книги из ГПНТБ / Лоскутов В.И. Основы современной техники управления

Уравнение баланса потока информации, подлежащей пер­ форации и производительности потребного комплекта перфо­ раторов, имеет вид

п

Dd V МІРІ

ботку информации, зависит от стоимости ЭВМ, заработка об­ служивающего персонала и нормы амортизационных отчис­ лений. Поэтому основными эксплуатационными факторами являются максимальная загрузка ЭВМ и уменьшение машин­ ного времени для решения задач.

Критерием стоимости обработки информации может слу­ жить количество необходимых нормо-смен в месяц:

Многомашинные вычислительные комплексы

Существенными условиями применения автоматизирован­ ных систем управления является их надежность в работе, пер­ воначальная стоимость затрат и эксплуатационные расходы.

ЭВМ второго поколения, серийно выпускаемые отечествен­ ной промышленностью, не могут в полной мере обеспечить эти требования. Все они имеют сравнительно низкую надеж­ ность, оснащаются недостаточным количеством устройств ввода-вывода и обладают малыми объемами памяти.

270

Отсутствие возможности широкой мультипрограммной ра­ боты, низкое качество носителей информации (перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и др.) еще больше усложняют вопрос эффективного использования электронных вычисли­ тельных машин в процессе управления.

Указанные недостатки в значительной степени сдерживают развитие работ по внедрению экономико-математических ме­ тодов и средств вычислительной техники в практику плани­ рования и управления народным хозяйством, вызывают допол­ нительные затраты, а также снижают эффективность уже действующих систем.

Эксплуатационные качества машин второго поколения мо­ гут быть значительно улучшены с помощью многомашинных комплексов, разработка которых в нашей стране ведется ря ­ дом организаций.

Возможности многомашинных комплексов как нового на­ правления в использовании ЭВМ могут быть показаны на ав­ томатических информационных станциях типа «АИСТ», раз­ работанных Сибирским отделением АН СССР. В настоящее время создаются системы «АИСТ-0» на базе электронно-вы­ числительных машин среднего класса М-220 и «АИСТ-1» на базе мощных машин БЭСМ-6. Каждая из них представляет собой автоматический вычислительный комплекс из ряда совмещенных ЭВМ, соединенный с большим числом источни­ ков и потребителей информации. Системы «АИСТ» работают в режиме разделения времени и памяти и осуществляют од­ новременное решение задач для всего круга абонентов, под­ ключенных в данный момент к соответствующей сети.

Рассмотрим структурную схему системы «АИСТ-0», пред­ ставленную на рис. 52. Система имеет три вычислителя — два рабочих и один управляющий (монитор). В качестве рабочих процессоров в системе «АИСТ-0» используются машины М-220, а в качестве монитора — машины «Минск-22». Количество вы ­ числителей в основном звене системы в зависимости от ее проектируемой мощности может быть более двух. Все они объединены общей оперативной памятью, логически разделяе­ мой на две части — память для обслуживания самой системы и память для абонентов. В системе имеется каскад вторичных запоминающих устройств. Промежуточная память оборудуется быстродействующими магнитными барабанами или магнит­ ными дисками, в которых хранятся текущие программы або­ нентов, каждая из которых в нужный момент с помощью спе­

271

оборудуется накопителями на магнитной ленте и предназна­ чен для хранения служебных программ и условно-постоянной информации для потребителей. Все виды памяти и вычисли­ тели объединены в единый комплекс с помощью централь­ ного электронного коммутатора — переключателя.

В состав многомашинного комплекса «АИСТ-0» входят внешний канал связи для подключения периферийного и тер­ минального оборудования у абонентов и внутренний канал связи для объединения внутри системы вводно-выводного обо­ рудования.

Связь многомашинных комплексов с абонентами осуще­ ствляется посредством каналов индивидуальной связи, кана­ лов от информационных узлов и каналов от реальных объектов.

В качестве конечных устройств каналов индивидуальной связи могут использоваться телетайпы, флексорайторы, экран­ ные пульты, АЦПУ и другое оборудование. Каналы от инфор­ мационных узлов оборудуются типичными устройствами для ввода-вывода информации: перфокарточными и перфоленточными устройствами, графо-построителями и др. Каналы от ре­ альных объектов предназначены для съема цифровой инфор­ мации от датчиков и измерительных устройств.

