Содержание к диссертации
Введение
РАЗДЕЛ I. Управление в АОС. Задачи проектирования и моделирования 12
1.1. Диалоговые системы в задачах автоматизации обучения 12
1.2. Иерархическое строение АОС 18
1.3. Особенности функционирования подсистемы управления терминалами (ПУТ) АОС 21
1.4. Критерии эффективности функционирования ПУТ АОС 24
1.5. Методы моделирования АОС 28
1.6. Исследование методов расчета замкнутых сетей массового обслуживания (ЗСМО) 30
1.6.1. Точные аналитические методы расчета ЗСМО 30
1.6.2. Приближенные аналитические методы расчета ЗСМО 34
Заключение, 38
РАЗДЕЛ 2. Исследование и моделирование алгоритмов взаимодействия АОС с терминалами пользователей 40
2.1. Алгоритмы функционирования подсистемы управления с терминалами и способы их реализации...40
2.1.1. Обобщенный алгоритм реализации команд абстрактного терминала. 40
2.1.2. Организация вычислительных процессов, использующих ПУТ АОС 42
2.1.3. Планирование выполнения операций обмена данными с терминалами 47
2.1.4. Адаптация к составу используемого терминального оборудования и объему ОП...55
2.2. Расчет показателей функционирования АОС при работе с однородными пользователями 55
2.2.1. Методика расчета показателей функционирования АОС на основе приближенного метода 55
2.2.2. Двухфазная замкнутая сеть массового обслуживания (ЗСМО) с одним классом заявок 60
2.2.3. Многофазная замкнутая сеть массового обслуживания (ЗСМО) с несколькими классами заявок. 65
2.3. Расчет показателей функционирования АОС с разнородными показателями 70
2.3.1. Многофазная замкнутая бесприоритетная сеть массового обслуживания 73
2.3.2. Многофазная замкнутая сеть массового обслуживания (ЗСМО) с относительным приоритетом..78
Заключение 82
РАЗДЕЛ 3. Исследование способов организации буферной памяти и терминалов АОС и их моделирование 84
3.1. Способы организации и методы управления буферной памятью, предназначенной для обмена данными с терминалами 84
3.1.1. Организация буферной памяти терминалов 84
3.1.2. Способы реализации запросов на буферную память 89
3.2. Расчет показателей функционирования АОС при ограничениях на объем буферной памяти 90
3.2.1. Методика расчета показателей функционирования АОС при ограничениях на буферную память... 90
3.2.2. Замкнутая сеть с однородными пользователями 93
3.2.3. Замкнутая сеть с разнородными пользователями 100
3.3. Расчет показателей функционирования АОС при назначении дополнительной памяти 104
3.4. Определение числа пользователей АОС 108
Заключение 117
РАЗДЕЛ 4. Разработка и исследование подсистемы управления терминалами АОС МИИГА 119
4.1. Общая схема функционирования ПУТ АОС МИИГА ...119
4.2. Описание основных модулей ПУТ АОС МИЙГА 125
4.3. Экспериментальные исследования 139
4.3.1. Средства сбора статистики 139
4.3.2. Исследование среднего времени реакции АОС на основе аналитического моделирования и физического эксперимента 142
4.4. Программа определения максимального числа обучаемых при работе с АОС 145
Заключение 148
Основные результаты и выводы 149
Литература 152
- Диалоговые системы в задачах автоматизации обучения
- Организация вычислительных процессов, использующих ПУТ АОС
- Организация буферной памяти терминалов
- Общая схема функционирования ПУТ АОС МИИГА
Введение к работе
Задача совершенствования форы и методов подготовки кадров решается в настоящее время с помощью широкого внедрения вычислительной техники в учебный процесс. Необходимость интенсификации обучения, повышения качества преподавания за счет эффективного использования технических средств отмечена в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 г.", в постановлении Совета Министров СССР !Ь 725 от 26.07.79 г. "О мерах по дальнейшему оснащению высших учебных заведений", в решениях Политбюро ЦК КПСС (январь, 1985 г.) и мартовского (1985 г.) Пленума ЦК КПСС.
