Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Системы типа «приоритетная задача!фоновая задача». Такие системы обычно выполняют на малых ЭВМ (PDP-11, М-6000; HP-210Q; СМ-4 и Др.)- Они рассчитаиы на обеспечение отдельных экспериментов средней сложности. Работа ЭВМ в рассматриваемой системе программируется таким образом, что сбор и сортировка данных, а также управление экспериментом имеют высший приоритет, в то время как обработку данных и их анализ выполняют как фоновую задачу с низким приоритетом. Другими словами, обработка результатов ведется в то время, когда в систему не поступают данные от экспериментальной установки. Подробное закрепление приоритетов за разными функциями, выполняемыми ЭВМ, связано с тем, что в сборе данных и управлении экспериментом участвуют такие быстродействующие узлы, как оперативная память, канал прямого доступа, в то время как для обработки и анализа надо привлекать медленнодействующие устройства.
Системы типа «приоритетная задача/фоновая задача» широка используются в экспериментальной практике, и их применение рационально, когда мини-ЭВМ обслуживает один эксперимент. Если же к однопроцессорной машине подключают несколько эспери-ментов, то, несмотря на наличие режимов разделения времени, об-работа результатов в реальном времени затруднительна. Действительно, если эксперименты равноправны и несколько задач находятся в активном состоянии, то конкуренция при обращении к.
346
памяти, процессору, внешним устройствам существенно уменьшает общее быстродействие системы, так как много времени тратится па обработку прерываний и переключение с одной задачи на другую. Поэтому для обеспечения комплексных экспериментальных исследований создаются более сложные структуры.
Системы с централизованной архитектурой рассчитаны на одновременное выполнение нескольких задач. Они создаются на базе достаточно развитых больших ЭВМ, например БЭСМ-6, ЕС 1060, CDC 6600/760. Для ЭВМ этого класса характерно применение периферийных процессоров ввода—вывода, использование общей быстродействующей операционной памяти большой емкости, гибкой структуры прерываний и т. д. Для работы ЭВМ создают сложные операционные системы программирования. Однако опыт применения систем с централизованной архитектурой показал, что стоимость их очень велика, а в эксплуатации они недостаточно гибки и обладают сравнительно невысокими характеристиками. Более перспективными считаются сетевые децентрализованные системы.
Системы с функционально-децентрализованной архитектурой также создают для сбора и обработки данных в реальном времени ка исследовательских реакторах и ускорителях. Развитию этих систем способствует появление недорогих больших интегральных схем и микропроцессоров. Они позволяют принципиально по-новому подойти к разделению функций между аппаратными и программными средствами и в некоторых случаях функции, выполняемые программными средствами, возлагают на аппаратное оборудование.
В функционально-децентрализованной системе (рис. 7.15) создаются отдельные исполнительные узлы сбора и обработки данных, каждый из которых предназначен для выполнения характерных функций, связанных с автоматизацией определенного типа экспериментов. Исполнительные узлы соединяют с центральным узлом обслуживания, в который входят большой набор периферийных устройств и общая ЭВМ. В такой иерархической сетевой системе непосредственно с экспериментом связана программно-
Рис. 7.15. Система с функционально-децентрализованной архитектурой для сбора и обработки данных в реальном времени
349
управляемая модульная аппаратура (КАМАК), включающая микро-ЭВМ или интеллектуальные контроллеры. Работа этой аппаратуры управляется исполнительным узлом, в состав оборудования которого входят мини-ЭВМ с достаточно емкой оперативной памятью и минимальный набор внешних устройств: считыватель с перфоленты, телетайп и терминал для связи с центральным узлом.
Центральный узел содержит дорогостоящее периферийное оборудование и обеспечивает все функции, связанные с разделением общих ресурсов. Аппаратное оборудование центрального узла включает достаточно мощную ЭВМ с оперативной памятью емкостью до 100 К слов, магнитный диск, накопители на магнитной ленте, устройства ввода — вывода с перфокарт и перфоленты, по-строчно-печатающие устройства, графопостроители и др.
Особенности программного обеспечения систем реального времени будут рассмотрены далее, здесь только отметим, что для систем с децентрализованной архитектурой предусматриваются две подсистемы: одна — операционная подсистема исполнительного узла, а вторая обеспечивает связь с центральным узлом. Программирование ведется на языке высокого уровня, например на ФОРТРАНЕ.
Отметим, что в сетевых децентрализованных системах помимо аппаратуры, работающей на линии с экспериментом, предусмотрены автономные устройства: узел разработки программ, состоящий из телетайпа, дисплея и др., и дополнительные ЭВМ. Функциями узла разработки программ являются редактирование, компилирование, связь и организация библиотеки. Дополнительные большие ЭВМ служат для сложной окончательной обработки данных в нереальном масштабе времени.