книги из ГПНТБ / Клюковкин, В. Н. АСУ в легкой промышленности

Следовательно, классификация технических средств должна решить: рациональный выбор комплекса техни­ ческих средств; рациональное создание математического обеспечения; обеспечение создания нормативно-справоч­ ной системы как основы ее нормативно-справочного хозяйства.

КОМПЛЕКСНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСУ

Задачам, подлежащим решению на ЭВМ и входящим в состав отдельных подсистем АСУ, свойственны следую­ щие особенности:

1.Относительно высокая сложность логического по­ строения, связанная с большим количеством специально организованных массивов данных.

2.Большой объем операций подготовки данных для непосредственного расчета, которые целесообразно воз­ ложить на ЭВМ.

3.Большой объем входной и выходной информации.

4.Сжатые сроки после получения исходной информа­

ции решения задач с высокой частотой повторения вплоть до реализации группы расчетов в реальном масштабе времени.

Перечисленные особенности задач АСУ определяют развитие в системе математического обеспечения (СМО) части, обеспечивающей подготовку данных и управление потоком задач на ЭВМ.

5.Простота и обозримость собственно алгоритмов вы­ числений. Это не относится к группе задач, связанных с отысканием оптимальных решений в управлении и плани­ ровании, где могут быть применены сложные методы решения оптимальных задач и выбора наилучших стра­ тегий с привлечением современного математического аппарата.

6.Н аличие большого числа стандартных, часто повто­ ряющихся процедур.

7.Необходимость привязки алгоритмов расчетов к специфическим условиям реализации расчета, несмотря на возможную унификацию для различных конкретных случаев.

Характерные черты задач АСУ, приведенные в пп. 5— 7, определяют наличие в СМО библиотек стандартных

программ (БСП) и средств автоматизации программи­

рования.

8. Наличие обязательного жесткого контроля, в ре зультате которого исключаются ошибки в расчетах, по­ вышается надежность АСУ и эффективность автомати­ зированного управления.

Как видно из перечисленных особенностей, задачи АСУ могут рассматриваться как некоторый класс про­ цедур обработки информации, обладающих общими свой­ ствами. Поэтому целесообразна постановка проблемы разработки системы математического обеспечения для задач АСУ, как общего подхода к разработке про­ грамм, отладке и реализации расчетов. Кроме того, на­ копленный опыт «ручного» программирования задач АСУ уже приводит к необходимости и возможности со­ здания системы средств, повышающих эффективность труда программиста и оператора ЭВМ.

Система математического обеспечения для ЭВМ, ориентированная на применение в автоматизированной системе управления предприятием, делится на две части: общее (ОМО) и специальное математическое обеспече­ ние (СМО). Общее математическое обеспечение состав­ ляет языковые и программные средства, применяемые в разных областях для различных классов задач и типов АСУП: комплекс языков и программ, предназначенных для обслуживания ЭВМ, а также языковые и програм­ мные средства, на базе которых может создаваться спе­ циальное математическое обеспечение.

Специальное математическое обеспечение представ­ ляет собой комплекс языковых и программных средств, предназначенных для организации решения специфиче­ ских для данного предприятия или АСУП задач.

Математическое обеспечение состоит из следующих основных частей:

операционной системы, организующей вход пользова­ теля в машину, информационные процессы, решение за­ дач, прием, передачу и выдачу данных;

обслуживающей системы, необходимой для отладки, контроля и диагностики неисправностей в работе обору­ дования и ЭВМ; она же осуществляет контроль и защиту данных;

программирующей системы, представляющей собой входные языки программирования задач с соответствую­

84

щими транслирующими системами и обеспечивающей быструю и эффективную алгоритмизацию, программиро­ вание задач, реализацию информационных процессов;

библиотеки стандартных программ и типовых задач со специальной организующей системой, позволяющей об­ ращаться к библиотеке программ и использовать стан­ дартные программы в рабочих программах.

Операционной системой называется аппаратурно-про­ граммный комплекс, объединяющий набор средств, кото­ рые организуют процесс решения задач на ЭВМ. Она представляет собой устройство управления идеализиро­ ванной машиной ’, распределяющее ресурсы и регламен­ тирующее порядок выполнения инструкций, которые по­ ступают от пользователя.

