Лекции по автоматизации и управлению

Подождите немного. Документ загружается.

компьютер имеет электронный адрес для получения и передачи данных. Затем

передающий компьютер передает сигнал, сообщающий о том, что передаются

данные. Когда они попадают в нужный компьютер происходит копирование.

Сигнал передается по кольцу до тех пор, пока передающий компьютер не

получит сигнал о том, что все данные передались. Сигнал передается через

каждый компьютер, и неудача одного компьютера отражается на всей сети.

ТОПОЛОГИЯ "ЗВЕЗДА - ОБЩАЯ ШИНА".

Сегодня многие топологии сетей являются комбинациями «Общей

шины», «Звезды» и «Кольца».

Например, топология «Звезда - Общая шина». В этой топологии

несколько элементов «Звезды» соединяются с линиями «Общей шины». В этой

комбинации, если один компьютер вышел из строя, это не скажется на сети.

Другие компьютеры будут связываться друг с другом. Если центральный вышел

из строя, то все компьютеры, подсоединенные к нему не будут

взаимодействовать с другими. Если центральный, который вышел из строя,

является связующим между двумя другими центральными, то сеть будет

разъединена, и сообщения между ними передаваться не будут.

Вопрос №44. Многопользовательские и

многозадачные операционные системы

Назначение ОС состоит в организации выполнения программ пользователей.

Для того чтобы выполнить какую-либо программу пользователь должен

передать в ОС сведения об этой программе. По способу передачи этой

информации различают ОС пакетной обработки и диалоговые ОС. (см. рис.).

Наиболее развитой системой пакетной обработки является оперативная система

ЕС ЭВМ.

Пакетная обработка может быть организована как в однозадачном, так и в

мультизадачном режиме.

Диалоговая ОС может быть предназначена для одновременного

обслуживания одного или нескольких пользователей. Однопользовательские

диалоговые ОС обычно разрабатываются для персональных ЭВМ.

Многопользовательские диалоговые ОС применяются на больших и малых

ЭВМ, оборудование пользователей. Однопользовательские ОС обычно не

обеспечивают мультизадачный режим работы, тогда как многопользовательские

ОС строятся как мультизадачные.

На следующем рисунке приведен вариант классификации ОС:

Операционные

Системы

Пакетной обработки Диалоговые

О-з М-з ОО-з ММ-з

С фчз Без вп С пчз

С пчз С вп С вп

С вп

Итак, теперь расшифруем все сокращения:

 О-з – однозадачные

 М-з – многозадачные

 ОО-з – однопользовательские однозадачные

 ММ-з – многопользовательские мультизадачные

 С фчз – с фиксированным числом задач

 С пчз – спеременным числом задач

 С вп – с виртуальной памятью

 Без вп – без виртуальной памяти

Несмотря на довольно четкую классификацию, на вопрос какая ОС лучше

нет однозначного ответа. Так например, при решении задач, требующих затрат

машинного времени, может оказаться более предпочтительней пакетная

обработка, тогда как задачи, время решения которых измеряется секундами,

удобнее решать с использованием диалоговых ОС.

Вопрос №46. Характеристики современных

операционных систем

С точки зрения пользователя персонального компьютера, операционная

система – это группа команд, с помощью которых управляют работой

компьютера.

Операционная система позволяет осуществлять совместную работу

различных внешних устройств и компьютера.

Перед рассмотрением основных характеристик совершим небольшой экскурс

в историю создания и развития операционных систем.

Первой операционной системой была CP/M, разработанная фирмой Digital

Research. Операционная система CP/M очень быстро стала стандартом для

персональных компьютеров. Она была разработана на базе 8-разрядных

микропроцессоров типа Z80, 6800 и 8080. Конструкция микропроцессора

ограничивала объем основной памяти 64 Кб. Персональные компьютеры,

основанные на применении операционной системы CP/M, продавались в первой

половине 1980-х годов.

С появлением новых персональных компьютеров возникла новая

операционная система, известная как PC-DOS. Она, в отличие от CP/M, могла

функционировать в компьютерах, созданных на базе микропроцессора типа

8088.

Название PC-DOS быстро закрепилось в качестве названия операционной

системы для компьютеров фирмы IBM. Та же операционная система, которая

предлагалась фирмой Microsoft другим фирмам-изготовителям ЭВМ, получила

название MS-DOS.

Но время, как известно, не стоит на месте и быстро развивающаяся

индустрия персональных компьютеров начала предъявлять новые требования к

характеристикам операционных систем. Поэтому в апреле 1987 года, в один и

тот же день, фирмы IBM и Microsoft выпустили новую операционную систему

под названием OS/2. Важнейшим ее отличием было увеличение объема

основной памяти и многозадачность.

