автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Адаптируемая мобильная операционная система микроЭВМ для автоматизации физических исследований

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ «ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На праЕ-ах рукописи

ВАГИН Дмитрий Алексеевич

АДАПТИРУЕМАЯ МОБИЛЬНАЯ ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА МИКРОЭВМ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

05.13.11 - математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Автор:

Москва 1993

Рабата выполнена в Московском инженерно-физическом институте.

Научный руководитель:

кандидат технических наук доцент Оверченко В.Ф.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, Моаин И.В.

кандидат технических наук Остапенко Г.П.

Ведущая организация:

Институт Физики Высоких Энергий

е^ час I

Зашита состоится 1994 г. в^ час.^ мин.

на заседании специализированного совета Д053.03.04 в Московском инженерно-Физическом институте по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, 31; тел: 323-91-67.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Автореферат разослан " 1994 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь специализированного совета

В.Э. Вольфенгаген

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫV

■Актиальность теми. Среди огромного разнообразия систем : автоматизации^ - работающих ео всех отраслях экономики, ЕЬ'деля-»тся сйстемь», 1 ".' состмМямй* особый класс асилу присущих им '• специфичвских'особенноствй и концентрации стоящих перед ними 'аадач.: Это ^ системы Автоматизации физических" экспериментов, 'которые характеризуется длительными сроками создания и эксплуатации (13-20 лет) , высокой стоимостью, постоянным разбитием и рюдификациямп ,* связанными с-адаптацией объекта к условиям конкретных применений., (обновление программно-аппаратных средств, происходит каждые 4-3 лет). Замена аппаратных средств , на более современные - сравнительно несложная задача, а модернизация программного продукта, рабочих программ в определенной операционной среде представляет собой чрезвычайно сложную и . трудоемкий . задачи, особенно в условиях естественной сменяв-, мости обслуживающего персонала. Примером могут служит!, ускорительные комплексы. •

Особенностей многоуровневого многопользовательского.подхода к построении систем управления (СУ). сложными физические i объектами (СФО) является использование ЭЕ'М различных" типов на разных уровнях системы, при этом микропроцессорные устройства и микроэвм нижнего 'уровня занимаются первичной • обрайоткой поступающей' от технологического оборудования информации и еы~ работкой управляющих воздействий, а* более мощные'ЭВМ верхнего уровня выполняют задачи начальной загрузки интерфейсных ЭВМ, обеспечивают, их работу и связь с пользователями, производят обработку больших обуемое информации и т.д.

Следствием использования ЭВМ. различных типов при создании систем автоматизации является разнообразие и, часто, несов--местимость их операционных систем (ОС). Это не только затрудняет работу пользователей из-за ограниченной мобильности прог-. рамм и многообразия пользовательских интерфейсов, но и в значительной степени мешает дальнейшему разбитию и расширении самих систем автоматизации. Поэтому пользйеатель еынукден модифицировать ОС, что связан?) с большими трудовыми и материальными затратами, причем из-за структурных недостатков стандартных

ОС микроЭВИ и недостаточна качественного документирования изменение их отдельных мастей или расширение обычно,даже, труднее , чем написание специализированных ОС. •

Ыкаганные особенности приводят к необходимости создания-единой операционной среды для пользователей е рьмках всей системы, прпчьгм операционнай среда должна обеспечи&ать широкий нй.&'ор Функций - от Функций простейших мониторов реального Бремени ао■мошной инструментальной ОС.

Особая сложность при разработке ПО, ориентированного на конкретную область применения - область физического экспери- ' манта, возникает при создании ОС для микроЗВМ и микропроцессорных устройств нижнего уровня СУ СФО. Жесткие требования, , налагаемые режимом реального времани, необходимость «орошей сея2и межод 3&М и аппаратурой сопряжения с технологическими системами установок, активное взаимодействие с системой одное— оеменно многих операторов, ограниченность аппаратные ресурсов и, г то же время, необходимость развития средств для накопления экспериментальны* данных и качсст&енного . отображения информации операторам и пользователям системы, постоянное развитие и модификации, ведущие к изменен«« типос процессорных ист-ройстЕ, частые переналадки и перекоммутации в технологической аппаратуре, связанные с мсменением усло&ий применения," могут привести к огромным затратам на переделку ПО есей системы управления. Лозтому крайне актуальным ягляется решение задачи разработки адаптируемой мобильной ОС кикроЭБМ, сам принцип построения которой учитывал е>ы еозможность ее модификации или расширения для приспособления к треьое-эмиям кснкретных применений с целью снижения соответствующих оатрат пользователей. Такая ОС должна иметь кодульнул структуру и Сыть рассчитанной на ьключяние по мере надобности новых полезных функций. ,

