Файл: Зайцев Н.Г. Информационное и математическое обеспечение АСУП.pdf

по иерархическому принципу в желаемую конечную про­ цедуру. Это позволяет обеспечить необходимую гибкость

впрограммировании, а также однократность програм­ мирования какой-либо процедуры.

Системное математическое обеспечение, предназна­ ченное для решения задач управления, программируют

вформе библиотеки стандартных подпрограмм и типо­ вых программ. Естественно, что каждая программа, вхо­ дящая в библиотеку, должна удовлетворять определен­ ным требованиям, позволяющим использовать ее в соответствии с назначением в любой ситуации: универ­ сальность; унифицированность; эффективность работы; возможность внесения изменений и усовершенствований; наличие описания программ.

Универсальность, т. е. применимость процедур для различных по характеру и содержанию информацион­ ных массивов, обеспечивается указанием переменных параметров при обращении к программе, в которых со­ держится конкретное описание обрабатываемой в дан­ ном случае информации. Эти параметры задаются в машинной форме, определенной описанием конкретных программ. Написание этих параметров особого труда не представляет, так как соответствие между ними и кон­ кретным описанием информации является простым, опре­ деляемым в рабочей документации.

Унифицированность программ заключается, прежде всего, в согласованности их назначения, представлений входов — выходов программы, в оформлении программ одинаковым образом, вплоть до одинаковости наимено­ ваний. В принципе возможна разработка идентичных по принципам библиотек стандартных программ, различаю­ щихся в отдельных деталях. Каждая из них может иметь свои небольшие достоинства по отношению к дру­ гой библиотеке. Однако эти преимущества незначитель­ ны по сравнению с преимуществами единой, хорошо отлаженной и апробированной библиотеки. При этом имеется возможность организации кооперации по разра­ ботке системного математического обеспечения.

Эффективность работы программ библиотеки должна быть высокой (минимум затрат машинного времени). Это и понятно, так как вся работа АСУП заключается в работе данных программ. Поэтому их программиро­ вание выполняется на языках программирования, близ­

74

ких к машинным, в частности на языке символического кодирования. При этом достигается оптимизация рабо­ ты программ. Поскольку все процедуры программируют­ ся один раз, а затем уже используются в готовом виде, трудоемкое программирование их в кодах, близких к машинным, является обоснованным.

Возможность внесения изменений и усовершенствова­ ний является одним из достоинств библиотеки. Действи­ тельно, необходимость в этом, особенно на первых порах внедрения АСУП, сравнительно велика. При использова­ нии стандартных процедур изменения вносятся только в данную подпрограмму, а затем все программы, приме­ няющие эту процедуру, просто собираются снова про­ граммами ведения программного хозяйства. Вероят­ ность внесения ошибок при изменении программы в этом случае сведена к минимуму. Необходимость изменения программ является также доводом в пользу создания единой библиотеки для АСУП, так как в этом случае можно создать службу внесения изменений, аналогично тому, как это делается в конструкторской документации.

Наличие описания программ является непременной составной частью математического обеспечения. Трудо­ емкость подготовки такой документации, в особенности ее апробирования, также требует объединения сил про­ граммистов системного математического обеспечения.

2. НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА МО

Под математическим обеспечением АСУП понимают со­ вокупность программ регулярного применения, предна­ значенных для выполнения следующих функций: эффек­ тивного программирования программ, включаемых в МО; организации вычислительного процесса в ЦВМ; эксплуатации технических средств; эффективного про­ граммирования задач, решаемых в АСУП; функциониро­ вания АСУП во времени, обусловленного использова­ нием ее в управлении; решения задач, для выполнения которых предназначена система.

По своему характеру функции, выполняемые про­ граммами математического обеспечения, обусловлены тремя факторами:

1) особенностями программирования и прохождений задач через машину;

75

2)характерными чертами обработки информации в АСУП и решения задач в системе;

3)конкретными особенностями тех или иных задач управления.

Соответственно различают три составляющие мате­

матического обеспечения:

1)машинное математическое обеспечение;

2)общесистемное математическое обеспечение;

3)специальное математическое обеспечение.

При этом естественным образом оказываются разде­ ленными три различных процесса, имеющих свои мето­ ды, приемы и содержание:

1) программирование и работа программ в вычисли­ тельной машине;

2)подготовка программ обработки информации и их функционирование в АСУП вообще, не касаясь их кон­ кретных применений;

3)программирование производственно-экономических задач применительно к условиям данного предприятия.

Таким образом, в математическом обеспечении прояв­ ляется трехуровневая иерархия. Вопросы программиро­ вания конкретных задач существенно специфичны, и рас­ сматривать их в общем виде здесь не представляется возможным. Основное внимание, определяемое целью данной книги, уделено общесистемному математическому обеспечению, а также в определенной степени машин­

ному.

