Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

В первых машинах четвертого поколения применялись аппарат­ ная реализация подпрограмм, автоматическая отладка программ и большое число дистанционных пультов. Изменился и аппаратный состав ЭВМ: гораздо больше схем концентрировалось в перифе­ рийных и оконечных устройствах, а не в центральном процессоре, как это было раньше. Из-за больших требований к объему основ­ ной памяти ее стоимость оказывалась выше стоимости процес­ сора.

Внастоящее время экономический оптимум для полупровод­ никовой памяти приближается к емкости порядка 105 бит.

Ведущие зарубежные фирмы в области вычислительной тех­ ники в 1971 г. продолжали уделять много внимания разработке мощных универсальных вычислительных систем, которые в боль­ шей пли меньшей степени можно отнести к ЭВМ четвертого поко­ ления.

Внастоящее время происходит довольно быстрая эволюция

машин четвертого поколения, и ход этого процесса позволил уже сейчас, хотя и в общих чертах, определить аппаратные и про­ граммные особенности машин пятого поколения, появление кото­ рых ожидается ориентировочно в 1975—1978 гг. Многие машины четвертого поколения уже находились в стадии производства, когда машины пятого поколения проходили стадию лабораторных и проектных разработок. Для пятого поколения машин характерна тенденция к использованию больших интегральных схем (БИС), полупроводниковой памяти большой емкости, крупных системных блоков, языков программирования (и самой сущности программи­ рования), близких к естественным. Системы машин пятого поко­ ления рассчитываются на специализированные применения. Су­ щественно изменится сам принцип программирования. Тенденция к повышению уровня интеграции в схемах будет развиваться и дальше: в машинах этого поколения БИС будут выполнять функции целых подсистем, причем на одной подложке будет раз­ мещаться от 1000 до 5000 логических схем. Таким образом, вычис­ лительная техника приближается к тому периоду, когда вся ЭВМ будет выполняться на одной подложке в виде одной БИС. В табл. 8 приведены основные тенденции развития ЭВМ различных поколений.

В 1971 г. в производстве ЭВМ усилилась тенденция к увеличе­ нию выпуска малогабаритных машин. Создание больших ЭВМ четвертого поколения в последние несколько лет осуществляется более медленными темпами. Это объясняется тем, что при исполь­ зовании больших машин возникает множество сложных проблем, связанных с необходимостью использования дефицитной и дорого­ стоящей аппаратуры передачи данных. Кроме того, ряд трудностей возникает при программировании работы больших ЭВМ в режиме разделения времени. Все эти факторы способствовали повышению спроса на мини-ЭВМ и связанное с ними внешнее оборудо­ вание.

180

Мини-ЭВМ отличаются от прочих ЭВМ (малых, средних, боль­ ших) укороченной длиной машинного слова, меньшими габари­ тами, более ограниченными вычислительными возможностями и существенно меньшей ценой. По данным США за 1970—1971 гг., благодаря внедрению более усовершенствованных технологиче­ ских конструцпй и в результате конкурентной борьбы между фир­ мами цена мини-ЭВМ с длиной слова 8—24 разряда снизилась примерно в три раза. Спрос на мини-ЭВМ постоянно увеличива­ ется, а области их применения расширяются. Они незаменимы при управлении в реальном масштабе времени и с успехом заме­ няют большие ЭВМ и различные электронные логические системы.

22. СТРУКТУРА МИНИ-ЭВМ

Автоматизация отраслей народного хозяйства развивается в направлении создания иерархических автоматизированных систем управления и обмена информацией. Эти системы требуют

куда стекается из нижних ступеней большое количество предвари­ тельно обработанной информации, нужны вычислительные центры для ее переработки. Эти центры должны быть оснащены вычисли­ тельными комплексами высокой производительности с большими объемами оперативных и внешних запоминающих устройств, способными работать в режиме разделения времени.

На низших ступенях иерархии — для сбора первичной инфор­ мации управления непосредственно технологическими и хозяй­ ственными объектами — требуются массовые средства вычисли­ тельной техники, предназначенные для работы в реальном времени. Основные требования к этим средствам — небольшая стоимость, простота обслуживания и высокая надежность.

Эти средства должны непосредственно связываться с управля­ емым объектом, обеспечивать связь с оперативным персоналом объекта и с системами управления внешних ступеней иерар­ хии. Логическая организация должна предусматривать воз­ можность значительного расширения функций систем, их модер­ низации.

Этим требованиям наилучшим образом соответствуют совре­ менные мини-ЭВМ, на основе которых строятся управляющие вычислительные комплексы низших ступеней иерархии систем управления.

Управляющие вычислительные комплексы строятся по модуль­ ному принципу, позволяющему компоновать системы различного объема и функционального назначения из набора унифицирован­ ных устройств. Особенности функционирования этих комплексов определяются центральными процессорами. Процессоры представ-

182

ляют собой цифровые вычислительные мини-машины (мини-ЭВМ), снабженные системой прерываний и стандартизованными сопря­ жениями с памятью и внешними устройствами. Теоретически любая такая ЭВМ способна выполнять функции обмена информацией и управления любым объектом при условии, что она обладает доста­ точной производительностью и достаточно быстрой реакцией на внешние запросы с объекта. Однако, поскольку задачи обмена информацией и ее переработки в реальном времени для объектов различного типа имеют свою специфику, то целесообразно иметь несколько моделей мини-процессоров, специализированных каж­ дый для определенного класса объектов.

Первичные объекты автоматизации можно разделить на два типа.

Первый тип характеризуется переработкой информации от дат­ чиков физических величии. Это — непрерывные технологические процессы, системы автоматизации физического эксперимента и т. п. Для этих объектов возможна автоматизация с полным (или почти полным) исключением человека из контура процесса.

Второй тип объектов характерен тем, что в них процессы вклю­ чают человека в качестве обязательного звена. Это — сборочные цехи заводов, склады, магазины и т. п.; обмен информацией в таких системах управления производится через человека (в виде запросов с рабочих мест о требуемых деталях или товарах, ввода данных об их наличии и т. п.). Если обмен информацией между машиной и человеком происходит часто, а сложность вычислений невелика, то для таких объектов целесообразно применять мини-процессоры, работающие в двоично-десятичном коде. Подобные ЭВМ также весьма эффективны для выполнения экономических и финансовых расчетов, замены счетно-перфорационной аппаратуры на машино­ счетных станциях.

Непрерывные технологические процессы весьма разнообразны по функциям и сложности. Определяющие требования к сред­ ствам вычислительной техники для этих объектов — высокая на­ дежность и невысокая стоимость. Поэтому здесь целесообразно построение систем контроля и управления на основе мини-ЭВМ и мини-процессоров с закоммутированным алгоритмом или про­ граммой.

Мини-машины получили бурное развитие за рубежом в течение последних 10 лет. Первые мини-ЭВМ создавались в расчете на мас­ сового потребителя, который в большинстве случаев нуждался в решении сравнительно несложных задач и не располагал сред^ ствами для покупки мощных дорогих машин. Поэтому развитие мини-машин шло под девизом: минимальная стоимость и макси­ мальная простота обслуживания за счет небольшой разрядности и схемной простоты.

Решение этих задач оказалось возможным при появлении на рынке сравнительно недорогой ферритовой памяти большого быстродействия. Это позволило (при сохранении достаточной

183