Реализация единого концептуального подхода к разработке мобильного и адаптируемого ПО должна обеспечить .создание единой операционной среды для многоуровневых СУ экспериментальными 4ирическими установками, учитывающую необходимость объединения разнородны:-.' микропроцесс самых систее. и устройств, их модернизации, модификации, далькейшее развитие и снизить' при этом трудозатраты на .разработку, программного продукта. -

\ ' » иялкп яир с^пт-аинонной ¿«боты ' является проведение исследований -'А'».'.области'-- системного программного обеспечения для. • систем автоматизации Физических экспериментов, анализ тенденций развития и принципов построения соЕременных 'мобильных опэ-рационних систем микроЭЕМ реального времени, используемых в составе' управляли** вычислительных комплексов (ЫБК> для Физически»: исследований, еыработка обшего подхода к созданию единой операционной срады пользователей систем автоматизации, и на основании этого' реализация адаптируемой мобильной ОС <АМС-С) для систем управления сложнымиФизическими устаноекгмн и ргз-работка методики настройки АМОС с учетом требований конкретных применений. :

Г.этодц иесладовёния базиоиются на теории графое-, теории множеств и метода» системного программироаания. Для построений и анализа- нодалай используется математйчвекий аппарат теории сетей Патри и методы имитационного моделирования.

Кацчмая ноеияна диссертационной работы заключается б следующем:

- на основе анализа принципов построения крупных исследовательских ; установок и специфических особенностей ОС микгоЭШ в составе ЛБС Физических исследований определен типое-сй логический элемент сети ("логическая пара"); " • , ■

- обоснована необходимость,создания . едмнбЛ операционной среды пользователей систем 'автоматизации' Физических исследова-

■ний й предложен подход к ее создании;

- прсеедан анализ путей Совершенствования и разбития современных ОС реального времени и Е-ыраёотаны рекомендации по проектировании адаптируемых мобильных ОС микроЭБМ;

- айосноеон -и рагрг.;э'еган подход к созданию АМОС для анто-м-тизации физических иссладсЕ-аний, учитывающий специфику Функ-. иион;!роеання отдельных микроЗЕ'М и системы е- целом, ограничения на используемые ресурсы и характер.рэиаэкых задач;

- определены параметры и разработана Методика настройки адаптируемой моб'ильной , ОС микроЗЕ'М к. требованиям конкретных Применений. * . . "

Практическая ценность полученных результатов заключается е- следующем: ■-,■■'••

- на осноеанйи разработанного подхода реализована UNIX -подобная мобильная адаптируемая операционная система реального еремени дл< микроЗБМ, предназначенная для работы ь составе систем упраЕления экспериментальными Физйческими установками;

- разработаны рекомендации, реализующие комплексный под-' ход к разработке и реализации АМОС, позволявшие настраивать систему е зависимости от конкретных'условий применения;

- на основе собранного аппарата Формального представления структур программных комплексен проведено исследование Функционирования АМОС никроЭБМ и сыбран ряд рекомендаций пользователям по .использование АМОС в системах управления сложными Физическими установками; ;

- практическим путем подтверждена. высокая мобильность разработанной АМОС посредством ее переноса на но£ук> аппаратную среду. ■ ' '

Рнеррение и использования результатов лиссерт-дцип.

Разработанная адаптируемая мобильная ОС микроЗБП йыла Енедрена и епробирог-ана в системе управления стендами экспериментальной ускорительной устаноЕки 'Московского- радиотехни— ческого института (MF-TH) РАН, а также включена .в проект систе-. мы управления ускорительно-накопительного комплекса (УНЦ) Института физики высоких энергий (ИФВЗ). Внедрение подтверждено соответствующим.-! актами. .

Апробация. Основные.результаты работы обсуждались, и док-ладыбались на KXIIII научно-технической конференции МИФИ (Моск.- ■ са, 19S7r.), на семинарах и рабочих совещаниях е МИФИ, МРТМ РАН и НФВЭ, опуйликоеаны е 4 научных работах, из которых 2 -печатные.

