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

тельпые магаипы. Олытпыо образцы управляющих ЭВМ М-4000 и М-6000 прошли испытания и рекомендованы к серийному выпуску 6.

< Одной из осповных тенденций при создании ЭВМ всех поколений было уменьшение стоимости исполнения опера­ ций. Но данным американской фирмы IBM, стоимость

Фирма IBM является крупнейшим производителем ин­ тегральных схем. Этой фирме принадлежит 70% миро­ вого выпуска ЭВМ. Основная продукция фирмы — маши­ ны серии 360. Самой мощной машиной серии 360 являет­ ся модель 95. В настоящее время эта фирма перешла к производству ЭВМ четвертого поколения серии 380. Максимальное быстродействие машины — 16 млн. сложе­ ний в секунду. Одновременно она решает до 15 задач. Ежедневно при помощи этой машины специалисты реша­ ют тысячи различных задач объемом примерно 200 млрд, операций.

Несмотря на то что за последние пять лет интеграль­ ная техника достигла значительных успехов, самая быст­ рая машина в мире сделана на дискретных элементах. Это машина марки СДС-7600, максимальная производи­ тельность которой составляет 36 млн. операций в се­ кунду.

Машина будущего, по-видимому, будет строиться па ос­ нове крупномасштабных интегральных схем. На одной пластине площадью не более 1 см2 будет собрано свыше тысячи элементарных схем (логических вентилей). Уже в настоящее время в США разработан метод, позволяющий получить 12 млн. транзисторов на кремниевой пластине площадью 6,45 см 2.

Машины четвертого поколения будут тратить па вы­ полнение операции время порядка нонасекунды, что обес­ печит быстродействие около 1 млрд, операций в секунду.

6К. Н. Руднев. Итоги и перспективы развития работ по созданию автоматизированных систем управления.—«Автоматизированные

системы управления», стр. 33—35.

7В. К. Зейденберг, Н. А. Матвеенко, Е. В. Таровойтова. Электрон­ ные вычислительные машины. Обзор зарубежной вычислительной

техники по состоянию на 1966 г. ИТИ и ВТ АН СССР. М., 1966.

81

Объем памяти таких машин будет составлять биллионы бит. Специалисты считают, что переход к машинам чет­ вертого поколения будет носить характер скорее эволю­ ционный, чем революционный.

Подводя итоги, можно сказать, что с каждым годом все больше внимания уделяется разработке многопроцес­ сорных вычислительных систем, построенных на базе ин­ тегральных схем со сложной структурой, имеющих огром­ ную память.

В отечественной и зарубежной литературе ЭВМ клас­ сифицируют:

1)по назначению,

2)по объему и характеру решаемых задач,

3)в соответствии с конструктивными особенностями,

4)но стоимости.

Классификация ЭВМ по назначению. ЭВМ подразделя­ ются на расчетные, предназначенные для выполнения научных и инженерных расчетов; на управляющие, пред­ назначенные для управления реальными процессами (вы­ плавкой стали, движением ракет и т. д.); на информа­ ционные, предназначенные для логической обработки раз­ личных потоков информации.

Классификация ЭВМ по объему и характеру решаемых задач позволяет выделить два класса — универсальные и специализированные задачи.

Представляется, что наиболее правильным будет сле­ дующее определение: ЭВМ общего назначения — эта ма­ шина, предназначенная для решения широкого круга за­ дач, состав которых при проектировании не конкрети­ зируется.

адресные, многоадресные и машины с произвольной ад­ ресностью;

по способу прохождения информации — на параллель­ ные, последовательные и параллельно-последовательные; по форме представления чисел — на машины с фикси­

рованной и плавающей запятой;

82

по типу основных элементов, применяемых в ЭВМ,— на ламповые, полупроводниковые, работающие на инте­ гральных схемах (ИС), на больших интегральных схемах (БИС) и т. д.