Многомашинный комплекс «АИСТ-0» в своем первом оформлении рассчитывается на подключение 10—15 телетай­ пов, двух-трех информационных узлов и трех-четырех кана­ лов от реальных объектов.

Операционная система «АИСТ-0» разделяется на диспетчер и системные программы. С точки зрения абонента, диспетчер обеспечивает только первичный контакт абонента с системой, все остальные запросы абонента обслуживаются системными программами, с которыми абонент связан через диспетчер. Диспетчер не накладывает никаких ограничений на язык си­ стемных программ. По отношению к текстам, поступающим от абонента к системным программам, функции диспетчера огра­ ничиваются простой передачей. В системе можно осуществлять как режим разделения времени, так и пакетной обработки. Выбор режима осуществляется системными программами.

реализацию запросов абонента или процесса на выполнение некоторых системных команд;

организацию физической передачи информации, управле­ ние соответствующими устройствами;

реализацию защиты информации абонента и работы, осу­ ществляемой для него, от неразрешенного вмешательства дру­ гих абонентов, работающих с системой.

Системные программы осуществляет тот или иной режим работы с абонентами.

Системными программами общего назначения являются программы — ФОН, ПУЛЬТ, ЛДТ и РЕДАКТОР.

Программа ФОН организует пакетную обработку. Во время диалога с ФОНом абонент указывает инструкцию для выпол­ нения программы. Сама программа и информация к ней могут или вводиться с устройств коллективного пользования, или браться из массивов информации абонента.

Программа ЛДТ является расширением ФОНа, абонент указывает желаемое время, к которому должно завершиться

Программа ПУЛЬТ позволяет производить отладку ручных программ в режиме разделения времени с заданием с терми­ нала действий, предусматриваемых пультом машины М-220.

Программа РЕДАКТОР предназначена для конструирова­ ния и изменения массивов, содержащих тексты или машинные числа. Программа также производит выдачу абоненту на тер­ минал строки или последовательности строк указанного мас­ сива. Набор системных программ для применения состоит из программ АНАЛИТИК, ДИАЛГОЛ и ТЕНЗОР.

Программа АНАЛИТИК предназначена для статистических преобразований в режиме разделения времени. Реализуемыми действиями являются подстановка, замена, упрощение выра­ жений и аналитическое дифференцирование, а также некото­ рые другие действия при переработке информации.

Программа ДИАЛГОЛ реализует шаговую трансляцию и выполнение текстов, записанных на АЛГОЛе.

Программа ТЕНЗОР предназначена для решения задач ли ­ нейной алгебры в режиме диалога с абонентом.

Большое значение для двусторонней связи абонента с ма­ шиной имеют соответствующие машинные языки. В настоящее время комплекс «АИСТ-0» снабжается трансляторами с язы ­ ков АЛГОЛ и СИГМА.

Попутно с комплексом «АИСТ-0» монтируется более мощ­ ный комплекс «АИСТ-1», состоящий из двух машин БЭСМ-6 и машины-диспетчера «Урал-14».

Предполагается, что указанный комплекс должен иметь оперативную память не менее 128 тыс. слов. Промежуточная

274

память второй ступени должна иметь не менее 1 млн. слов на барабанах для переброски и не менее 10 млн. слов на дисках.

К комплексу «АИСТ-1» может быть присоединено 150—200 телетайпов, около десяти экранных пультов, 15—20 информа­ ционных узлов и 8—10 каналов от реальных объектов.

Существенной частью многомашинных вычислительных комплексов типа «АИСТ» является наличие в них систем пре­ рывания и готовности. Они строятся на основе специально раз ­ работанного регистра прерывания, каждый из разрядов кото­ рого соответствует той или иной причине прерывания мони­ тора.

Основными принципами прерывания являются: периодиче­ ский сигнал от часов; сигналы от вычислителей из-за пере­ полнения; необходимости обмена информацией или останова из-за ее отсутствия; сигналы от аналогичных причин самого монитора; сигналы от селектора внешних устройств о выпол­ нении или очищении буферных зон; сигналы возбуждения внешних каналов.

Система готовности работает на основе запоминающего ре­ гистра, каждый разряд которого соответствует тем узлам си­ стемы, которые могут быть по отношению к монитору либо в рабочем состоянии, либо в состоянии готовности для его использования монитором.

