автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка и использование комплекса унифицированной аппаратуры для сбора данных и управления экспериментом в физических исследованиях на 70-ГэВ ускорителе ИФВЭ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ СССР

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

90-26 На правах рукописи

Петров Вячеслав Сергеевич

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСА УНИФИЦИРОВАННОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ й УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОМ В ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА 70-ГэВ УСКОРИТЕЛЕ ИФВЭ

05.13.05 - элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Протвино 1990

М - 2

Работа выполнена в Институте физики высоких энвргк (г. Протвино).

Научный руководитель - кандидат физико-математических наэ Ю.Н.Симонов (ИФВЭ, г. Протвино).

Официальные оппоненты: доктор физико-математических на: С.В.Донсков (ИФВЭ, г. Протвино), кандидат технических наук В.И.Вз ноградов (ИЛИ АН ССОР, г. Москва).

Ведущая организация - Лаборатория ядерных проблем 0ИЯ1 г. Дубна.

Защите диссертации состоится я_"_1990 :

в_часов на заседании специализированного Совета К 034.02.1

при Институте физики высоких анергий (142284, Протвино, Московск обл.).

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФВЭ.

Автореферат разослан "_"_1990 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

ИФВЭ С.А.Гумег

© Институт физики высоких энергий, 1)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Для ИФВЭ характерны комплексные многоцелевые иериментальные установки, рассчитанные на длительные циклы ических исследований на пучках частиц ускорителя У-70. Их бенностями являются непрерывное развитие и совершенствование по у программы исследований и уточнения реальных условий проведе-

текущего эксперимента. Нормальное функционирование таких установок возможно лишь при ичии мощных автоматизированных систем сбора данных и управления аратурой, обладающих высокими техническими характеристиками, в тности, высокой пропускной способностью по потоку данных и окой степенью адаптируемости к конкретным требованиям текущего ического эксперимента, проводимого в данное время на установке. О другой стороны, увеличение объема и усложнение аппаратуры ановок требует решения задач автоматизации ее разработки, тройки и исследования с помощью автоматизированных стендов и очих мест. Для таких методических и исследовательских установок зтендов характерны сравнительно невысокие штоки принимаемых ных и относительно небольшие объемы измерительной аппаратуры, ако заметно повышены требования к возможностям гибкого эвления процессом эксперимента и рекимаш работы аппаратуры. 3 этой связи весьма ваша и актуальна задача разработки хлексэ унифицированной модульной аппаратуры для создания граммно-аппаратных систем сбора данных и управления териментом, адаптируемых к условиям работы в широкой области Зований и применений.

дель работ, составляющих диссертацию: определение структуры и эаботка комплекса унифицированных средств сбора, передачи

информации и управления аппаратурой для создания на его ochoj рядз адаптируемых программно-аппаратных систем сбора данных управления экспериментом с широко варьируемыми характеристикам их внедрение в физические и методические исследования на многочи ленных экспериментальных установках и стендах ИФВЭ.

Научная новизна работ;

- предложена структура, разработан модульный компле программно-аппаратных средств вывода данных и управлен аппаратурой в качестве основы для создания унифицированной, ада тируемой к условиям применений системы сбора данн экспериментальных физических установок и стендов ИФВЭ;

- в рамках этого комплекса создан мощный унифицировали системный контроллер с программно-аппаратным управлением аппаратной реализацией ряда групповых режимов обмена данными д связи аппаратуры систем КАМАК, "Вектор", СУША с ЭВМ;

- разработан оригинальный мультиплексный канал, расширят возможности системы ввода/вывода ЭВМ Е0-1010, для подключэ; аппаратуры СУММА к ЭВМ и организации дуплексной параллельной cbj с удаленными. ЭВМ;

- предложена структура и реализован модульный комшн унифицированных средств для связи аппаратуры эксперименталы физических установок с ЭВМ серии СМ;

- разработан ряд аппаратных средств для комшюксирования ми и микроэвм серии СМ в составе систем сбора данных эксперимента ных физических установок ИФВЭ;

- предложена и реализована специализированная црограммно-ап ратная система отображения цифровой информации для эксперимента ных установок ИФВЭ.