Одной из наиболее эффективных форм использования вычислительной техники в учебном процессе является применение автоматизированных обучающих систем (АОС), функционирование которых основано на диалоговом взаимодействии пользователей и ЭЩ. Разработка АОС осуществляется на основе программы по решению научно-технических проблем ГКНТ СССР 0.80.10 (задание 0.2 "Создать и ввести в эксплуатацию диалоговую обучающую систему в высших учебных заведениях и институтах повышения квалификации"), целевой программы Минвуза СССР на I98I-I985 гг. "Расширение и повышение эффективности применения ЭШ в учебном процессе и научных исследованиях" (шифр 3.4 "Мероприятия по разработке технического и программного обеспечения АОС"). Важным направлением в решении этой проблемы является ооздание семейства типовых АОС, совместимых на уровне языка описания обучающих программ. Такой подход обеспечивает независимость прикладного обеспечения АОС от используемых технических средств ЭШ, позволяет выполнять его тиражирование и тем самим избежать дублирования работ, связанных с его разработкой. Этот аспект отмечен в комплексной программе работ по созданию АОС, разработанный в НИИВШ, одоб ренной Коллегией и утвержденной приказом Минвуза СССР 1Ь 79 от 18.01. 79 г., где также говорится о целесообразности использования для этих целей средств вычислительных центров коллективного пользования (ЕЦКП) на базе ЕС и СМ ЭВМ в связи как с групповой формой организации учебного процесса, так и наибольшим распространением в вузах ЭВМ этих серий.
Широкое распространение диалоговых систем базируется на возрастающем производстве локальных н удаленных дисплейных комплексов различного технического исполнения, для организации взаимодействия о которыми используется и разрабатывается специальное программное обеспечение, входящее в состав операционной системы соответствующей ЭВМ. Это обеспечение предназначено прежде всего для программистов-профессионалов, между тем как основной контингент разработчиков обучающих программ для АОС составляют непрофессиональные пользователи ЭВМ. Этой причиной обусловлена необходимость создания специализированных средств в виде совокупности операторов языка описания обучащих программ (Я00П), которые: упрощают описание процессов взаимодействия с терминалами и отображения данных на экране дисплея; доступны пользователю, не обладающему специальными знаниями в области организации ЭВМ и их периферийных устройств; позволяют использовать обучающие программы, созданные на базе терминалов одного типа, на вычислительных системах с другим составом терминального оборудования.
Указанные средства образуют подсистему управления терминалами (ПУТ), входящую в состав управляющей части ЛОС.
Характерное для диалоговых систем (ДС) повышенное требование к времени реакции имеет особенно ваяное значение для АОС и предопределяет подход к разработке составляющих ее подсистем. При заданном комплексе технических средств ВЦКП и наборе операторов ЯООП, с по мощью которых программируется представление информации на экране дисплея, минимизации задержки, вносимой при обработке запроса пользователя подсистемой управления терминалами, возможна лишь на основе оптимальной организации вычислительного процесса, в рамках которого она функционирует, и рационального планирования операций ввода-вывода.
Обычный подход к проектированию многотерминальных диалоговых систем, в том числе и АОС, основывается на широком использовании возможностей операционных систем (ОС) для организации независимых вычислительных процессов, их согласования и управления на основе режима мультипрограммирования. Такой вариант построения существенно сокращает время разработки, однако при этом реализация управляющих функций ЛОС сопровождается значительным числом переключений между ней и ОС и соответствующими непроизводительными затратами времени на обработку запроса пользователя. Уменьшение этих затрат, а шесте с тем повышение быстродействия АОС может быть достигнуто на пути создания внутренних управляющих алгоритмов, требующих минимального числа обращений к средствам ОС и учитывающих характерные особенностив работе АОС. На основе указанного подхода обеспечивается повышение производительности АОС и, следовательно, эффективности её использования в учебном процессе.
Сказанное позволяет сделать вывод, что задача совершенствования методики проектирования подсистемы управления терминалами АОС является актуальной.
Целью диссертационной работы является исследование и разработка методики проектирования подсистемы управления терминалами АОС, функционирующей на базе ЕЦКП и вносящей минимальную задержку при обработке запроса пользователя, а также апробация результатов исследований при проектировании и реализации системы АОС МШГА.
