книги из ГПНТБ / Мелькумов, Л. Г. Вычислительная техника в управлении предприятиями угольной промышленности

Надежность хранения информации характеризуется вероят- '

программы из ЗУ; выбор информации из ЗУ; непосредственное исполнение операций; выдача результатов в ЗУ; выдача резуль­

татов на печать; контроль за правильностью работы.

Пульт управления имеет клавиатуру и обеспечивает ручной пуск и останов машины, контроль ее работы, ручной ввод информации.

Блок внешних устройств машины, называемых устройствами ввода-выйода информации, служит для связи ма­ шины с внешним миром. Через устройство ввода исходная ин­ формация с помощью перфокарт, перфолент, дистанционных каналов связи поступает в машину и после предварительной обработки направляется массивами в ее запоминающие устрой­ ства. Результаты счета выдаются потребителю через внешние устройства в виде документов, таблиц.

Скорость ввода информации в ЭВМ с помощью перфолент составляет 1000—1500 строк в секунду, а с помощью перфо­

карт — до 600 карт в минуту.

110

В целях сокращения трудоемкости работ по подготовке дан­ ных к вводу в ЭВМ созданы устройства для восприятия инфор­ мации непосредственно с документа. Читающее устройство типа «Рута 701» обеспечивает автоматическое восприятие письмен­ ных знаков с первичных многострочных документов и ввод кодов распознанных знаков в ЭВМ. «Рута 701» состоит из отдельных блоков: устройства ввода, объединяющего механизм подачи документов и считывающий узел, двух логических устройств и устройства управления и может воспринимать документ длиной

148—297-мм и шириной 210 мм, скорость чтения составляет до

200 знаков в секунду.

Для автоматического считывания графической информации, записанной на диаграммах в виде кривых, разработано специ­ альное устройство «Силуэт». Считанные с графиков данные вы­ водятся этим устройством на перфоленту в международном телеграфном коде. Полученная перфолента может быть введена в ЭВМ с целью обработки графической информации. Могут счи­ тываться графики с бумажных лент шириной 80—306 мм и с кинолент шириной 35 мм; скорость считывания составляет 1 — 28 мм в секунду.

Разработаны устройства непосредственного ввода графиче­

ской и цифровой информации в ЭВМ с помощью светового карандаша и электронно-лучевой трубки. Ведутся работы по вводу в ЭВМ управляющих команд голосом.

При выводе данных из ЭВМ используются: различные печа­ тающие устройства, обеспечивающие узкую печать только цифр, алфавитно-цифровую печать формата A4 с помощью печатаю­ щих машинок или телетайпа, широкую печать (до 128 знаков в строке) устройствами типа АЦПУ. Скорость вывода информации на печать составляет 400 строк в миинуту, а проектируется, по зарубежным данным, до 2000 строк в минуту.

Перспективным устройством вывода являются электронно­ лучевые трубки. В текущем пятилетии предусматривается серий­ ное производство устройств визуального представления данных,

обрабатываемых на ЭВМ.

Следует иметь в виду принципиальную особенность ЭВЛ'І —

высокое быстродействие и надежность электронной части (вы­ числителя) и малую скорость и невысокую надежность работы электромеханических устройств ввода-вывода. Поэтому при ре­ шении экономических задач, требующих ввода большего объема информации и вывода громоздких документов на печать, узким местом в работе ЭВМ будут устройства ввода-вывода. При ре­ шении ряда инженерных задач и задач по вариантным расчетам объем ввода и вывода данных может быть относительно неболь­ шим, но потребуется проведение громоздких расчетов. Для таких задач существенно быстродействие вычислителя.

В народном хозяйстве используется широкая номенклатура ЭВМ, из которых в угольной промышленности получили приме-

111

112

нение машины «М.инск-32» «Днепр-1», «УМ-1», «Проминь», «Наири». Характеристики некоторых ЭВМ приведены в табл. 5.