На защити е.еноснтся разработка единого концептуального подхода к созданию мобильного и адаптируемого ПО, обеспечивал-uiero реализации единой операционной среды пользо&ателэй систем автоматизации фигичеекмх исследований, основными этапами которой яе-ляютсяг ..........' ' ■ ' '

- анализ принципов построения систем.автоматизации круп---ных физических установок, и подходов к созданию системного .

программного обеспечения; ".. " .■'.' .-.- . ; --..'...'-•

- исследование концепций построения перспективных.мобиль-

них ;ОС ", реального, времени ,-':в- ¡ учетом требований Физического ' эксперимент«; ^: • ;' .'.'-[- ":,

"у'[-: С- разработка'подхода к созданию ездинсй операционной среды пользователей многоуровневых СУ сложными экспериментальными устансшкеми}'-.."- :'■ *

создание *. адаптируемой мобильной .операционной системы - никроЗгВН^ предназначенной для использования е систем»« автоматизации физических исследований;

— оСосноьание и разработка методики наетрсйки АМОС с учетом требований конкретных применений;.

..;• ,— выьор инструментальных средств, для исследоеания поведения АМОС'как компонента УБК.и разработка'методики исследоьения адаптируемой мобильной ОС; . .

- акспериментальное исследование разработанной" ОС с целью .оценки корректности во поведения и подтверждения теоретический

положений работы.

Стоиктц&а и о&ъем работы.' Диссертация состоит из ЕЕеяа-ния, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения; содержит,189 страниц, е-том. числе 30 рпсункое, ,'5 . таблиц и 89 . наименований библиографий• •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . ,

Рассмотрение проблематики СУ СФО позволяет понять харак-■терние особенности, присущие в той или иной степени не только УВ|< в составе систем управления ускорителями иди их компонентам, но"и системам сбора данных с Физических установок, гибким производственным системам и т.д. Эти характерные особенности проявляются е подобных ¿ЗК как компонентах СУ СФО наиболее.отчетливо, в силу, '■ как было показана выше, осойеннастей самого объекта управления. ; * • ,- -, .;.,

На основании прсееденного,в работе_анализа показано, что е настоящее время"практически асе крупные системы автоматизации и прежде всего системы контроля и управления сложными Физическими объектами (ускорителями,, реакторами и т.д.) в настоящее еремя строятся на базе локальных . еычислитвльных. сетей. Эти ЛВС, как правило, содержат разнотипные ЭВМ, причем диапа-

зон типов ЭБМ в таких сетях простирается от одноплатных, встраиваемых 6 . аппаратуру, микроЭБМ до супермини и да^ке ЭБМ сбщегс нйян;. <ения.

Включение в состав систем автоматизации ЗЕМ различных типов поаволяет решать целый ряд ьадйч, образующих понятие автоматизации эксперимента!

- сбор и накопление больших объемов экспериментальных данных; ■* • ■

- первичную обработку поступающей информации в реальном масштабе времени: . - " . .. • ■■ ■

- оперативное представление информации о ходе эксперимента или о работе установки:

- управление установкой и экспериментом через оператора.с помощью специальных команд или в .автоматическом . режиме посредством соответствующих программ;

- контроль технологических систем исследовательской,уста-нопки с цель» поддержания заданного режима ее работы и т.д.

ПрОЕеденный в работе анализ показывает, что наиболее приемлемым и экономически оправданным является многоуроеневый подход к созданию ЛВС систем автоматизации, когда Функции взаимодействия непосредственно с технологическим и экспериментальным оборудованием исследовательских установок возлагаются, как правило, на мнкроЭЕЗМ или микропроцессорные устройства, называемые интерфейсной электроникой. При этом фактор реального ьремени для них часто имеет очень важное значение.

На верхнем уровне сети находятся более мощные ЭВМ, на которые возлагаются большие по обььму и требуемым ресурсам задачи, но фактор реального времени на них сказывается в меньшей степени.

Б этом случае в ЛВС независимо от архитектуры сети можно выделить так называемой типовой логический элемент сети ("логическую пару"), состоящую из деух ЭВМ:. микроЭЕМ и мини - или микроЭЭМ. Выделение таких "логических пар" можно сделать практически е рамках, всех достаточно крупных систем автоматизации научных исследований. Это приводит к определзнной специфике при проектировании ЛО в таких системах.

