2.2. Устройства управления процессами эвм

Функционирование ЭВМ представ­ляется в виде процессов. Процесс — это динамический объект, реализующий целенаправленный акт обработки данных. Про­цессы разделяются на прикладные и системные. Прикладные про­цессы реализуют

основные функции ЭВМ, заданные прикладными программами или обраба­тывающими программами ОС, и инициируются зада­ниямипользователей или сигна-

лами, поступающими в ЭВМ из внешней среды. Примеры прикладных процессов: решение прикладной задачи; редактирова­ние, трансляция и сборка программы; сортировка набора данных и др. Системные процессы реализуют вспомогательные функции, обеспечивающие работу ЭВМ. Примеры системных процессов: си­стемный ввод; системный вывод; перемещение страниц в виртуаль­ной памяти; работа супервизора и др. Как правило, системные процессы существуют в течение всего периода работы ЭВМ — от момента включения до момента выключения ЭВМ.

Таким образом, функционирование ЭВМ выражается в форме процессов выполнения программ. Процесс выполнения программы связан с использованием ресурсов ЭВМ, а также наборов дан­ных и самих программ. Следовательно, характерной чертой про­цесса является его одновременная связь и с выполнением про­грамм и с работой технических средств ЭВМ.

Процесс порожда­ется программой или пользователем и связан с данными, посту­пающими извне в качестве исходных и формируемыми процессом для внешнего использования. Ввод данных, необходимых про­цессу, и вывод данных производится в форме сообщений — после­довательностей данных, имеющих законченное смысловое значе­ние. Ввод сообщений в процесс и вывод сообщений из процесса производится через логические (программно-организованные) точки, называемые портами. Порты подразделяются на входные и выходные. Таким образом, процесс как объект представляется со­вокупностью портов, через которые он взаимодействует с другими процессами ЭВМ.

Промежуток времени, в течение которого взаимодей­ствуют процессы, называется сеансом (сессией). Важно подчерк­нуть, что в ЭВМ и комплексах взаимодействие процессов обеспе­чивается за счет доступа к общим для них данным (общей па­мяти) и обмена сигналами прерывания.

Управляющий автомат (УА) может рассматриваться как устройство, реализующее алгоритм функционирования, опреде­ляющий порядок выполнения отдельных операций или про­цедур по управлению некоторым объектом — объектом управ­ления (ОУ).

Во время работы УА в соответствии с алгоритмом функцио­нирования, который он реализует, вырабатывает последова­тельность сигналов управления, воздействующих на ОУ. При этом последовательность вырабатываемых управляющим ав­томатом сигналов зависит от состояния самого УА и внешнего сигнала R, который может быть подан извне, например от дру­гого УА или от человека.

Совокупность взаимосвязанных УА и ОУ образует систему УА—ОУ . В качестве системы УА—ОУ можно рас­сматривать обычную ЭВМ, в которой управляющим автоматом является процессор, а объектом управления — запоминающее устройство с хранящейся в нем обрабатываемой информацией. Если ЭВМ включена в цикл управления каким-либо объектом (например, шлюзом, судном, телефонной станцией и т. п.), то в качестве УА такой системы рассматривается уже вся ЭВМ.

Если есть необходимость более детально рассмотреть функ­ционирование самого процессора ЭВМ в виде системы УА—ОУ, то в качестве УА рассматривается центральный блок (устрой­ство) управления (ЦБУ), а в качестве ОУ — арифметическо-логическое устройство (АЛУ).

Система УА—ОУ хорошо представляется моделью в виде управляющего и опера­ционного автоматов, последний из которых соответствует ОУ.

Как правило, сложные объекты управления состоят из от­дельных блоков Б. При этом каждый блок объекта управления обычно содержит один или несколько исполнитель­ных механизмов (ИМ), которые обеспечивают прием сигналов управления от УА, и датчики (сигнализаторы), которые выра­батывают в УА сигналы о cостоянии блока ОУ. Например, если в качестве блока ОУ рассматривается некоторый резервуар для жидкости, то в качестве одного исполнительного механиз­ма ИМ₁ может служить привод вентиля для подачи в резервуар жидкости, а в качестве ИМ₂ — привод вентиля для слива жид­кости из резервуара. Датчиками Д1 и Д₂ такого блока ОУ служат сигнализаторы соответственно верхнего и нижнего пре­дельных уровней жидкости в резервуаре.

В свою очередь, УА может быть одноблочным и многоблоч­ным.

В одноблочных УА обычно реализуются достаточно простые алгоритмы функционирования, а сами УА включают неболь­шое число логических элементов, разделение которых по каким- либо признакам на отдельные группы и выделение, таким об­разом, нескольких блоков нецелесообразно, а в ряде случаев и невозможно. Примерами одноблочных УА могут служить раз­нообразные счетчики, дешифраторы, устройства приема после­довательности импульсов и преобразования ее в параллельную кодовую комбинацию импульсных или потенциальных сигна­лов, управляющие комплекты искателей телефонных станций и т. д.

При реализации достаточно сложного алгоритма функцио­нирования, если УА становится довольно сложным устройством, то его по тем или иным признакам разделяют на отдель­ные блоки. Поэтому блоки многоблочного УА называют функциональ­ными блоками (ФБ). В дальнейшем для простоты будем счи­тать, что в одном ФБ реализуется одна функция, которая опре­деляется процедурой реализуемого в УА алгоритма функцио­нирования.

Таким образом, в многоблочных УА каждый из ФБ, выпол­няя одну функцию, реализует только отдельную часть алгорит­ма функционирования (процедуру), которую будем называть частным алгоритмом функционирования или частным алго­ритмом.

Для того чтобы многоблочный УА реализовал алгоритм функционирования полностью, между ФБ должны быть управ­ляющие связи (УС) , определяющие в соответствии с задан­ным алгоритмом порядок работы ФБ в процессе управления.

Выполняемый в УА или АСУ процесс, обеспечивающий уп­равление технологическим цроцессом, будем называть управ­ляющим процессом или процессом управления.