Введение к работе
Актуальность задачи. Институт физики высоких энергий (ИФВЭ) проводит исследования в области физики элементарных частиц. Основным инструментом исследований является ускорительный комплекс У-70, состоящий из линейного ускорителя — инжектора ЛУ-30, бустерного синхротрона У-1.5, кольцевого ускорителя У-70 с системами вывода пучка на экспериментальные установки. Системы контроля и управления (СКУ) электрофизическими установками У-70 содержат центральные и локальные пульты операторов. В настоящее время пульты представляют собой сложные, объемные и дорогостоящие аппаратно-программные комплексы, включающие одну или несколько ЭВМ, алфавитно-цифровые терминалы, графические дисплеи, газоразрядные индикаторы, всевозможные панели управления, осциллографы и т.п. Все эти средства призваны обеспечить взаимодействие операторов с СКУ для наблюдения, анализа и управления технологическим оборудованием установок.
От уровня технических и программных средств организации диалога в значительной мере зависит эффективность функционирования СКУ. Развиваемые с начала 80-х годов идеи создания принципиально нового многооконного графического человеко-машинного интерфейса, в основе которого лежит технология растровой графики и поддержка этой технологии аппаратурой, существенно изменили средства вычислительной техники. Указанные факторы привели к тому, что с середины 80-х годов в ведущих мировых физических центрах на замену разнообразным устройствам интерактивного взаимодействия оператора с СКУ приходят графические рабочие станции.
В условиях отставания отечественной промышленности в области производства аналогичных средств вычислительной техники решаемые в ИФВЭ задачи проектирования СКУ ускорительно-накопительного комплекса (УНК) и модернизации СКУ У-70 предопределили необходимость собственной разработки средств машинной графики, обладающих адекватными техническими характеристиками и функциональными возможностями.
Цель работы — разработка базовой архитектуры и создание на ее основе спектра дисплейных систем для применений в составе оборудования пультовых и управляющих ЭВМ СКУ У-70 и УНК ИФВЭ. В процессе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи:
о Разработаны и реализованы на отечественной элементной базе функциональные модули дисплейной системы: видеопамять, видеоконтроллер и специализированный графический (растровый) процессор.
в Разработан программный интерфейс растрового процессора, реализующий набор графических функций высокого уровня и функций управления курсорами.
в Разработаны и реализованы на микропрограммном уровне алгоритмы формирования изображений и поддержки составных графических курсоров.
Научная новизна вошедших в диссертацию работ:
-
На основе анализа современных концепций реализации интерфейса с пользователем и требований, выдвигаемых задачами контроля и управления к средствам машинной графики, разработана гибкая модульная архитектура дисплейной системы.
-
Разработан базовый набор унифицированных функциональных модулей, на основе которых строится спектр дисплейных систем, удовлетворяющих различным требованиям к разрешающей способности мониторов, цветовой палитре, объемам видеопамяти, скорости формирования и вывода графической информации.
-
Впервые в отечественной практике создан специализированный процессор, выполняющий растровые операции в их классической интерпретации.
-
Предложен способ формирования и сопровождения составных графических курсоров в многозадачном режиме работы. Разработан и реализован набор функций управления курсорами.
Практическая ценность:
-
В ИФВЭ освоено опытное производство трех типов модулей аппаратуры дисплейной системы: видеопамяти, видеоконтроллера и растрового процессора в конструктиве "Электроника 60" (системная шина МПИ).
-
На базе разработанной дисплейной системы созданы 32-разрядные рабочие станции ВИТРАЖ. Станции использовались при исследованиях и разработке программных средств взаимодействия оператора с системой управления УНК ИФВЭ.
-
В рамках проекта "Модернизация системы управления комплекса УК-70 ИФВЭ" проведена разработка модулей дисплейной системы в конструктиве "Евромеханика" (системная шина BUS-1). Модули предназначены для применений в составе локальных пультов управления технологическими подсистемами ускорителя У-70 и бустерного синхротрона.
4. Разработки автора также применялись в составе контрольно-измерительного оборудования ряда информационно-вычислительных комплексов, созданных во Всесоюзном научно-исследовательском институте радиоаппаратуры (ВНИИРА).
Достоверность полученных результатов подтверждена актом о внедрении и использовании проведенных в диссертации разработок.
Апробация и публикации. Рассмотренные в диссертации вопросы докладывались и обсуждались на IV Всесоюзной конференции по проблемам машинной графики (Протвино, 1987), Межотраслевом совещании по проблемам САПР и СУБД (Протвино, 1990), I Национальной конференции пользователей DECUS, Россия (Протвино, 1992), II Международной конференции "Компьютерная графика в науке и искусстве" Графикон'92 (Москва, 19Э2) и научных семинарах ИФВЭ. Основные результаты опубликованы в работах [1-7].
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем диссертации составляет 96 страниц, включая 4 таблицы, 19 рисунков, 3 приложения и списка литературы из 73 наименований.