На основании анализа опыта.зарубежных исследовательских

- центров показано, что а настоящее время решение поставленной . аадачи совдания единой операционной среды пользователей систем ■ »втонатиааиии » обеспечивающей широкий набор функций - от функций простейшие, мониторов реального времени до мощной инстру-•< ментальной ОС, еозможно .на основе использования ОС типа UNIX и ее производных. . Это йа означает полнуч идентичность версий ОС {чего,, трудно Ловиться из-эв . различия аппаратных средств ЭВМ) , но предполагает совпадение основного, множества средств ОС и, е ; частности, единооеразиеядра пользовательского интерфейса, в . качестве которого обычно выступает командный язык опзрационной системы.' ■ "

Однако, в силу того, что Фирмы-производители ПО первоначально ориентировались на.создание версий ОС UNIS для класса миниЭВН и ЭВМ общего назначения в системах.разделения времени, • встает задача разработки ОС типа UNIК для микроЭВМ нижнего : уровня системы автоматизации для непосредственного улргЕлэния работой технологического оборудования е реальной масштабе времени. ;Соответствующие разработки для UNIX-подобных систем известны, однако широкого применения они пока на нашли; Кроме того, такая :0С должна' быть : мобильной и обладать сеойст--. < адаптируемости, то_ есть возможности, настройки на широкий спектр аппаратных конфигураций никро-ЗВМ, ',.-.':■'

S рамках данной работы был проведан .анализ тенденций развития системного программного обеспечения и концепций построения современных ОС реального времени,, который показал, что ® качестве осноеы для построения-адаптируемой мобильной операционной системы микроЭВМ для автоматизации, физических исследований может быть использована ОС XINO, совместимая с ОС UNIX.

• XINU - это ОС для установки, на ЭВМ семейства DEC в много-гадачном режиме. KINU переносит концепции UNIX на ОС, имеющую, иерархическую . многоуровневую - структуру. Организация работы -основана на понятии процесса, ё рамках которого происходит выполнение пользовательской программы.

Иерархическая многоуровневая структура ОС- XINU обеспечивает высокую мобильность и адаптируемость системы, а также предусматривает свойство прозрачности уровней — пользовательские.. программы /могут одинаково успешно использовать

системные вызовы, реализуемые модулями разных уровней иерар-

Котя ОС XINU.достаточно невелика, она включает есе компоненты овычной ОС, которые тщательно организованы е иерархии слоке., делая их взаимосвязь ясной. ОС 3UNU ориентированна на применение на небольших ЭВМ (микро или мини), поэтому при paar работке систс-мы были учтены определенные ограничения, заключающиеся е том, что микрокомпьютеры не всегда имеют. ■ достаточно позможностей для разработки или сопровождения больших программных г.родуктое. Конечная область применения микропроцессс-* - - . ' рог; может влиять на ограничение ресурсов машины таким образом,

что компиляции ОС и пользовательский программ будет представ^ ляться невозможной. ОС 81KU была разработана таким-обрезом, что минимальная конфигурация системы может работать на медлен-, ном микрекомпьютеое - с небольшим объемом оперативной памяти и отсутствием Енешней.

Характерная особенность ОС KINU состоит в том,,, что она является чисто исполнительной системой, не им£?ет средств диалога с: пользователем и не . поддерживает какую-либо систему программирования, не допускает Е-огиожности- аагруэки новых, программ е- процессе работы системы, не.обладает достаточно разбитыми средствами работь' в составе сети и некоторыми другими Функциями, которые могут потребоваться при Функционировании р составе системы автоматизации. Поэтому с целью 1 исключения -отмеченных недостатков ОС JHN'J должна -выть доработана е следующих основных напрарлениг.х s

- организация связи с пользс.&ат£ллми,. работающими на микроэвм; для реализации згой функции возможными подходами могут Си-, ь, ca-neptux, раэрабс-тка для ОС HIIMU интергретатора командного яаы<а типа r-hall .{интерпретатор команд в дальнейшем был расширен командами. управления . . резидентными процессами) , ео-вторых, организация работы микроЭБМ с ОС HXNU в режиме удаленного терминала для-'.bost-ЭБМ; ,,

- разработка средстЕ аагруэни программ'в оперативную ".па-,.' .мять микроЗВН v процессе ее работы, что предусматривает созаат;

ние соответствующего перемещающего загрузчика и'процедур распределения памяти микроЗВМ; ,-.'". , * . ' ' " . . .