«Минск-32» в настоящее время является основной базовой ЭВМ для отечественных АСУ всех видов, исключая автоматизи­ рованные системы управления, связанные с технологическими процессами. В угольной промышленности этот тип машин явля­ ется основой вычислительного комплекса для вновь создавае­ мых и переоборудуемых вычислительных центров.

Являясь машиной второго поколения, выполненной на базе полупроводниковых элементов, «Минск-32» характеризуется:

большой емкостью оперативного запоминающего устройства; возможностью организации многопрограммной работы (четы­

ре рабочие программы и восемь программ системы «диспетчер»),

наличием аппаратуры защиты программ от взаимного влияния; возможностью гибкого наращивания различных внешних

устройств (до 136 устройств);

возможностью организации многомашинного вычислительно­ го комплекса;

возможностью совмещения работы вычислителя с работой устройств, подключенных к быстрому и медленному каналам; возможностью адресации каждого алфавитно-цифрового сим­

вола в памяти машины, а также вычисления в десятичной систе­ ме счисления;

возможностью программной реакции на сбойные ситуации, возникающие в вычислителе и внешних устройствах;

наличием программно-аппаратурной службы времени. .

ЭВМ «Минск-32» обладает однотипностью связей с внешни­ ми устройствами (устройства ввода и вывода, алфавитно-цифро­ вое печатающее устройство — АЦПУ, накопитель на магнитной ленте и др.), каждое из которых'имеет свое местное управление, обеспечивающее простую и надежную проверку их работы. Ло­ гика машины приспособлена для решения научно-технических и экономико-статистических задач. Математическое обеспечение

реализует не только работу машин в мультипрограммном режи­ ме, но и включает в свой состав программы совместимости с машиной «Минск-22 м». Последнее обстоятельство имеет чрез­ вычайно важное значение, поскольку в отрасли имеется большое число программ для этих машин. В схеме машины «Минск-32»

имеется быстродействующий канал, позволяющий подключать различные типы внешних носителей: магнитных лент, магнитных барабанов, дисков. Осуществленный в машине принцип приоста­ новок и прерываний обеспечивает одновременную работу внеш­

них устройств и вычислителя.

В перспективе вместо ЭВМ типа «Минск» ИВЦ могут осна­ щаться машинами третьего поколения единой системы ЭВМ

(ЕС ЭВМ).

ЕС ЭВМ является комплексом типовых вычислительных ма­

шин с диапазоном от 10 тыс. до 2—3 млн. операций в секунду,

построенных на единой структурной и микроэлектронной техно­ логической базе и совместимых системах программирования. Этот комплекс включает ряд моделей электронных цифровых

машин, ряд оперативных и внешних запоминающих устройств, периферийное оборудование для ввода-вывода информации и сопряжения с каналами связи, систему математического обеспе­ чения и автоматизации программирования. Память системы имеет иерархическую структуру по скоростям выборки и объе­

мам хранящейся информации: сверхбыстрая память, оператив­

ная память, память на магнитных барабанах, на дисках и на лентах.

Использование ЕС ЭВМ обеспечивает унификацию применяе­ мых средств стационарной вычислительной техники, охватываю­ щей широкий диапазон как по производительности, так и по характеру решаемых задач (производственно-хозяйственные, оперативно-диспетчерские и др.). В основу построения ЕС ЭВМ положены следующие решения:

1.Вычислительные машины, входящие в единую систему и имеющие различную производительность, проектируются с сов­ местимой системой программирования, причем логическая структура и система команд являются универсальными, т. е. до­ статочно хорошо подходят для задач различного характера. Совместимость системы программирования машин различной производительности позволяет:

решать одну и ту же задачу на машинах с различной произ­ водительностью;

переходить к использованию более высокопроизводительных машин (по мере роста потребности в вычислительной мощно­

сти) без изменения имеющегося комплекса машинных про­ грамм;

экономить затраты на разработку системы стандартных прог­ рамм за счет их единообразия для всего диапазона производи­ тельности машин единой системы.