Практическая ценность работ, вошедших в диссертацию: полученные в них результаты исследований и разработок доведены реального использования в многочисленных физических и методичес исследованиях ИФВЭ, с их помощью получаны новые физические pe3j таты. На базе разработанного модульного комплекса аппарат создан ряд систем сбора данных и управления экспериментом с пользованием мини- и микроэвм различного типа (HP-210Q, ЕС-1С СМ-4, "Электроника--! 00/25", "Электроника-79" и "Электроника-« для большого числа физических установок и автоматизировш стендов ИФВЭ, в том числе:

- система сбора данных и управления экспериментальной установки ЮЗА, предназначенной для изучения поляризационных эффектов в фядовообменных реакциях;

- автоматизированная система сбора данных установки ФОДС, 13данной для изучения процессов образования частиц в жестких соу-|рениях адронов;

- двухмашинный комплекс для сбора и обработки данных установки штон-Ф" для поиска новых мезонннх состояний и изучения редких оцессов распада легких мезонов;

- система сбора данных установки "Гиперон" для изучения гипер-рядовообменных процессов и исследования инклюзивных процессов;

- двухмашинный комплекс для сбора данных и управления установки ИНКС, предназначенной для проведения программы исследований в ласти адронной физики и поиска редких процессов;

система сбора, накопления и обработки данных спериментальной установки ВЕС, предназначенной для физических и годических исследований в рамках подготовки к проведению экспе-«ентов на УНК.

Автор защищает:

- разработку структуры, создание и исследование модульного «плакса унифицированной аппаратуры для систем сбора данных и завления экспериментальных физических установок ШВЭ;

- разработку и создание унифицированного системного контроллера I связи аппаратуры КАМАК, "Вектор", СУММА с мини- и микроэвм ¡личных типов;

- разработку структуры и реализацию аппаратных средств мульти-¡ксного канала для ЭВМ ЕС-101С), обеспечивающего подключение ап->атуры системы СУММА и дуплексную связь с удаленными ЭВМ;

- разработку структуры и практическую реализацию унифицировано модульного комплекса средств связи для ЭВМ серии СМ;

- разработку и создание контроллера управления канала стойки теш СУММА для мини- и микроэвм серии СМ;

- предложение и реализацию аппаратуры для синхронизации процес-в системах сбора данных и управления экспериментом;

- разработку и создание аппаратуры для включения в состав тем сбора данных дополнительных мини- и микроЭВМ;

- разработку специализированной системы отобраяения цифровой ормации для экспериментальных установок ИФВЭ.

Апробация работа. Диссертация является обобщением и системати задней результатов исследований и разработок, выполненных авторо в ИФВЭ за период с 1975 по 1987 г. Работы, входящие в диссертацию опубликованы в виде препринтов и статей''Основные результат работ докладывались на научных семинарах ИФВЭ, на Всесоюзной нонфе ренции по мини-ЭВМ (Рига, 1980 г.) и на Всесоюзных семинара и совещаниях по автоматизации научных исследований в ядерна физике и смежных областях <Алма-Ата, 1978 г., Душанбе, 1980 г.).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четыре глав, заключения и приложения. Объем диссертации 154 странии машинописного текста, включая 41 рисунок. Список библиографически ссылок содержит 134 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИЙ

Во введении обоснована необходимость и актуальность пробле! создания унифицированного комплекса аппаратуры для сбора данных управления экспериментом, сформулированы цели, научная новизна практическая ценность выполненных работ, кратко описаны структу] и содержание диссертации.

В первой глвве детально анализируются задачи, решаемые процессе автоматизации физических экспериментальных установо: исследовательских и технологических стендов ИФВЭ, их структура состав аппаратуры. Анализ показывает, что характер этих зад весьма сходен для всех установок, а их решение желательно возможно, несмотря на широкий спектр требований в различи применениях, с помощью единых унифицированных модульн программно-аппаратных средств, конфигурируемых под требования ко кретной установки и конкретного текущего эксперимента на данн установке.

В результате проведенного анализа сделаны вывода, положена затем в основу работ, вошедших в диссертацию.

Использование на экспериментальных установках ИФВЭ унифицир ванной регистрирующей аппаратуры СУША (КАМАК), управление и обл данными с которой стандартны, делают целесообразным разделе! систем сбора данных на программно-аппаратный комплекс ПАК, уни] дарованный и не зависящий от состава и конфигурации применяек

1аратуры, и собственно программно-аппаратную систему сбора озых ССД. При этом комплекс ПАК выполняет стандартные операции юна данными и управления аппаратурой по задаваемым извне зтким алгоритмам (в режиме интерпретации входящих в алгоритм панд), а система ССД заранее формирует и выдает в требуемые (енты времени необходимые варианты алгоритмов обмена с учетом эуктуры и особенностей установки, состава ее аппаратуры и третного типа регистрируемого в данный момент физического ¡ытия.