- создание развитых средств для работы в составе ЛЕС (сетевое ПО);

- разработка обширного.набора утилит ОС для организации взаимодействия Ьое^ЭЕ'М с микроЭБМ посредством многофункционального интерфейса пользователя (указанные утилиты, е част. ности, должны обеспачиеать режим "прозрачной" связи Ьое^ЭВИ с

управляемым технологическим оборудованием).

Указанный средства не,исчерпывают всех возможностей направлений развития АМОС, но являются первоочередными.

В работе приводится подробное описание этапов н методов разработки сооте-етстЕуяких программных модулей.

, Кроме реализации вышеперечисленных функций, был осулеет— .. елен пареное разработанной системы на навит аппаратную среду 1п1еХ.-• Необходимость этого шага будет показана б дальнейшей, однако,необходимо сразу отметить, что перенос системы подт-* Еердил ее Е-ысокут мобильность.и легкую адаптируемость к переменным конфигурациям ЭВМ с различными типами процессорных устройств. •

Объем раеработаннсго ПО (без учета рабочих программ) составил 3500 строк языка Си и окало 350 операторов Ассемблера.

Важным практическим этапом создания АМОС является определение ее конфигурации в зависимости от требований конкретных применений, определякэдей распределение программных модулей по функциональным , уроЕням и связи между ними е соответствии со спецификациями адаптируемого ПО. Описательный характер требовании усложняет Формализации! перехода от спецификаций структуры к определении конфигурации. Б.диссертации была разработана методика Формального определения конфигурации. АМОС, основанная на одном из способов описания стриктуры программных систем .

Стриктура АМОС представляется © еид-э вэеешенного, ориен-. тироеанного графа, вершинами ксторого являются программные модули т-• с весами. соотегэт'ствиющими их параметрам р.. , а соеди-

У 41"*

някшиа йх дуги - управляющие и информационные се-яги, веса которых определяются параметрами этих связей : .

■ ОЭ .= - множество компонентов АМОС (сэршин графа.) ,

Р. = ^Р^--множество параметров компонентов,

отображение модулей ОЭ,соответствующее их-связям,V;' "" .. Рр- множество параметров этих связей. : • . ' . - .г

Среди модулей АМОС выделены три-подмножества! : -.'.- ' ;'. ,. ' *•

- внутренних модулей компонентов С*,1иы|йщих свяэи только.". с модулями того нее компонента;.'. . г г: '■ ■' '...'.

- связанных модулей С , входящих в состав нескольких, иомт понентов; • ■ ' ' •. .-. -'*;'--"• ,' •"'.

- соединяющих модулей. с'., имеющих связи с модулями^ не . ; входящими (а состав рассматриваемого .компонента. •.

3 соотеетстеии с принципами адаптируемости требования к структуре АМОС представ-лается ю виде: ... ' ' н ' л ч

оъ*ъи я ъ-- [ту I гоуби К11;

\cV\-0 ; |С;| ^ I , где ' :

к?- обыая часть'все» реализаций 1-го компонента;

l;

М - число компонентов. ' ■■.,,•..

Формализованная запись требований представляет соёой .спецификации для этапа структурного проектирования АМОС, что позволяет определить состав отдельных частей системы, распределение программы« модулей по компонентам ядра и наращиваемых слоев, характер связей между модулями в рамках Компонентов, между компонентами и с с.нешиьй средой. Выполнение полученных. условий предполагает Функциональную независимость компонентов, а также реализацию-связей между компонентами посредством ограниченного количества модулей. - ■' .'.'

За конфигурацию АМОС отвечает программа config. В качестве вводной информации она берет технические? характеристики устройств и параметры и вырайатыеает исходные. Файлы, которые при компиляции■генерируются в заключительные объектные . npor-, раммы. Целиком процесс управляется разработанной .программой-утилитой МАКЕ", которая, рскомпилирует процедуры, подключает конфигурационные Файлы, организует библиотеку файлов, отслеживает взаимозависимости и редактирует свяеи. Утилита МАКЕ -средство поддержки больших комплексов программ -работает в среде UNIX на host-ЭВМ (верхней ЭВМ "логической пары"), а уже сгенерированная версия системы пересылается по,линии связи е

ÍZ

исполнительную (нижнюю ЭБГ1 логической пары").

К основным параметрам настройки системы относятся; число пользовательских процессов в системе, число семафарое, размерность области сохранения регистров, размеры управляющих блоков и значения констант. Разработанная методика поэоляет настраивать АМОС е соответствии с требованиями конкретных применений в зависимости от условий эксплуатации системы.

