Автоматизированные системы управления атомных электростанций 2

• Название: Автоматизированные системы управления атомных электростанций 2
• Анкор: Ekzamen_I_Kollokvium.docx
• Дата: 06.03.2018
• Размер: 1.06 Mb.
• Имя файла: Ekzamen_I_Kollokvium.docx
• Тип: Документы; #16306
• страница: 35 из 40

20. Классификация ЭВМ по сфере применения.

Академик В.М. Глушков указывал, что существуют три глобальные сферы деятельности человека, которые требуют использования качественно различных типов ЭВМ.

Первое направление является традиционным — применение ЭВМ для автоматизации вычислений. Первые, а затем и последующие вычислительные машины классической структуры в основном и создавались для автоматизации вычислений.

Вторая сфера применения ЭВМ связана с использованием их в системах управления. Она зародилась примерно в шестидесятые годы, когда ЭВМ стали интенсивно внедряться в контуры управления автоматических и автоматизированных систем. Новой сфере работ в наибольшей степени отвечали мини-ЭВМ. Именно они стали использоваться для управления отраслями, предприятиями, корпорациями. Для выполнения этих работ в настоящее время применяются в основном ПЭВМ.

Третье направление связано с применением ЭВМ для решения задач искусственного интеллекта. Напомним, что задачи искусственного интеллекта предполагают получение не точного результата, а чаще всего осредненного в статистическом, вероятностном смысле. Это направление постепенно набирает силу. Во многих областях науки и техники создаются и совершенствуются базы данных и базы знаний, экспертные системы. По существу, ЭВМ уступают место сложнейшим вычислительным системам.

Даже это краткое перечисление областей применения ЭВМ показывает, что для решения различных задач нужна соответственно и разная вычислительная техника.

Выделим три большие группы ЭВМ:

- большие ЭВМ;

- вычислительные комплексы и системы;

- малые ЭВМ.

Подобное разделение нельзя воспринимать как классификацию по техническим параметрам. Это, скорее эвристический подход, где большой вес имеет предполагаемая сфера применения компьютеров.

Большие ЭВМ. Основное назначение больших ЭВМ — выполнение работ, связанных с обработкой и хранением больших массивов информации, проведением сложных расчетов иисследований в ходе решения научно-исследовательских задач. Работа на больших ЭВМ требует высокой квалификации и опыта. Для неспециалиста в области вычислительной техники большие ЭВМ практически недоступны. В Советском Союзе класс больших ЭВМ составляли ЭВМ семейства ЕС. Название каждой модели образуется из букв ЕС и порядкового номера модели, например: ЕС-1020, ЕС-1022, ЕС-1065. ЭВМ данного семейства разрабатывались совместно различными коллективами стран — членов СЭВ. Первые модели этого семейства появились во второй половине 60-х годов.

Для размещения всех устройств большой ЭВМ требуется машинный зал площадью не менее 100 м², а для ЭВМ, например, ЕС-1065 —площадью 350 м². Внешнее оформление ЭВМ семейства ЕС — несколько однотипных шкафов разного назначения.

Большинство АСУ верхнего уровня государственного управления в РФ (в силовых структурах, банках, на транспорте, в связи и т.д.) оснащены машинами семейства ЕС.

После подписания соглашения с фирмой IBM в марте 1993 года Россия получила право производить 23 новейшие модели-аналоги ЭВМ S/390. По расходам на управление и эксплуатацию эти машины оказываются эффективнее других вычислительных средств.

Вычислительные системы. Вычислительные системы состоят из нескольких одновременно работающих ЭВМ или процессоров. Все ЭВМ связаны между собой линиями (проводами) связи. Они могут дублировать друг друга, а могут находиться в резерве. Вычислительные системы строят на различных принципах в зависимости от цели их использования. Вычислительные системы, состоящие из нескольких ЭВМ, называются многомашинными вычислительными комплексами, из нескольких процессоров и общего поля памяти — мультипроцессорными вычислительными системами. И тот, и другой тип вычислительной системы служит для повышения производительности и надежности работы. Пользователи подключаются к вычислительным системам через терминалы, расположенные на их рабочих местах.

Терминалами называются удаленные от ЭВМ устройства ввода-вывода информации, подсоединяемые к ЭВМ через специальные каналы связи. Наиболее распространенный тип терминала — дисплей.

Многомашинные вычислительные системы отечественного производства выпускались на базе ЭВМ семейства ЕС.

Мультипроцессорные вычислительные системы выпускались на базе мини- ЭВМ семейства СМ.

Малые ЭВМ — это наиболее распространенный тип ЭВМ. Общей чертой представителей этой группы являются небольшие габариты и удобство эксплуатации. На некоторых моделях компьютеров без труда может работать человек, имеющий минимальные знания в области вычислительной техники, но являющийся специалистом в другой сфере деятельности.

Среди малых ЭВМ выделены следующие подгруппы: мини-ЭВМ, микроЭВМ, персональные компьютеры, микрокалькуляторы.

Мини-ЭВМ. До появления микроЭВМ и персональных компьютеров мини-ЭВМ целиком определяли класс малых ЭВМ. В отличие от больших ЭВМ мини-ЭВМ очень легко приспособить к управлению различными производствами. Особенно широко они внедрены в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Основные функции их — контроль и управление технологическими процессами в реальном масштабе времени. Для этой подгруппы малых ЭВМ не требуются специальные помещения. Их внешнее оформление — минимум два шкафа (высотой 1,8 м, шириной 0,8 м), куда вставляются блоки, и рабочий стол с дисплеем.