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи: на основе современных принципов создания программного обеспечения сложных вычислительных систем установлено место подсистемы управления терминалами в общей иерархической структуре АОС, определен характер её взаимодействия с соседними структурными уровнями и обобщенный алгоритм функционирования; обоснован выбор в качестве модели, описывающей динамику функционирования АОС, замкнутой сети массового обслуживания (ЗСМО) с различными типами пользователей, классами заявок, матрицами переходных вероятностей, произвольными функциями распределения времени обслуживания в отдельных узлах и различного типа ограничениями на число одновременно обрабатываемых заявок; исследованы известные аналитические методы расчета ЗСМО, являющихся моделями диалоговых систем; проведен сравнительннй анализ способов реализации вычислительного процесса, в рамках которого реализуется ПУТ АОС, перечислена совокупность составляющих их задач и методов их решения, минимизирующих затраты времени на переключение менду АОС и операционной системой и образующих методику проектирования ПУТ АОС; предложен способ функционального использования буферной оперативной памяти (БОП), предназначенной для обмена данными с терминалами, и в том числе применение пакетных буферов, позволяющих сократить накладные затраты времени на организацию связи с терминалами за счет накопления отдельных информационных посылок и последующей выдачи целого "пакета" данных; разработан приближенный метод расчета средних значений показателей фушсционирования АОС на основе ЗСМО, являющейся моделью системы с различными типами терминального оборудования, терминальных операций ввода-вывода, обучающих программ; получены выражения для расчета среднего времени реакции АОС при ограничениях на различного типа БОН терминалов; разработан и программно реализован алгоритм отыскания максимального числа "активных" терминалов при заданных ограничениях на среднее время реакции и БОЯ терминалов; разработана подсистема управления локально и удаленно расположенными терминалами системы АОС МИИГА; проведены экспериментальные исследования АОС ШИТА, подтвердившие эффективность реализованных алгоритмов функционирования ПУТ и возможность использования разработанных методов расчета для оценки её динамических характеристик.
Научная новизна работы состоит в следующем: проведено исследование различных способов согласования управляющей части ПУТ АОС и управляющих модулей ОС, сокращающих число переключений между ними и тем самым уменьшающих накладные расходы времени при обработке запроса пользователя; выделены частные задачи проектирования ПУТ АОС, разработаны методы их решения и способы реализации, образующие методику проектирования ПУТ; разработаны средства, обеспечивающие возможность сравнения различных вариантов построения ПУТ, оценки временной задержки, вносимой ПУТ при обработке запросов пользователей, и базирующиеся на имитационном и аналитическом моделировании АОС в виде ЗСМО; на основе полученных результатов и выводов реализованы новые алгоритмы функционирования ПУТ системы АОС МВДГА.
Разработанные элементы методики проектирования ПУТ АОС, функционирующей на основе базовых программных и технических средств ВЦКП позволяют сократить потери времени на переключения между АОС и операционной системой, уменьшить временные расходы на установление связи с терминалами за счет объединения некоторых типов операций в одном акте взаимодействия. Такой подход обеспечивает умень шение времени реакции АОС на запрос пользователя и повышает эффективность ее работы в целом.
Метод аналитического расчета динамических показателей функционирования АОС представляет возможность рассчитывать оптимальные условия эксплуатации АОС: максимальное число пользователей, объем буферной оперативной памяти, - а также выявить "узкое место" системы с целью определения направлений для ее модернизации.
Программно реализованная подсистема управления терминалами АОС МИИГА обеспечивает пользователей АОС: при создании обучающих программ - удобными средствами в виде операторов языка описания курсов (ЯОК) для программирования процесса отображения данных на экране дисплея, что сокращает затраты на разработку обучавших программ и определяет независимость последних от типа терминального оборудования; при эксплуатации обучающих програмі - эффективным способом организации обмена данными с терминалами, который минимизирует задержку, вносимую подсистемой управления терминалами при обработке запроса пользователя.
Результаты проведенных исследований изложены в четырех разделах работы, содержание которых определяется общим характером решаемых в них задач.