Разделение задач между комплексом ПАК и системой ССД позволяет |спечить одновременно высокую пропускную способность по потоку иых за счет аппаратной реализации ряда элементов текущего алго-■ма обмена наряду с гибкостью в работе и простотой адаптации к бованиям конкретного эксперимента за счет неограниченной смены ставленных заранее алгоритмов.

Системы автоматизации сбора данных и управления целесообразно оить по модульному принципу, выделяя в их составе контроллеры зи с ЭВМ, вспомогательную и служебную аппаратуру, расширявшую дополнящую предоставляемые контроллерами возможности. Это воляет для каждого из применений использовать оптимальный по таву и конфигурации набор модулей из их функционально полного ора.

Подключение контроллеров связи к магистрали ЭВМ целесообразно ществлять через интерфейсные платы, скрывавдие в себе все уктурные и конструктивные особенности конкретной ЭВМ. Это спечивает унификацию контроллеров, делает их независимыми от а применяемой ЭВМ и решает проблемы удаления ЭВМ от аппаратуры значительные расстояния.

Во второй главе предлагается структура модульной унифицирован-системы сбора данных и рассматривается реализация аппаратуры связи экспериментальных установок с ЭВМ НР-2100, ЕС-1010 и ЭВМ.

Унифицированный программно-аппаратный комплекс (ПАК) является той разработанной системы сбора данных и управления экспери-гом ССД. Он обеспечивает исполнение стандартных для используе-в ИФВЭ системы СУММА (КАМАК) операций обмена информацией с ЭВМ задаваемым ССД алгоритмам), управление аппаратурой установок, 'роль ее текущего состояния и функционирование многоуровневой :емы внешних прерываний.

В аппаратную часть комплекса ПАК входят средства связи с ЭВМ дополняющие их базовые возможности служебные блоки. Осново программной части ПАК является модуль выполнения КАМАК-операций реализованный в виде процессора обмена-интерпретатора команд которому программа пользователя передает адреса программы обмена сегмента данных, предварительно оформленных СОД в виде независимы массивов в памяти ЭВМ. Такой подход позволяет вынести за предел пользовательских программ ряд наборов алгоритмов обмена, обеспета вая при их смене необходимую гибкость и адаптируемость ССД требованиям эксперимента наряду с высокой пропускной способность* обеспечиваемой аппаратной реализацией ряда групповых режиме обмена.

Унифицированная система сбора данных (ССД) осуществляет щш данных из регистрирующей аппаратуры, их запись в раздельные да каадого типа событий буферные массивы на диске во время сброс пучка частиц на мишень установки и передачу части данных программы обработки. В промежутках между сбросами информац! переписывается на магнитные ленты. События (состав и конфигурагр аппаратуры, алгоритмы сбора и обработки информации) задаются описываются при генерации системы.

Аппаратная часть ССД, кроме электронных модулей ПАК, включает себя панель управления, обеспечивающую индикацию текущего состо. ния, ввод необходимых цифровых параметров и управление работ системы, блок КР-01 для связи панели управления с ЭВМ через кан каркаса системы СУММА, блок БЛ-70, обеспечиващий синхронизац ССД с циклами работы ускорителя У-70, блок БС-225, используем для организации системы внешних прерываний и управления триггерн электроникой.

Программная часть СОД, динамически управляемая через систе внешних прерываний ПАК, выполняет задачи сбора и накоплен данных, управления аппаратурой (в том числе, работой триггерн электроники) и пакетами программ обработки данных в реальн масштабе времени, а также обеспечивает управление хо,п эксперимента с панели управления, генерирование версий системы их хранение.

Аппаратура средств связи с ЭВМ НР-2100. Основой комплекса I является системный контроллер КС-20. Он имеет модульную структз

I состоит из блока центрального управления КС-21, блока связи с ВМ КС-22 и 1+7 блоков управления каналом стойки КС-23 (рис.1).

Блок КС-21 формирует команда и организует циклы каналов стоек истемы СУММА, управляет обменом данными между адресуемыми одулями и ЭВМ, хранит статусную информацию о конфигурации системы

состоянии контроллера, гвнврггрует и передает в ЭВМ запросы на рерывание. В системном каркасе (стандартный каркас, в котором асположен КС-20) блок КС-21 выполняет функции каркасного онтроллера типа А, обеспечивая функционирование стандартных одулей системы СУММА.

Блок КС-22 осуществляет связь между контроллером НС-20 и нтерфейсными платам в ЭВМ.