Первой мини-ЭВМ была 12-разрядная PDP-5, созданная в 1963 г. американской фирмой DEC и предназначенная для управления ядерным реактором.

В Советском Союзе малые ЭВМ начали появляться с 1959 г.: «Сетунь» (Москва); затем УМ1-НХ (Ленинград); «Днепр» (Киев); управляющие вычислительные комплексы для АСУТП на основе агрегированных средств вычислительной техники (АСВТ-М) М-6000, М-7000, М-400 и т. д.

«УМ1-НХ» — малогабаритная управляющая цифровая вычислительная машина, предназначенная для автоматизации управления производственными процессами. Серийно выпускалась ее с 1963. Построена на потенциальных маломощных транзисторных схемах (общая потребляемая мощность ЦВМ 220 ва); в оперативном запоминающем устройстве использованы миниатюрные интегральные элементы.

Отличительная особенность машины — относительно высокая эксплуатационная надежность (благодаря резкому снижению энергетического уровня работы элементов; основное напряжение питания — 1,7 в). Для расширения области применения машины разработаны внешнее многоканальное устройство ввода—вывода, управляющий комплекс с переменной комплектацией на основе «УМ1-НХ». УМ1-НХ стала одной из самых дешевых отечественных управляющих вычислительных машин.

АСВТ-М (агрегатный комплекс средств вычислительной техники на микроэлектронной элементной базе) представляет собой набор агрегатных устройств, предназначенных для компоновки информационных и управляющих вычислительных комплексов (УВК), работающих в реальном масштабе времени. На их базе могут быть также созданы автоматизированные системы управления агрегатами, цехами и производствами, а также вычислительные центры.

Каждое из устройств АСВТ-М представляет собой конструктивно и функционально законченное изделие с унифицированными входами и выходами.

По функциональному назначению вся номенклатура агрегатных модулей АСВТ-М делится на устройства центрального управления и переработки информации, хранения информации, связи с объектом, связи с оперативным персоналом, внутрисистемной связи, выхода на внешние (внесистемные) линии связи, согласователи.

Агрегатный комплекс допускает последующую модернизацию и наращивание системы управления.

В АСВТ-М используют семейства ЭВМ: М-40, М-400, М-6000, М-7000.

Управляющие вычислительные комплексы М-6000 и М-7000 - наиболее распространенные из серии АСВТ-М. Они имеют развитую и совершенную систему связи с объектом управления и оперативным персоналом, широкую систему команд и достаточно полное внутреннее математическое обеспечение.

Базовая конфигурация комплекса М-7000 включает процессор и одно ОЗУ на 16 Кслов, а также таймер, перфоленточное устройство ввода и вывода и печатающее устройство. Были разработаны комплексы более сложных конфигураций, включающие дополнительные устройства и большое число терминалов.

В 1974 г. В СССР была организована совместная работа в содружестве со странами — членами СЭВ. Создано унифицированное стандартное семейство мини-ЭВМ, которое получило название системы малых (по другой версии – «советчик мастера») - (СМ) ЭВМ. В 1976—1980 гг. выпущены модели первой очереди: СМ-1, СМ-2, СМ-3, СМ-4. Эти модели программно совместимы с моделями АСВТ-М: СМ-1 и СМ-2 с М-6000, М-7000; СМ-3 и СМ-4 с М-400.

В УВК СМ ЭВМ агрегатные модули выполняются в виде автономных, конструктивно законченных, комплектных блоков с автономным питанием и встроенной вентиляцией. Они реализованы в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии (МЭК) и размещены в стандартных стойках без каких-либо конструктивных доработок. Такая реализация значительно упрощает проектную компоновку, монтаж, модернизацию и обслуживание СМ ЭВМ по сравнению с АСВТ-М.

СМ ЭВМ построена как агрегатная система средств, позволяющая компоновать.управляющие вычислительные комплексы с различным составом оборудования и обеспечивать замену одного устройства другим аналогичного назначения без изменения общего функционирования системы.

МикроЭВМ— это компьютеры, где в качестве элементной базы использован микропроцессор. Предназначены они для работы в режиме индивидуального общения человека с ЭВМ, хотя имеется возможность в некоторых случаях работать одновременно и нескольким пользователям. Все оборудование микроЭВМ размещается в пределах стола. На микроЭВМ могут работать как специалисты в области вычислительной техники, так и неспециалисты, имеющие некоторый багаж компьютерных знаний. Основные технические характеристики микроЭВМ находятся на уровне мини-ЭВМ и некоторых моделей ЕС. Их стоимость намного меньше, а надежность существенно выше.

В СССР широко использовались отечественные микроЭВМ «Электроника С5», «Электроника 60», «Электроника НЦ», «Электроника 100», «Электроника К1». Из первых моделей наиболее хорошо себя зарекомендовала «Электроника 60», которая кроме высоких технических характеристик имела совместимость с «Электроникой 100/25», СМ-3, СМ-4.

Персональные ЭВМ по своим характеристикам аналогичны микроЭВМ. Однако существует ряд признаков, по которым был выделен именно этот подкласс. Одним из самых важных признаков является создание при работе на ЭВМ таких условий, когда пользователь, имеющий минимальные знания в области вычислительной техники, чувствует себя за пультом управления персональным компьютером удобно и комфортно. Достигается это наличием в памяти ЭВМ большого количества сервисных, а также специально разработанных для пользователей — специалистов в конкретной области программ.

Микрокалькуляторы можно отнести к подклассу микроЭВМ, где отсутствует внешняя память. Предназначены они для проведения небольших расчетов, удобны в эксплуатации. Для работы на микрокалькуляторах в программном режиме надо знать принципы программирования на машинно-ориентированном языке.