Важным в математическом обеспечении является возможность поэтапного развития, так как его созда­ ние — процесс трудоемкий и непрерывный. Необходимо обеспечить такую очередность разработки МО, чтобы можно было использовать его этапы, не дожидаясь окон­ чания следующих.

Машинное математическое обеспечение (ММО) имеет своей целью как организацию эффективного использо­ вания оборудования машины, так и предоставление широ­ кого спектра услуг по технологии программирования. При этом большой упор, особенно на этапах разработки системы, делается на предоставление возможностей по технологии программирования. В этой части машинное МО берет на себя функции по транслированию, отладке и компоновке программ, организует подготовку рабочих программ и их выполнение.

76

Машинное МО целесообразно разделить на управ­ ляющие и обрабатывающие программы. Управляющие программы осуществляют управление заданиями, зада­ чами, информацией и оборудованием.

Обрабатывающие программы включают в себя: систему автоматизации программирования и обслужи­ вающие программы.

Функции системы автоматизации программирования следующие: запись программы на входных языках про­ граммирования, в том числе компоновка программ из имеющихся стандартных подпрограмм; трансляция про­ грамм на внутренний язык системы; организация про­ грамм.

Любая программа представляет объединение одной или нескольких программных блоков стандартной струк­ туры, каждый из которых написан как отдельная про­ грамма на одном из входных языков системы, протранслирован и включен в библиотеку.

Различают следующие уровни языков программиро­ вания:

1)язык нулевого, или низшего, уровня — машинный

код;

2)язык 1-го уровня — мнемокод;

3)язык 2-го уровня — автокод;

4)языки 3-го, или высшего, уровня — проблемно-

ориентированные языки.

Язык низшего уровня является языком внутреннего пользования, предназначенным для создания стандарт­ ных библиотечных и обслуживающих программ, транс­ ляторов и программ операционной системы, при состав­ лении которых существенную роль играют вопросы мак­ симального использования машинных возможностей в отношении объема памяти, быстродействия и т. п. Язык низшего уровня полностью использует возможности ма­ шины, так как он является языком самой машины.

Язык 1-го уровня (мнемокод) является так называе­ мым языком «один к одному» и отличается от машин­ ных языков тем, что в командах операции пишутся в символических обозначениях, мнемонически отображаю­ щих сущность данной операции, а адреса — в условных обозначениях.

Язык 2-го уровня (автокод) призван служить уни­ версальным средством программирования. В отличие

77

от языков нулевого и 1-го уровней автокоды в известной степени ориентированы на класс задач. В связи с этим в автокодах содержится также набор процедур, харак­ терных для данного класса задач. .

Языки 3-го уровня (проблемно-ориентированные язы­ ки), в частности «Кобол», целесообразно, во-первых, использовать как средство публикации алгоритмов. Во-вторых, на базе этих языков эффективно выполнять отработку алгоритмов и схем решения задач. Программы частого использования готовить на таком языке нецеле­ сообразно, так как трата машинного времени на их вы­ полнение будет больше, чем при программировании на языках более низких уровней. Однако по мере появле­ ния трансляторов с оптимизацией программирования и

Всистеме автоматизации программирования исполь­ зуют внутренний язык программирования, на котором хранятся все подготовленные программные блоки, в частности оттранслированные с разных входных язы­ ков программы. Применение внутреннего языка обеспе­ чивает совместимость всех средств программирования, так как, в конечном итоге, программа собирается из программных блоков, записанных на едином внутреннем языке.

Вмашинных кодах программа появляется непосред­ ственно перед ее выполнением. При этом производится размещение отдельных блоков программы в оператив­ ной памяти и переработка адресов в соответствии с фи­ зическими адресами памяти. Машинную программу подготавливают только на время ее использования и ни­ где не сохраняют.

Все операции по хранению, изменению, пополнению

ииспользованию программ выполняют обслуживающие программы. Процесс решения задач и организацию

вычислительного процесса обеспечивает диспетчерская система.

Общий объем программ машинного МО может быть оценен в 200—300 тысяч команд для машин типа «Минск-32» и свыше миллиона команд для наиболее со­ временных ЭВМ, выпуск которых начат в настоящее время.

^Общесистемное математическое обеспечение (ОСМО) —

78

совокупность средств автоматизации программирования и стандартных программ регулярного применения, исполь­ зуемых как программная база при составлении рабочих программ производственно-экономических задач и для обеспечения функционирования системы. Общесистемное МО предназначено для разрешения программных проб­ лем, возникающих в системе.

В общесистемном МО различают следующие основ­ ные части:

1) МО для ввода и преобразования в машинную форму документов и других письменных источников исходных данных, а также исходных данных в форме графиков, схем, чертежей и т. п.;

2)МО для организации машинных массивов, харак­ теризуемых как большими объемами, так и сложностью их структуры, для эффективного поиска и извлечения требуемых данных из массивов.

