книги из ГПНТБ / Смирнов, К. А. Сбор, передача и обработка данных АСУ

Расширитель йвода-вывода (РВВ) значительно) (в 16 раз) увеличивает число подключаемых к процессо­ ру внешних устройств. При стандартной комплектации к процессору через входы 9— 16 можно подключить до восьми устройств ввода-вывода '(УВВ). В комплексе АСВТ-М эти входы получили наименование «сопряжение типа 2'К». Принятый метод сопряжения предусматривает параллельную передачу 16-разрядных слов. Порядок об­ мена информацией в начале и конце цикла ввода-выво­ да и контрольные функции, возлагаемые на вводно-вы­ водные устройства, не регламентируются. Эти и неко­ торые другие особенности сопряжения типа 2К позво­ ляют значительно упростить устройства управления вводно-выводного оборудования, поскольку часть функ­ ций при обмене информацией реализуется процессором.

Конструктивно «сопряжение тина 2К» представляет собой одну или две ячейки размером 230x140 мм, на которых размещается схема управления внешним уст­ ройством. Такие ячейки называются интерфейсной кар­ той. Интерфейсная карта вставляется в соответствую­ щие разъемы (один или два) процессора. Внешнее уст­ ройство подключается к ней через разъемы на противо­ положной стороне карты.

При необходимости подключения большего числа внешних устройств через «сопряжение типа 2К» к про­ цессору подключаются один, два или три расширителя ввода-вывода, в каждый из которых можно включить до 16 внешних устройств. Один РВВ занимает место двух устройств «сопряжения типа 2К», поэтому в зави­ симости от числа расширителей к процессору может быть подключено 22, 38 или 54 внешних устройств.

Часто в процессе обработки информации со стороны внешних устройств возникает необходимость в обмене небольшими объемами данных между ОЗУ и внешними устройствами. Поскольку обработка информации при этом не требуется, останавливать работу процессора нецелесообразно, так как это уменьшает его производи­ тельность. Необходимо только заблокировать выход про­ цессора к оперативному ЗУ на время взаимодействия последнего с внешним устройством. В данном случае процессор может выполнять безадресные операции (т. е. операции, в ходе которых не требуется обращения к оперативному ЗУ) до тех пор, пока не возникнет необ­ ходимость обращения к ЗУ. Если к этому времени обмен с внешним устройством не закончен, работа процессора

150

приостанавливается до тех пор, пока выход к регистру слова и регистру адреса оперативного ЗУ не будет раз­ блокирован. Устройство, реализующее перечисленные вы­ ше функции при обмене между УВВ и оперативным ЗУ машины М-6000, называется каналом 'прямого доступа к памяти (КПДП). Подключение УВВ к каналу пря­ мого доступа также, как и подключение устройства КПДП к процессору, осуществляется посредством со­ пряжения типа 2К-

В состав АСВТ-М входят модули, позволяющие ком­ поновать многопроцессорные ВК с высокой производи­ тельностью н надежностью. Такими устройствами явля­ ются дуплексные регистры (ДР) и сателлитные каналы (СТК). Нв ршс. 2.45а показана организация лвухпроцес-

г т ~ а г \

Р.ИС. 2.45. Схема организации двухпроцессорных ВК с

использованием .дуплексных регистров

сорного ВК с помощью дуплексных регистров, которые позволяют оперативно передавать массивы информации из одного процессора в другой по инициативе любого из них. Обмен осуществляется иод управлением про­ граммы процессоров. Использование канала прямого до­ ступа (рис. 2.456) повышает скорость передачи и раз­ гружает программу процессоров. Сателлитный канал дает возможность одному процессору обращаться в опе­ ративное ЗУ другого, даже если последний не работает (рис. 2.45в). Такая связь может оказаться необходимой для автоматического поиска неисправности и повтор­ ного включения процессора после его остановки.

Для подключения внешних устройств, рассчитанных на сопряжение по типу ИБМ-360 (например, отечествен­ ного накопителя на магнитной ленте типа НМЛ-67), в ■составе модулей предусмотрены специальные устройст­ ва —сопласователи. 2А/2К.

На рис. 2.46 в качестве примера использования моду­ лей АСВТ-М для построения центров АСУ приведена структурная схема , вычислительного комплекса инфор­ мационно-справочной системы. Данная система предна­ значена для приема заявок на выдачу справок, редакти-

15!

Полученный от технологической ЭВМ ответ, прежде чв*1 он будет 'передан абоненту, вновь выводится для редак­ тирования па ЭЛИТ.

Буферное хранение заявок и ответов производится в накопителе на магнитном диске (НМД).

Кроме устройств вычислительного комплекса, рас­ смотренных выше, АСВТ-М содержит 49 модулей раз­ личного назначения, которые образуют комплексы:

—устройств ввода-вывода;

—агрегатных модулей связи с объектом;

—устройств-согласователей.

К комплексу устройств ввода-вывода относятся 14 различных устройств, в том числе УВ)В на магнитных картах, авточасы и накопитель на сменных магнитных дисках. В состав комплекса агрегатных модулей связи с объектом входят 28 различных устройств, обеспечиваю­ щих связь со всевозможными датчиками аналоговых и дискретных сигналов и с исполнительными механизмами. Наконец, к комплексу устройств-согласователей отно­ сятся семь модулей. Такие устройства, как БППД, дуп­ лексный регистр, iCKA, БВТС относятся к модулям этой группы.

Большое количество различных по назначению мо­ дулей позволяет получить достаточно оптимальную структуру вычислительного комплекса АСУ.

7.Усольцев А. Г., Кислин Б. П. Сопряжение дискретных каналов связи с ЭВМ . М., «Связь», 19(713.

1153

3. Передача данных (связь объекта управления с центром АСУ

3.1

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПЕРЕДАЧЕ ДАННЫХ В АСУ

В литературе по технике передачи данных -сформировался специфичный перечень терминов и поня­ тий, с которым необходимо 'познакомиться для понима­ ния последующего материала. Некоторые общие поня­ тия (информация, данные) уже рассматривались в гл. 1.

Сообщением с точки зрения данного раздела -считает­ ся любая -совокупность данных |(букв алфавита, цифр, служебных знаков и т. д.), подлежащая доставке из од­ ного пункта в другой. Сообщение передается в виде электрических сигналов, которые должны быть преобра­ зованы в знаки сообщения. С этой целью каждому зна­ ку сообщения ставится в соответствие определенная ком­ бинация электрических сигналов, именуемая кодовой комбинацией. Процесс преобразования знаков сообще­ ния в сигналы, соответствующие выбранным кодам, на­ зывается кодированием; процесс обратного преобразо­ вания носит название декодирования.

Кодовые комбинации обычно представляют собой -со­ вокупность двоичных цифр (0 или 1). Каждая из этих цифр представляет -собой элементарный импульс. Код называется обыкновенным (без избыточности), если все возможные кодовые комбинации заняты для обозначе­ ния буквы, цифры, так что искажение любого элемента кода изменяет комбинацию и это изменение нельзя об­ наружить. 'Код называется помехоустойчивым, если в ко­ довых комбинациях присутствуют дополнительные эле­ менты (разряды), которые можно использовать как про­ верочные. Пусть, например, требуется передать два со­ общения. Если закодировать одно из этих сообщений символом «О», а другое— «1», то ошибка в одном сим-

164

воле приведет к поступлению ложного сообщения. Те­ перь попробуем ввести избыточность, закодировав пер­ вое сообщение последовательностью символов «1» и «О», а второе— «О» и «1». Как нетрудно убедиться, любая одиночная ошибка приведет либо к последовательности «11», либо к последовательности «00». Однако эти по­ следовательности не могут быть переданы, поэтому лег­ ко обнаруживаем ошибку.

Если закодировать одно из сообщений последова­ тельностью «101», а второе — к<010», то любая одиночная ошибка может быть не только обнаружена, но и исправ­ лена. В этом нетрудно убедиться, если выписать все воз­ можные последовательности (кодовые комбинации). Лю­ бая одиночная ошибка при передаче сообщения «101» приводит к одной из следующих последовательностей: «001», «111», «100». Ошибка при передаче сообщения «010» приводит к одной из последовательностей: «110». «000», «011». Ни одна из кодовых комбинаций первой группы не совпадает ни с одной из кодовых комбинаций ■второй группы, поэтому легко можно обнаружить ошибку.

В этих последовательностях один разряд информа­ ционный, а два других — избыточные (контрольные). Если еще больше увеличить избыточность, то можно об­ наруживать и исправлять ошибки более высокой крат­ ности: двойные, тройные и т. д.

■Очень важным является понятие о количестве инфор­ мации ев передаваемом сообщении. Зная количество ин­ формации, 'можно легко определить такие основные па­ раметры систем передачи данных, как ее пропускная способность и скорость передачи.

Для определения данного понятия зададимся вопро­ сом: сколько различных сообщений N, состоящих из п элементарных импульсов, можно составить в двоичной системе? Очевидно, что N — 2n. Это число возможных сообщений и может служить мерой количества инфор­ мации. Для удобства пользования этой мерой на .прак­ тике выбрали некоторую функцию величины N, вид которой

I = log2 N —-П log2’m,

где т — число состояний элементарного импульса. Таким образом, в двоичной системе количество ин­

формации оказывается равным числу двоичных импуль­ сов («0» или «1»), т. ё. 1—п. Эта величина измеряется

т

в битах. Следовательно, -можно сказать, что один двоич­

Для общего -случая, когда в -сообщении учитывается новизна события ((вероятность его появления), количе­ ство информации определяется -по формуле

т

где pi — вероятность появления i-ro элементарного им­ пульса.

Для передачи сообщений может быть использован постоянный ток при телеграфировании но стандартным телеграфным каналам и переменный ток при телеграфи­ ровании по стандартным каналам тональной частоты. Процесс преобразования электрических посылок постоян­ ного тока, из которых состоит -сообщение, в электричес­ кие сигналы тональной частоты называется модуляцией. Обратный процесс преобразования электрических сигна­ лов тональной частоты в посылки постоянного тока, из которых слагаются знаки сообщения, называют демоду­ ляцией.

При телеграфировании постоянным током электричес­ кие сигналы образуются изменением величины или на­ правления тока. В первом случае сигналы представляют собой последовательность токовых и бестоковых посы­ лок в соответствии с кодом; во втором — последователь­ ность посылок разных знаков. При телеграфировании пе­ ременным током изменяется один из параметров сигна­ ла: амплитуда, частота или фаза.

Пропускная способность различных -систем передачи данных и скорость передачи зависят от ширины спектра частот, вида модуляции и интенсивности помех.

Скорость телеграфирования (передачи данных) опре­ деляется количеством элементарных импульсов, -переда­ ваемых в секунду, и измеряется в бодах. Пропускная способность канала оценивается числом бит, передавае­ мых в секунду. При этом в двоичной -системе скорость передачи в бодах и пропускная способность в битах в се­ кунду м-огут не совпадать, так как последняя не учиты­ вает, например, передачу избыточной информации, пе­ редачу различных служебных знаков и т. д. Как прави­ ло, пропускная способность полезной информации оказы­ вается меньше, чем скорость передачи.

156

Передача по каналам связи может быть односторон­ ней и двусторонней. При односторонней ('симплексной) передаче информация по каналу связи передается толь­ ко в одном направлении. При двусторонней передаче ис­ пользуются два односторонних канала. Возможна также ваться и в прямом, и обратном направлениях, но неодваться и в прямом, и обратном направлении, но не од­ новременно, а по очереди.

В реальных условиях передачи данных по каналам связи в принятом сообщении, вследствие влияния помех, всегда содержатся ошибки. Обычно говорят об ошибках по импульсам, т. е. об изменении знака элементарного импульса («О» переходит в «1» или «1» переходит в «О»). Иногда рассматривают ошибки по кодовым комбина­ циям.

Для оценки возможности безошибочной передачи данных вводят .понятие верности данных q. Вер­ ность— это безразмерная величина, равная отношению правильно принятых импульсов (или комбинаций) к об­ щему числу переданных импульсов (комбинаций). Вер­ ность «7= 0,995 обозначает, что в среднем обеспечивается безошибочный прием 995 импульсов «з передаваемых 1000. Часто для оценки верности используют другой по­ казатель — вероятность ошибки (или коэффициент оши­ бок) р, который связан с q соотношением «7= 1—р.

Структурная схема системы электрической связи

Рис. ЗЛ. Структурная схема системы электрической связи

ных обычно географически рассредоточены. |В то же вре­ мя средства автоматизированной обработки данных, в особенности дорогостоящие ЭВМ, по экономическим со­ ображениям оказывается необходимым сосредоточивать в одном месте. Согласовать эти два противоречия мож-

157

но, если, использовать сеть передачи данных, с помощью которой и удается создать интегрированные системы об­ работки данных — техническую основу любой АСУ.

3.2

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Основная особенность сети передачи дан­ ных '(ПД) заключается в том, что ее абоненты прини­ мают и передают данные с более высокими (по сравне­ нию с телеграфными) скоростями. Это связано с тем, что скорости передачи данных в АСУ сопоставимы со ско­ ростями действия современных средств обработки данных.

Другая важная особенность сети ПД — повышенная верность передачи данных, так как их обработка проис­ ходит без участия человека, способного обнаруживать и исправлять ошибки в сообщении. Ошибки в сообще­ ниях, полученные в пункте обработки данных, подчас их полностью обесценивают. Поэтому и возникла проблема изыскания способов повышения верности передачи дан­ ных по каналам связи.

Сетью передачи данных называется совокупность ап­ паратуры передачи данных (АПД) и каналов связи, обеспечивающая передачу цифровой информации между абонентами с заданными временем передачи и вер­ ностью принятой информации (1]. По своей структуре сети передачи данных бывают с коммутируемыми кана­ лами связи (АТС, абонентский телеграф, коммутируе­ мые каналы междугородной телеграфной связи) и с не­ коммутируемыми (закрепленными) каналами связи. В сетях второго вида .абоненты, являющиеся источника­ ми и потребителями информации, связаны друг с дру­ гом постоянно закрепленными за ними каналами связи, причем каждый канал используется для обмена инфор­ мацией только между этими абонентами.

В нашей стране и. за рубежом доминирующее разви­ тие получили сети с коммутируемыми каналами связи. Именно они используются в экономических системах управления (АСУ отраслью, АСУ материально-техничео ким снабжением и др.). Сети с некоммутируемыми Ка­ налами связи применяются в особо важных системах управления, а также в тех системах, в которых период старения информации значительно меньше периода ус-

158

тановленйя соединения. Использование закрепленных ка­ налов целесообразно только при большой нагрузке меж­ ду абонентами и на коротких расстояниях.

По пропускной способности каналы для передачи данных можно подразделить на три группы:

1)телеграфные, со скоростями передачи по ним по­ рядка 50—200 Бод;

2)телефонные, передача по которым в настоящее

.время ведется со скоростями порядка '200—4800 и даже

9600 Бод;

3)широкополосные, имеющие большую полосу час­ тот, чем у телефонного канала; по таким каналам мож­ но передавать данные со скоростью до 46—96 тыс. Бод.

Всистемах автоматизированного управления в основ­ ном используются первые два типа каналов.

На сетях с коммутируемыми'каналами применяются два способа коммутации:

1)коммутация каналов (КК) в узлах связи, когда

сообщения с одного направления связи, коммутация для передачи в другое направление, временное хранение до начала передачи и сама передача).

Передача информации в сети с КК производится сле­ дующим образом. Абонент, нуждающийся в передаче данных, посылает в аппаратуру коммутации заявку на соединение, содержащую адрес вызываемого абонента (например, набирает чюмер абонента с помощью диска номеронабирателя). Эта заявка приводит в действие ап­ паратуру коммутации, с помощью которой абоненты, вызывающий и вызываемый, соединяются прямым ком­ мутируемым каналом. По завершении сеанса передачи данных абоненты разъединяются. В случае отсутствия канала в нужном направлении коммутационная аппа­ ратура посылает сигнал занятости, вынуждающий або­ нента повторить вызов. Из-за этой особенности сеть с

ККиногда называют сетью с отказами.

Всети с КС происходит переприем сообщений (теле­ грамм). Вначале сообщение передается в аппаратуру коммутации сообщений узла связи, где оно запоминается вместе с адресом. В оконечный пункт сообщение пере­ дается уже из устройства памяти узла связи в порядке очередности. Из-за этой особенности сеть с КС назы­ вают сетью с ожиданием.

159