Файл: Смирнов, К. А. Сбор, передача и обработка данных АСУ.pdf

грамм. Ежегодно ГФАП удовлетворяет около 2 тыс. зая­ вок да алгоритмы и' программы при 'Средней длине 'про­ грамм в 1500 команд. Если учесть, что средняя стоимость подготовки одной команды составляет 3 руб., тогда го­ довая экономия, получаемая при использовании готовых программ фонда, составит 9 млн. руб.

Следует отметить, что разработка программ для ЭВМ является чрезвычайно дорогостоящей операцией, соизме­ римой со стоимостью самих ЭВМ. Объясняется это низ­ кой производительностью труда программистов. За ру­ бежом на разработку математического обеспечения тра­ тится почти столько же средств (30—50%), сколько на разработку самих ЭВМ (50—70%). Так, например, в США из общих расходов на вычислительную технику на

в 1970 г. на математическое обеспечение было израсхо­ довано 7 млрд, долларов при стоимости ЭВМ, выпускае­ мых в этом году, равной 5 млрд, долларов.

2.7

СВЯЗЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА С ОБЪЕКТАМИ УПРАВЛЕНИЯ

Сравним комплектацию ЭВМ, предназна­ ченных для решения чисто математических задач (см. рис. 2.23) с ЭВМ, входящих в состав вычислительных комплексов АСУ (см. рис. 2.25). Нетрудно видеть, что ЭВМ автоматизированных систем управления в своем большинстве имеют специальные устройства, с помощью которых осуществляется взаимодействие машины с ка­ налами передачи данных, датчиками, исполнительными механизмами. Поскольку вид сигналов, принимаемых из каналов связи и от датчиков, различен, то также отли­ чен и порядок взаимодействия с ними. Эти вопросы сле­ дует рассмотреть отдельно.

С о п р я ж е н и е ЭВМ с и г н а л а м и с в я з и. Осо­ бенно важную роль играют вопросы сопряжения кана­ лов связи с вычислительными машинами в системах, работающих в реальном масштабе времени. В то же время количество таких систем быстро возрастает. Так,

N 6

90% всей информации, обрабатываемой на ЭВМ (7]. Эта цифра и объясняет то внимание, которое в настоящее

ЭВМ и каналами связи объясняются разницей 'методов передачи информации по линиям связи и между различ­ ными устройствами машины. В основных чертах это от­ личие заключается в следующем:

1. По линиям связи данные в большинстве случаев передаются последовательным кодом, в то время как в вычислительных машинах информация между ее от­ дельными устройствами передается обычно параллель­ ным кодом. Кроме этого, разрядность передаваемых по линиям связи кодовых комбинаций часто не совпадает

сразрядностью машинных слов.

2.Скорости передачи данных по каналам связи и быстродействие ЭВМ сильно отличаются друг от друга. Быстродействие некоторых современных машин дости­

гает 1—5 млн. операций в секунду при тактовой частоте, доходящей до Ш7 Гц, в то время как передача данных в основном производится в диапазоне скоростей от 50 до 4800 бод, иногда достигая нескольких десятков ты­ сяч бод.

3.Синхронизация работы всех устройств машины достигается с помощью единой частоты тактового гене­ ратора. При работе с каналами связи приходится ре­ шать задачу установления побитной и цикловой синхро­ низации с большим числом синхронных и асинхронных каналов связи, работающих от собственных источников синхронизации.

4.Центральное обрабатывающее устройство маши­

ны — процессор — рассчитан на работу с небольшим числом относительно быстродействующих вводно-.вывод- ных устройств, таких, как накопители на магнитных дис­ ках или барабанах, перфоленточным и перфокарточным

оборудованием.

Ввиду перечисленных выше обстоятельств, за исклю­ чением редких случаев, линии к машине подключаются не непосредственно, а через ряд промежуточных уст­ ройств, производящих различные преобразования ин­ формации. Обобщенная схема сопряжения каналов пе­ редачи данных (ПД) с ЭВМ приведена на рис. 2.33.

