Алгоритмическое и программное обеспечение автоматических систем измерений, испытаний и контроля

Сутью процесса функционирования автоматической системы является целенаправленное преобразование входной информации в выходную. Происходит этот процесс в соответствии с информационным, программным и математическим обеспечением ИИС.

Информационное обеспечение (ГОСТ 24.003-84) определяет способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта исследования в виде документов, графиков, сигналов и т.п. для их представления пользователю и ЭВМ для дальнейшего использования.

Программное обеспечение позволяет реализовать вычислительные алгоритмы и алгоритмы функционирования системы.

Математическое обеспечение представляет собой математические модели объекта исследования и вычислительные алгоритмы.

Программное обеспечение информационных измерительных систем

В соответствии с ГОСТ 26.203-81 программными компонентами ИИС являются системное обеспечение и общее прикладное программное обеспечение. Программные компоненты системы образуют в совокупности математическое обеспечение системы и входят в комплект ИИС.

Системное программное обеспечение ИИС представляет собой совокупность программного обеспечения компьютера (или компьютеров), используемого в ИИС, и дополнительных программных средств, которые позволяют:

  • - работать в диалоговом режиме с системой контроля;
  • - управлять средствами измерений;
  • - обмениваться измерительной информацией с измерительными модулями;
  • - проверять работоспособность отдельных компонентов ИИС и системы в целом;
  • - изменять и дополнять состав общего прикладного программного обеспечения.

Программа (греч. лроурацца - объявление) - это данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации в целях реализации определённого алгоритма.

Программное обеспечение (ГОСТ 19781-90) - совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ. Оно включает в себя операционную систему, системные программы, тестовую систему.

Операционная система - это совокупность системных программ, предназначенная для обеспечения определённого уровня эффективности системы обработки информации за счёт автоматизированного управления её работой и предоставления пользователю определённого набора услуг (ГОСТ 15971-90). Операционная система является посредником между ИИС и пользователем, она анализирует, интерпретирует запросы и обеспечивает их выполнение.

Существует три основных категории операционных систем, каждая из которых характеризуется как определённым типом взаимодействия пользователя с его заданиями, так и ограничениями на время ответа ИИС.

  • 1. Операционная система пакетной обработки -система, которая обеспечивает обработку заданий, поступающих в виде последовательных пакетов данных на входных устройствах. Во время такой обработки отсутствует взаимодействие между пользователем и его заданием, а время ответа ИИС является временем выполнения задания.
  • 2. Операционная система разделения времени -система, которая обеспечивает одновременное обслуживание многих пользователей, работающих в режиме непосредственной связи с ЭВМ, и позволяет каждому пользователю взаимодействовать со своей программой и данными. Это достигается разделением времени работы процессора (англ, processor, от лат. process - обрабатываю) и других ресурсов ИИС между пользователями таким образом, что гарантируется ответ на каждую команду пользователя в течение выделяемого ему «кванта времени» (нем. Quant, от лат. quantum -сколько).
  • 3. Операционная система реального времени -система, которая обслуживает процессы, протекающие в устройствах, работающих в режиме непосредственной связи с ЭВМ.

Эта система характеризуется эффективным использованием ресурсов, быстрой реакцией на события в реальном времени и обеспечивает следующее:

  • - мультипрограммный режим выполнения программ в реальном времени;
  • - приоритетную диспетчеризацию задач и приоритетное разделение ресурсов;
  • - управление файлами (англ, file - подшивка бумаг, картотека, набор данных) на различных накопителях;
  • - использование и программную поддержку широкого набора внешних устройств;
  • - многопользовательский режим работы;
  • - включение пользовательских драйверов для нестандартных внешних устройств;
  • - динамическое разделение и уплотнение памяти;
  • - динамическую загрузку задач с диска и выгрузку их на диск;
  • - работу с расширенной памятью.

Операционная система состоит из монитора, файловой системы, системных утилит, драйверов внешних (периферийных) устройств.

Монитор (от лат. monitor - напоминающий, надзирающий), диспетчер (от англ, dispatch - быстро выполнять), супервизор (от англ, supervisor, букв. -надсмотрщик) - совокупность взаимодействующих программ, используемых в качестве сопряжения между оборудованием и программой, реализуемой в ИИС, а также между системой и пользователями.

Файловая система - совокупность программных средств и структур, обеспечивающих для пользователя независимость хранения данных по отношению к используемому процессору и внешним физическим устройствам. Файловая система обеспечивает целостность информации, а также безопасность от неправомочного доступа. Кроме того, файловая система организует экономное распределение внешней памяти под файлы, а также предоставляет эффективные команды для работы с ними. Наконец, файловая система обеспечивает пользователю операционной системой простые средства взаимодействия с файлами.

