Введение к работе
Представляемая диссертация основана на материалах исследований : разработок /1-22/, выполненных автором за период 1983-1989 гг. в Іаучно-исследовательском вычислительном центре Московского государ-твенного университета им. М.В.Ломоносова. Она посвящена созданию [ развитию модульной аппаратуры для: автоматизации экспериментов і ядерно-физических и химических научных исследованиях; построения шогокреитных многоконтроллерных систем автоматизации, а также для опряжения ЭВМ различного класса.
Актуальность работы определяется широким распространением мо-[ульной аппаратуры в экспериментальных установках для научных ис-ледований и в устройствах комплексирования ЭВМ.
Разработанное в 1980 г. комитетом ESONE предложение КОМПЕКС, іасширяющее возможности использования магистрали КАМАК при усло-ии совместимости с последним, представило возможность использования тандарта КАМАК не только как "приборного" интерфейса, но и для потроєння систем пересылки и обработки информации. Эта возможность ыла существенно усилена при введении межкрейтной многоконтроллер-:ой магистрали КАМАК-КОМПЕКС /14/.
Согласно прогнозам, максимальная степень внедрения системы КА-1АК (КОМПЕКС) ожидалась в середине 80-х годов, а создание новых истем автоматизации на базе этого стандарта предполагалось целесо-бразным до 1990 года. Отмечалось, что система КАМАК найдет при-іенение в промышленной автоматике и сетях ЭВМ. В то время КАМАК влялся единственным международным признанным стандартом в обла-
сти автоматизации. Несмотря на то , что он появился в конце 60-х годов системы, созданные в этом стандарте, продолжают использоваться и п прогнозам будут еще применяться до 2000 года. Это предопределило вы бор его как основы для проведения работы. Следует также отметить, чт< появившаяся позднее магистраль VME в очень многих чертах повторяете, что было введено в протокол КАМАК-КОМПЕКС.
Целью диссертационной работы была разработка аппаратуры на осно ве. протокола КАМАК-КОМПЕКС, предназначенной для:
создания автоматизированных установок ядерно-физических и хими ческих экспериментов;
осуществления межкрейтной связи в многокрейтных автоматизиро ванных установках;
сопряжения экспериментальных установок с широко распространен ными ЭВМ различного класса (ряда " Электроника-60", ряда СМ, ряд ЕС ЭВМ);
создания прототипов систем связи разнородных ЭВМ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана система модулей, представляющая собой новый вари
ант традиционных систем модулей наносекундной логики. Разработанны
модули характеризуются улучшенными технико-эксплуатационными по
казателями по сравнению со своими аналогами.
2. Проведен расчет времени поиска запросов обслуживания :
магистрально-модульных системах при использовании метода опроса го
товности исполнителей. Результаты проведенных расчетов примепимі
для систем сбора и обработки информации при большом количестве е
источников. Получены аналитические выражения, позволяющие оценит:
необходимые временные показатели (время нахождения запроса обслужи
вания), а также аппаратные затраты (наличие буферных запоминающи:
устройств и их объем) необходимые для обеспечения эффективной работі
системы.
3. Известный способ проектирования крейт-контроллеров с введениеі
внутренней шипы доведен до уровня объединения плат посредством раз
витой внутренней магистрали, позволяющей связывать более двух плат
что дало возможность создавать многофункциональные контроллеры.
4. Во все интерфейсные крейт-контроллеры (кроме КИЕ-634) вве
ден режим доступа к внутренним управляющим регистрам с магистра
щ крейта, повышающий эффективность связных операций. В крейт-:онтроллерах были использованы новые схемные решения для реализации [нтерфейсных узлов.
-
На базе блоков, разработанных автором, были созданы новые систе-[Ы для автоматизации ядерно-физических и химических экспериментов.
-
Созданные прототипы систем связи ЭВМ показали принципи-льную возможность использования разработанных автором блоков для оздания сетей ЭВМ.
Практическая значимость работы.
