книги из ГПНТБ / Махров, Н. В. Параметры разработки современных автоматизированных систем управления предприятиями

Г л а в а ч е т в е р т а я

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ АСУП И ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОДСИСТЕМ

В принятой ныне методологии разработки автоматизи­ рованные системы управления производством подразде­ ляют структурно на подсистемы по следующим призна­ кам:

функциональному (в соответствии с функциями систе­ мы управления),

организационному (в соответствии с организационно­ административным делением системы управления),

а также по составу элементов системы управления (персонал или кадры АСУП, информация, программно­ математическое обеспечение и технические средства) '.

Цель данного раздела исследования — охарактеризо­ вать предпосылки создания АСУП, развития их в после­ дующие годы, имея в виду обеспечивающие подсистемы.

. Обеспечение АСУП техническими средствами

Технические средства АСУП — это комплекс ЭВМ и периферийного оборудования. ЭВМ и другая вычисли­ тельная техника, аналогичная по назначению, устанавли­ ваются в вычислительном центре. Периферийное обору­ дование устанавливается в местах возникновения инфор­ мации и других подразделениях предприятия и служит для передачи в центр обработки исходных данных или приема результатов вычислений на ЭВМ.

1 «Общеотраслевые руководящие методические материалы по соз­ данию автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП)».—«Автоматизированные системы управления». М., изд-

во «Экономика», 1972, стр. 295—329,

72

Выбор класса и числа ЭВМ в данной АСУП зависит от объемов информации, которые необходимо перерабаты­ вать в ней. Поэтому рассмотрим подробно характеристи­ ки самих ЭВМ и их возможностей по переработке ин­ формации.

Современная вычислительная техника существует лишь немногим более 25 лет (первая ЭЦВМ — электронная цифровая вычислительная машина — появилась в США в 1943 г.). Однако за эти годы многократно увеличи­ лась производительность машин, расширился класс, ре­ шаемых задач.

Ниже приведены данные о росте быстродействия и объ­ ема оперативной памяти вычислительных машин с 1953

по 1969 г.

* — 1024 ячейки.

Такое увеличение быстродействия стало возможным благодаря непрерывному совершенствованию элементов и структуры машин. Машины совершенствовались настоль­

Крупные фирмы, выпускавшие ЭВМ еще в 1958 г., в на­ стоящее время прекратили все работы по созданию ЭВМ на лампах.

Одними из первых машин, созданных в СССР, были МЭСМ (малая электронно-счетная машина) и «Стрела». Большая электронно-счетная машина (БЭСМ), разрабо­ танная в 1952 г. в Институте точной механики и вы­ числительной техники АН СССР, уже имела сравнитель­ но высокую производительность: 7—8 тыс. трехадресных операций в секунду.

Все операции в машине БЭСМ выполняются одним процессором параллельного действия. Оперативное запо­ минающее устройство (ОЗУ) сделано на электронно-лу-

73

Новых трубках. Емкость ОЗУ — 1023 числа. Для решения больших задач такой емкости недостаточно, поэтому при­ менены внешние запоминающие устройства (ЗУ) — маг­ нитные барабаны и магнитные ленты.

Анализ работы машины показал, что больше 50% вре­ мени ее работы тратится на выборку нужных чисел из ОЗУ и последующую запись результатов. Если для реше­ ния задачи требовалась информация, хранимая во внеш­ них ЗУ, то решение задачи прерывалось и, пока происхо­ дил обмен между внешним ЗУ и оперативным ЗУ, про­ цессор простаивал. Таким образом, уже на заро вычи­ слительной техники возникло несоответствие между воз­ можностями процессора и запоминающих устройств. Это несоответствие характерно и для первой машины «Урал», в которой в качестве ОЗУ был применен магнитный ба­ рабан. В результате машина «Урал» совершала 100 од­ ноадресных операций в секунду.

ЭВМ первого поколения характеризовались большими габаритами, значительным потреблением электроэнергии и весьма ограниченным сроком службы. Вместе с тем каж­ дая такая машина обладает несовершенной аппаратурой ввода-вывода информации и слабым составом математи­ ческого обеспечения.

Второе поколение — машины, основным элементом кото­ рых являются полупроводниковые диоды и триоды. По­ явление полупроводниковых элементов открыло новые воз­ можности для создателей ЭВМ. 1963 г. принято считать годом расцвета машин второго поколения.