Блок КС-23 служит для управления каналом стойки системы СУША, н транслирует поступанцие из КС-21 команда, тактирующие сигналы и анные в/из канала стойки, контролирует состояние канала стойки и адаваемую конфигурацию подключенных к нему каркасов.

Для связи контроллера с ЭВМ НР-2100 используются интерфейсные латы КС-КК и КС-КД, выполненные в конструктиве ЭВМ.

Контроллер выполняет полный набор стандартных операций системы УММА под программным управлением и аппаратно реализует 10 основах типов блочных передач массивов данных. Максимальный объем эдключаемой к ЭВМ аппаратуры составляет 50 каркасов системы ШМА. Скорость передачи данных составляет 30-100 Кбайт/с в рограммном режиме и около 800 Кбайт/с в режиме прямого доступа в змять ЭВМ.

Аппаратура средств связи с ЗЕМ ЕС-ЮЮ. Связь с ЭВМ ЕС-1010 зуществляется через специальный мультиплексный канал связи МК. Он зляется расширением системы ввода/вывода ЭВМ и обеспечивает гнкционированиэ до 10 периферийных контроллеров (ПК), управляющих >дключаемым к ЭВМ оборудованием. Физически МК представляет собой ютему шин, связанных с ЭВМ через устройство управления и ззмещаемых в стандартном каркасе системы СУММА (рис.2).

Устройство управления состоит из контроллера программно-управ-(емой передачи данных ЮЛ-01 и 1+4 контроллеров прямого доступа в мять КМ-05, связанных с ЭВМ интерфейсной платой ВТ-КМ и стан-|ртной для ЭВМ платой ЕР-19.

Контроллер КМ-01 и плата ВТ-КМ обеспечивают обмен данными мазу периферийными контроллерами и центральным процессором по команда от ЭВМ. Скорость передачи данных в этом режиме определяете быстродействием ЭВМ и составляет около 60 Кбайт/с.

Контроллер КМ-05 и плата ЕР-19 служат для передачи данных режиме прямого доступа в память ЭВМ. Управление работой КМ-05 осз ществляется црограммно, при этом он функционирует как обычный Ш-Максимальная скорость передачи данных в режиме прямого доступа память составляет 400 Кбайт/с.

Для связи с системным контроллером КС-20 служит периферийш контроллер КМ-20, имитирующий работу интерфейсных плат связи с Э] НР-2100 (при этом контроллер КС-20 не требует изменений)

Периферийные контроллеры КМ-06 и КМ-07 обеспечивают дуплексн: параллельную связь ЭВМ ЕС-1010 с любой другой ЭВМ, именщ аналогичные аппаратные средства. Обмен данными может выполняться программно-управляемом режиме и в режиме прямого доступа в п; мять ЭВМ.

Аппаратура средств связи с ЭВМ серии Ш. При разработке с тру туры и реализации комплекса средств связи с мини-ЭВМ серии учитывалось наличие ряда программно-совместимых с ними микроЭВ которые могут использоваться на установках с небольшими объема аппаратуры и относительно низкими потоками данных. Поэтому в с ставе комплекса (рис.3) предусмотрено два типа контроллеров связ системный контроллер КС-20М (до 50 каркасов системы СУША) контроллер управления каналом стойки КС-30 (до 7 каркасов аппар туры).

Системный контроллер КС-20М является модификацией контролле КС-20 и содержит в своем составе (взамен блока КС-22) блок связг ЭВМ серии СМ - КС-237. Контроллер обеспечивает обмен данными с с со скоростью около 600 Кбайт/с (в режиме прямого доступа память).

Контроллер управления каналом стойки КС-30 используется системах сбора данных с ограниченными потоками данных. Он обега чивает выполнение полного набора операций канала стойки сист СУША, КАМАН, "Вектор" в программно-управляемом режиме, обрабо: запросов на прерывание от аппаратуры и диагностирование сбоев I исполнении операций в канале стойки. Достоинствами контроллера i ляются простата в управлении и компактное построение.

Для связи обоих системных контроллеров с СМ-ЭВМ используются античные интерфейсные платы. Они реализованы для различных типов ши- и микроэвм серии СМ и отличаются конструктивным исполнением, их состав входит и плата прямого доступа в память ДМС-Э60. Для подключения аппаратуры системы СУММА к удаленной на большое юстояние ЭВМ разработаны специальные аппаратные средства: блок 1-30 и плата ПС-30. Используемые в них дифференциальные приемопе-|датчики обеспечивают высокий коэффициент подавления синфазных мех и надежную передачу данных на расстояние до 100 м.

