Файл: Белоногов Г.Г. Автоматизированные информационные системы.pdf

ство особенно важно для больших ЭВМ, поскольку ско­ рость обмена информацией существенно влияет на про­ изводительность всей вычислительной системы. Кроме того, при связи.на первых двух уровнях могут возник­ нуть некоторые ограничения на число процессоров, ко­ торые должны обмениваться информацией между собой.

Настоящий период времени характеризуется резким скачком в развитии науки и техники, а также значитель­ ным возрастанием сложности управления народным хо­ зяйством. Возросло и количество задач, для решения которых требуются ЭВМ.

Ряд задач, возникающих при создании систем автома­ тизации комплексных научных экспериментов, при авто­ матизации проектирования больших технических ком­ плексов и сооружений, при создании АСУ высших звень­ ев (отрасль, народное хозяйство и др.), не могут быть эффективно решены в рамках технических возможностей ЭВМ третьего поколения. Так, АИС, предназначенные для обслуживания оперативного планирования и управ­ ления материально-техническим снабжением в масшта­ бе экономического района (союзная республика), как показывают расчеты, должны удовлетворять следующим основным требованиям. По экономическому району за год необходимо обработать до 2Х І09 сообщений (доку­ ментов). Если исходить из объема одного сообщения в ІО3 байт и необходимости хранения всей этой инфор­ мации с целью последующей ее статистической обработ­ ки, то суммарный объем памяти, необходимый для хра­ нения этой информации, составит 2Х І012 байт. При этом необходимая производительность ЭВМ по приему и пер­ вичной обработке сообщений может составить до ЗХ Х1013 оп/смену. Связи между предприятиями в этом слу­ чае могут характеризоваться оперативной матрицей объемом до ІО13 байт. Время преобразования этой ма­ трицы при быстродействии ЭВМ, равном ІО9 оп/с, соста­ вит около трех суток.

Особенности информационного обеспечения при авто­ матизации управления большими научными и проектноконструкторскими организациями, группами предприя­ тий и крупными административными руководящими органами делают необходимым решение ряда информа­ ционно справочных задач в условиях жестких времен­ ных ограничений. Так, для объемов хранимой оператив­ ной информации ІО7—ІО10 байт и многоаспектной органц-

298

йаЦии хранимых массивов необходимое время ответа мо­ жет составить 1 м и меньше. Количество таких запросов при дистанционном обслуживании до ІО3 абонентов мо­

жет быть до ІО4 в сутки.

Исходя из приведенных приближенных количествен­ ных оценок, основные характеристики ЭВМ четвертого поколения можно определить следующим образом:

—быстродействие — до 10 млрд, оп/с;

—объем оперативной памяти — до ІО9 байт на про

цессор;

— объем внешней памяти — до 1012 байт;'

— структура машин должна позволить объединить до сотни процессоров и обеспечить режим мультипроцессор­ ной обработки информации.

В качестве элементной базы таких ЭВМ, как было указано выше, могут выступать большие интегральные схемы (БИС), содержащие в своем составе более сотни простых интегральных элементов. Указанное выше бы­ стродействие ЭВМ четвертого поколения в 10 млн. оп/с и более требует принципиально новых системотехниче­ ских и технических методов построения ЭВМ. При этом,

мость одного вентиля не превышала бы нескольких ко­ пеек.

Принципиальным вопросом элементной базы являет­ ся также надежность БИС, от которой в значительной степени будет зависеть надежность ЭВМ и АСУ в целом. Исходя из этого, надежность больших интегральных схем может быть определена интенсивностью отказов порядка 1/107 в час.

Высокий уровень интеграции в элементах, приведет, вероятно, к развитию в машинах четвертого поколения идей схемной интерпретации.

