ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Современные ЦВМ для решения инженерных задач из "Инженерные задачи в нефтепереработке и нефтехимии" Наше время знаменательно бурным ростом внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) различными промышленными объектами. Чем объяснить такой рост именно в последнее время Ведь промышленные объекты существуют давно и также давно стоит проблема грамотного управления ими. Собственно желание получить максимальную эффективность от вложенных средств, по-видимому, присуще человеку вообще, а МЗ тематический аппарат для решения такого типа задач разрабатывался еще в прошлом веке. [c.49] Пожалуй, главной причиной роста популярности АСУ является появление современных быстродействующих вычислительных машин. Дело в том, что управление конкретными промышленными объектами требует очень сложных и громоздких вычислений, которые, как правило, в принципе выполнимы лишь на ЦВМ. Без быстродействующих вычислительных машин вся современная теория оптимального управления, по-видимому, была бы достаточно абстрактным разделом математики и имела бы весьма ограниченное практическое применение. [c.49] Важную роль в расширении использования ЦВМ сыграла разработка их хорошего математического обеспечения. Уже первый опыт использования вычислительных машин в 50-х годах показал, что разработка программ для них является очень длительным, трудоемким и дорогостоящим процессом. Современные ЦВМ имеют несколько алгоритмических языков для решения задач в различных областях (АЛГОЛ—для решения научных аадач, ФОРТРАН — инженерно-технических, КОБОЛ — экономических, СИМСКРИПТ — процессов моделирования и т. д.). Кроме того, они снабжаются специальными комплексами программ, обеспечивающими удобство общения человека с машиной, снижение трудоемкости программирования, эффективное использование вычислительных машин. Такие комплексы программ получили название операционных систем. [c.49] Развитое математическое обеспечение позволило интенсивно готовить кадры программистов. [c.49] История развития электронной вычислительной техники охватывает относительно короткий период времени. Первая вычислительная машина, в которой для выполнения арифметических и логических операций использовались электронные схемы, появилась в 1945 г. Однако за этот период электронная вычислительная техника совершила большой скачок. В настояш,ее время в ее развитии принято выделять следующие три этапа (три поколения ЦВМ). [c.50] Первый этап характеризовался производством электронных вычислительных машин на радиолампах (первое поколение ЭВМ). Число ламп достигало нескольких тысяч. Электронные вычислительные машины на лампах отличались относительно высокой стоимостью и выдвигали жесткие требования к своей эксплуатации (охлаждение, большая мощность источника энергии и т. п.). Надежность была низкой и быстродействие относительно невысоким. [c.50] Второй этап — создание ЭВМ на полупроводниках (второе поколение ЭВМ) охватывает 50-е годы. Надежность и быстродействие машин второго поколения значительно возросли, а габариты уменьшились. [c.50] Третий этап начинался в 60-х годах. Вычислительные машины третьего поколения создаются на интегральных схемах, их надежность и быстродействие возросли еще больше, габариты резко сократились. [c.50] На рис. П-1 приведена блок-схема управляющей ЦВМ и показана взаимосвязь ЦВМ с объектом управления. [c.50] ЦВМ содержат нижеперечисленные устройства. [c.51] Арифметическое устройство. Выполняет арифметические и логические операции. Последние могут изменить порядок выполнения команд в зависимости от фактических значений анализируемых или сравниваемых чисел. [c.51] Для второго поколения ЦВМ возникли первые семейства программно-совместимых вычислительных машин, имеющих единый способ кодирования информации и одинаковые или кратные длины машинных слов. Система команд и математическое обеспечение у всех машин такого семейства либо одни и те же, либо система команд и математическое обеспечение младших моделей по своим возможностям являются составной частью старших моделей. Таким образом программа решения задачи, выполненная на младшей модели семейства, может быть выполнена и на старшей модели. [c.52] Пр—процессор К —канал П —перфоратор ПУ —печатающее устройство ВП —внутренняя память НМЛ —накопитель на магнитной ленте СчУ— считывающее устройство. [c.52] Для машин третьего поколения характерно создание аппаратных средств поддержки операционных систем. Сюда относятся микропрограммное управление, а также системы адресации и ввода — вывода. В системы ввода — вывода были включены достаточно сложные устройства обмена, получившие название каналов. [c.52] ЦУУ—центральное устройство управления ОП —оперативная память АУ — арифметиче ское устройство —регистры общие 3 —регистры с плавающей запятой. [c.53] Рассмотрим типичную схему ВС, представленную на рис. П-2 [3. [c.53] Процессор. Процессор представляет собой устройство, выполняющее арифметические и логические преобразования информации (арифметическое устройство) и управляющее выполнением команд программы (устройство управления). Структурная схема процессора и основных информационных связей между его устройствами и памятью представлена на рис. П-З [3]. [c.53] Принцип действия процессора следующий. Центральное устройство управления ЦУУ системы определяет порядок выполнения команд и осуществляет их выборку по адресам из оперативной памяти ОП. Затем оно расшифровывает команды, вырабатывает управляющие сигналы, соответствующие коду операции, выделяет адреса участвующих в операции данных, которые из памяти ОП подаются в арифметическое устройство. АУ выполняет над этими данными соответствующие действия и помещает результаты в память ОП, либо в регистры общие (/ Ообщ) или с плавающей запятой (/ 0п. а). [c.53] Каналы ввода — вывода [3]. Стремление совместить работу процессора с работой периферийных устройств ввода — вывода в ВС привело к выделению функций управления работой периферийных устройств из центрального устройства управления и передаче их каналу, что придает периферийным устройствам автономность. [c.54] Если требуется осуществить обмен информацией между периферийными устройствами и процессором или памятью (иначе говоря, если надо выполнить команды ввода — вывода), то процессор посылает в канал соответствующую команду. После этого он продолжает свою работу, не дожидаясь обмена информацией. [c.54] Вернуться к основной статье