В третьей главе описана служебная аппаратура, расширяющая базо-е возможности средств связи с ЭВМ. Ее состав и конфигурация ределяются требованиями конкретной физической установки и прово-мыми на ней экспериментами.

Аппаратура для синхронизации с работой ускорителя У-70. Для

нхронизации работы систем сбора данных физических установок с оцессами циклического сброса пучка частиц на мишень установки укит блок синхронизации КЛ-70. По входному синхроимпульсу с ус-рителя У-70 он вырабатывает последовательность сигналов, обходимых для управления работой ССД, регистрирующей и триггер-й электроники.

Аппаратура для организации прерываний в ССД. Контроллеры связи эспечивают формирование и передачу только одного запроса на эрывание ЭВМ. Для организации многоуровневой программно-управля-зй системы внешних прерываний в ССД разработан блок приоритетных сторных прерываний БС-225. Блок запоминает до восьми внешних тросов на прерывание, выделяет старший по приоритету входной ■■нал, формирует соответствующий ему вектор (адрес) и генерирует дай запрос на прерывание ЭВМ. Соединение блоков в различных кЗинациях (рис.4) позволяет организовывать гибкие многоуровневые >граммируемые системы прерываний практически любой сложности для >бходимого количества сигналов внешних запросов от аппаратуры. В ряде случаев возникает необходимость формирования как аппа-'ных (по внешним сигналам), так и программных (по команде от I) запросов на прерывание. Реализацию этих возможностей для ЭВМ •1010 обеспечивает 8-входовый блок прерываний ВТ-8. Его юльзование позволило ускорить процессы обработки прерываний и (ественно уменьшить мертвое время системы сбора данных.

Аппаратура для подключения дополнительных минн- и микроэвм. В зависимости от решаемых задач дополнительные ЭВМ мог использоваться на различных уровнях системы сбора данных и упра ления экспериментом. Одним из вариантов введения дополнительн микроэвм в состав ССД может быть их включение между электронн аппаратурой и основной ЭВМ установки. При этом на микроЭ возлагаются задачи приема данных, отбора полезных событий и т.п а основная ЭВМ используется для записи поступающих из микроЕ данных на МЛ и их обработки в реальном масштабе времени. 1 такого включения в состав СОД распространенных микроЕ "Элекгроника-60" служит интерфейсный модуль связи МС-1002. обеспечивает дуплексную параллельную передачу информации программно-управляемом режиме или в режиме прямого доступа память ЭВМ.

Другим вариантом является включение в состав ССД автонош интеллектуальных узлов на базе микропроцессоров и микроэвм ; решения задач управления оборудованием, контроля систем детекто] и их аппаратуры, обработки информации и ее вывода на устройся отображения. Для этого разработан.контроллер-мультиплексор БМ-< Он обеспечивает разделение во времени операций, выполняемых дв; независимыми источниками управления (точнее, контроллерами связ] ЭВМ) в общем канале стойки системы СУММА. Соединение блоков БМв различных комбинациях (рис.5) позволяет организовывать гибки< достаточно разветвленные системы с многими источниками управлен

Аппаратура для отображения цифровой информации. Для оператин оценки работы системы сбора данных и хода эксперимента разработ устройство отображения цифровой информации (рис.6). Оно позвол одновременно индицировать до четырех контролируемых ЭВМ парамет (по 8 десятичных разрядов каждый). Код параметра (его номер) 38 ется оператором с панели управления и высвечивается в одном ряд самим параметром. Индикационную панель можно располагать как с местно с аппаратурой в стойка системы СУША, так и в пуль управления.

В четвертой главе в качестве примеров, иллюстрирующих возмба сти разработанного комплекса унифицированной аппаратуры, опись ются варианты построения некоторых из реализованных на его с систем сбора данных экспериментальных физических установо* стендов ИФВЭ с использованием мини- и микроэвм различного типа.

Системы сбора данных на базе ЭВМ HF-2I0Q

Система сбора данных экспериментальной установки ПРОЗА, »данная на базе ЭВМ НР-2100, включает системный контроллер KC-2Q тремя блоками управления каналом стойки КС-23, блок гнхронизации с циклами ускорителя БЛ-70, блоки БС-225 для органи-1ции внешних прерываний ССД, панель управления работой системы topa данных и систему отображения цифровой информации (рис.7).