Итак, для изучения основных характеристик операционных систем

рассмотрим одну из самых распространенных. Это MS-DOS.

В состав MS-DOS входит большое число внутренних и внешних команд

(расширяющееся от версии к версии). Внутренние команды находятся в

оперативной памяти после начальной загрузки операционной системы, внешние

– хранятся в виде программных файлов на диске и загружаются по запросу.

При вводе любой информации пользователем MS-DOS пытается

интерпретировать ее как требование на выполнение внутренней команды. Если

такой команды не существует, происходит поиск соответствующего файла на

диске, его загрузка (в случае успешного поиска) и выполнение.

Для того чтобы отличить файлы, которые могут выполняться, от других

файлов, имена файлов строятся из двух составных элементов: собственно имени

файла (до 8 символов) и типа файла (три символа), иногда называемого

расширением имени. В большинстве команд указывается полное имя файла, в

котором составные элементы разделены точкой. Есть типы файлов,

распознаваемые системой, и за ними закреплены определенные названия;

пользователь может сам формировать типы файлов произвольно (обычно это

файлы с данными).

Файлы, которые могут выполняться, должны быть одного из трех типов:

 COM – внешняя команда;

 EXE – выполняемый файл;

 BAT – файл, составленный как пакет, содержащий обращения к командам и

вызов программ.

При вызове для выполнения файла одного из трех этих типов, достаточно

указать его собственное имя без расширения.

Многим командам работы с файлами можно задавать имя группы файлов по

образцу. В этом образце используются символы «*» и «?». Звездочка обозначает

любую комбинацию любого количества символов, а знак вопроса – любой один

символ.

Есть команды, в которых нельзя пользоваться образцами; при вызове команд,

программ и пакетов для выполнения образцами пользоваться нельзя.

В операционной системе имеется множество команд, которые обычному

пользователю либо не нужны. Либо он обращается к ним очень редко. С другой

стороны существует ряд команд, которые практически ежедневно применяются

при работе с компьютером. К ним относятся:

 DIR – вывод каталога

 FORMAT – форматирование дисков

 COPY – копирование файла

 DEL – удаление файла

 RENAME – изменение имени файла

При каждом запуске компьютера в его оперативную память загружаются три

файла операционной системы DOS: COMMAND.COM, IO.SYS, MSDOS.SYS.

После этого операционная система автоматически выполняет команды,

содержащиеся в файлах CONFIG.SYS и AUTOEXEC/BAT. Тем самым

пользователь освобождается от необходимости ввода этих команд при каждом

запуске компьютера. Выполнение соответствующих операций каждый раз

занимало бы несколько десятков минут и приводило бы к лишней работе,

причем, что не менее важно, многие пользователи просто не способны

самостоятельно выполнить все необходимые действия. Для них вполне

достаточно, что кто-то подготовил компьютер к эксплуатации. Их участие в

запуске сводится к включению питания, после чего загрузка производится

автоматически, без каких-либо манипуляций с клавиатурой.

Вопрос №51. "Автоматизация управления

технологическими процессами".

АСУТП - это АСУ для выработки и реализации управляющих

воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым

критерием управления и заданными ограничениями.

Особенности АСУТП:

 для управления материальными объектами;

 непосредственно воздействуют на технологический объект управления;

 получают информацию от технологического объекта автоматически с

помощью технических средств без участия человека;

 обеспечивают управление техническим объектом в целом;

 технические средства участвуют в выработке решений по управлению;

 осуществляют воздействие на объект в том же темпе, что и протекающие в

нем технологические процессы;

 наличие обратных связей, замкнутых техническими средствами без участия

человека, дает возможность работы в автоматическом режиме;

 отсутствие жесткой связи с организационной структурой объекта

управления.

Вопрос №52. "Общесистемные решения АСУТП".

К основным общесистемным решениям относятся:

 выбор и обоснование уровня автоматизации управления;

 организация оперативного контура управления (оперативный контур -

контур, в котором работает оперативный персонал);

 выбор варианта архитектуры АСУТП;

 обоснование выполнения требований по функциональной надежности,

точности измерительных каналов, качеству автомат. регулирования, времени

реакции и стоимости создания системы.