В первом разделе излагаются общие вопросы проектирования и моделирования АОС с учетом характерных для них особенностей диалогового взаимодействия пользователей и ЭВМ. Делается вывод о необходимости использования при разработке типовой АОС базовых программных и технических средств ВЩП. Формируются специфические требования в АОС к подсистеме управления терминалами, в результате чего определяются основные выполняемые ею функции и перечень задач, решаемых при их реализации. Обосновывается выбор в качестве модели АОС для анализа динамических показателей ее работы зам кнутой сети массового обслуживания. Выполняется аналитический обзор известных точных и приближенных методов для их расчета.
Во втором разделе исследуются способы решения частных задач проектирования подсистемы управления терминалами АОС. Приводится обобщенный алгоритм ее функционирования и методы минимизации накладных временных затрат на его реализации с помощью использования внутренних для АОС средств по управлению процессами и ресурсами. На основе известных результатов в области ЗСМО разрабатывается метод приближенного расчета средних значений показателей функционирования АОС для моделей с произвольными функциями распределения времени обслуживания, несколькими классами заявок, несколькими категориями пользователей, дисциплинами обслуживания в порядке поступления и относительным приоритетом.
Третий раздел посвящен вопросам организации и управления буферной оперативной памятью (БОП), предназначенной для обмена данными с терминалами. Обосновывается необходимость использования нескольких типов буферов для выполнения соответствующих им типов терминальных операций. Выделена особая группа буферов, назначение которых состоит в накоплении информации, передаваемой на терминал, и последующей выдаче целого информационного "пакета". Они рассматриваются в качестве дополнительной памяти, выделяемой АОС для улучшения динамических показателей ее работы. В разделе такке развивается аналитический метод расчета для моделей ЗСМО, учитывающий ограниченный объем основной и дополнительной БОП. С учетом этих факторов разрабатывается алгоритм для вычисления максимального числа пользователей при ограничениях на время реакции.
В четвертом разделе описывается реализованная с использованием разработанных элементов методики подсистема управления терминалами автоматизированной обучающей системы АОС ЖИГА, а также результаты выполненного экспериментального исследования.
Диалоговые системы в задачах автоматизации обучения
Современный уровень развития науки, техники, производства, возрастающие объемы обрабатываемой информации, требования оперативности получения данных о ходе разнообразных процессов управления объектами народного хозяйства ставят задачи, решение которых немыслимо без использования средств вычислительной техники. Все множество этих задач мокно разделить на три основные группы: задачи, решение которых может быть выполнено только человеком; задачи, решение которых может быть полностью автоматизировано; задачи, решение которых может быть получено в результате интеллектуальных способностей человека и вычислительных возможностей ЭВМ. В решении последнего класса задач важную роль играют диалоговые вычислительные системы, в которых: человек управляет работой ЭВМ, т.е. каждый этап их взаимодействия состоит в запросе человеком на выполнение некоторого задания, исходные данные для которого подготовлены заранее или получены на предыдущих этапах взаимодействия; ЭВМ управляет работой человека, т.е. ЭВМ на основе некоторого алгоритма, составленного для достижения человеком определенной цели, управляет его деятельностью (обучает, контролирует и т.д.); этапы управления чередуются, например, ЭВМ помогает выбрать процедуру решения задачи, составить ее формальное описание, правильно представить данные и т.д., а затем выполняет указанную задачу. Эффективность системы "человек-ЭВМ" определяется сочетанием высокого быстродействия средств вычислительной техники, обеспечи-ващей доступ к болыпивя объемам информации и выполняющей все трудоемкие вычислительные операции, и возможностей человека. Области применения диалоговых систем весьма разнообразны и включают: системы автоматизированного проектирования; программирование и отладку программ; моделирование; информационно-поисковые системы; системы резервирования билетов; управления; подготовки производства; автоматизированные обучающе системы и т.