На смену ламповым пришли полупроводниковые ЭЦВМ. Вычислительная техника поднялась на новую более со­ вершенную ступень в своем развитии. Существенно по­ высилась надежность машин, уменьшились их габариты, сократилось потребление электроэнергии. Но самое глав­ ное заключалось в том, что новая техническая основа машин открыла более широкие возможности для вопло­ щения в их структурах новых достижений теории циф­ ровых автоматов и методов автоматизации программи­ рования.

Основными недостатками полупроводниковых элемен­ тов, применяемых в машинах второго поколения, была большая зависимость их параметров от температуры, а также трудность обеспечения высокой стабильности ха­ рактеристик элементов одного и того же типа.

74

Типичным представителем больших машин второго по­ коления является машина БЭСМ-6, разработанная в Ин­ ституте точной механики и вычислительной техники АН СССР в 1968 г. БЭСМ-6 выполняет 1 млн. одноад­ ресных операций в секунду. Производительность первых БЭСМ могла быть больше, если бы решение задачи не было прерывистым. БЭСМ-6 одновременно решает не­ сколько задач. ОЗУ разбивается на части, в каждой из которых запоминаются данные одной определенной зада­ чи. Пока процессор решает одну задачу, для других вы­ полняются обмен с внешним ЗУ, операции ввода-вывода. Как только для решепия первой задачи требуются дан­ ные, находящиеся во внешних ЗУ, процессор переходит к решению следующей задачи. Такой режим работы на­ зывается мультипрограммным 2.

В настоящее время отечественная промышленность вы­ пускает следующие типы УВМ второго поколения (на дискретных полупроводниковых приборах): М-20 (М-220

и БЭСМ-4), «Минск» («Минск-22М», 23, 32); «Урал-14Д»; БЭСМ-6; «Мир» («Мир-1», «Мир-2») и др. (см. табл. 4.1).

Из ЭВМ, нашедших в последнее время широкое при­ менение в различных отраслях народного хозяйства, сле­ дует отметить М-220, БЭСМ-4. Эти вычислительные ма­ шины предназначены для решения сложных математиче­ ских и научно-технических задач, а также задач плани­ рования, учета и анализа производства. Дальнейшей модернизацией ЭВМ М-220 является машина М-222, пред­ назначенная для решения математических, экономических задач, а также различных задач моделирования процес­ сов функционирования сложных и больших систем 3.

Наиболее распространенными машинами в АСУ явля­ ются «Минск-22», «Минск-23», «Минск-32». Это полупро­ водниковые машины второго поколения. Машины «Минск-22» широко применяются для решения экономи­ ческих задач. В настоящее время накоплен большой опыт их использования в различных областях экономики.

2Ю. Л. Вишневский, Г. П. Макаров, А. X. Хайрутдинова. Неко­ торые вопросы повышения производительности ЦВМ. Вопросы мультиобработки информации на вычислительных системах. Но­

75

Т а б л и ц а 4.1. Основные технико-экономические характеристики 'отечественных ЭВМ второго поколения

символы

Наряду с такими достоинствами, как удобство эксплуа­ тации, относительно низкая стоимость, машины. «Минск-22» обладают следующими недостатками:

1)невозможность наращивания оперативной памяти: свыше 8192 машинных слов;

2)отсутствие унифицированной структуры связи е

внешними устройствами, приводящее к доработкам вы­ числителя ЭВМ при подключении каждого нового уст­ ройства;

3)недостаточная эффективность работы с алгоритми­ ческими языками;

4)невозможность совмещения работы внешних:

устройств, внешнего накопителя и вычислителя не позво­ ляет использовать машины в системах автоматизирован­ ного сбора и обработки информации.

Эти недостатки значительно сдерживают использова­ ние ЭВМ «Минск-22» в народном хозяйстве.

Разработана и используется в АСУ «Минск-32», про­ граммносовместимая с «Минск-22» машина.

Машина «Минск-32» предназначена для решения широ­ кого круга научно-технических и планово-экономических задач, требующих больших объемов оперативной и внеш­ ней памяти, арифметических операций с фиксированной

наличие двух каналов связи, позволяющих подклю­ чать к машине до 136 впеганпх устройств.