2.Построение устройств, входящих в ЕС ЭВМ, осуществлено

на высоком уровне технической стандартизации. Это выра­ жается в единой для всех моделей машин номенклатуре внешних устройств, в стандартизации связей этих устройств с центральными процессорами, в стандартизации конструктивного решения многих узлов и блоков различных машин и устройств

ит. п. Стандартизация устройств и узлов сочетается с возмож­ ностью вариации в широких пределах комплектации машин по числу внешних устройств каждого типа и объемам оперативной памяти. Стандартизация связей позволяет создавать многома­ шинные комплексы.

3.ЕС ЭВМ создается на основе интегральных схем, что по­ зволяет удешевить машины, повысить надежность, уменьшить их размеры, снизить затраты на оборудование помещений, си­ стемы питания и охлаждения и- т. п.

114

Особенностью ЕС ЭВМ является наличие каналов, представ­ ляющих собой небольшую ЭВМ, которая выполняет только команды ввода-вывода. Имеется два типа каналов: мульти­ плексный и селекторный. C помощью мультиплексного канала обеспечивается одновременная работа с медленнодействующими устройствами, такими, как устройства считывания с перфокарт, перфолент и др. Селекторный канал предназначен для работы с быстродействующими устройствами ввода-вывода — внешними запоминающими устройствами на магнитной ленте, на магнит­ ных дисках и пр. В комплект каждой ЭВМ из единой системы входит один мультиплексный канал. Число селекторных каналов для разных ЭВМ различно — от двух селекторных каналов в ЕС-1020 до шести в ЕС-1060. К каналу в порядке приоритета подсоединяются устройства ввода-вывода (УВВ)—через уст­ ройства управления вводом-выводом (УУВВ). Общее число

УВВ, которое можно подсоединить к каждому каналу для всех моделей, не ппевыптяет 95fi

Высокое быстродействие, расширенная номенклатура обору­ дования для ввода и вывода информации, возможность сопря­ жения с каналами связи, наличие информационной и техниче­ ской совместимости всех проектируемых моделей, хорошо раз­ витое математическое обеспечение создают возможность эффективного использования ЕС ЭВМ в автоматизированных системах управления самого различного назначения.

При решении задач на ЭВМ общего назначения (универ­ сальных) исходная информация фиксируется в документах, по­

скольку эти машины не могут воспринимать информацию непо­

средственно в виде сигналов. Кроме того создаются специа­

лизированные (управляющие) машины (УВМ), которые при­ способлены для приема и обработки информации, поступающей

в виде сигналов. Стыковка УВ.М с технологическими процесса­ ми осуществляется при помощи устройства связи с объектом

(УСО), которое реализует следующие действия:

адресный опрос датчиков с одновременным преобразовани­ ем токового выхода датчиков в двоичный код;

усреднение и накопление данных, поступающих за опреде­ ленный отрезок времени;

выдачу команд УВМ для вычислений по определенным про­ граммам в зависимости от технологических импульсов или им­ пульсов реального времени;

преобразование двоичного кода в аналоговое управляющее воздействие;

сравнение с уставками.

К УВМ, устанавливаемым на предприятиях, предъявляются следующие требования:

возможная универсальность; малые размеры;

высокая прочность элементов конструкции;

высокая безотказность работы;

высокая ремонтопригодность (конструкция должна обеспе­

чить свободный досууп 'κ0 всем ее элементам при монтаже, на­ ладке и ремонте) ;

возможность подключения большого числа датчиков; схема и исполнение УВМ должны иметь достаточно гибкую

структуру, позволяющую создавать ряд модификаций машины; УВМ должна иметь достаточно мощную и разветвленную информационную часть с выходом на печать, световые табло и мнемосхемы, располагаемые в разных местах объекта управле­ ния (шахты, разреза, обогатительной фабрики, участка, отде­

ления) и на центральном диспетчерском пункте; необходимые информационные данные, характеризующие ра­

боту объекта управления, должны выдаваться машиной как

автоматически, так и по запросу;

УВМ должна собирать, обрабатывать и выдавать информа­ цию в соответствии со специально разработанной программой.