д. Б основе функционирования многотерминальных диалоговых систем (ДС) на базе вычислительного центра коллективного пользования (ВЦКЇЇ) лежит сочетание относительно продолжи те льшх этапов обдумывания запроса пользователем и высокой производительности современных ЭВМ, технические возможности которых обеспечивают реализацию мультипрограммного режима tza,si] . Функции, выполняемые ДС, в значительной степени определяются классом задач, решаемых на ВІЩІ, и особенно разнообразны для ДС вузов, что связано с весьма обширным множеством характерных для них учебных и научных задач [56,571 Последний фактор определяет широкое распространение диалоговых автоматизированных обучающих систем САОС), использование которых обусловлено: возрастающими требованиями к уровню подготовки современных специалистов для решения актуальных задач науки, техники, производства; большой долей времени, затрачиваемого преподавателем на вы-полнение рутинной работы по контролю уровня знаний обучаемых; невозможностью адаптации преподавателя к индивидуальным способностям каждого обучаемого при групповой форме учебного занятия; способностью ЭВМ моделировать всевозможные физические явления и процессы, реальное воспроизведение которых является затруднительным или дорогостоящим. Целевая программа "Расширение и повышение эффективности применения ЭВМ в учебном процессе и научных исследованиях", утвержденная коллегией Минвуза СССР, предусматривает широкий комплекс мероприятий по повышению эффективности использования вычислительных средств вузов. Важное место в этом направлении принадлежит активно развивающимся в вузах системам коллективного пользования, использующим диалоговый режим работы, в том числе и автоматизированным обучающим системам [56,67,61,17,2,49,60] Диалоговый обмен информацией пользователя с машиной позволяет значительно сократить потери машинного времени и повысить производительность ЭВМ. С точки зрения пользователя диалоговый режим является более привлекательным, чем пакетный, и дает почву для большей интуиции и творчества, позволяет более полно исследовать сложные задачи 16S]. Именно диалоговые системы коллективного пользования смогут обеспечить наиболее эффективное применение вычислительной техники в вузах, для которых характерно групповое использование учебного оборудования. Основу автоматизированного обучения составляет программно-технический комплекс, предназначенный для получения его пользователями необходимых знаний по изучаемому предмету, а также соответствующих навыков и умений при их использовании на практике. Известные в настоящее время отечественные и зарубежные АОС [№,$3] позволяют представить их классификацию (рис.1-І), в которой в качестве основных выделим два признака: назначение и степень использования серийно выпускаемых технических средств ЭВМ и их базового программного обеспечения.
В зависимости от назначения могут быть выделены специализированные и универсальные АОС. Программно-технический комплекс специализированных АОС предназначен для использования в ограниченной области, которая характеризуется большой слокностью изучаемого объекта. Их примерами являются тренажеры и имитаторы, служащие для подготовки операторов, управляющих сложными технологическими процессами, летчиков и т.д. Такие системы обычно строятся на базе программного и технического обеспечения ЭВМ, специально разрабатываемого для соответствующего назначения.
Организация вычислительных процессов, использующих ПУТ АОС
Основу диалогового взаимодействия при автоматизированном обучении составляют чередующиеся этапы обдумывания пользователем и ввода очередного запроса и последующего формирования ответа в ЭВМ. Последний из них в свою очередь образуется из интервалов времени обработки данных и передачи сообщений на терминал. Таким образом, в общем случае для организации независимой работы множества пользователей необходима реализация параллельных вычислительных процессов нескольких типов, связанных: с организацией общего опроса терминалов (ожидание нажатия пользователем клавиши "Ввод" - сигнал ВНИМАНИЕ); с обработкой введенного запроса в соответствие с текущими значениями данных пользователя; с выполнением терминальных операций, не требущих фиксации сигнала ВНИМАНИЕ (преобразования FK). Кроме того, сюда же следует отнести процессы управления буферами оперативной памяти, исследование которых выполнено в разделе 3. Современные операционные системы располагают развитыми средствами организации независимых вычислительных процессов (макрокоманда ATTACH ОС ЕС DS8J), что позволяет реализовать различные алгоритмы функционирования управляющей части АОС.