Учитывая характерные особенности СФО и возникающие при этом трудности, макет естать вопрос о предварительном модели.' ровании поейдения АМОС с целью получения информации о ее динамическом поведении и выработке рекомендаций пользователям по использованию АМОС е конкретной системе автоматизации. Необходимость этого.шага обуслаелнеается невозможностью использования, других методов исследования на ранних этапах создания УВК и существенно ограниченными возможностями проведения натурных экспериментов для исследования УБК на- заключительных этапах разработки и на этапах эксплуатации с целью настройки на требования конкретных применений и оценки характеристик Функционирования при Еоаможны;: модификациях. Это СЕяэано с потенциальной опасность» и еысоксй стоимостью таких экспериментов, особенно для исследования нештатных и аеарийных режимов работы СФО.

В регате отмечено, что в подавляющем большинстве .случаев при исслэдоеании сложных систем, отличающихся многопьраметрич-ностью и многокритериальностьнз, моделирование не может быть ограничено только экспериментами с аналитическими моделями, не способными отразить многообразный сложный характер еоздействия на моделируемый объект различных Факторов, а должно носить имитационный характер. Ма: :атироеание также не дает наглядной картины о , функционировании системы е-- целом и является достаточно дорогим ,

В результате проеедемного е работе анализа методов и средств сгзмального представления структур программных комплексов в качестве базиса абстракций был выбран аппарат макро Е-сетей, являющийся расширением аппарата сетей Петри, а з ка-честев инструментария для исследования АМОС был выбран язык КОМПАС (комплекс программных средств для моделирования парал-

лвльнык систем), отвечающий сформулированным в работе требоеа-/ уиям. Анализ типичных представителей из наиболеа близких "к КОМПАСу категорий дискретных языков "имитационного ■'моделирования, показывает, что • КОМПАС занимает .промежуточное. положение .мея.ду языками, ориентированными на процессы (Синуле. 67)-, и языкамиI ориентированными на потоки сообщений (GP53). ! , - '

На основании функциональных возможностей КОМПАС»' И -обоснованных теоретических положений в диссертации сФормулира— сана методика исследования АМОС, в соответствии с которой был разработан комплекс моделей средств планирования АМОС, так как наибольший интерес для пользователя "систем реального времени представляют вопросы, связанные с выделением того или иного ресурса системы процессу, предоставление оперативной информации о ходе выполнения процессов и их количестве, среднее Еремя нахождения процесса в очереди и время его выполнения, т.е. те-вопросы, которыми занимаются средства планирования ОС. -'

Б результате анализа полученных в процессе моделирования результатов был еыраёотан ряд методических рекомендаций пользователям по практическому -применении АМОС. .•••„•

Для оценки достоверности результатов моделирования был поставлен измерительный эксперимент. Сравнение результатов моделирования и измерений по методу Колмогорова-Смирнова-показало их хорошую согласуемость.' '

Экспериментальная апробация разработанной АМОС была проведена в СУ стендами экспериментальной ускорительной'установки MfTH РАН. , ' ' . ■• ' .

В ходе' выполнения эксперимента АМОС обеспечивала;

- заданна режима работы.измерительной аппаратуры; .

- управление порядком записи экспериментальной информации в банк данных}

- управление первичной обработкой измеренных данных, обеспечивающее получение Физических величин,характеризующих ход эксперимента;

- управление порядком запуска утилит сбора, накопления и" представления данных'. .

Набор исполнительных утилит обеспечивает автоматизированное проведение эксперимента по намеченной программе, cor—

. i4

ласно информации, записанной в Сазе управления экспериментам.

Процесс сбора и предварительной обработки информации обеспечивают следующие утилиты:

- программа редактирования паспорта эксперимента;

— программа редактирования правил записи измерительной информации в банк данных;

- исполнительная программа управления аппаратурой и сбором данных;

. - программа экспресс-просмотра результатов эксперимента;

— программа предварительной обработки экспериментальной

'. информации. ".'..•.Особенности алгоритмов управления измерительной и управляющей аппаратурой учитываются в специальных подпрограммах, образующих библиотеку процедур управления измерительным оборудованием.

В силу того, что Функции управления АМОС•реализуются на уровне утилит, основным критерием правильности функцианироса-ния системы является их безошибочное выполнение. Кроме этого, исправная ОС должна полностью обеспечивать корректную реализации алгоритмов планирования, правильное изменение состояний процессов, а также безошибочное обслуживание системных вызовов, выполняемых пользовательскими процессами. Все это и было подтверждено в ходе опытной.эксплуатации системы.