Взарубежной литературе в качестве единого крите­ рия классификации ЭВМ используется месячная арендная плата или средпяя закупочная цена одной машины.

Воснову классификации ЭВМ было бы правильнее все­ го положить производительность ЭВМ, ибо в разных стра­ нах ЭВМ, имеющие одинаковую производительность, как правило, отличаются ценой.

ются следующие:

1) технические параметры (быстродействие логических схем; время обращения к оперативной и внешней памя­ ти; емкость оперативного запоминающего устройства; возможность параллельной работы отдельных устройств

идр);

2)режим работы (последовательное выполнение про­

граммы, мультипрограммная работа, работа в режиме раз­ деления времен);

3) возможность наращивать мощности основного ком­ плекта оборудования посредством подключения дополни­ тельных устройств (устройств ввода-вывода, дополнитель­ ных арифметических устройств, дополнительных блоков оперативной памяти и т. д.);

4)паличие средств математического обеспечения ЭВМ

идругие факторы. В ряде работ ЭВМ предлагается классифицировать по вычислительной мощности на ма­ лые, средпие, большие и сверхбольшие.

Внастоящее время в нашей стране в зависимости от быстродействия ЭВМ разделяются на следующие классы:

малые (быстродействие до 10 000 опер/сек.); средние (быстродействие до 100 000 опер/сек.); большие (быстродействие до 1000 000 опер/сек.).

Каждую ЭВМ можно характеризовать рядом техниче­ ских, эксплуатационных, конструктивных и экономических показателей. К числу основных технических показателей ЭВМ относятся 8:

8 См. также Е. Г. Яковенко. Автоматизированные системы управления. М-, изд-во «Высшая школа», 1971.

83

номинальное быстродействие ЭВМ, опер/сек.; разрядность чисел, с которыми оперирует ЭВМ; система счисления, используемая в ЭВМ для представ­

ления чисел; емкость быстродействующих оперативных запоминаю­

щих устройств; адресность ЭВМ, измеряемая числом адресов, которые

могут быть использованы одновременно при выполне­ нии одной команды;

форма представления чисел, т. е. принятый в ЭВМ порядок обращения с масштабными коэффициентами, которые используются для представления чисел в ма­ шине в дополнение к их мантиссе;

число каналов ввода и вывода информации, которые могут быть подсоединены к ЭВМ и с которыми она может одновременно взаимодействовать;

наличие системы математического обеспечения.

Анализ технических показателей ЭВМ позволяет су­ дить в целом о классе ЭВМ, о степени ее универсаль­ ности и о возможностях ее применения.

Эксплуатационные показатели характеризуют условия функционирования ЭВМ, а также качество ее работы в этих условиях. К ним относятся:

вероятность получения правильного результата реше­ ния;

количество электроэнергии, которая потребляется соб­ ственно ЭВМ и различными вспомогательными устрой­ ствами, обеспечивающими ее нормальную работу;

число всех ЭВМ и вспомогательного оборудования; площадь и объем помещения, необходимого для уста­ новки и эксплуатации ЭВМ и вспомогательного обору­

в сутки и максимальное время непрерывной работы. Конструктивные показатели ЭВМ характеризуют кон­

структивную и технологическую стороны производства ЭВМ, в нее включаются:

система элементов и их характеристики (частотные, температурные, надежностные, весовые, объемные и т. д.);

объем, оборудования;

84

степень стандартизации элементов и деталей характе­ ризуется их повторяемостью в конструкции ЭВМ.

Кроме перечисленных выше показателей каждая ЭВМ характеризуется и определенными экономическими пока­ зателями. К ним относятся капитальные вложения (цена машины при основном составе оборудования, цена дополнительного оборудования, затраты по перевозке ма­ шин к месту эксплуатации, стоимость площади вложе­ ния, удельные капитальные вложения); расходы по эксплуатации машины, включая ежедневные расходы по эксплуатации машины; стоимость одного часа полезной работы машины при установленном для нее количестве смей в сутки; единица производимой с помощью ЭВМ ра­ боты.