Согласно наиболее простому из них все функции по управлению этими процессами и согласования совместного использования ими ресурсов системы целиком и полностью возлагается на супервизор ОС. При запуске в рамках АОС создаются вычислительные процессы (подзадачи ОС ЕС), число которых соответствует числу пользователей С"активных" терминалов). Соответственно в рамках каждого из этих процессов организуется подпрограмма отработки сигнала ВНИМАНИЕ от конкретного терминала, а также процессы, для выполнения других терминальных операции (рис.2.2.а). Такой способ наиболее прост в реализации, однако требует чрезмерного расхода оперативной памяти (ОП) на построение индентичных управляющих блоков и подпрограмм, ничем не отличающихся для однотипных терминалов.
Согласно другому способу для кадцого типа терминалов создается одна общая подпрограмма обработки сигнала ВНИМАНИЕ, которая может функционировать, например, в виде подзадачи ОС (рис.2.2,б). Она взаимосвязана с главной управляющей программой АОС (диспетчером, монитором и т.п.). Последняя активизируется при нажатии одним из пользователей клавиши ВВОД и инициирует (или порождает подзадачу ОС) вычислительный процесс соответствующего пользователя. По завершении обработки запроса он переводится в состояние ожидания нового ввода (подзадача ОС уничтожается). Отметим, что в обоих описанных случаях запуск других операций обмена с терминалами мозкет быть выполнен непосредственно в рамках соответствующего процесса, при этом все функции, связанные с очередностью выполнения операций для отдельных терминалов возлагаются на супервизор ОС. Такой подход позволяет организовать дисциплины обслуживания в порядке по-отупления и с относительным приоритетом, задаваемым в соответствии с категорией пользователя. Реализация дисциплины обслуживания с абсолютным приоритетом является затруднительной и требует специальной доработки средств ОС, поскольку операции ввода-вывода планируются супервизором до их завершения.
Третий способ организации внутренних задач АОС обеспечивает такое построение главной управляющей программы (ТЛІ), при котором управление последовательностью выполнения запросов на обмен данными с терминалами (и другими НУ) осуществляется не супервизором ОС, а ІУП. Сложность построения ІУЇЇ при этом возрастает, на нее возлагаются дополнительные функции по построению и ведению системы очередей, отслеживанию состояния задач и обработке завершения ввода-вывода. Однако сокращаются временные расходы на дополнительную передачу управления супервизору ОС, а также появляется возможность организовать более гибкую дисциплину обслуживания.
Управление выполнением отдельных терминальных операций, не требующих фиксации сигнала ВНИМАНИЕ, при этом может осуществляться супервизором ОС (в случае создания соответствующей подзадачи ОС) или реализуется ІУГІ. Б последнем случае для каждого вычислительного процесса пользователя необходима специальная область ОП для сохранения текущего состояния соответствующих областей данных, регистров процессора, а также фиксации состояния процесса (активный, ждет в очереди, ждет завершения операции обмена данными и т.п.)
Организация буферной памяти терминалов
Реализация процессов управления памятью в общем случае связана о ограниченным ее общим объемом и определяется алгоритмами ее совместного использования программами и данными, необходимыми для обработки заявок множества пользователей АОС. На рис.3.1 представлен наиболее характерный пример функционального распределения оперативной памяти, выделенной для работы АОС, в котором могут быть выделены две области. Одна из них необходима для постоянного хранения резидентных программ и данных, другая служит для размещения транзитных программ, а такие содержит наборы буферов, которые выделяются по запросам внутренних процессов АОС для выполнения различных операций, в том числе и операций обмена данными с внешними устройствами. К этой, второй области и относятся функции АОС, связанные с управлением оперативной памятью. В настоящем разделе исследуются способы построения и реализации буферной памяти, необходимой для обмена данными с терминалами.