К основным функциям операционной системы отно­ сятся:

обеспечение обработки информации и решение задач в режиме пакетного мультипрограммирования;

обеспечение обработки информации, решения задач и обмена информацией между ЭВМ и пользователем в ре­ жиме разделения времени и приоритетного обслуживания задач;

организация связи пользователей с входящими в со­ став технического обеспечения средствами;

оперативное управление работой оборудования ЭВМ в процессе решения задач;

обеспечение удобного и эффективного общения поль­ зователя и ЭВМ в процессе решения задачи на вычисли­ тельной машине;

обеспечение долговременного хранения информацион­ ных массивов и доступа пользователя к ним.

В состав операционной системы входят специальный операционный язык, который предназначен для формиро­ вания информационных сообщений при обмене информа­ цией между пользователем и ЭВМ; комплекс операцион­ ных программ, предназначенных для организации про­ хождения задач (программы ввода — вывода информа­ ции; программы расшифровки сообщений пользователя на операционном языке, редактирования и внесения1

1 Машина, представляющая собой совокупность программного и ап­ паратного оборудования; существенно отличается от ЭВМ, состоящей только из аппаратурного компонента.

85

исправлений в текст сообщений; программы формулиро­ вания ответов пользователю; программу-диспетчер, осу­ ществляющую формирование очереди задач на их комп­ лектацию в режиме мультипрограммирования и пакетной обработки).

Кроме того, в состав операционной системы входят системы отладочных программ, обеспечивающих связь с пользователем в процессе отладки задач при одновремен­ ном решении других задач, а также системы программ обслуживания информационных массивов, предназначен­ ных для ввода, хранения и систематизации информацион­ ных массивов и библиотек программ и типовых задач, хранящихся в памяти ЭВМ.

Комплекс программ, предназначенных для автоном­ ного управления работой основных устройств ЭВМ, представляет собой обслуживающую систему, в которую входят:

1.Программы автономного обслуживания основных устройств ЭВМ.

2.Программы обслуживания устройств ЭВМ в ава­ рийном режиме, выполняющие обработку различных

аварийных сигналов (сбои, отказы и нерегулярные си­ туации) .

3.Комплекс тестовых программ для обнаружения мест неисправностей (систематических) в устройствах машин в соответствии с поступившей от монитора или оператора информацией о характере ошибки.

4.Комплекс программ, связанных с ведением инфор­ мационных массивов, предназначенных для формирова­ ния, дублирования, обновления и контроля правильности их ввода и хранения.

В СССР широко распространен универсальный алго­ ритмический язык «АЛГОЛ-60», и почти все машины, вы­ пускаемые нашей промышленностью, комплектуются трансляторами к нему.

Для ЭВМ «Минск-22М» создана «Система автомати­ ческой обработки данных» на базе языка «КОБОЛ». Про­ грамма на языке «КОБОЛ» состоит из четырех частей: раздела идентификации, раздела оборудования, раздела данных и раздела процедур.

В настоящее время для машины «Минск-32» разра­ ботан транслятор, входной язык которого очень близок к входному языку ЭВМ «Минск-22М». ЭВМ «Минск-32»

86

предназначена для использования в АСУ разных уров­ ней управления.

В зависимости от используемых алгоритмов програм­ мы можно группировать. Так, в программах, предназна­ ченных для решения экономических задач, можно выде­ лить следующие группы:

а) программы расчетов нормативов; б) программы обработки плановой информации (это

главным образом программы векторно-матричных опе­ раций и сортировки информации по различным при­ знакам) ;

в) программы обработки текущей информации, вклю­ чая анализ календарного движения производства для целей оперативного регулирования, определения факти­ ческих производственных затрат и анализа отклонения от нормативов в натуральном и денежном выражениях;

г) программы расчетно-платежных и бухгалтерских статистических операций.