Аналоговые вычислительные машины (ABM) могут исполь­ зоваться: для управления технологическими процессами, регу­

лируемыми на основе физических (аналоговых) величин (ско­

рости воздуха или жидкости, температуры, давления и т. п.); для моделирования динамических процессов и др.

Основными элементами ABM являются блоки суммирования напряжений, операционные усилители, блоки запоминания, за­ паздывания и пр. Наблюдение и регистрация результатов ре­ шения производятся с . помощью измерительных устройств (шлейфового осциллографа и др.). ABM создавались сначала на лампах, затем на транзисторах. В угольной промышленно­ сти ABM используются только в научно-исследовательских ин­

ститутах.

Разрабатывается и внедряется агрегатная система вычисли­ тельной техники (ACBT), в основу которой положен принцип

наращивания функциональных блоков. Эта система объединяет

в себе возможности как управляющей машины, так и ЭВМ об­

щего назначения (универсальной). ACBT имеет различные мо­ дификации.

Перспективной в системах угольных предприятий является модификация ACBT, построенная на .основе процессора

М-6000 и позволяющая компоновать развитую вычислительную систему. При необходимости расширения отдельных функций машины применяются специальные блоки-расширители, к кото­ рым могут подключаться дополнительные устройства (арифме­ тические, ввода-вывода, память и т. п.).

Принципиальная ,схема построения системы ACBT М-6000 показана.на рис. 22.

Система ACBT М-6000 представляет собой набор агрегат­ ных модулей, выполненных на микроэлектронной базе, имеет унифицированные внешние связи и выполняет различные функ-

116

ции по обработке и хранению информации, коммутации пере­ дач, преобразованию физических сигналов и т. п.

Система ACBT обладает рядом преимуществ по сравнению с другими ЭВМ. Она предусматривает программную совмести­ мость отдельных моделей семейства машин, допускает подклю чение большого числа уст­ ройств ввода-вывода, объ­

единение группы машин в

одну систему управления. Система может решать не только задачи оперативного

управления, но также и от­ дельные задачи планирова­ ния, учета и анализа. Она предусматривается для ис­ пользования в системах АСУТП с целью обработки сигналов датчиков в реаль­

ном масштабе времени. Аг­

регатное построение ACBT

дает возможность постепен­ но, по мере необходимости,

наращивать ее вычислитель­

ную мощность и периферий­

ные устройства. Различная

компоновка агрегатных мо­ дулей позволяет создавать

ют функции хранения, обра­ ботки и организации ввода-вывода информации. В их состав

входит процессор, обладающий быстродействием 200 тыс. опе­ раций в секунду и обеспечивающий подключение (с помощью дополнительных устройств) до 60 устройств ввода-вывода. Опе­ ративное запоминающее устройство рассчитано на хранение 4096 восемнадцатиразрядных слов с циклом обращения 2,5 мкс.

Общий объем оперативной памяти может быть доведен до вось­

ми таких модулей. В качестве постоянного и буферного запо­ минающих устройств предусмотрено использование магнитных лент и магнитных сменных дисков;

устройства ввода-вывода — выполняют функции приема ин-

117

формации -с различных внешних носителей и клавиатур, преоб­ разования и передачи ее в вычислительный комплекс, запомина­ ния на внешних носителях и индикаторах, а также функции генерации сигналов времени;

устройства связи с объектом — выполняют функции приема различных аналоговых и дискретных сигналов, поступающих от технологических объектов, нормализации и коммутации этих

сигналов, преобразования и передачи информации о них в вы­

числительный комплекс, а также функции получения информа­ ции от вычислительного комплекса, преобразования ее в ана­ логовые и дискретные сигналы, их коммутация и передача на технологические объекты;

устройства-согласователи — выполняют функции преобразо­ вания сигналов при передаче их между различными вычисли­ тельными системами или вычислительными системами и отдель­

ными специальными устройствами, функции подключения к про­

цессору М.-6000 устройств ввода-вывода, входящих в номенклатуру ACBT, а также устройств из других систем.