Простейшим способом организаии буферной оперативной памяти (БОП) для терминалов является предоставление каждому внутреннему процессу АОС блока памяти, объем которого соответствует размеру экрана соответствующего терминала. Это позволяет избежать дополнительных издержек на реализацию процессов выделения-освобождения буфера, однако обладает серьезным недостатком, состояшим Б малоэффективном использовании буфера в связи с тем, что: информация, необходимая для вывода на терминал, не всегда имеет емкость полного экрана; большую часть диалогового взаимодействия с ЭВМ пользователь находится в состоянии обдумывания или формирования очередного запроса и в это время буфер не используется. Эффективность использования БОП повышается при организации буферного пула емкостью п. буферов ( п. N , п. - число пользователей), каждый из которых выделяется внутреннему процессу АОС только при необходимости выполнить обработку или обмен данными. По окончании действий, связанных с полученным буфером, он должен быть освобожден. Б зависимости от типа предъявляемых пользователю данных, метода формирования информационного образа экрана терминала, можно выделить следующие способы использования буфера ОП терминала . 1. Длина буфера соответствует размеру экрана терминала. Информация в нем формируется за счет однократного процесса перезаписи из другой области ОП (возможно, с частичным преобразованием) или путем модификации данных, предварительно считанных с экрана, после чего буфер выводится на терминал и освобождается. 2. Длина буфера также соответствует размеру экрана, однако информация в нем формируется поэтапно. Каждый этап сопровождается некоторой вычислительной процедурой, в результате которой образуется некоторая часть данных, предназначенных для отображения на экране. По завершении этапа и заполнении полученными данными соответствующей им области в буфере информация в последнем может быть сохранена на внешнем запоминающем устройстве, а сам он освобожден. Новый запрос на получение буфера формируется на следующем этапе вычислительной обработки, когда возникает необходимость заполнения информацией очередной части буфера. Указанный процесс завершается выводом- на экран терминала полностью сформированного буфера 3, Длина буфера меньше размера экрана тергшнала, что обусловлено следующими особенностями в характере диалога и режиме работы АОС: длина выводимой информации меньше длины экрана; изменяется информация только отдельной части экрана, возможно, весьма незначительной; важным для использователя является не только факт получения информации, но и порядок ее воспроизведения на экране с учетом временных интервалов между-последовательными операциями записи; АОС функционирует при заданных ограничениях на объем оперативной памяти, что не всегда позволяет использовать буферы большой длины. Поскольку в реальном случае могут применяться все перечисленные способы вывода информации на экран тергшнала, наиболее эффективным является функциональное определение буферной памяти. Оно достигается путем создания нескольких буферных пулов. Длина буфера и их число задается на основании используемых длин данных и частоты выполнения соответствующих запросов на их вывод. Определяя взаимосвязь мевду буферной памятью и командами абстрактного терминала, можно классифицировать совокупность буферов в соответствии с их длиной и назначением следующим образом: буферы, необходимые для задания информации в управляющих командах AT. Их длина обычно не превышает единиц байтов, что позволяет выделить эту группу лишь принципиально. На практике они могут быть либо совмещены с другими буферами, либо отнесены к области параметров вычислительного процесса пользователя; буферы, требующиеся для модификации части информации на экране или для чтения данных ограниченной длины. Размер этих буферов может варьироваться в зависимости от объема передаваемой информации и соответствовать, например, длине строки экрана; буферы, необходимые для выполнения команд чтения-записи информации полного экрана терминала. Их использование связано как с применением соответствующих информационных команд AT, так и с выполнением некоторых управляющих команд, которые выполняют всевовможнне сдвиги на экране путем последовательности двух команд чтения и записи.
