Файл: Яковенко, Е. Г. Основы автоматизированных систем управления учеб.-метод. пособие.pdf

держания в связи с устареванием информации, а также с непредвиденными изменениями в производствен­ ном процессе (например, при изменении технологии, нормативов и т. п.). Формы организации памяти должны предусматривать возможность увеличения или уменьшения как объема отдельных массивов, так и самого перечня массивов. Отдельные изменения не­ обходимо вносить оперативно в ходе текущей экс­ плуатации системы.

Информационно-программная часть системы долж­ на содержать программы, реализующие расчеты для всех конкретных задач управления. Однако ограни­ читься разработкой только отдельных программ, имеющих узкое, строго определенное функциональное значение, было бы недостаточно. Комплексный подход к проектированию АСУП требует создания единой системы программ. Следовательно, нужна так назы­ ваемая метапрограмма, обеспечивающая увязку от­ дельных программ. Иначе говоря, организация комп­ лексной системы требует построения информационно­ программной части по иерархическому принципу: над частными программами должна быть поставлена про­ грамма-диспетчер, обеспечивающая в. заданные мо­ менты времени вызов в определенную память ЭВМ необходимых рабочих программ и соответствующих массивов информации. Кроме того, программа-дис­ петчер должна предусматривать возможность преры­ вания расчета по рабочей программе в случае необ­ ходимости перехода к решению новой задачи, а также последующее возвращение к прерванной задаче.

§ 4. Программно­ математическое обеспечение АСУ

Поскольку языком ЭВМ являются математические символы, описывающие порядок, логику и последова­ тельность действий над числами, необходим документ, управляющий процессом вычислений вплоть до выда­ чи результатов решения задачи.

Из этого следует, что программно-математическое описание задач управления занимает как бы проме­

115

жуточное положение между человеком и ЭВМ. Оно зависит от параметров ЭВМ. Математические симво­ лы, формулы, алгоритмы описывают существо решае­ мой задачи, а программы позволяют ЭВМ точно сле­ довать предписаниям и выполнять все операции вычислительного или логического процесса.

Программно-математическое обеспечение пред­ ставляет собой ту часть .проектной документации АСУ, которая создается в ходе рабочего проектиро­ вания. В частности, рабочий проект предусматривает подготовку альбомов шифров и кодов, машинных алгоритмов и программ решения задач управления, инструкций по их эксплуатации.

В рабочем проекте содержатся машинные алго­ ритмы и программы выполнения специальных проце­ дур, связанных с организацией электронной системы обработки данных и инструкции по их эксплуатации, а также инструкции по подготовке исходных данных для решения на ЭВМ и по использованию получен­ ных результатов.

Рассмотрим некоторые наиболее общие вопросы программирования, правила алгоритмизации, а также рекомендации по составу и содержанию стандартных и специальных программ для АСУ.

Процесс создания АСУ — это постепенная форма­ лизация технологии управления и систем обработки данных. Формализация задач управления завершает­ ся в рабочем проекте. Схематично это можно пред­ ставить в виде следующего последовательного набо­ ра этапов:

1

Программирование для ЭВМ

3

116

Внедрение современных АСУ предъявляет новые требования к инженерно-техническим работникам, экономистам заводоуправлений, предприятий и дру­ гих организаций. Они должны овладевать методами программирования. Речь идет об использовании алго­ ритмических языков, наиболее распространенным из которых является АЛГОЛ-60.

Обычный процесс формализации — от экономиче­ ской постановки задачи управления к выбору алго­ ритма и программированию — выполняется тремя разными специалистами-проектировщиками: эконо­ мистом или инженером, математиком и программи­ стом. Это усложняет процесс формализации и удоро­ жает работу. С использованием же алгоритмического языка для описания сущности задачи управления и ее содержания отпадает необходимость во многих работах по математизации и программированию. При такой организации проектных работ обеспечивается существенная экономия ресурсов и средств. Следова­ тельно, овладение знаниями алгоритмических язы­ ков — актуальная насущная задача, имеющая народ­ нохозяйственное значение.

ЭВМ автоматически выполняет такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление, а так­ же некоторые логические операции (например, сравнение). Решение каждой задачи управления сво­ дится к выполнению этих операций. Каждая операция выполняется ЭВМ с помощью управляющих сигна­ лов-команд.

Команда — это информация, представленная в форме, позволяющей ввести ее в машину, и опреде­ ляющая действия машины в течение некоторого вре­ мени. Последовательность команд образует про­ грамму.

Программа — совокупность команд, указываю­ щих, в какой последовательности машина будет ве­ сти обработку информации при решении задачи.

Программирование в широком смысле — это совокупность действий, подготавливающих задачи для их решения на электронных машинах. Программиро­ вание включает шесть этапов:

1) подготовка алгоритма решения задачи;

117

2)анализ 'исходнбй информации и ее распределе­ ние в «памяти» машины;

3)составление машинного алгоритма (блок-схема

.программы);

4)составление программы в условных адресах;

5)замена условных адресов рабочими;

6)запись программы на перфокарты и отладка

•программы.