Применение многомашинных комплексов в системах управ­ ления решает ряд принципиальных задач, связанных с при­ менением в этой сфере электронных вычислительных машин. В этом случае возрастает использование вычислительной мощ ­ ности отдельных машин, а следовательно, и их производи­ тельность. Увеличивается надежность всей системы, так как при выходе какой-либо машины из строя автоматически отсе­ кается решение задач с более низким приоритетом, задачи же, связанные с оперативным управлением, продолжают решаться в прежнем режиме. Кроме того, вышедший из строя вычисли­ тель может быть задублирован идентичной по типу ЭВМ, тер­ риториально не связанной с управляемым объектом. Послед­ ний фактор для автоматизации процессов управления является решающим и его трудно переоценить.

Применение многомашинных комплексов уменьшает пер­ воначальные затраты и улучшает удобства потребителей при использовании вычислительной техники.

Построенные с учетом бесперебойного использования кана­ лов связи многомашинные комплексы должны дать большой

1

с территориально разобщенными объектами. В частности, при оборудовании промышленных кустовых вычислительных центров многомашинными комплексами становится возмож­ ным использовать их для оперативного управления производ­ ствами взаимодействующих с этими центрами заводами. Для этого требуется хорошо налаженная связь для своевременной передачи оперативной информации.

Наличие хорошего математического обеспечения многома­ шинных комплексов, возможность эксплуатации их в режиме разделения времени, реализация программ общения абонента с машиной ставит на совершенно новый уровень использова­ ние вычислительной техники в стране.

Построение крупных вычислительных многомашинных комплексов в настоящее время становится одним из основных направлений в создании новых типов ЭВМ. Этот принцип при построении вычислительных систем используется американ­ скими фирмами Control Data Corporation, Burroughs и др. На рис. 53 показана схема вычислительной системы «В-6700» фирмы «Burroughs». В его состав входят три одновременно действующих электронных вычислительных устройства, со­ прягаемых с рядом оперативных запоминающих устройств. Количество таких блоков может быть доведено до 32. С ос­ новными вычислителями они связаны сетью каналов. С по­ мощью процессоров ввода-вывода и переключателя каналов каждый из основных вычислителей может обращаться к лю ­ бому из этих ОЗУ.

Основные вычислители соединены с процессорами инфор­ мационных коммуникаций. Система оснащена дисковой маг­ нитной памятью большого объема, а также внешними устрой­ ствами (считывающими, перфорационными и печатающими). Все они сблокированы в соответствующие группы, причем две из этих групп могут принимать информацию с телетайпов.

Еще более интересна по своим возможностям аналогичная ЭВМ последней модели В-7700. Она обладает так называемой виртуальной памятью, обеспечивающей все время наличие нужного количества свободных ячеек в ОЗУ. Осуществляется это с помощью программно-операторных средств контроля за ее состоянием и автоматическим освобождением по ходу ре­ шения задач соответствующего объема запоминающих ячеек. Применение стекового механизма памяти позволяет эффек­ тивно осуществлять повторную входимость в программу, что особенно важно для реализации режима разделения времени.

Одной из отличительных особенностей машины В-7700 я в ­ ляется новая структура команд и аппаратной части, которые

278

17.

ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ В БОЛЬШИХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

Управление сложными системами основано на обмене ин­ формации между управляющими устройствами и управляе­ мыми объектами, а также между самой системой и внешней средой. Материальной формой воплощения информации слу­ жат сообщения, представляющие собой упорядоченную после­ довательность из m цифровых разрядов или кодов. Каждое из таких чисел или слов несет в себе соответствующее количе­ ство сведений.

Формирование сообщений производится с помощью оконеч­ ного оборудования: датчиков, специальных измерительных устройств, кнопочных пультов, телетайпов, флексорайтеров и т. д. Сообщение передается в виде сигналов, определенная последовательность которых несет в закодированном виде нужную информацию.

Производная и результирующая информация, образую­ щаяся в процессе переработки исходных данных, может также циркулировать в информационной сети. Упрощенная схема передачи информации состоит из последовательно связанных между собой источника информации, передающего устройства, канала связи, приемного устройства и ЭВМ. Передающие ка­ налы таких систем, как правило, подвергаются внешним воз­ мущениям в виде помех. Основные проблемы передачи сооб­ щений в сложных и больших системах управления состоят в эффективности их использования, повышения достоверности передаваемых данных, а также оптимизации структур и тех­ нических средств. При этом в способах передачи указанной информации можно выделить две характерные области — передачу на сравнительно небольшие расстояния (несколько километров и десятков километров) и расстояния, измеряемые

280