Подобная группировка программ по определенно?*^' признаку отражает их специфику, способствует проведе­ нию унификации и стандартизации математического обес­ печения. Это весьма важно и необходимо при разработ­ ке сложного, трудоемкого и многопроцедурного процесса алгоритмизации и программирования, так как стандар­ тизация математического обеспечения уменьшает объе­ мы и сроки на его разработку, позволяет создавать ти­ повые проекты автоматизированных систем управления, ускоряя при этом процесс внедрения АСУП, и способ­ ствует одновременному охвату предприятий автома­ тизацией управления.

Математическое обеспечение относится в основном к блоку обработки информации на ЭВМ, но вместе с тем неразрывно связано с комплексом технических средств АСУП.

Реализация расчета с применением электронно-вычис­ лительной техники в условиях функционирования АСУП характеризуется двумя обстоятельствами, накладываю­ щими существенный отпечаток на систему математиче­ ского обеспечения:

в процессе решения принимает участие комплекс средств (часто разнородных) вычислительной техники, связанный пространственными и временными соотноше­ ниями: центральная ЭВМ с развитыми внешними устрой­

87

ствами, Группа устройств периферийной техники, устрой­ ства связи и другие;

на информационно-вычислительном центре предприя­ тия организуется поток задач, то есть достаточно плотное по времени прохождение программ в процессе реализа­ ции расчетов.

Следовательно, тесная взаимосвязь технических средств различных уровней в АСУП,, технология подго­ товки ввода и вывода информации в ЭВМ должны быть учтены при разработке математического обеспечения, являющегося основой при решении задач на ЭВМ.

Эффективное использование дорогостоящей электрон­ но-вычислительной техники может быть получено только при сведении к минимуму всех установочных и подгото­ вительных работ на вычислительном центре, при создании высокопроизводительного вычислительного процесса. По­ этому перед математическим обеспечением стоит задача разработки комплексных программ с уклоном стандар­ тизации программ широкого диапазона действия. Приме­ нение, например, ЭВМ типа «Минск-32» класса АСВТ с мультипрограммированием, то есть с возможностью одно­ временного решения более чем одной задачи, приводит к увеличению возможностей организации потока задач, со­ кращению цикла реализации расчетов, повышению эф­ фективности использования машинного времени, что в значительной мере улучшает качество системы управле­ ния, позволяет осуществлять управление в раздельном масштабе времени.

При решении задач АСУП и реализации расчетов прежде всего составляется техническое задание или эко­ номическая постановка задачи, затем разрабатываются машинные алгоритмы, которые расписываются в блоксхему, после чего следует этап технического программи­ рования и отладки программы на ЭВМ.

Во время программирования и. в особенности отладки должна идти оценка результатов, т. е. коррекция про­ грамм по заданной целевой функции.

Средства системы математического обеспечения (СМО) используются в качестве рабочего инструмента программиста и оператора на всех стадиях работы.

Система математического обеспечения может быть ориентирована на некоторый тип ЭВМ при решении широкого круга разнообразных задач, а также на опре­

88

деленный класс задач, решаемых на различных ЭВМ. Оба подхода в известной степени приводят к некоторым компромиссным решениям, так как СМО для определен­ ной машины позволяет более полно учесть и полезно ис­ пользовать особенности конкретной ЭВМ, в то время как СМО для класса задач обеспечивает эффективность ма­ шинного решения задач этого класса. Очевидно, наибо­ лее целесообразной является разработка системы для класса с модификациями, ориентированными на группы родственных ЭВМ.

Система математического обеспечения предназначена для повышения производительности труда всей вычисли­ тельной системы, включая персонал, обслуживающий вы­ числительный центр и саму технику вычислительного процесса.

В системах математического обеспечения можно вы­ делить операционную и транслирующую системы.

Операционная система — это организационная сово­ купность приемов и процедур для работ на машине, кото­ рая регламентирует основные характеристики всех про­ грамм, входящих в математическое обеспечение.

Функциями операционной системы являются: организация, изменение и хранение информации або­

нентов систем; организация связи и взаимодействия различных ком­

понентов операционной системы; реализация выбранного метода использования вычис­

лительной машины и организация потока решения задач. Набор компонентов операционной системы зависит о^ выбранного метода использования ЭВМ и требований, предъявляемых к математическому обеспечению. Почти во всех случаях в операционной системе могут быть вы­ делены монитор, супервизор и ряд системных программ, вызываемых супервизором: загрузчик, транслятор; интерлритатор, программы системной библиотеки, в том числе набор программ ввода •— вывода,, редактирующие

программы и другие.