Это, в свою очередь, должно привести к качественно­ му скачку в методах программирования, в языках про­ граммирования и операционных системах. Характерным при этом является то, что сложность создания операци­ онных систем требует безусловного решения вопроса об автоматизации их разработки и отладки. Только это по­

О бщ ая характеристика средств обмена данными в А С У

Следующей группой технических средств АСУ явля­ ются средства обмена данными. Часто эти средства объ­ единяют общим названием «система обмена данными» (СОД). Основное назначение СОД состоит в обеспече­ нии обмена информацией между ЭВМ и ее абонентами. ЭВМ, которые используются в АСУ, должны сопрягаться с так называемыми телекодовыми каналами связи. Ви­ ды и количество обслуживаемых телекодовых каналов зависит от характеристик всей системы и особенностей организации работы СОД. Основными элементами СОД являются каналы связи (проводные, кабельные, радио, радиорелейные, спутниковые, тропосферные и др.) и ап­ паратура распределения и передачи информации.

Система обмена данными может иметь различную структуру. Одним из вариантов построения сети связи является соединение прямыми направлениями связи каж­ дого абонента системы со всеми остальными (за исклю­ чением тех, с которыми нет необходимости обмениваться информацией). В простейшем случае направление связи может состоять из одного канала, однако обычно оно представляет собой совокупность нескольких каналов независимых линий связи, соединяющих корреспонди­ рующие объекты. В общем случае для системы, объеди­ няющей N объектов, потребуется создать N (N—1)/2 дуп­ лексных направлений (направлений, обеспечивающих двусторонний обмен). Количество каналов в каждом направлении определяется потоками информации меж­ ду абонентами, надежностными характеристиками кана­ лов и требованиями к процессу взаимообмена.

Достоинством описанного варианта построения систе­ мы обмена данными является его простота, но он имеет и ряд существенных недостатков. К их числу следует отнести необходимость иметь в системе большое коли­ чество каналов связи и низкий коэффициент йх исполь­ зования (в связи с тем, что каналы закреплены за опре­ деленными абонентами). Кроме того, наличие большого количества направлений связи на отдельных объектах требует сосредоточить на них большой объем оконечной аппаратуры, что создает трудности, связанные с раз­ мещением и эксплуатацией прямых закрепленных (не­ коммутируемых) каналов связи. При наличии прямых

зев

коммутируемых каналов этот последний недостаток не играет существенной роли.

Другой вариант системы обмена данными может быть

всех) транзитный объект, который в ряде случаев может быть совмещен с объектом АСУ. В этом случае функция управления существенно упрощается за счет перенесения функций коммутации на транзитный объект — коммута­ ционный центр.

Основным преимуществом радиальной структуры по сравнению с первым вариантом организации СОД явля­ ется меньшая протяженность каналов связи. Причем с увеличением числа объектов в системе выигрыш в про­ тяженности линий связи растет. Основным недостатком радиальной сети является ее низкая живучесть, так как выход из строя транзитного объекта ■приводит к нару­ шению функционирования всей системы. Повышение жи­ вучести возможно за счет резервирования коммутацион­ ного центра и каналов связи на направлениях обмена с основными и резервными транзитными объектами.

Анализ территориальных структурных схем АСУ по­ казывает, что обычно объекты АСУ, будучи распределе­ ны по обширной территории, концентрируются в отдель­ ных ее районах. В этом случае целесообразно строить сеть связи по радиально-узловому методу, когда каждый район обслуживается самостоятельным территориальным коммутационным центром, а последние соединены между собой магистральными направлениями связи. Территори­ альные коммутационные центры соединяются не непо­ средственно, а через общий центр коммутации, обычно называемый главным. Главный коммутационный центр помимо территориальных центров может обслуживать и объекты системы. Переход к двум уровням коммутации обеспечивает выигрыш в протяженности магистральных линий связи, но при этом снижается живучесть системы.

Как уже говорилось выше, для повышения живучести необходимо резервировать все элементы системы, в том числе и коммутационные центры и направления обмена данными. В частности, например, для наиболее важных объектов АСУ могут использоваться прямые каналы,

атерриториальные центры могут соединяться не только

сглавным, но и между собой.

301