Для организации взаимодействия двух устройств или каналов связи и устрЪйств необходимо заранее опреде­

Ы7

лить число цепей и .порядок передачи сигналов по ним. В общем случае стыком называется перечень цепей и алгоритм обмена сигналами но этим цепям. Для каж­ дого вида стыка существует свой перечень цепей и по­ рядок передачи сигналов.

,5

Р и с . 2 .33 . О б о б щ е н н а я схе.м а с о п р я ж е н и я к а н а л о в с в я з и с Э В М

Основными вопросами, которые необходимо решать при сопряжении между каналами связи и ЭВМ, явля­ ются :

1)обмен сигналами с телеграфными каналами по це­ пям стыка С1, с модемом по цепям С2 и с устройствами защиты от ошибок (УЗО) по цепям СЗ;

2)первичная обработка информации в аппаратуре сопряжения (АС);

3)обмен информацией между АС и машиной посред­ ством цепей С4.

После того как со второй половины пятидесятых го­ дов на международных связях начала внедряться пере­ дача данных, Международным консультативным коми­ тетом по телефонии и телеграфии (МКК.ТТ) был разра­ ботан ряд стандартов, в числе которых есть стандарты, нормирующие число цепей, параметры сигналов и поря­ док обмена сигналами для стыка типа С1, С2 и СЗ. С учетом рекомендаций МККТТ в нашей стране разра­ ботаны различные виды УЗО и модемы, предназначен­ ные для работы по телеграфным и телефонным каналам.

Наиболее простым по конструкции является стык с телеграфными каналами (стык С1). Здесь для приема и передачи рекомендуется использовать пару цепей. Более сложным является стык с модемом и УЗО. Так, ианри-

118

мер, стык С2 содержит 48 цепей, из которых 35 исполь­ зуются для обмена информацией и 13 для автоматиче­ ского вызова абонента. Однако, как правило, в сущест­ вующих конструкциях модемов используется лишь необ­ ходимый минимум этих цепей. Так, например, в выпус­ каемом нашей промышленностью модеме «Аккорд-1200» используются лишь 17 цепей. Обмен информацией меж­ ду УЗО и АС осуществляется примерно по такому же принципу, как по цепям С2. Однако вследствие того, что в УЗО имеется буферная память, информация передает­ ся позначно, параллельным кодом.

Согласование перечисленных выше разнородных спо­ собов передачи информации по каналам связи и между устройствами ЭВМ осуществляется в настоящее время с помощью АС. В иностранной литературе аппаратуру сопряжения независимо от ее конструкции часто назы­ вают мультиплексором. Не следует ее путать с мульти­ плексным каналом ЭВМ, о котором уже говорилось выше.

Стыком С4 считаются принятые в ЭВМ серии IBM принцип обмена сигналами и номенклатура цепей меж­ ду процессором и оборудованием, управляющим рабо­ той большого числа низкоскоростных внешних устройств. Связь между АС и ЭВМ также может осуществляться через мультиплексный канал.

На рис. 2.34 приведена структурная схема АС, вхо­ дящей в состав ВК, работающего в реальном масштабе времени.

Несмотря на разнообразие принципов построения ап­ паратуры сопряжения при приеме информации из кана­ лов связи, с ее помощью могут выполняться следующие основные операции:

—электрическое согласование каналов связи, моде­ ма и АПД с системой элементов, на которой построена ЭВМ;

—регистрация и накопление первичных элементов сообщений — битов;

—сборка и накопление кодовых комбинаций.

Кроме того, в АС может выполняться ряд вспомога­ тельных операций, таких, как:

—повышение достоверности;

—оценка ‘искажений принимаемых 'Сигналов;

— формирование и анализ сигналов, используемых в системах связи с коммутацией каналов;

119

'Рис. 2 .3 4 . Ст.пукту-рная с х е м а 'со п р я ж ен и я к а н а л о з св я з и с Э В М р е зер в и р о в а н н о г о к о м п л ек с а о б р а б о т к и

.д а н н ы х

— преобразование кодовых комбинаций из последо­ вательной формы в параллельную.