ЭВМ «Минск-23» ориентирована на решение широкого круга экономических задач, связанных с обработкой больших массивов информации. Она по своей структуре и системе команд максимально приближена к процеду­ рам обработки экономической информации. Машина име­ ет следующие особенности:

переменную длину машинного слова и команды, позво­ ляющую экономично использовать память машины и раз­ мещать информацию в памяти;

возможность одновременной работы с 15 внешними устройствами;

десятичную систему исчисления, позволяющую избе­ жать потерь времени на перевод чисел;

78

Многопрограммную работу обеспечйваЮщнх Программ} эффективную систему кодов, содержащую команды логической обработки; редактирования, поиска, облегча­ ющую и ускоряющую процесс обработки информаций

и т. д.

Для автоматизации инженерных расчетов используют­ ся машины «Мир» и «Проминь-2».

Малогабаритная универсальная ЭВМ с автоматическим программированием «Наири-2» предназначена для выпол­ нения широкого круга математических задач. Ввод задач осуществляется на языке, близком к математическому, с автоматическим программированием решения. Машина широко используется для решения различных задач в проектно-конструкторских и научно-исследовательских организациях и учебных заведениях.

Машина «Наири-2» может также использоваться в си­ стеме автоматической обработки информации и в каче­ стве цифровой системы управления в контрольно-изме­ рительных комплексах.

Третье поколение составляют машины, разрабатывае­ мые на базе микроэлектроники с применением интеграль­ ных (твердых) схем.

В Советском Союзе совместно с некоторыми социали­ стическими странами разрабатывается единая система ЭВМ (ЕСЭВМ) третьего поколения. Эта система вклю­ чает 6 моделей машины (Р-10, Р-20, Р-30, Р-40, Р-50, Р-60) 4 с производительностью от 5 тыс. до 2 млн. опе­ раций в секунду, емкостью оперативной памяти от несколь­ ких десятков тысяч до 2 млн. байт, с широкой но­ менклатурой устройств ввода и вывода и хранения ин­ формации (до 39 типов внешних запоминающих устройств, 33 типа устройств ввода-вывода, 12 устройств непосред­

ных) .

Начало серийного производства моделей ЕСЭВМ наме­

стр. 36—41.

Серийный выпуск управляющих ЭВМ третьего поколе­ ния должен был начаться с 1972 г. Для развития произ­ водственных мощностей по выпуску машин и разработки внешнего программного обеспечения автоматизированных систем управления с применением ЭВМ третьего поколе­ ния потребуется некоторое время. Поэтому предпола­ гается в девятой пятилетке продолжить выпуск ЭВМ типа «Минск-32», М-222, БЭСМ-6, «Урал» и АСВТ для осна­ щения АСУ.

Достоинства данной ЕСЭВМ:

1) модели вычислительных машин, входящие в единую систему и имеющие различную производительность, стро­ ятся с совместимой системой программирования на уров­ не машинных кодов с универсальной логической струк­ турой и системой команд, что позволяет успешно решать задачи различного класса;

2)высокий уровень технической стандартизации с еди­ ной номенклатурой внешних устройств позволяет нара­ щивать объем оперативной памяти и создавать многома­ шинные комплексы;

3)все ЭВМ системы строятся на основе интегральных микроэлектронных схем, что значительно снижает их стоимость, повышает надежность и улучшает эксплуата­ ционные показатели;

4)ЭВМ единой системы предназначены для решения широкого круга задач планирования, учета и статистики, для выполнения инженерных, научно-технических и пла­ ново-экономических расчетов, а также для решения за­ дач, связанных с приемом, хранением, переработкой и

выдачей цифровой, алфавитной и графической информа­ ции.

Наряду с разработкой и внедрением ЕСЭВМ в нашей стране разрабатывается и агрегатная система средств вы­ числительной техники (АСВТ). Эта система представляет собой набор агрегатных устройств, из которых можно компоновать информационные и управляющие вычисли­ тельные системы с заданным сочинением технических параметров для различных отраслей народного хозяй­ ства.

В состав АСВТ входят комплексы М-1000, М-2000,

М-3000 и УВК-1000.

Для управления различными технологическими процес­ сами в стране разрабатываются управляющие вычисли-

80