Системные утилиты (англ, utilita) - набор отдельных программ, работающих под управлением монитора и выполняющих такие операции, как транслирование (лат. translator - переносчик) и ассемблирование (англ, assembler от assemble - собирать, монтировать) программ, связывание, внесение изменений, перемещение, отладка и т.д.

Драйверы (англ, driver - водитель, проводник) внешних устройств выполняют функции управления и обмена информацией между монитором и периферийными устройствами, обеспечивают унифицированный интерфейс для взаимодействия с периферийными устройствами на уровне системных запросов монитора.

Системные программы, входящие в состав программного обеспечения ЭВМ, могут обеспечивать разнообразные функции, не реализованные в конкретной системе. Это могут быть дополнительные языковые трансляторы, пакеты сетевой взаимосвязи, специализированные утилиты и т.д.

Тестовая (англ, test - проба, исследование, испытание) система состоит из тестового монитора, предназначенного для разработки и исполнения тестовых программ, и набора тестов, включая тесты отдельных устройств и ИИС в целом.

Программное обеспечение ЭВМ является базой, на которой строится программное обеспечение ИИС. По объёму и выполняемым функциям программное обеспечение ЭВМ составляет основную часть системного обеспечения ИИС.

Дополнительные программные средства системного программного обеспечения делят на объектовые и вспомогательные. К объектовым программным средствам относят программы управления и обмена со средствами получения информации, обеспечения диалогового режима. Отличительной особенностью этих программ является то, что с их помощью и соответствующим программным обеспечением ЭВМ осуществляются процессы получения, обработки, хранения и представления результатов в ИИС.

К вспомогательным программным средствам относят программы проверки работоспособности измерительных каналов ИИС и системы в целом, а также средства для внесения изменений и дополнений.

Основной удельный вес объектового программного обеспечения составляют средства управления и получения информации ИИС. В функции этого обеспечения входит организация взаимосвязи со средствами получения информации, ведение различных режимов работы, включая режим реального времени. Программное обеспечение получения информации строится двумя способами.

Первый основывается на универсальных средствах языкового характера, представляющих собой набор функций или операторов, встраиваемых в тот или иной стандартный язык программирования, и обеспечивающих функции управления и обмена. Примерами подобных средств является язык QUASIC для ИИС на базе КАМАК, Бейсик и т.п. (см. 3.4).

Второй способ состоит в создании систем макрокоманд, включённых в программное обеспечение ИИС на уровне языка ассемблер соответствующих ЭВМ. При таком подходе, с одной стороны, используется язык макрокоманд сравнительно высокого уровня для программирования сложных задач ввода-вывода и организации взаимодействия параллельных процессов, с другой стороны, применяются все возможности языка низкого уровня, т.е. ассемблера.

Основная часть вспомогательных программных средств системного программного обеспечения ИИС состоит из программ тестирования устройств ИИС и системы в целом. Тесты представляют собой программы, основной функцией которых является выявление возможных ошибок в работе устройств и ИИС в целом. Алгоритмы (алгорифм, от лат. algorithm!, algorismus -первоначально - латинская транскрипция имени среднеазиатского математика IX века аль-Хорезми), лежащие в основе их реализации, построены с расчётом на возможно более полную и глубокую проверку всех допустимых для устройств режимов работы.

Дополнительные программные средства системного программного обеспечения ИИС создаёт организация-разработчик, а обеспечивает ими потребителя в соответствии с ГОСТ 26.023-81 предприятие-изготовитель на носителях информации, принятых для используемой системы.

Общее прикладное программное обеспечение ИИС представляет собой организованную совокупность программных модулей, реализующих:

  • - типовые алгоритмы обработки измерительной информации (в том числе при косвенных, совместных и совокупных измерениях, а также с целью коррекции погрешностей);
  • - типовые алгоритмы планирования эксперимента;
  • - метрологическое обслуживание ИИС (поверка, экспериментальное определение метрологических характеристик каналов, метрологическая аттестация).

Модули системного прикладного программного обеспечения реализуются посредством системного программного обеспечения ИИС и должны быть согласованы друг с другом так, чтобы обеспечить их функционирование в соответствии с назначением и задачами исследований, проводимых с помощью ИИС.

Различают следующие виды программирования: структурное, объектно-ориентированное и логическое.

Процесс обработки данных есть система действий, реализующих определённую функцию в системе обработки информации и оформленная так, что управляющая программа данной системы может перераспределять ресурсы этой системы в целях обеспечения мультипрограммирования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >