книги из ГПНТБ / Королев, Л. Н. Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение учебное пособие

заданиями. По существу, в любой операционной системе в той или иной форме существует специальный язык, описывающий последовательность действий вычислитель­ ной системы при решении задачи. Типичная последова­ тельность работ по выполнению программы такова: ввод программы и ее данных с перфокарт или перфолент, тран­ сляция, загрузка в память, решение. В зависимости от степени совершенства операционной системы язык ди­ ректив управления заданиями может быть разной степе­ ни сложности. Главным образом именно этот язык опре­ деляет те услуги, которые операционная система предо­ ставляет пользователю. В частности, в ДОС ЕС и ОС ЕС этот язык достаточно высоко развит, и с его помощью пользователь может заказать широкий набор режимов исполнения своей задачи, например, ограничиться только вводом задачи в систему для последующего ее решения, ввести задачу, оттранслировать ее и получить диагности­ ческие распечатки хода трансляции, запомнить оттран­ слированную программу в системе, провести счет в отла­ дочном режиме, скомпилировать программу из объект­ ных модулей, ранее оттранслированных, и т. д.

Однако в систему управления заданиями входят не только функции интерпретации и выполнения пожела­ ний пользователя. Очень важной функцией управления заданиями является функция планирования непрерывного выполнения потока заданий в вычислительной системе. Управляющие программы, основываясь на подсчете занятых и свободных ресурсов, определяют порядок (последовательность) выполнения заданий (работ) в си­ стеме, распределяют ресурсы и внешние устройства, организуют очередь заданий и исполняют стратегию обслуживания очереди заданий в мультипрограммном режиме.

От планирующих алгоритмов системы управления заданиями в конечном итоге зависит эффективность использования всей вычислительной системы. В ОС ЕС планирование потока заданий основано на приоритете, который назначается оператором для каждой поступаю­ щей в систему программы. Таких приоритетов может быть назначено до 15, что соответствует возможностям операционной системе обслуживать в мультипрограммном режиме до 15 задач одновременно. Согласно этим приори­ тетам ведется обслуживание очередей заданий, плани­

100

рование ресурсов, выделение внешних устройств. В си­ стеме ДОС ЕС таких приоритетов три, соответственно создаются три очереди заданий или три потока заданий, обслуживаемых согласно их приоритету.

Стандартными языками для ЕС ЭВМ выбраны следую­ щие: ФОРТРАН, PL-1, АЛГОЛ-60, КОБОЛ, Ассемблер ЕС. Язык ФОРТРАН, принятый для ЕС ЭВМ, отвечает международному стандарту, который, в свою очередь, основан на версии ФОРТРАН-IV, наиболее широко используемой во всем мире. Язык PL-1, разработанный фирмой IBM для семейства IBM-360, относится к язы­ кам нового поколения. В язык PL-1 включены конструк­ ции, позволяющие достаточно просто программировать наиболее сложно организованные задачи, включая зада­ чи, распадающиеся на параллельные ветви, процедуры, выполняемые по прерываниям, переходы, выполняемые по событиям, формируемым составителем программы. Для программирования конкретных задач пользователю предоставляется возможность выбрать определенное под­ множество языка PL-1, на котором данную задачу наибо­ лее целесообразно формулировать.

Язык КОБОЛ предназначен для программирования планово-экономических задач и также широко исполь­ зуется в этой области применений. Ассемблер ЕС — машинно-ориентированный язык, учитывающий все осо­ бенности системы команд ЕС ЭВМ и позволяющий писать эффективные программы.

В ЕС ЭВМ имеются несколько версий трансляторов с одного и того же языка. Так, например, для языка ФОРТ­ РАН имеются три транслятора: от простейшего, способ­ ного идти на моделях с весьма ограниченными ресур­ сами памяти, до оптимизирующего транслятора, создаю­ щего программы, по эффективности не уступающие программам, составленным на Ассемблере, но требую­ щего для своей работы объема памяти не менее 256К байтов.

Кроме того, в состав математического обеспечения входит большое количество служебных и подсобных программ, упрощающих пользование системой.

В состав МО входит система генерации операционных систем. Как мы уже видели, модели ЕС ЭВМ отличаются друг от друга, например, числом селекторных каналов, составом внешних устройств. Мало того, конкретные

101

установки одной и той же модели могут отличаться друг от друга объемом оперативной памяти, числом присоеди­ ненных подканалов, номенклатурой внешних устройств.

Для того чтобы учесть эти возможности конкретных установок и существует генератор системы. На вход этого генератора поступает информация, содержащая формали­ зованное описание типа машины, объема ее запоминаю­ щего устройства, состава внешних устройств. Задаются параметры, указывающие, какие трансляторы, обрабаты­ вающие программы, будут использованы; поступают па­ раметры, указывающие на режимы работы операционной системы (например, мультипрограммный режим с постоян­ ным числом задач, мультипрограммный режим с пере­ менным числом задач). Пользуясь этой информацией, генератор выбирает с общесистемной ленты необходимые модули (заготовки), настраивает эти модули по парамет­ рам и на специальном служебном диске формирует опе­ рационную систему, предназначенную для работы на данной конкретной установке в заданных режимах.

Схему прохождения задачи в нескольких словах мож­ но описать следующим образом. Задание формулируется на языке описания заданий в виде перечня необходимых для решения ресурсов, состава внешних устройств, пе­ речня наборов данных (файлов), необходимых для работы и тех, которые получатся в результате обработки. Про­ граммы, написанные на одном из входных языков си­ стемы, транслируются в объектные модули, которые запоминаются и каталогизируются, затем эти объектные модули системы собираются программой сборки или ре­ дактором связей в загрузочный модуль, готовый к разме­ щению в память и исполнению; загрузочные модули также сначала поступают в библиотеку загрузочных моду­ лей. Загрузчик перед тем, как выполнить программу, выбирает из библиотеки соответствующий модуль и раз­ мещает его в оперативной памяти, настраивая, если не­ обходимо, его по месту. Далее следует этап исполнения, или решения, задачи. Всякое задание разбивается на пункты, или шаги, задания.

Каждый шаг задания для своего исполнения требует различных ресурсов центрального процессора. Распре­ делением ресурсов между шагами заданий, имея в виду в том числе оперативную память и время, как раз и за­ нимаются программы управления заданиями.

102

Ч А С Т Ь В Т О Р А Я

ЗАРУБЕЖНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Серийный выпуск вычислительных машин начался в зарубежных странах в 1951—1953 гг. С этого времени идет невиданное ускоренное развитие выпуска ЭВМ. В процессе разработки и выпуска ЭВМ включались все новые и новые фирмы. Ни в одной отрасли промышленно­ го производства не наблюдалось столь высоких темпов развития и прироста капиталовложений и прибылей. Это явление имеет место и по сей день.

Наиболее крупным производителем и потребителем ЭВМ является США, где на конец 1971 г. было уста­ новлено около 85 тыс. машин из 138 тыс. общего числа машин в мире. По числу установленных машин США приблизительно в 9 раз превосходит Японию, более чем в 10 раз такие высокоразвитые страны, как ФРГ, Англия и Франция *).

Следующим крупным поставщиком и потребителем машин является Япония, на долю которой приходится более 10% мирового выпуска машин. На долю всех европейских государств капиталистического лагеря при­ ходится 12% мирового выпуска машин. На долю США — 73%. В нижеследующей таблице приведены цифры, ха­ рактеризующие рост числа ЭВМ в течение периода от

1967 по 1972 г.

По странам капиталистического мира этот парк рас­ пределен следующим образом (по данным на 1967, 1970 и 1972 гг., см. таблицу на стр. 105).

За три года парк машин почти удвоился. Эти цифры характеризуют темп роста ЭВМ.

*) По данным на 1972 г.

104

Вот еще несколько цифр, характеризующих рост за­ рубежного парка ЭВМ за последние годы [2].

Число ЭВМ, установленных за рубежом на конец указанного года:

1967 г .— 6,0 тыс.

1968 г .— 71,5 тыс.

1969 г. — 95 тыс.

1971 г. — 138 тыс.

В течение одного 1971 г. парк ЭВМ возрос на 18 тыс. машин. Но здесь следует отметить, что этот большой при­ рост за один год произошел в основном за счет минима­ шин — направления в области вычислительной техники, наиболее бурно развивающегося за последние годы.

Этот акцент на увеличение числа минимашин связан прежде всего с развитием систем коллективного поль­ зования, в которых минимашины используются как хо­ рошо развитые терминалы группового использования, связанные каналами передачи информации с основ­ ными вычислительными мощностями центров обра­ ботки.

Увеличивающийся спрос на минимашины еще объяс­ няется тем, что по своим возможностям они подчас пре­ восходят средние машины первого и даже второго поко­ ления, но значительно более дешевы, надежны и вполне пригодны для самостоятельного использования в не­ больших счетных и конструкторских бюро. Чаще всего минимашины выполнены на больших интегральных схе­ мах, а микропрограммный принцип управления, повсе­ местно применяемый в этих машинах, делает их весьма приспособленными для восприятия программ, написан­ ных на языках достаточно высокого уровня.

105

Мы не будем останавливаться на минимашинах и их структурных характеристиках, так как, несмотря на! важность этого направления, оно выходит за рамки нашей книги.

Наиболее известные фирмы, производящие машины тысячами экземпляров, таковы:

В США — IBM, захватившая главные позиции по производству и продаже ЭВМ во всем капиталистиче­ ском мире. В конце 60-х годов около 60% всего мирового машинного парка составляли машины этой фирмы. В на­ стоящее время (1973 г.) эта цифра снизилась до 50%. Фирма Burroughs, специализирующаяся на производ­ стве машин коммерческого назначения, также является, одной из ведущих американских фирм. Но если IBM производит машины в тысячах экземпляров, то Bur­ roughs производит их сотнями. Широко известны маши­ ны фирмы CDC. Эта фирма производит такие интересные машины, как CDC-6600, CDC-6800, CDC-7600. Фирма

English Electric Computer, производившую семейство машин SYSTEM-4, фирму Elliott Automation, произво-. дившую машины «Elliott-503», фирму ICT-Ferranti, про-,

изводившую машины серии 1900 и известные машины

«Атлас-1», «Атлас-2».

Особо следует сказать о Японии, которая становится, серьезным конкурентом США в области производства и продажи вычислительных машин. В начале 1972 г. в1 Японии находилось в эксплуатации свыше 12 тыс. ма­ шин, из которых более 8 тыс. составляли машины япон­

*) В настоящее время эта фирма поглощена фирмой Honeywell Information Systems (HIS).

106

ского производства. По доле капиталовложений относи­ тельно общей суммы национального дохода Япония за­ нимает одно из первых мест.

Производство электронной аппаратуры и в том числе вычислительной техники субсидируется правительством. Бурный скачок в создании вычислительной техники наблюдался в Японии в начале 70-х годов. Путь Японии в этой области характерен тем, что японские фирмы в на­ чале своей деятельности вложили большие суммы на покупку иностранных и прежде всего американских ли­ цензий на производство. Это позволило в короткий срок японским фирмам достичь мировых стандартов. Оттолк­ нувшись от этой базы, японские фирмы освоили производ­ ство ЭВМ собственных разработок. Наиболее крупными фирмами по производству ЭВМ, в основном средних и малых, в Японии являются фирмы Fujitsu (Фуджи Судзу-

ки), Hitachi (Хитачи), Tokyo Shibaura (Токио Шибаура),

Внутренний рынок вычислительной техники к 1973 г. в Японии достиг насыщения, и японские фирмы настоя­ тельно ищут способов проникновения на американский рынок.

Во Франции известными фирмами были Bull General Electric, фирмы CAE и SAE, объединившиеся в настоящее время в одну под названием СП, которая является веду­ щей фирмой, получающей крупные субсидии от прави­ тельства.

Из итальянских фирм широкой известностью поль­ зуется фирма Olivetti-GE, специализирующаяся на выпуске ЭВМ коммерческого назначения и минимашин.

Приведенный выше список фирм далеко не полон, и по настоящий день возникают новые фирмы, производит­ ся процесс слияния крупных фирм, крупные фирмы покупают более мелкие и т. д. и т. п.

Очевидной тенденцией капиталистических стран в вы­ числительном деле является объединение фирм, про­ изводящих вычислительные машины и оборудование к ним, в крупные концерны. Для стран западной Европы этот процесс продиктован желанием устоять и выжить в конкурентной борьбе с натиском американских фирм, и это объединение происходит с помощью правительств, которые вкладывают крупные денежные средства в раз­ витие вычислительной техники. Объединение американ­ ских фирм связано, прежде всего, с общим процессом

.107

Г л а в а 1

МАШИНА IBM-360

В 1964 г. фирма IBM объявила о новом подходе к конструированию ЭВМ и их математического обеспече­ ния, который может быть определен следующими прин­ ципами:

1.Программная преемственность семейства машин, производимых фирмой.

2.Общий, стандартный интерфейс (сопряжение) с

внешними устройствами, с линиями связи.

3.Единая конструктивная и технологическая основа для машин разного типа.

4.Единое математическое обеспечение для машин раз­ ного типа и различного назначения.

5.Полный универсализм и возможность использо­ вания машин семейства во всем спектре применения ЭВМ

вразличных областях: для научных расчетов, для ком­ мерческих (планово-экономических) расчетов, для целей

управления.

Несколько подробнее остановимся на значении пере­ численных выше принципов построения машин.

Прежде всего несколько слов о понятии семейства машин. Под семейством подразумевают несколько типов машин, различных по быстродействию, объему запоми­ нающих устройств, комплекту внешнего оборудования, которые вкупе должны обеспечить разнокалиберные тре­ бования к вычислительным средствам широкого круга пользователей. Несколько типов семейства должны «покрыть» все области применения ЭВМ, причем это «покрытие» должно доставить некоторый оптимум исполь­

109