Монитор, обеспечивая реакцию операционной системы на сигналы различных устройств, распознает сигналы прерывания и передает управление супервизору, который организует выполнение задачи, осуществляя вызов необ­ ходимых модулей системной библиотеки и библиотеки пользователя, а также информационную связь между

89

ними. В случае необходимости супервизор через специ­ альные программы связи с оператором привлекает чело­ века к участию в процессе работы.

Как видно из функций перечисленных компонентов операционной системы, эти программы используются в основном на этапах расчетов, а также при отладке про­

граммы.

Группа программ операционной системы, выполняю­ щая автономный круг функций создания новых про­ грамм, выделяется в транслирующую систему.

Транслирующая система является основным инстру­ ментом программиста, позволяя ему использовать в своих программах ряд стандартных процедур из дру­ гих программ (библиотеки СМО) как некоторых обоб­ щенных операторов входного языка.

Применение алгоритмических языков и трансляторов для программирования задач АСУП, кроме известных удобств по кратности и обозримости, строгости и логи­ ческой последовательности, предоставляет возможность сближения экономических и математических функций.

На современном этапе проектирования АСУП задачи в основном ставят экономисты и математики, причем пока наблюдается известный разрыв между методами и подхо­ дами этих специалистов к проблеме экономико-матема­ тической постановки. Алгоритмический язык позволит им сблизить точки зрения и увеличить продуктивность сов­ местной работы.

Внастоящее время разработано большое количество различных языков: «АЛГОЛ», «Экономист», «КОБОЛ» и другие. Но только некоторые из них предназначены для описания достаточно широкого класса задач.

Вприменении современных алгоритмических языков имеется своеобразный психологический барьер. Языки часто слишком сложны, поэтому они недостаточно полно выполняют свою главную задачу — улучшение и упроще­ ние прямого общения человека с машиной посредством алгоритмического языка. Именно этим, в частности, объясняется относительно малое применение алгоритми­ ческих языков для практического программирования задач АСУП.

Внастоящее время наряду с разработкой новых язы­ ков большое внимание уделяется разработке языков низ­ кой сложности и уровня — автокодов. Появилась также

90

тенденция к разработке универсальных систем програм­ мирования, открывающая возможность для разработки новых языков с широким их применением для решения экономических задач. Ядром такой системы является комплекс промежуточного машинно-ориентированного языка, что позволяет шире использовать существующие стандартные библиотеки при разработке новых программ или полного их использования для преобразования ин­ формации.

Ввиду сложности и трудоемкости разработки систем­ ного математического обеспечения следует предусматри­ вать его поэтапное проектирование с последующей отлад­ кой и внедрением отдельных выполненных этапов. Это обстоятельство дает возможность целенаправленно пла­ нировать разработку СМО, создавать комплексы про­ грамм для решения экономических задач конкретного объекта управления.

Важнейшей составной частью СМО автоматизирован­ ной системы управления предприятием является библио­ тека стандартных программ (БСП), которая получила широкое распространение и применение в повседневной практической работе математиков-программистов. На ее основе формируются библиотеки стандартных программ как внутри предприятия, так и в подотраслевом, отрасле­ вом разрезе, а в последний период времени создаются фон­ ды БСП республик и народного хозяйства страны в целом.

Библиотека стандартных программ представляет со­ бой набор единообразно сформированных программ, за­ писанных на некотором алгоритмическом языке, в частно­ сти, в машинных кодах, что позволяет математикам-про- граммистам в своей работе использовать ранее разра­ ботанные стандартные программы и в значительной степени упростить создание программного обеспечения конкретного объекта АСУП.

Математическое обеспечение и внедрение машинных методов при преобразовании информации создают бла­ гоприятную среду для формирования рационального нор­ мативно-справочного хозяйства, являющегося одним из сложных этапов в АСУП как с точки зрения экономиче­ ского формирования, так и с точки зрения системного математического преобразования.

91