一个执行包的指令分别分配到相应的功能单元。同时,源寄存器、目的寄存器和有关通路被译码以便在功能单元完成指令执行。图2-29 (a)从左到右给出了译码各节拍的顺序。图2-29 (b)示出了包含两个执行包的一个取指包通过流水线译码的框图,其中取指包(FP)的后6条指令是并行的,从而组成一个执行包(EP),该执行包在译码的DP节拍。图中箭头指出每条指令所分配的功能单元,指令NOP由于与功能单元无关,因此不分配功能单元。取指包的前2条并行指令(阴影部分)形成一个执行包,这个执行包在前一个时钟周期处在DP节拍,它包含两条乘法指令,当前处于DC节拍,即执行级前的一个时钟周期。

执行级根据定点和浮点流水线分成不同的节拍,定点流水线的执行级分成5个节拍(E1-E5),浮点流水线的执行级则分成10个节拍(E1-E10).不同类型的指令,为完成它们的执行需要不同数目的节拍。在各个节拍中的具体操作将在2.3.2节中介绍。图2-30 (a)从左到右示出了各执行节拍的顺序,图2-30 (b)为执行过程的功能框图。TMS320C62xx/C67xx流水线的所有节拍可由图2-31表示。

图2-32为浮点流水线流程图,图中连续的各个取指包都包含8条并行指令,即每个取指包只有一个执行包,这种情况的流水线是充满的。取指包以时钟台阶方式通过流水线的每个节拍。从图中可以看出,在周期7,取指包FPn的指令达到E1,同时FPn +1的指令正在译码,FPn+2的指令处在DP, FPn+3,n+4, n+5,n+6分别处在取指的4个节拍阶段。有关代码通过流水线的其他详细情况参看2.3.2节。

图2-33示出流水线纵向安排的功能方框图。

需要指出的是,流水线操作是基于CPU周期,一个CPU周期是特定执行包在特定流水线节拍的时间。CPU周期边界总是发生在时钟周期边界。随着代码流经流水线各节拍,C62xx/C67xx的不同部件对其进行不同处理。图2-33给出了一个充满的流水线,在取指的每个节拍中都有一个取指包。同时,一个8条指令的执行包正在分配,一个7条指令的执行包正在译码(另一条指令NOP不需要功能单元),6个功能单元正在处理代码。E1中指令使用

例2-13图2-33中的执行包代码

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