Особенностью установки является использование средств сбора и ¡работки данных непосредственно в каркасах с регистрирувдей аппа-1турой (что позволило распараллелить процессы считывания информа-м из регистрирующей аппаратуры и процессы передачи данных в ЭВМ) автономных систем на базе микроэвм "Электроника-60" для решения помогательных задач (например, тестирования и контроля отдельных нкциональных частей установки). Созданная система сбора данных обеспечивает прием до 100 Кбайт нных за цикл работы ускорителя (200-300 событий объемом О байт)с временем передачи одного события около 2 мс. Система сбора данных экспериментальной установки ФОДС. Ее личительными особенностями являются: необходимость постоянного нтроля и измерения характеристик пучка частиц и использование ухмашинного комплекса НР-2100 и ЕС-1040. Для связи электронной паратуры с ЭВМ, сбора и обработки данных на установке ФОДС также вменяется унифицированная программно-аппаратная система сбора нных и управления экспериментом, а состав и конфигурация ее паратной части практически аналогичны ССД установки ПРОЗА. Мек-шинная связь на установке осуществляется через системный нтроллер КС-20 и обменные регистры в промежутках между сбросами чка частиц на мишень установки. Характеристики ССД аналогичны ответствующим характеристикам установки ПРОЗА.

Мини-ЭВМ EC-IOIO в системах сбора данных

Система сбора данных экспериментальной установки "Лептон-Ф" здана на базе двухмашинного комплекса ЭВМ ЕС-1010 и ЕС-1040. При эм используется разработанный ранее для ЭВМ НР-2100 унифициро-нный комплекс аппаратуры, дополненный соответствующими средства-связи с ЕС-1010, и вновь разработанное программное обеспечение, алогичное созданному для ЭВМ НР-2100.

Аппаратная часть системы включает в себя: комплект машинно-не-зисимых аппаратных средств в том же составе, что и на установках

ПРОЗА и ФОДС; комплект аппаратных средств связи с ЭВМ EG-101Q вспомогательную и служебную аппаратуру (рис.8). На установке так» используются средства сбора и обработки информации на уровн каркаса регистрирующей аппаратуры (аналогично установкам ПРОЗА ФОДС).

Межмашинная связь (в отличие от установки ФОДС) осуществляете на уровне мультиплексного канала (т.е. на пшне ввода/вывода ЭВМ) помощью периферийных контроллеров КМ-06, КМ-07, что позволяет npi нимать данные с установки и выполнять межмашинный обмен в реки» разделения времени.

Система сбора данных установки "Лептон-Ф" обеспечивалв прием запись на магнитные ленты до 200 полезных событий за цикл pafloi ускорителя (до 140 Кбайт информации) при мертвом времени трак? регистрации менее 1056 (125 Кбайт и 2096, соответственно, 6« средств обработки в каркасах).

Система сбора данных и управления экспериментом физическ< установки "Гиперон" аналогична СОД установки "Лептон-Ф". Особе] ностью построения ее аппаратуры является выделение в соста] установки ряда функционально независимых детекторов частиц . с coi ственными системами вывода, промежуточной обработки и сжат: информации (например, искровые камеры, пропорциональные камеры т.п.), передачу данных из которых в ЭВМ синхронизирует специаль: разработанный универсальный адаптер БС-01. Это позволя рассматривать автономные системы в качестве "модуля" систе: СУММА, унифицировать их информационные и управляющие сигнал использовать единый алгоритм передачи данных в 3RM.

Применение ЭВМ серии СМ в физических исследованиях

Двухмашинный комплекс установки СФИНКС. Для сбора данных управления аппаратурой на установке используются ЭВМ "Электрон ка-100/25", "Элвктроника-7Э" и разработанный комплекс унифицир ванной аппаратуры. Он включает в себя (рис.9) модифицировать системный контроллер КС-20М, средства связи контроллера с с серии СМ, вспомогательную и служебную аппаратуру, аппарате средства для подключения к удаленной ЭВМ. Дуплексная параллелы межмашинная связь осуществляется с помощью модулей МС-1002. ¡I отображения информации на установке используется отдельный kbí связи с аппаратурой системы СУММА (контроллер управления кана стойки КО-ЗО).

*

Созданная система сбора данных обеспечивает прием и накопление цо 180 Кбайт данных за цикл ускорителя (260-280 событий по 550-700 байт) с мертвым временем менее 20%.