Выбор уровня автоматизации управления состоит в проектировании

человеко-машинных алгоритмов функционирования системы с назначением на

каждую реализуемую системой функцию структурных элементов. которые ее

осуществляют. При решении задачи распределения функций между человеком

и проектируемыми техническими средствами автоматизации учитываются

следующие количественные показатели:

 вероятность безошибочного выполнения функций;

 время выполнения;

 точность реализации функций;

 затраты на реализацию.

При обосновании уровня автоматизации, организации оперативного

контура и выборе архитектуры АСУТП используется метод функционально -

стоимостного анализа (ФСА). Этот метод предполагает выбор варианта

общесистемных решений, обеспечивающего минимум приведенных затрат при

ограничениях на допустимые значения технических характеристик. При этом

критерий приведенных затрат включает как прямые затраты, связанные с

реализацией функций управления с определенным уровнем качества. так и

производственные издержки в зависимости от достигаемых параметров

технологического процесса.

Вопрос №53. "Архитектура АСУТП".

Архитектура - принципы и способы программно-технической

реализации функций АСУТП и принципы и способы обеспечения важнейших

технических характеристик системы: надежности, живучести, точности и т.д.

Существуют два подхода к рассмотрению архитектуры АСУТП:

 функциональный подход, при котором рассматриваются способы

реализации и степень автоматизации функций контроля и управления, и их

взаимодействие между собой;

 структурный подход, при котором рассматриваются способы реализации

технической структуры системы.

К функциональной структуре АСУТП относятся:

 архитектура централизованного контроля и управления - для нее характерно

отсутствие единой информационной базы и независимость функций друг от

друга, в том числе информационных и управляющих;

 архитектура информационно - вычислительных систем (ИВС) - для нее

характерна единая система сбора информации, первичная обработка и

формирование информационной базы. Остальные функции решаются на

основе информации, имеющейся в базе. Недостаток в том. что управляющая

часть автоматизирована слабо;

 архитектура управляющих вычислительных систем (УВС) в режиме

советчика - промежуточная между информационными и управляющими

системами. Отличается от ИВС тем, что на основе единой информационной

базы дополнительно решаются функции мат. моделирования и

формирование рекомендаций по управлению;

 архитектура УВС - супервизор : в системах с супервизорным управлением,

кроме рекомендаций, формируются непосредственно команды,

обеспечивающие координацию функций управления;

 архитектура УВС непосредственного цифрового управления - на основе

единой информационной базы реализуются и функции логического

управления, и автоматического регулирования.

При структурном подходе выделяют виды архитектур:

 децентрализованная архитектура :

в них отдельные структурные подсистемы АСУТП независимы друг от друга.

Каждая подсистема имеет свой сбор информации, свою обработку, свой

оперативный персонал. При выходе одной подсистемы из строя, остальные

продолжают работать.

 централизованная архитектура:

в них все информационные и управляющие функции централизованы в одном

центре обработки информации.

Недостатки архитектуры:

 потеря работоспособности при выходе из строя центра обработки

информации;

 высокая информационная нагрузка на центр обработки

информации;

 большое количество кабельных связей.

Преимущества:

 возможность координированного управления;

 персонала немного.

 иерархическая архитектура предполагает наличие в технической структуре

системы нескольких уровней сбора и обработки информации. На нижнем

уровне осуществляется сбор информации и управление исполнительными

механизмами, на средних - предварительная обработка информации и

координация систем нижнего уровня, на верхнем - формирование

обобщенной информации и управление объектом в целом.

 сетевая архитектура :

 магистральная - основным элементом является сетевая магистраль, к

которой в качестве абонента АСУТП подключаются отдельные

структурные элементы АСУТП и оперативный контур. С

информационной точки зрения сетевая магистральная архитектура

может быть централизованной и распределенной, в зависимости от

того, какие протоколы обмена используются в сети. Недостатки:

- живучесть системы целиком зависит от надежности магистрали;

- в АСУТП для реализации функций управления используют

разные виды сетей, а в магистральной архитектуре используется

один вид.

 распределенная многоуровневая :

Сети нижнего уровня используются для первичного сбора информации и

управления исполнительными механизмами. На среднем уровне управления

используются сети с произвольным доступом и дисциплиной передачи маркера.

С помощью этих сетей реализуется задача обмена с сетями нижнего уровня,

функции автоматизации регулирования, логического управления и координация

работы отдельных подсистем. На верхнем уровне используются сети со

случайным доступом, в которых работает оперативный контур. На каждом

уровне может быть несколько сетей одного или различных типов.

Вопрос №54. "Основные элементы АСУТП".

Основными элементами АСУТП являются совокупность средств

обработки и сбора информации и технических средств воздействия на объект

(исполнительный механизм).