При необходимости в АС выполняется и первичная обработка информации, под которой. понимается поиск служебных знаков и выработка в результате этого соот­ ветствующих сигналов или принятие определенных ре­ шений. Кроме того, в АС производится формирование относительно крупных частей сообщения — мащинных слов и блоков, состоящих из нескольких машинных слов. В таком виде информация передается в технологическую ЭВМ.

При передаче информации в линии связи часть из перечисленных выше функций выполняется в обратном порядке, а некоторые операции заменяются другими. Основными процессами обработки информации при этом являются:

—прием машинных слов или блоков из ЭВМ;

—разборка машинных слов и блоков на знаки;

—формирование служебных знаков и сигналов;

—выполнение функций повышения достоверности;

—преобразование элементов кодовой комбинации из параллельной формы в последовательную;

—передача битов в линии и каналы связи;

—выполнение функций побитной или позначной син­ хронизации с параллельно функционирующей аппарату­ рой сопряжения при работе в составе резервированно­

го ВК;

—выполнение операций по переключению при заме­ не основной ветви на резервную;

—передача различных тестов для осуществления из­

мерений на линиях связи.

Отдельные из указанных операций могут выполняться и в технологической ЭВМ. В каждом конкретном случае возлагаемые на АС функции определяются в основном резервом машинного времени технологической ЭВМ. Если основная производительность ЭВМ комплекса тра­ тится на обработку информации, то аппаратура сопря­ жения реализует все (или большинство) перечисленных выше функций. В качестве АС в данном случае может использоваться специализированная ЭВМ, предназначен­ ная для оптимальной реализации узкого круга операций.

Если у технологической ЭВМ имеется значительный резерв производительности, то большинство операций по сопряжению (исключая электрическое согласование с

121

линиями связи и некоторые другие функции) выполняет 'машина. АС при этом максимально упрощается.

Следует отметить, что в зависимости от рода осу­ ществляемых операций возможны и другие многочис­ ленные промежуточные варианты конструкции АС.

В зависимости от способа выполнения операций АС может быть построена по аппаратному, программному

исмешанному принципам.

Впервом случае функции по обмену информацией между АС и каналами связи выполняют индивидуаль­ ные устройства, число которых равно числу каналов свя­ зи. Так, например, регистрация сигналов, поступающих из телеграфного канала, производится приемными уст­ ройствами, в состав которых входят буферные накопи­ тели. Каждое из устройств подключено к соответствую­ щему каналу связи постоянно. Для обмена информацией между этими устройствами и ЭВМ используется согла­ сующее устройство, которое является групповым.

Устройства сопряжения, выполненные по аппаратно­ му принципу (их также называют устройствами с жест­ кой программой), довольно громоздки. Однако зало­ женная в них аппаратурная избыточность позволяет от­ казаться от горячего резервирования приемных и пере­ дающих устройств и перейти на более дешевый метод скользящего резервирования. Выход из строя отдельных приемных или передающих устройств лишь уменьшает емкость АС, но не выводит ее целиком из строя. Группо­ вое оборудование устройства сопряжения должно дуб­

лироваться.

■ Недостатком АС, построенной по аппаратному прин­ ципу, является малая гибкость, что не позволяет выпол­ нять новые, непредусмотренные заранее функции.

В устройствах сопряжения, построенных по про­ граммному принципу (их также называют устройствами с накопленной программой), первичная обработка ин­ формации производится с помощью программы, храня­ щейся в оперативном ЗУ. Большинство операций выпол­ няется посредством простых логических функций — пе­ ресылок, сравнений и т. д. Система команд такой АС рассчитана на оптимальную реализацию этих простых, но массовых операций. В результате АС превращается в узкоспециализированную ЭВМ, где вследствие пол­ ного использования быстродействия электронных эле­ ментов объем оборудования минимален. Однако если сравнить полный объем оборудования АС, построенной

122