Система сбора данных экспериментальной установки ВЕС построена яа базе микроэвм "Электроника-60" и мини-ЭВМ СМ-4 (рис.10). йини-ЭВМ является главной ЭВМ системы и используется для приема, накопления и обработки информации, а также разработки и развития программного обеспечения. Ее стандартная конфигурация расширена аппаратурой связи с системой СУША для отображения результатов эбрабогки и платой связи с микроэвм. МикроЭВМ служит в качестве зтанции сбора данных. Она содержит одноплатную микроэвм "Электроника-НМС 01100", средства связи с системой СУММА, плату 13У для начальной загрузки и интерфейсный модуль связи с мини-ЭВМ ЛО—1002. Состав и конфигурация машинно-независимой части ССД аналогичны применяемым аппаратным средствам ССД описанных выше установок (для сбора данных и управления аппаратурой используется жстемный контроллер КС-20М).

Автоматизация технологических стендов ИФВЭ. Кроме описанных зыше систем сбора данных и управления экспериментальных физических установок, разработанный комплекс унифицированной аппаратуры нашел нирокое применение в автоматизированных технологических и методи-зэских стендах и системах ИФВЭ (всего в ИФВЭ используется около 150 комплектов аппаратуры связи с мини- и микроэвм серии СМ). Его ^пользование позволило успешно провести полные исследования и юпытания 6-метровых СП-магнитов, автоматизировать систему дозиметрического контроля ускорителя У-70, начать работы по автоматизации системы радиационного контроля на УНК и т.п.

В заключении сформулированы основные результаты работ, вошедших з диссертацию.

1. Проанализированы задачи, решаемые при автоматизации процес-;ов сбора информации и управления на экспериментальных установках, технологических и методических стендах ИФВЭ. Сформулированы jchobhhb требования, предъявляемые к аппаратуре таких систем, >боснована возможность разработки и использования единого 'инфицированного комплекса аппаратных средств для решения задач ;бора данных и управления ходом эксперимента.

2. Предложен, разработан и внедрен модульный комплекс аппарату-)ы для создания на его базе унифицированной программно-аппаратной :истемы сбора данных экспериментальных физических установок.

3. В рамках этого комплекса создан системный контроллер < программно-аппаратным управлением и аппаратной реализацией ряд! групповых режимов обмена данными для связи аппаратуры систе! КАМАК, "Вектор", СУММА с различными типами ЭВМ.

4. Разработан оригинальный мультиплексный канал для подключени; экспериментального оборудования к ЭВМ ЕС-1010. На его базе создай и использованы в физических исследованиях аппаратные средства дл. связи с системой СУММА и организации параллельной межмашинно: связи с удаленной ЭВМ.

5. Предложен и реализован модульный комплекс средств связи дл ЭВМ серии СМ, включающий системные контроллеры двух типов интерфейсные платы для различных ЭВМ, контроллеры прямого доступ в память и аппаратуру для связи с удаленной ЭВМ. В рамках етог комплекса разработан и получил широкое применение (используютс свыше 150 комплектов) универсальный контроллер канала стойки дл ЭВМ серии СМ.

6. Разработан ряд аппаратных средств для синхронизаци процессов в системах сбора данных и организации многомашинны комплексов на экспериментальных установках ИФВЭ.

7. На базе разработанного комплекса унифицированной аппаратур созданы и использованы в физических исследованиях автоматизирован ные системы сбора данных и управления экспериментом дх многочисленных экспериментальных установок и автоматизировании стендов МФВЭ. Примояениз разработанной аппаратуры позволю выполнить широкий круг физических исследований и экспериментов i 70-ГэВ ускорителе ИФВЭ.

каркас ?

К-37

О

кашл стоики?

М,ЧАЛ СТОИКИ 1

НР-2100 КС-К S

КС-К А

КС-20

Рис Л. Конфигурация аппаратных средств связи с ЭВМ HP-2I00.

С

ЦПУ А— ыина памяти -N ОЗУ

ЕС- 1010 м— -1/ ЕС-1010

\ MINIBUS

Интерфейс ВУ

it rJL—

î>

Интерфейс ВУ

Ус-во КЩ .,_, ' „, •_ Интерфейс

ЕР-19 ВТ-КМ

-----

КОНТР. Щ Контр. МК

км -os КМ-01

Мультиплексным канал мк

; « у

Периф. контр. ПК Периф. контр. ПК ЛериФ. контр. ПК

it

ВУ ВУ ВУ

Рис.2. Аппаратные средства связи с ЭВМ EC-IOIO.

Рис.3. Модульный комплекс аппаратуры для связи с ЭВМ серии СМ.

Рис.4.. Многоуровневая система внешних прерываний. БЛ-70 - блок синхронизации с циклами ускорителя, БС-225 - блоки приоритетных векторных прерываний.