Алгоритм решения задачи — это точное предпи­ сание о выполнении в определенной последовательно­ сти системы операций вычислительного процесса для решения задачи на основе произвольных данных. Ал­ горитм решения иногда называют схемой счета. Его составление предшествует составлению программы.

.Машинным алгоритмом называют правило решения

задачи, сформулированное на языке машины. При распределении информации в памяти машины необ­ ходимо знать общую емкость и порядок размещения

.информации в ячейках.

Под ячейкой понимается устройство памяти ЭВМ, предназначенное для хранения единицы информации фиксированной длины. Порядок размещения инфор­ мации называют разрядной сеткой машины. Емкость

•ячеек у разных типов машин различна. Так, в ячейку БЭСМ записывается 39 двоичных разрядов, ЭВМ

«Урал-11» — 24, «Мииск-22» — 37.

При записи слова в ячейку предварительно сти­ рается то, что в ней находилось. При пропитывании (извлечении) слова из ячейки «памяти» слово попрежнему сохраняется в ячейке.

В ЭВМ употребляется адресный принцип построе­ ния команд. Это означает, что в команде указывают­ ся не сами числа, над которыми нужно произвести арифметические действия, а адреса (номера) ячеек, в которых расположены эти числа.

Под адресом понимается номер, присвоенный каждой ячейке оперативной «памяти» машины. Все ячейки равны между собой: машина в любой момент может обратиться к любой ячейке. Ячейки «памяти» пронумерованы.

Количество адресов, указываемых в команде, ко­ леблется от одного до трех. Отсюда и машины делят­ ся на одно-, двух- и трехадресные. Имеются машины

118

и с большим количеством адресов. Возможности ЭВМ определяются не только быстродействием, объе­ мом «запоминающих» устройств, но и развитием на­ бора операций, выполняемых машиной — системой команд.

Полнота, целесообразность подбора операций влияют непосредственно на сложность программиро­ вания, объем программ и в конечном счете на произ­ водительность машины.

В системах команд различных электронно-вычис­ лительных машин обычно выделяются следующие группы команд операций: арифметических, логиче­ ских, посылочных; команд управления и выдачи ре­ зультатов; обращения к внешним накопителям.

Каждая команда реализует одну операцию, неза­ висимую от других. Арифметические, логические и посылочные операции выполняются над числами в арифметическом устройстве.

Команды управления обеспечивают организацию и управление вычислительным процессом в соответст­ вии с заданным алгоритмом задачи. С помощью этих операций автоматически осуществляется разветвле­ ние и выбор пути вычислительного процесса, повто­ рение группы команд в ходе счета и т. д.

Состав программ и алгоритмов в большой степени связан с содержанием проекта АСУ, перечня решае­ мых в нем задач и модели ЭВМ. Из этого следует, что программно-математическое (или, как его чаще называют, кратко-математическое) обеспечение (МО) АСУ можно разделить на две части. Первая — общее МО, которое в виде набора стандартных программ приобретается вместе с ЭВМ. Вторая — специальное МО, создаваемое всякий раз заново на каждом объ­ екте управления (что очень мешает типизации проект­ ных работ и распределению уже имеющихся про­ грамм в других АСУ, даже близких по содержанию).

Общее математическое обеспечение — это машин­ ная программа-диспетчер, библиотека стандартных подпрограмм для решения экономических, информа­ ционных и различных инженерных задач; алгоритми­ ческие языки (КОБОЛ, АЛГОЛ, АЛГЭК и др.) с транслирующими программами; тесты для наладки и технической эксплуатации машин.

119

Машинная программа-диспетчер — это операци­ онная система, обеспечивающая управление оборудо­ ванием машины в определенном режиме, организа­ цию счета и прохождения задач, обмен с внешним миром и связь с оператором. Машинная программадиспетчер является ядром системы обработки инфор­ мации, организующим работу специальных программ.

Внастоящее время наша промышленность вместе

сЭВМ поставляет еще недостаточное число программ для научных, инженерных расчетов и экономических задач.

Кспециальному математическому обеспечению

относятся: набор алгоритмов и программ для реше­ ния задач учета, планирования и управления; систем­ ная программа-диспетчер, решающая вопросы орга­ низации решения задач в масштабах всей системы; проблемно-ориентированные и специальные языки; набор транслирующих программ для них.

Кспециальным языкам системного МО относятся такие языки, как язык описания документов, инфор­ мационно-справочный, язык запросов (внешних обра­ щений), язык ответов, операционный язык, язык об­

работки массивов, моделирования производства. Автоматизированные системы .управления должны

иметь транслирующие системы с языка, ориентиро­

в АСУП ЭВМ или с машинно-ориентированного язы­ ка на машинный язык применяемой машины. Приме­ няются также трансляторы с машинно-ориентирован­ ных языков других типов машин, для которых накоп­ лен богатый набор стандартных алгоритмов, на соб­ ственный язык конкретно применяемой машины.

К общему математическому обеспечению добав­ ляется комплекс программ, который включается в операционную сеть ЭВМ и обеспечивает функциони­ рование АСУП.

Важным элементом, математического обеспечения является алгоритмический язык, примером которого может служить АЛГОЛ-60. Он разработан в 1960 г. Число «60» отличает настоящий язык от предвари­ тельного языка, который в свое время был назван

120