Вычислительных устройств

нормальной эксплуатации технических средств системы, обеспечения эффективной разработки рабочих программ обработки информации и решения задач управления; организации вычислительных процессов в ЭВМ. Структура программно-математического обеспечения управления ТС представлена на 2.5. Подробное рассмотрение автоматизированных систем управления конкретными технологическими объектами проведено в гл. 17.

Используются ОС ЕС версия 6.1, система автоматизации проектирования информационной базы МАРС — ПРОБА, ОС РВ СМ версия 2.0, а для обеспечения совместного функционирования ЭВМ ЕС с СМ-4 — пакет прикладных программ «Обмен-2». При разработке производственной операционной системы АСУ ГПС должны реализоваться принципы комплексного подхода к решению вопросов программного обеспечения вычислительных процессов в УВК модулей АСУ ГПС, функциональных задач, а та,кже автоматизации проектирования всех видов обеспечения АСУ и создания,, программных средств их адаптации к конкретным условиям производства. Решая эти задачи, необходимо обеспечивать модульность программного обеспечения, функциональную избыточность алгоритмов решения типовых задач управления и их ориентацию на использование единой информационной базы. Осуществление этих принципов проектирования программного обеспечения создает основу для разработки адаптивных типовых проектов АСУ ГПС, а также обеспечивает организацию обмена информацией в рамках интегрирования АСУ ГПС между всеми ее модулями, централизованное управление вычислительными ресурсами, использование типовых алгоритмов, реализующих основные функции управления ГПС и использование всеми модулями АСУ ГПС массивов единой информационной базы.

ность вычислительных процессов, при которой повторяются одни и те же процедуры, но над различными операндами (элементами информационных массивов), расположенными упорядочение в памяти. Поскольку операнды, обрабатываемые при повторениях цикла, имеют разные адреса, можно для каждого повторения составить свою последовательность команд, отличающихся адресными частями. На 9.12, а в качестве простого примера показан одномерный информационный массив, в котором выделены кружками подлежащие обработке операнды а0, а\, ... ..., a*_i, расположенные последовательно со сдвигом на q ячеек. Программа состоит из групп команд ( 9.12, б), повторяющих один и тот же цикл вычислений, причем каждая последующая отличается от, предыдущей только приращением на q адреса операнда а/. Однако при таком подходе программа решения задачи оказывается слишком длинной, а ее составление — чрезмерно трудоемким.

Синхронизация вычислительных процессов осуществляется с помощью семафоров ( 15.16).

Для распараллеливания выявляется возможность разделения алгоритма на несколько параллельно выполняющихся вычислительных процессов, которые оформляются в качестве самостоятельных работ на различных процессорах. При этом по окончании некоторых этапов расчета должен происходить обмен информацией между работами. Время счета от начала счета до первого обмена, между обменами или между обменом и окончанием работы называется шагом. Каждый программный модуль работы выполняется за один шаг. Обмен информацией между модулями происходит только в конце их. Принятые предположения облегчают, но не ограничивают анализ сложных программ.

алгоритмов решаемых задач и согласования вычислительных процессов, реализуемых в отдельных процессорах. Эти вопросы легче решаются при структуре типа «трубопровод», которая предполагает наличие нескольких, но на этот раз независимых процессоров, соединенных между собой так, что информация на выходе одного процессора является входной информацией для другого процессора. Процессоры образуют информационный «трубопровод», так что процессоры обрабатывают последовательно части задачи, при этом каждая часть задачи в какой-то момент времени проходит через каждый процессор.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

ОПИСАНИЕ РАЗВЕТВЛЯЮЩИХСЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

ОПИСАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

14. Шаньгин В. Ф., Костин А. Е. Микропроцессоры: Организация вычислительных процессов на микроЭВМ.— М.: Высшая школа, 1984.

В основе вычислительных процессов на машине лежит определенный метод приближенного решения: замена интеграла интегральной суммой, замена дифференциального уравнения уравнением в конечных разностях и т. п. Однако не каждый из приближенных методов приспособлен к особенностям автоматического счета на цифровых ЭВМ.

Вычислительные возможности микроЭВМ оказались достаточными для создания на их основе в рамках ЭВМ четвертого поколения, нового по ряду эксплуатационных характеристик и способу использования типа вычислительных устройств,— персональных ЭВМ (персональных компьютеров), получивших в настоящее время широкое распространение.

Уникально малые, еще недавно показавшиеся бы фантастическими размеры микропроцессоров и микроЭВМ при достаточно больших вычислительных и логических возможностях, их дешевизна и 'высокая надежность представляют собой огромный качественный скачок в развитии вычислительной техники, расширивший практически беспредельно сферу использования цифровых вычислительных устройств и сделавший возможным создание на основе микропроцессоров, микроЭВМ, персональных компьютеров и микроконтроллеров, непосредстиенно встраиваемых в приборы, машины, оборудование и технологические процессы.

Для удобства использования в схемах вычислительных устройств триггеры обычно имеют два выхода: прямой Q (называется также «выход 1») и инверсный Q («выход О»). В единичном состоянии триггера на выходе Q высокий уровень сигнала, а в нулевом — низкий. На выходе Q наоборот.

6.2. Иерархия языков описания вычислительных устройств

Потребность в формализованных средствах описания структур и функционирования цифровых устройств машин определяется не только и не столько задачами обучения, сколько потребностями современной методологии проектирования ЭВМ. В последней существенное место занимают моделирование на ЭВМ проектных решений в целях их проверки и оптимизации, автоматизация с помощью ЭВМ конструирования вычислительных устройств и их отдельных узлов и синтез контрольных и диагностических тестов и т. д. Для этого необходимы формализованные описания проектируемых устройств. Без формализованных описаний нельзя достигнуть соответствующего взаимопонимания между объединенными общим проектом разработчиками отдельных функциональных устройств.

Отметим, что нет четкой границы между уровнями рассмотрения, на ЧоТорЫх можно использовать те или иные языки описания. Например, операционные блоки можно описать средствами языка описания функционирования вычислительных устройств (язык APL), но такое описание окажется во многих случаях недостаточно детализированным и наглядным. Работу устройства ЭВМ можно описать на языке микроопераций,

Таблица 6.1. Иерархия языков формализованного описания вычислительных устройств____________________

До сих пор речь шла о так называемых детерминированных объектах (устройствах, машинах, системах), при рассмотрении которых не учитываются действия случайных факторов. Учет случайных факторов (сбоев, отказов, потоков запросов на обработку программ и др.), необходимость в котором возрастает по мере перехода к рассмотрению более сложных вычислительных устройств и комплексов, требует привлечения методов описания и анализа дискретных стохастических систем. Для анализа подобных систем широко используется статистическое моделирование на ЭВМ процесса функционирования. Поэтому в качестве средства их описания могут служить языки моделирования дискретных стохастических систем (GPSS и др.)

3. Для чего нужны формализованные средства описания вычислительных устройств?

Перспективы широкого применения построенных на основе микроЭВМ и микропроцессоров управляющих вычислительных устройств (УВУ) и комплексов (УВК) для управления в реальном масштабе времени различными технологическими процесса-

6.2. Иерархия языков описания вычислительных устройств 164