Использование АМОС обеспечило эффективное решение ряда садач автоматизации экспериментальных исследований, подтвердило возможность ее легкой адаптации к переменным конфигурациям ЭВМ и изменениям е технологической аппаратуре стенда и явилось базой для дальнейшего развития СУ сложными Физическими установками.

.Опыт, приобретенный при создании и эксплуатации АМОС в системе управления стендами экспериментальной Физической установки МРТИ РАН, а также перенос системы на новую ёппаратную среду и успешная апробация на аппаратных средствах, используемых в ИФВЭ (микропроцессорные устройства семейств DEC и Intel на нижнем уроЕне Cyv чем и объясняется необходимость осуществленного переноса АМОС.на аппаратную среду Intel), "позволили включить АМОС в состав проекта 2-ой очереди УНК в качестве од.. :v is '. • -

кого из направлений развития системы автоматизации. Отмечена, . -Нто.применение АМОС на нижнем уровне,СУ.системы автоматизации --поясоляет создать единуЬ операционную среду на базе.семейства , ОС иМ1Н, которая учитывает не только боаможяоеть объединения различных типов микроЭВМ и микропроцессорных устройств, но и . возможность их модификации и внесения изменений в эксперимсн- ■ тальное . технологическое оборудование, снижая при этом трудозатраты на разработку программного обеспечения. ' . ,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В настоящей диссертационной работе отражено решение актуальной научной задачи еёосноезния и разработки адаптируемой маб'ильной операционной системы реального времени для микро , ЭВМ, предназначенной для работы е составе систем . управления экспериментальными физическими установками.

В рамках проведенных исследое-аний получены следующие ' основные научные и практические результаты:

1. На основе анализа принципов построения современных систем упраеленйя . крупных исследовательских установок и рассмотрения характерных особенностей физического эксперимента .. Еыделан типовой логический элемент в составе многоуровневых систем, обоснована необходимость создания единой операционной среды .пользователей систем автоматизации и предложен подход к ее созданию. . \\'

2. На основе проведенного анализа тенденций , развития системного ПО и концепций построения мобильных операционных систем реального времени разработан инженерной подход к созданию АМОС, учитывающий специфику функционирования , отдельных микро ЭВМ и .системы в целом, ограничения на используемые ресурсы и характер решаемых задач. .' • ■ -

3. Реализована адаптируемая мобильная операционная система реального времени,, удовлетворяющая выработанным требованием, и осулествлан ее перенос на новую-аппаратную среду.

4. Разработана методика.настройки АМОС микро ЭВМ к требованиям конкретных применений, базирующаяся на модульно-иерархическом принципе и Формализованном подходе к описанию струк—

. туры ПО.

5. На основе выбранных инструментальных средств и предложенной методики исследования создан комплекс моделей для изучения средств планирования АМОС, позволивший выработать методические рекомендации пользователям по применению АМОС в составе систем управления сложными Физическими устаноЕками.

А. Опытная эксплуатация АМОС в системе управления стендами экспериментальной ускорительной установки МРТИ РАН показала ее эффективность и целесообразность использования в СУ ускорительными и иными электрофизическими установками.

7. Реализация разработанной АМОС на различных аппаратных средствах подтвердила мобильность системы и возможность ' адаптации ее с минимальными изменениями. Это позволило включить АМОС в состав проекта системы управления 2-ой очереди ускорительно-накопительного . комплекса е НФВЭ в качестве одного из направлений развития системы автоматизации.

О~но£ные резмльт^ты диссертационной работы отражены в следующих печатных работах:

1. Бурцев В. Л.,Вагин и др. Программное об-зспэчение персональных ЭВМ «ля физических исследований (проект).//Структурно*? и функциональное проектирование ЭВМ, вычислительных комплексов и автоматиомрованных систем управления: Труды ХККП научной конференции МИФИ.- М.,1987.- С.67-63.

2. Вагин Д.А., Оеерченко В.Ф. Тенденции развития системного программного обеспечения персональных компьютеров и микро ЭВМ.//ЭВМ и локальные сети б автоматизированных системах,-И.:Зкергоатомисдат,1990.С. 34-42.

Подписано к печати Заказ N I??? Тираж 100

Типография МИФИ, Каширское шоссе, 31

4Г