3)МО, обеспечивающее функционирование системы

взаданном режиме, оптимальное или, во всяком случае,

рациональное использование технических ресурсов си­ стемы, а также требуемую степень живучести системы; диспетчерские системы, входящие в состав МО ЦВМ, выполняют эти же функции, но применительно к техни­ ческим устройствам одной машины;

4) МО для определения статистических характери­ стик работы системы (объемы входной и выходной ин­ формации, частота обращения к тем или иным элемен­ там информации или к процедурам обработки и т. д.) с целью совершенствования структуры, характеристик и организации работы системы;

5)МО для преобразования в наиболее приемлемую для человека форму и вывода на внешние устройства данных, а также для композиции выходных данных в форму графиков, схем и изображений;

6)МО для моделирования системы и определения па­

раметров системы при ее разработке и проектировании. Основными положениями, которыми необходимо руко­ водствоваться при создании математического обеспечения

АСУП, являются следующие:

совместимость и базирование разрабатываемого МО АСУП на имеющееся МО ЦВМ;

ориентированность выбираемых средств МО на зада­ чи, которые возложены на систему;

79

достаточное разнообразие, особенно в части средств автоматизации программирования, позволяющее пользо­ ваться в зависимости от конкретных условий более при­ годными средствами программирования;

возможность эффективного внесения изменений в ра­ бочие программы; необходимость внесения исправлений в программы, особенно на первых этапах функциониро­ вания системы, очень большая;

возможность однозначного и исчерпывающего описа­ ния алгоритмов, т. е. возможность выступать в качестве средства публикации;

возможность оптимизации работы программ частого применения;

модульность построения программ.

Общий объем разработанного к настоящему времени общесистемного МО можно оценить в 200—300 тыс. команд.

Специальное математическое обеспечение (СМО) — совокупность программ, предназначенных для решения задач по типовым схемам в областях: учета, отчетности; оперативного, текущего и календарного планирования и планирования развития производства; управления про­ изводством; распределения ресурсов; материально-техни­ ческого снабжения; кадрового учета; бухгалтерскофинансовой деятельности.

Алгоритмы специального МО определяются производ­ ственно-экономическими факторами, однако их про­ граммная реализация во многом зависит от особенностей обработки информации по ЦВМ. Есть основание считать, что до 90% программ специального МО могут быть ском­ понованы из программ общесистемного МО. -Общий объем специального МО (только дополнительной части) может быть оценен в 100—200 тысяч команд.

3. СОСТАВ И ФУНКЦИИ КОМПОНЕНТОВ МО

Состав и взаимосвязи между отдельными компонентами МО показаны на рис. 8. В соответствии с выполняемыми функциями в машинном МО различают три компоненты:

1)испытательные (тестовые) программы для отладки

итехнической эксплуатации ЦВМ и других технических устройств;

2)машинная диспетчерская программа (МДП), обес­ печивающая управление и координацию работы вычис-

80

лительной машины и ее отдельных устройств, организа­ цию вычислительного процесса, а также связь с опера­ тором;

3) система программирования (СП), обеспечивающая составление и отладку программ и включающая в себя трансляторы с программирующих языков и обслуживаю­ щие программы.

Тестовые программы служат для обнаружения неис­ правностей в машине, выявления их места и предостав­ ления обслуживающему персоналу информации о харак­ тере неисправности. Тестовые программы должны быть разработаны с учетом запуска их МДП технического комплекса системы.

Диспетчерская программа обеспечивает обмен инфор­ мацией с внешними устройствами, получает требования на решение задач и производит их запуск в решение. МДП обеспечивает автоматический режим работы маши­ ны без вмешательства оператора в ритме, определяемом поступающими требованиями от системного диспетчера. Основными функциями МДП являются: прием заданий от системного диспетчера; обеспечение заданной очередно­ сти решения задач; печать рапорта о ходе решения задач.

Система программирования содержит обслуживающие программы (ОП) и средства автоматизации программи­ рования. ОП служат для пополнения и корректировки фонда программ, их учета и копирования, контроля и печати. Сюда же входит организующая программа, кото­ рая выполняет объединение и привязку друг к другу от­ дельных компонентов, составляющих законченную про­ грамму, поиск требуемых компонент, компиляцию из них нужной программы и привязку блоков к физическим адресам в соответствии с расположением их в оператив­ ной памяти. Средства автоматизации программирования (САП) включают в себя язык «Кобол», предназначенный для программирования экономических задач, с трансля­ тором, язык символического кодирования (ЯСК) с транс­ лятором и машинную библиотеку стандартных подпро­ грамм (МБСП), ориентированную для формальной обра­ ботки единиц данных.

Системная диспетчерская программа (СДП) обеспе­ чивает функционирование системы в ритме, определяе­ мом производственно-хозяйственной деятельностью по расписанию и заданиям, поступающим от абонентов.

82