Общая схема функционирования ПУТ АОС МИИГА
Автоматизированная обучающая система АОС МИИГА C26Jявляется диалоговой системой коллективного пользования, предназначенной для создания,обслуживания и обеспечения работы программ автоматизированного обучения (автоматизированных учебных курсов - АЛО. Она функционирует на базе технических средств ЕС ЭВМ. Дяя создания ЛУК используются средства специализированного языка описания курсов (ЯОК), являющегося языком интерпретирущего типа, на уровне которого обеспечивается совместимость с типовой для вузов страны системой АОС ВУЗ. АОС МИИГА поддерживает работу пользователей в четырех режимах: - диспетчера, выполняющего системные функции по регистрации пользователей, файлов курсов, отдельных АУК и т.п.; - преподавателя, ведущего непосредственно занятия со студентами; - автора, осуществляющего программирование и отладку АУК; - студента, выполняющего работу под управлением АУК. Основное назначение ДС типа АОС, состоящее в обеспечении работы обучаемых под управлением АУК, при которой элементарные этапы их взаимодействия с ЭВМ образует последовательность логически связанных действий, определяет выбор в качестве основного критерия оптимизации построения АОС критерий минимума времени реакции на запрос пользователя. На основе указанного критерия осуществляется выбор как общего варианта построения АОС, так и частных задач проектирования подсистемы управления терминалами, исследование которых проведено в разделах 2 и 3. При реализации ПУТ АОС МИИГА были использованы следующие принципы, определяющие способ ее реализации: организация внутренних средств по управлению вычислительными процессами и ресурсами АОС; реализация алгоритма первоочередного запуска терминальных операций, не требующих фиксации сигнала ВНИМАНИЕ, и организация общей очереди запросов на обслуживание; использование стандартных средств, обеспечивающих взаимодействие с терминалами (ІЇДЦ и БТВД): разбиение ПУТ A0G МИИГА на два основных резидентных модуля: форматизации и управления терминалами. Первый осуществляет преобразование команд AT к последовательности макрокоманд ФТ и методу доступа; второй иницирует выполнение макрокоманд МД ОС; определение в качестве основной дисциплины обслуживания запросов к ресурсам АОС дисциплины с относительным приоритетом, задаваемым каждому внутреннему процессу АОС на основе категории пользователя; организация нескольких типов буферов, используемых для выполнения опоераций обмена данными с терминалами. Основными являются телебуферы, длина данных в которых не может превышать 100 байтов; использование двух этапов адаптации ПУТ к составу терминального оборудования и объему ОП: генерации и запуска. На этапе генерации определяется максимальное число терминалов каждого типа, используемых в АОС, и число телебуферов. На этапе запуска конкретизируется число и тип запрошенных терминалов, выбираются соответствующие типы модулей ПУТ и строится буферный пул накопителей (пакетных буферов) в соответствии с объемом заданной ОП. Подсистема управления терминалами АОС МИИГА обеспечивает: работу пользователей с терминалами дисплейных комплексов ЕС7906, ЕС7920 и ЕС8564 (АП-64); стандартный сценарий диалога (основной алгоритм) для всех типов пользователей (рулонный со стиранием); возможность программирования процессов обмена данными с терминалами в прикладных модулях АОС МИИГА посредством команды абстрактного терминала -макрокоманды ЛОС МИИГА-CWKre(см.4.2); возможность программирования процессов обмена данными с терминалами в АУК с помощью подмножества языка описания курсов ЯОК. К этом подмножеству относятсяГЗб,69,7В1: 1. Операторы вывода данных на экран терминала с текущей позиции курсора: QV - выдать текст вопроса, ТУ - выдать текст комментария, VM - выдать текст комментария на непредсказуемый ответ; 2. Оператор ожидания ввода ЕР; 3. Оператор управления терминалом DE Функции последнего оператора весьма разнообразны и включают: VB - стереть экран; 0Е(гп,п)_ установить курсор в п.-ю позицию т-й строки; ФВ munttmXtr %tJ - заполнить часть экрана, начинащуюся с п,-й позиции т,-й строки и кончающуюся лх-її позицией м, -її строки, символом ё , ФВ 1/Р} т, п -сдвинуть информацию на экране на гп строк вверх, при этом курсор установить в позицию п строки Ы т f где Ы - число строк экрана; ФВ Щт,п,? - считать без ожидания нажатия клавиши ВВОД в телебуфер информацию, начиная с л -й позиции гп -її строки экрана, длиной . Кроме того, специальные средства программирования на ЯОК позволяют: считывать и записывать данные произвольной длины в специально выделенную область ОП, начиная с м-й позиции m -ной строїш; организовать запрос на ввод с ограниченным временем ожидания; реализовать дополнительные санкции для терминалов с наиболее развитыми техническими возможностями: защиту полей экрана, повышенную яркость, работу с функциональными клавишами. Перечисленные средства ЯОК достаточно просты для понимания и использования, не требуют специальных знаний в области программирования процессов обмена данными с терминалами и позволяют автору обучающего куроа реализовать любые формы представления данных на экране.