В общем случае в составе агрегатной системы ACBT ис­ пользуются в качестве устройств хранения информации ферри­ товые запоминающие устройства, накопители на магнитных лентах, барабанах, дисках. В качестве ввода-вывода кодирован­ ной информации используются считыватели с перфолент и пер­ фокарт, перфораторы и др., а в качестве устройств ввода-вы- . вода символьной и графической информации — считыватели

текста и диаграмм, клавиатуры, устройства регистрации и ви­ зуального представления информации. В системе применяются также устройства внутрисистемной связи и аппаратура пере­ дачи данных по линиям связи.

Набор устройств системы ACBT обеспечивает:

возможность компоновки различных по мощности информа­ ционных и управляющих систем с заданной надежностью и жи­

вучестью; возможность изменения технических параметров системы в ■

процессе ее эксплуатации (путем добавления, изъятия или за­ мены отдельных блоков и узлов) ;

возможность модернизации отдельных устройств без измене­

ния других и структуры всей системы; удобство эксплуатации;

совместимость системы по техническим характеристикам и

программам с наиболее распространенными и перспективными

вычислительными системами.

Технические средства ACBT позволяют организовать двух­ процессорную вычислительную систему, из которых один мо­ жет использоваться для целей оперативного управления техно­ логическими процессами, а другой — для решения задач про­ изводственно-хозяйственной деятельности.

118

Оба процессора, работая по разным программам, пользу­ ются одними и теми же же внутренними запоминающими уст­ ройствами, в которых хранятся подпрограммы решаемых задач, константы, суточный сетевой план-график работ предприятия,

оперативная информация о ходе производственного процесса и состоянии технологического оборудования и т. д.

Применение двух процессоров, работающих с общей па­ мятью, повышает надежность системы диспетчерского контроля

и управления. Так, при выходе из строя одного из процессоров включается в работу другой, а в случае возникновения аварий­

ных ситуаций работа процессоров в дуплексном режиме повы­ шает надежность и достоверность результатов расчетов. Про­ цессоры осуществляют выбор информации из памяти и запись

в нее, арифметическую и логическую обработку информации по предусмотренным программам, связь с внешним устройст­

вом ПО' вводу-выводу информации.

Темпы развития и совершенствования вычислительных ма­ шин таковы, что в настоящее время появилось уже третье по­ коление конструкций. В первом поколении в качестве элемен­

тов, из которых создавались вычислительные и управляющие машины, использовались электронные лампы при объеме каж­ дой лампы 10—15 см3. Машины второго поколения — полупро­ водниковые; размер элемента, заменяющего лампу, не больше кнопки электрического звонка. В машинах третьего поколения используются интегральные схемы с микроминиатюрными эле­ ментами, при этом размер первичного элемента снизился до величины булавочной головки.

Если емкость оперативного накопителя в машинах первого поколения составляла несколько тысяч чисел, во втором поко­ лении она возросла до десятков тысяч, а в машинах третьего

поколения уже достигла несколько сотен тысяч чисел. Средняя производительность ЭВМ первого поколения составляла не­ сколько тысяч арифметических операций в секунду, машин вто­ рого поколения — несколько сотен тысяч операций в секунду,

амашин третьего поколения — несколько миллионов операций

всекунду. Хотя ЭВМ третьего поколения имеют большую стои­

мость, их более высокие технические характеристики снижают стоимость выполнения одной операции.

Появляются ЭВМ четвертого поколения, имеющие более

совершенную и гибкую структуру взаимосвязей функциональ­ ных блоков, сильно развитые внешние устройства, способные

воспринимать также световую и звуковую информацию, имею­

ков в секунду), построенные на сверхминиатюрных элементах памяти с использованием больших интегральных твердых схем и модульного принципа компоновки основных блоков.

119