13. ЭВМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
Два-три десятилетия назад первые ЭВМ были однопроцессорными. Программисты подготавливали программы с учетом их последовательной отработки, когда в определенный момент времени отрабатывалась только одна программа. В каждой программе также последовательно с помощью центрального процессора ЭВМ выполнялись отдельные команды. Время исполнения программ было невелико, обычно в пределах нескольких секунд или нескольких минут. Однако во время отработки одной программы ЭВМ не может использоваться для решения других задач.
Современные ЭВМ также производят отработку программ в пакетном режиме. Такие программы записаны на языках, которые применялись ранее, например Бейсик, Фортран и Кобол. Однако обеспечение техническими средствами и организация выполнения задач в современных ЭВМ подверглись изменениям. В настоящее время еще существует небольшое количество однопроцессорных ЭВМ. Последние отличаются малыми размерами и невысокой стоимостью. Большие универсальные (оформленные в виде стойки) ЭВМ в настоящее время никогда не предназначаются для реализации одной непрерывной последовательности программ.
Прежде чем приступить к дальнейшему рассмотрению материала, следует предположить, что читатель до некоторой степени знаком с программированием на ЭВМ в пакетном режиме и что большинство читателей настоящей главы возможно уже имеют опыт программирования на ЭВМ на языке Бейсик, Фортран или другом ориентированном на пользователя языке, рассчитанном на последовательную отработку программ. Однако читатели, не являющиеся программистами, не должны чувствовать себя дилетантами в этом вопросе, поскольку в действительности настоящая глава, как и книга в целом, посвящена не программированию на ЭВМ, по крайней мере не программированию на языках Бейсик и Фортран. Предметом рассмотрения в настоящей главе является современная ЭВМ, функционирующая в реальном времени. Такая ЭВМ обеспечивает практически одновременный контроль и управление большим количеством роботов или автоматизированных производственных установок. Программисту, имеющему опыт программирования на языке Бейсик или Фортран, может показаться странным, что ЭВМ может контролировать или управлять большим количеством производственных установок одновременно.
В дальнейшем при изложении материала ключевым будет слово «одновременно». Современные ЭВМ все еще исполняют в один и тот же момент времени лишь одну кодированную команду. Однако быстродействие таких ЭВМ дает возможность совершать быстрые переходы от программы к программе, используя режим разделения времени. Это позволяет производить одновременный контроль нескольких производственных установок.
Даже однопроцессорные ЭВМ 50-х и 60-х гг. имели некоторые возможности для контроля состояния своего периферийного оборудования. При этом было важно обеспечить прерывание отработки программы и исполнить диагностические подпрограммы при возникновении механической неисправности в приводе устройства считывания с перфоленты, дисководе или, в худшем случае, в самом центральном процессоре. Такая возможность самодиагностики в развитом виде применяется в современной робототехнике и при автоматизации производства. Если возможна организация прерывания однопроцессорной ЭВМ при создании аварийной ситуации в основном оборудовании, то имеется аналогичная возможность прерывания для решения задач с высшим приоритетом. Эта идея привела к разработке (в начале 60-х гг.) концепции работы
ЭВМ в режиме разделения времени. В то время основной областью применения ЭВМ все еще оставалась обработка данных. Однако с появлением возможности работы в режиме разделения времени любая программа, находящаяся в режиме длительной отработки, может быть прервана на несколько миллисекунд. Этот интервал времени необходим для полного исполнения небольшой программы, которая введена с клавиатуры терминального устройства в ЭВМ. Концепция разделения времени практически исключает ожидание программистом отработки небольшой программы при отработке большого пакета программ. Центральный процессор может обеспечить отработку большого количества таких небольших программ. При этом у пользователя создается впечатление, что ЭВМ используется исключительно им. Такое впечатление особенно правдоподобно в случае, когда основной задачей ЭВМ является реализация небольших программ, вводимых с удаленных терминалов. Среди первых таких систем, использующих режим разделения времени, были системы резервирования, функционирующие в реальном времени, распространенные на авиалиниях в 60-х гг.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