Разработаны аппаратные средства для сопряжения ЭВМ различного ласса с аппаратурой КАМАК-КОМПЕКС (интерфейсные контроллеры рейта), дающие исследователю свободу выбора вычислительных средств ля построения измерительных систем. Все крейт-контроллеры спроекти-ованы с введением стандартной внутренней магистрали, что позволяет асширить их функциональные и улучшить эксплуатационные свойства, также использовать их отдельные части (платы) для решения раз-ичных задач автоматизации. Введение режима доступа к внутренним егистрам котроллера крейта обеспечивает гибкий механизм поиска за-росов обслуживания в системах, использующих интеллектуальные ав-эномные крейт-контроллеры, которые в ходе эксперимента нуждаются обслуживании со стороны центральной ЭВМ ( пересылка накопленных сспериментальных данных, загрузка новых программ и т.д.). Такой еханизм упрощает алгоритмы поиска источников запросов обслужива-ля, что снижает затраты на написание программного обеспечения и иеныпает время ожидания заявкой начала обслуживания.
Разработаны аппаратные средства для обеспечения межкрейтной связи многокрейтных многопроцессорных системах, а также средства, позво-іющие создавать автономные системы для накопления и пересылок экс-:риментальных данных. Использование указанных аппаратных средств іеспечивает многопроцессорную обработку экспериментальных данных, го позволяет увеличивать число каналов регистрации.
В блоки наносекундной импульсной логики были введены каналы [ектронного управления задержкой и включением-выключением кана->в. Для межблочных передач были использованы сигналы в уровнях шттерно-связанной логики (ЭСЛ), что позволило использовать на пе-здних панелях многоконтактные разъемы для ввода-вывода сигналов и уместить многоканальые модули в ячейках КАМАК единичной ширины.
Это, в свою очередь, вдвое повысило коэффициент использования крейта КАМАК. Снижено токопотребление за счет расположения токозадающих резисторов драйверов линий на входах модулей.
На основе разработанных аппаратных средств созданы автоматизированные системы для ядерно-физических и химических экспериментов в МГУ им. М.В. Ломоносова, ИФВЭ (г.Протвино) обработки изображений в ИФВЭ АН КазССР (г. Алма-Ата).
На базе разработанных автором крейт-контроллеров для микроЭВМ ряда "Электроника-60" и универсальных ЭВМ ряда ЕС созданы макеты систем комплексирования разнородных ЭВМ, которые являются прототипом локальных сетей ЭВМ.
Автор ззтттргтттает: .
1. Вывод аналитических выражений для расчета среднего времени
поиска запросов обслуживания методом опроса готовности исполнителей
в магистрально-модульных системах при индивидуальном или групповом
опросе, а также для расчета средней длины очереди запросов для тех же
случаев.
-
Новый вариант традиционных систем модулей наносекундной импульсной логики и их использование в системах автоматизации ядерно-физических и химических экспериментов.
-
Комплекс интерфейсной модульной аппаратуры:
для сопряжения ЭВМ различного класса с аппаратурой КАМАК-КОМПЕКС;
для организации межкрейтной связи в многопроцессорных много-крейтных системах на базе аппаратуры в стандарте КАМАК-КОМПЕКС;
для создания автономных систем, ориентированных на задачи накопления и пересылки экспериментальных данных.
4. Использование разработанной аппаратуры в системах автоматиза
ции ядерно-физических и химических экспериментов, а также в системах
комплексирования ЭВМ различного класса.
Апробация работы.
Материалы работы докладывались на международных симпозиумах по ядерной электронике ( XI - Братислава, 1983 г. /5/; XII - Дубна. 1985 г. /10/; IV - Протвино, 1986 г. /15/ ; V- Ташкент -1988 г.), Всесоюзных семинарах по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях. Основные результаты работы обсуждались
а научных семинарах и Ломоносовских чтениях в НИВЦ МГУ. Матери-лы работы опубликованы в журнале ПТЭ, сборниках научных статей и рактических пособиях НИВЦ МГУ им. М.В. Ломоносова.
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка ли-ературы и приложения и содержит всего 148 страниц печатного текста. Із них 134 страницы - с рисунками и таблицами; 8 страниц литера-уры из 67 названий и 4 страницы приложения (акты об использовании іазработанной автором аппаратуры).