Рис.5. Управление аппаратурой системы СУММА от нескольких ЭВМ.

Каркас сунна

индикаторы Величины лс^рал/е-о? -

индикационная панель

со

/7анель управления

индикатор отказа индикатор надираемого кода параметра

ЦифроВая

клаВиагпура

Включение ремима Чрененнои индикации

Кана/г стоика

Рис.6. Система отображения цифровой информации.

ЗАПУСК ПРЕРЫВАНИЕ

Рис.7. Система сбора данных экспериментальной установки ПРОЗА.

видн

шшз

б т-г

УТ-ЗЧО

1 1 \ *

ЬТ-8

мт-зчо

ЕР-19

тту

ЗАПУСК

ТРИГ. СИГНАЛЫ

а а ;

КАНАЛ Стойка 3

КАНАЛ СГОЙНи 2

КАШ СТОЯК» 1

6Т-КН

а

од

КР БА 5С КС НС КС НС НС-21

01 10 225 23 23 23 р.

оп

Цтштсиыи КШ/1

■ 1 | ЕС-№0

ККАН

Рис.8. Двухмашинный комплекс сбора данных и управления експеримен-том установки "Лептон-Ф".

ЫкгтикА ■ 79

ОШ

Адаптер ош-ти

МЛН

Л'£•№■№ НС-Ш

I___::_____:___I

гт

кс н к

УстройствЙ 30 37 37

упрш. и опер.

гт

¿70*

вс'и

225 10

КС-21

к

Рис.9. Организация системы обора данных ур*ановки СФИНКС.

Г'

0(1/

НС-1002 КС-ЖП-%

\sv20n I

£1111

КС н К

10 37 37

УСТРОиСГ&А 0Т05РДХ.

ГТ

Г'

1

нт

1_.

НС-Ю02. Л2У

: 4

ьмс- ■360 НС-303-60

П

кс-и

Рис.10. Система сбора, накопления и обработки данных экспериментальной установки ВЕС.

Список литературы

1. Зелепукин O.A., Осипов Э.В., Петров B.C., Сергеев В.А., Симонов D.H., Сугоняев В.П., Юрпвлова Л.А. Аппаратно-программные средства связи аппаратуры экспериментальных установок с ЭВМ ЕС-1010 // Груды II Всесоюзн. совещания по автоматизации научных исследований в ядерной физике.- Алма-Ата: Наука, 1978.-С. 211-212.

2. Бушнин Ю.Б., Денисенко A.A., Дунайцев А.Ф., Екимов A.B., Зелепукин O.A., Карпеков Ю.Д., Коноплянников А.К., Кренде-лев В.А., Макаров Г.П., Осипов Э.В., Петров B.C., Рыбаков В.Г., Рыченков В.Н., Сенько В.А., Сергеев В.А., Симонов Ю.Н., Слеп-, цов М.А., Солдатов М.М., Сытин А.Н., Углеков В.Я., Ярба В.А. Автоматизация сбора и обработки данных в экспериментах на ускорителе ИФВЭ // Труды I Всесоюзн. семинара по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях. - Душанбе: Дониш, 1980. - С. 21-22.

3. Зелепукин С.А., Петров B.C., Осипов Э.В., Сергеев В.А., Сугоняев В.П., Симонов Ю.Н. Периферийный контроллер мультиплексного канала для связи с аппаратурой КАМАК/СУММА // Труда III Всесоюзн. конференции по мини-ЭВМ А/о Видеотон. - Рига: Изд-во ИЭиВТ АН Латв.ССР, 1980. - С. 71-73.

I. Зелепукин С.А., Осипов Э.В., Петров B.C., Сергеев В.А., Сугоняев В.П., Симонов Ю.Н. Мультиплексный канал для подключения аппаратуры пользователя к ЭВМ ЕО-1010 //Труды III Всесоюзн. конференции по мини-ЭВМ А/о Видеотон. - Рига: Изд-во ИЭиВТ АН Латв.ССР. 1980. - С. 73-75.

>. Зелепукин O.A., Петров B.C., Сергеев В.А. Устройство отображения цифровой информации. Препринт ИФВЭ 81-56. - Серпухов, 1981.

I. Горбунов Н.В., Зелепукин O.A., Изгаршев C.B., Петров B.C., Сенько В.А., Сергеев В.А., Симонов Ю.Н. Модульный комплекс средств связи аппаратуры КАМАК/СУММА с ЭВМ серии СМ. Препринт ИФВЭ 88-54. - Серпухов, 1988.

Рукопись поступила 26 января 1990 г.