Основную роль в техническом оснащении АСУ играет ЭВМ. Выпускаемые в настоящее время ЭВМ разделяют по вычислительным возможностям на два типа — универ­ сальные и специализированные.

Универсальные ЭВМ по назначению делятся на ЭВМ, предназначенные для решения инженерных задач и проведения расчетов, связанных с научным исследо­ ванием, и на ЭВМ, ориентированные на экономическое применение.

Для использования в АСУ более всего подходят уни­ версальные ЭВМ, ориентированные на экономические при­ менения. Основную массу расчетов АСУ составляют про­ стейшие вычисления, свойственные экономическим зада­ чам,— сортировка и группировка данных, формирование массивов. Поэтому ЭВМ должна обеспечивать наиболее рациональное выполнение именно этих операций и иметь соответствующие характеристики.

Особенности работы ЭВМ в АСУ заключаются в сле­ дующем:

1)большие объемы и разнообразие обрабатываемых экономических данных;

2)временные ограничения на обработку данных;

3)необходимость выполнения внеочередных расчетов;

4)постоянное обеспечение верности данных в системе;

5)необходимость эффективного взаимодействия опе­

шаемых в системе управления задач.

85

Эти особенности обусловливают специальные требо­ вания к вычислительному комплексу АСУ.

Центральное вычислительное устройство должно иметь емкость оперативной памяти, достаточную для организа­ ции совместной обработки значительных по объему мас­ сивов данных. В этом случае существенно сокращается число обращений к внешним запоминающим устройст­ вам, что особенно важно при необходимости реализации внешней памяти машины на магнитных лентах.

ЭВМ должна быть обеспечена транслятором для авто­ матического перевода программ с входного языка, пред­ назначенного для экономических задач, в конкретные коды ЭВМ. К входному языку и транслятору предъяв­ ляется требование обеспечивать работу с произвольными частями ячеек.

При обращении к внешней памяти ЭВМ желательно иметь внешние запоминающие устройства с произволь­ ным доступом, а при использовании накопителей па маг­ нитных лентах комплектация машины должна быть до­ полнена несколькими лентопротяжными механизмами. По­ следнее обусловлено также тем обстоятельством, что в автоматизированной системе используются специализиро­ ванные лепты, т. е. на каждой ленте записываются одно­ типные данные, которые при решении задачи можно использовать одновременно. Наилучшей является память на магнитных дисках, которая может обеспечить храпение всех необходимых данных без смены носителей и имеет хо­ рошее быстродействие, особенно при поиске информации.

При обработке экономических данных приходится опе­ рировать с числами различной разрядности, как прави­ ло невысокой, поэтому желательно обеспечить возмож­ ность работы со словами переменной длины. ЭВМ должна работать в многопрограммном режиме, так как большой объем операции ввода-вывода и обмена между накопите­ лями при решении экономических задач требует увели­ чения скорости выполнения этих процедур, что весьма затруднительно, либо их совмещение во времени с рабо­ той по основной программе. ЭВМ должна иметь разви­ тую систему приоритетов с прерыванием решения теку­ щей задачи и переходом на решение внеочередной за­ дачи для выполнения внеочередных заказов, а также реализации запросно-ответных связей с управленческим персоналом.

86

.Вычислительный комплекс следует остгастить средст­ вами схемного и программного контроля, а также средст­ вами хранения данных и вычислений.

Вычислительный гшмплекс в АСУ должен иметь сред­ ства соответствующего программного обслуживания, так как в современной быстродействующей вычислительной системе оператор является звеном, снижающим ее про­ изводительность. Электронная вычислительная система должна быть по возможности совместимой с другими си­ стемами в области программирования, памяти, устройств ввода-вывода.

