ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аспекты автоматизации эксперимента из "Применение ЭВМ в химических и биохимических исследованиях" Чтобы дать более полное представление об этом вопросе, сообщим некоторые основные сведения об устройстве и функциях цифровой вычислительной техники, применяемой для проведения лабораторного эксперимента в неавтономном режиме. [c.15] Характерной чертой всех цифровых ЭВМ лабораторного масштаба является относительно небольшая оперативная память, обеспечивающая обычно 4 или 8/С слов для произвольной выборки цифровых данных или программ из запоминающего устройства. Однако этот объем памяти оказывается вполне достаточным для выполнения операций управления научно-исследовательской аппаратурой и (при тщательном программировании)—для довольно сложной обработки информации. [c.15] Хотя отдельным машинным командам соответствуют довольно простые операции, из них (команд) можно составить программу , позволяющую осуществить чрезвычайно сложные математические расчеты. [c.16] Поскольку быстродействие ЭВМ очень велико (примерно 10 — 10 команд в 1 с), даже самые сложные вычисления производятся с фантастической скоростью. Например, для перемножения двух целых чисел (по п битов каждое) с помощью программы, состоящей из 50 или 60 команд, требуется около 200 мкс. Таким образом, за одну секунду ЭВМ без арифметического устройства выполняет 5000 операций перемножения, а при наличии такого устройства— уже 100 000. [c.16] Цифровую вычислительную машину можно назвать простодушным устройством, которое после соответствующего разъяснения осуществляет только самые простейшие вычисления, но с ослепительной быстротой. В то же время оно неутомимо и универсально, легко программируется и выполняет бесконечно разнообразные вычислительные, логические процедуры или команды управления. Кроме того, это устройство способно различными способами взаимодействовать с научно-исследовательской аппаратурой и даже общаться с исследователем. Именно благодаря этому качеству оно является универсальным приспособлением для автоматизации эксперимента. [c.16] Автономные ЭВМ. Большинство исследователей знакомо с вычислительными системами автономного типа блок-схема одной из них представлена на рис. 1-1. [c.16] В некоторых случаях в лаборатории может быть установлен дистанционный терминал (типа телетайп), с помощью которого исследователь передает программы и данные на центральную ЭВМ и получает распечатку результатов. [c.17] Однако важной характерной чертой всех методов использования автономной вычислительной системы является то, что информация передается в ЭВМ через какую-либо промежуточную запоминающую среду и обрабатывается с некоторой задержкой. В зависимости от способа приема экспериментальных данных и srч передачи их на центральную ЭВМ, а также срока получения ре-Ззультатов и скорости их интерпретации может чрезвычайно за- у медлиться изменение условий проведения эксперимента, основан- f нoe на результатах предыдущих опытов. [c.17] Наиболее важной ее особенностью является наличие прямой связи между ЭВМ и экспериментом, которая может проходить через электронный интерфейс. [c.17] Чтобы обеспечить быструю обработку экспериментальных данных, собранных под управлением ЭВМ, их можно вместе с программами хранить непосредственно в оперативной памяти или считывать в нее по мере необходимости. При этом результаты быстро передаются исследователю с помощью телетайпа, построчно-печа-тающего устройства, осциллографа или какого-либо другого приспособления. [c.17] Кроме этого, ЭВМ может быть запрограммирована так, что непосредственная связь с экспериментом будет осуществляться через электронные или электромеханические устройства управления типа полупроводниковых переключателей, реле, шаговых двигателей, сервомоторов или каких-то других устройств, активизирующихся при изменении уровня аналоговых сигналов. [c.18] Преимущество применения неавтономных вычислительных систем состоит в следующем. Во-первых, в таких системах человек не выполняет роль элемента коммуникационного звена между ЭВМ и экспериментом связь осуществляет электронный интерфейс, несравнимо лучше соответствующий характеристикам ЭВМ и свободный от природных недостатков, вследствие которых человек является неподходящим элементом коммуникационного звена. [c.18] Например, ЭВМ может принимать входные данные со скоростью порядка 10 —10 точек в 1 с и одновременно передавать управляющую информацию или команды в подключенную научно-исследовательскую аппаратуру. Если бы такую связь осуществлял человек (автономное использование ЭВМ), то срабатывание всей системы в целом (т. е. проведение эксперимента и обработка данных) происходило бы на несколько порядков медленнее. Кроме этого, электронные устройства в большинстве случаев являются более надежным, объективным и точным средством передачи информации. [c.18] Во-вторых, неавтономный режим дает возможность непосредственно управлять экспериментом с помощью ЭВМ. Это позволяет при организации автоматической системы в лаборатории или при планировании эксперимента в полной мере использовать способность ЭВМ к выполнению сложных логических операций и процедур принятия решений. [c.18] Еще одним преимуществом использования ЭВМ в неавтономном режиме является устранение многих организационных и технических трудностей, характерных для автономного метода. Мгновенное срабатывание непосредственной линии связи между ЭВМ и экспериментом позволяет располагать эти два узла системы наиболее удобно, даже при их размещении на очень большом расстоянии один от другого. [c.19] Кроме этого, отсутствуют затруднения, типичные Дv Iя автономного метода введения данных в ЭВМ. [c.19] Важным аспектом использования неавтономных ЭВМ, на который следует обратить особое внимание, является необходимость записи некоторых, а иногда и всех, программ в машинном коде или на языке ассемблера. [c.19] Программирующие языки высокого уровня (например. Фортран) не могут быть использованы для математического обеспечения неавтономных ЭВМ. Программы на этих языках занимают значительный объем памяти и выполняются сравнительно медленно. Этот факт следует учитывать при организации систем для автоматизации эксперимента на основе малых неавтономных ЭВМ. Перед исследователем, желающим использовать малую ЭВМ для выполнения эксперимента, встает грандиозная задача — овладение программированием на машинном языке. [c.19] Вернуться к основной статье