| Item type |
学位論文 / Thesis or Dissertation(1) |
| 公開日 |
2010-02-22 |
| タイトル |
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タイトル |
LHD制御用実時間計測システムに関する研究 |
| 言語 |
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言語 |
jpn |
| 資源タイプ |
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資源タイプ識別子 |
http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec |
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資源タイプ |
thesis |
| 著者名 |
刈谷, 丈治
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| フリガナ |
カリヤ, ジョウジ
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| 著者 |
KARIYA, Joji
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| 学位授与機関 |
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学位授与機関名 |
総合研究大学院大学 |
| 学位名 |
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学位名 |
博士（学術） |
| 学位記番号 |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
総研大乙第68号 |
| 研究科 |
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値 |
数物科学研究科 |
| 専攻 |
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値 |
10 核融合科学専攻 |
| 学位授与年月日 |
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学位授与年月日 |
1999-09-30 |
| 学位授与年度 |
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値 |
1999 |
| 要旨 |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
本研究は、LHD制御用計測システムを構築するために，ソフトウェアおよびハードウェアの新方式を考案し，それらを使ってプロトタイプの設計から試作および実証試験を行い，LHD制御用計測システムの実現方法を論じたものである。<br /> LHDには3000もの計測素子が取り付けられ，準定常の長時間放電実験が行われるので，多数データのリアルタイム処理が必要となる。これに対して，既存のデータ処理システムはバッチ方式であった。たとえば，Alcator C-Modでは，パルス期間中にデータを計測器内に蓄積し，パルスが終了するとデータを集積し，解析を行って次の運転条件を設定するという動作を繰り返す。TRIAM-1Mでは，2台のCAMACを切り替え，連続データ収集をしているがリアルタイム処理ではない。<br /> LHD制御用計測システムに必要なデータ取得性能として，2000項目のアナログ・データを周期10Hzで，100ms以内に表示でき，同時にバッチ処理も行えるシステムを目標とした。本システムで実現した中核となる事項は次の3点である。<br />（1）リアルタイム処理を主要目的とし，バッチ処理にも対応した新型AD変換装置を設計し，メーカーに委託して，製品化した。<br />（2）ネットワークをデータ・バスとして使用するために，マルチキャストをデータ転送に使用できる条件とマルチキャストでのデータ転送性能を，実験によりあきらかにした。<br />（3）分散型リアルタイム計測システムに共通する機構としてデータ伝送系を確立した。データ伝送系の外部インターフェースとして共用短期記憶機構（SSTM）を確立し，その有効性を示した。<br /> （1）従来のCANACモジュールであるAD変換装置を使うシステムでは，主にバッチ処理方式を採用しデータ転送速度は1.14MB/sである。リアルタイム処理方式では15KB/sにすぎない。新型AD変換装置では，バッチ処理データ転送速度は4MB/sで<br />あり，リアルタイム処理データ転送速度では2MB/sを達成している。このため，従来バッチ処理するしかなかったデータ処理をリアルタイム処理できるようになった。<br /> 新型AD変換装置では，AD変換データ格納用メモリを入出力バスに直結したので，データ取得時間はバスを介してのデータ読み取り時間だけである。32MBの大容量メモリを装備し，バッチ処理も可能である。100KHzのようにリアルタイムで全データを読み込めない場合でも，イベント検出用のチャネルだけ読み込み，イベント検出時に前後の短期間のデータを読み込むというリアルタイム間欠処理も可能である。<br /> （2）4台の収集用計算機に512チャネルのAD変換器を接続し，32台のどの表示用計算機でも全データを受信するには，ユニキャスト通信方式での通信量は1311KB/sとなるのにだいし，マルチキャスト通信方式での通信量は41KB/sになる。拡張性のためにマルチキャスト通信方式を使うことが望ましい。<br /> マルチキャストを使用できる条件を調べるため，通信量と転送時間を調べる実験を行った。通信量の実験の結果，パケット喪失の原因が，計算機の性能，特にタスク・スケジューラにあることが明らかになった。リアルタイム・スケジューリング・クラスで実行すれば，512チャネルのデータを800パケット/秒で受信してもパケットを喪失しなかった。これは，必要な通信量の約20倍である。データ転送に要する時間は，パケット往復時間測定実験の結果最小2msと処理遅れの時間の合計5msであった。<br /> （3）多数のデータ項目に対する多様な要求を，表示方法の多様性とデータの組み合わせや値の表現に対する多様性に分け，後者を伝送系サブシステムとして，データ表示系サブシステムから独立させることによりシステム構築を柔軟にした。サブシステム間インターフェースとしてデータ・パケットのフォーマットを定義し，共有短期記憶機構（SSTM）を設計した。伝送系サブシステムでは，送信側と受信側が非同期に動作する。SSTMでは，サブシステム間の同期，バッファリング，データ配分，および生データから物理量への変換の機能を持つ。<br /> アプリケーションは，SSTMから過去データも含めた任意のデータを任意の時間に取得でき，分散処理されていることやネットワークの存在，さらにどこで計測されているかということすら知らずに実行できる。あたかも各表示用計算機に直接物理量を出力する測定器が附属しているかのように見え，アプリケーションの作成が容易となった。<br /> 作成したプロトタイプ・システムを超伝導コイルの通電実験に適用し，64チャネルのAD変換装置から取得したデータに対し，2ヶ月間，1Hzの低速データのリアルタイム連続データ表示，毎時30秒間の1KHz高速データの保存，さらに通電実験中に開始・終了命令による1KHz高速データ保存をした。これらの機能はすべて同時に実行され，LHDに必要なデータ処理を行えることを実証した。<br /> 通電実験では，スクロール・グラフによる表示の他に，3次元表示，WWWによる波形表示，インターネットによる外部への直接データ送信も行った。SSTMによるインターフェースの標準化および高度化により，容易にアプリケーションを開発できることが実証された。<br /> プロトタイプ・システムの稼働と実験結果に基づき， 「制御データ処理装置」が構築され運用されている。トカマク型核融合炉でもパルス時間が長くなってくると，リアルタイム処理に変わらざるをえない。本方式にもとづきリアルタイム処理方式が標準化されることが期待される。 |
| 所蔵 |
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値 |
有 |
| フォーマット |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
application/pdf |
要旨・審査要旨 / Abstract, Screening Result (469.5 kB)