Оперативная информация должна передаваться в си­ стему обработки данных (СОД) либо не позднее некото­ рого определенного момента времени, задаваемого графи­

гается необходимым уровнем механизации и автоматиза­ ции процессов, выполняемых устройствами периферийной системы сбора и передачи информации. К этим процес­ сам относятся сбор первичных данных, формирование сооб­ щений, которое может сопровождаться некоторой первич­ ной обработкой собранных данных, запись сообщений на машинный носитель информации или передача их в си­ стему обработки данных по линиям связи. Электронно-вы­ числительная система должна обеспечивать гарантирован­ ную надежность выполнения предусмотренных процессов.

Автоматические устройства, т. е. устройства, выпол­ няющие свои функции без всякого вмешательства лю­ дей, должны обладать элементной и структурной надеж­ ностью, т. е. должны быть надежными элементы и узлы, входящие в устройства, а также их взаимосвязи между собой. Автоматизированные устройства, т. е. устройства, выполняющие свои функции по сигналу, данному чело­ веком, должны помимо элементной и структурной надеж­ ности, обладать также «пультовой» надежностью. Послед­ няя означает надежность обеспечения всей необходимой для управления устройством сигнализации, а также на­ дежность блокировки работы отдельных узлов и приспо­ соблений устройства при выполнении человеком непра­ вильных операций по управлению этим устройством. Для увеличения общей надежности работы устройства его кон­ струкция должна обеспечивать простоту выполнения опе­ раций по управлению устройством.

87

В соответствии с классификацией предприятии и АСУП установлено 9, что к классу больших предприятии относятся предприятия, списочный состав которых имеет 8 тыс. и более работающих. Для них проектируется Большая АСУ1Т.

Предприятия, где численность работающих не превы­ шает 2—8 тыс. человек, относятся к классу средних. Для таких предприятий рекомендуется создание средней АСУП. Предприятия, насчитывающие 1—2 тыс. работающих, от­ носятся к классу малых, и соответственно выбирается класс ЭВМ. Для тех предприятий, где работает менее 1,0 тыс. человек, при современных нормативах нецеле­ сообразно приобретение ЭВМ и создание собственного ин­ формационно-вычислительного центра (ИВЦ). Они долж­ ны обслуживаться вычислительными мощностями кусто­ вого вычислительного центра (КВЦ).

Согласно оценке класса АСУП осуществляют выбор перечня и расчет потребного количества технических средств АСУ11 (табл. 4.2).

Как и все нормативные данные, приведенные рекомен­ дации в табл. 4.2 усреднены и позволяют лишь прибли­ женно в ходе составления «Задания на разработку АСУП» определить потребность в технических средствах. В ре­ альной ситуации эти нормативы округляются и коррек­ тируются сообразно объему информации, подлежащей об­ работке в ходе решения задач управления (табл. 4.3).

2. Программно-математическое обеспечение АСУП

Программно-математическое обеспечение АСУ — та особая, специфическая часть работ, которая в настоящее время интенсивно развивается в связи с использованием ЭВМ.

Программно-математическое описание задач управле­ ния занимает промежуточное положение между челове­ ком и ЭВМ и зависит от параметров ЭВМ. Математиче­ ские символы, формулы, алгоритмы описывают существо решаемой задачи, а программы позволяют ЭВМ точно

88

Т а б л и ц а 4.2. Типовые комплексы технических средств АСУП

Норматив технических средств

(штук) по классам АСУП

Типовой перечень средств на один

комплект АСУ

большие средние малые АСУП АСУП АСУП

* Округлено.

Т а б л и ц а 4.3. Примерный состав общего математического обес­ печения ЭВМ второго поколения (в тыс. команд)

Модель ЭВМ

Состав программ

БЭСМ-6 «Урал-14» «Минск-32» «Минск-22»

формации

вычислительного и логического процессов. Программноматематическое обеспечение — та часть проектной доку­ ментации АСУ, которая создается в ходе их рабочего проектирования.

Задачей рабочего проектирования, как это уже раньше было сказано, является создание материалов, предназна-

90