Первичный информационный анализ объекта исследования

Программа работы такого устройства в простейшем случае может храниться в ППЗУ или вводиться непосредственно перед началом работы с одного из внешних носителей. Во многих случаях представляется целесообразным использование специальных программируемых устройств в качестве низшего звена сбора и предварительной обработки информации в составе локальных вычислительных сетей ЭВМ. Обладая при этом минимально необходимой конфигурацией и выполняя ограниченные функции в составе экспериментальных установок, такие устройства в то же время имеют возможность выхода ко всем аппаратным и программным ресурсам ЭВМ.

Средства связи ЭВМ с измерительной аппаратурой эксперимента

Широкое использование в составе экспериментальных комплексов вычислительных устройств, главным образом микрои мини-ЭВМ, вызвало необходимость систематизации связи с ними достаточно разнородной измерительной аппаратуры, применяемой в экспериментальной технике. На разных этапах развития работ по автоматизации исследований вопросы связи аппаратуры с ЭВМ решались по разному: от использования прямых связей (отдельный прибор — ЭВМ) до разработки магистральных средств сопряжения. Последнее направление оказалось особо перспективным .

В рамках последнего возникла система КАМАК, получившая широкое применение и в последствии статус международного стандарта на аппаратуру для научных исследований. Система КАМАК по существу является не просто итерфейсом связи измерительной аппаратуры с ЭВМ, в ней воплощён качественно новый подход к построению аппаратуры.

Система КАМАК — международная система модульной электроники, специально ориентированная на работу с различными средствами вычислительной техники, была предложена в 1969 г. и явилась результатом усилий научных коллективов ведущих ядерных центров Западной Европы.

Одно из основных достоинств системы КАМАК по сравнению с другими модульными системами заключается в том, что она позволяет организовать эффективный обмен информацией между измерительной аппаратурой, используемой в эксперименте, и ЭВМ. Электронная аппаратура в этом случае выполняется в виде отдельных функционально и конструктивно завершённых устройствмодулей. Например, при определении интенсивности излучения импульсы от детектора могут накапливаться в модуле, содержащем один или чаще несколько независимых счётчиков. Содержимое каждого счётчика может быть передано в ЭВМ. Кроме того, в таком модуле обычно предусматривается возможность гибкого управления его работой по программе, заранее введенной в ЭВМ. Можно, например, программно разрешать или запрещать счёт в выбранных счётчиках, соединять отдельные счётчики последовательно, проверять работу модуля и т. п.

В зависимости от сложности задач, решаемых измерительными системами, последние могут содержать от единиц до нескольких десятков и даже сотен функциональных модулей. Модули размешаются в крейте — специальном каркасе (рис.

1.5), который имеет места для установки модулей. Два крайних правых места в крейте всегда занимает контроллер крейта — специальный модуль, который управляет работой остальных (функциональных) модулей в крейте и организует обмен информацией между модулями вычислительной машиной.

рис.

1.5

В пределах крейта обмен информацией между контроллером и модулями происходит по многопроводному каналу связи — магистрали крейта. Магистральный принцип в системе КАМАК заимствован из вычислительной техники.

В организации системы КАМАК (рис.

1.6) можно усмотреть определённую аналогию со структурной организацией мини-ЭВМ. В вычислительной машине процессами на магистрали управляет процессор; в системе КАМАК эти функции выполняет контроллер крейта. К магистрали ЭВМ подключены внешние устройства, к магистрали КАМАК — функциональные модули. Магистрали обоих устройств, не смотря на существенные отличия в деталях, имеют много общего: каждая из них содержит адресную шину, шину данных, шину управляющих сигналов. По адресной шине магистрали ЭВМ происходит обращение к регистрам ВУ и ячейкам ОЗУ; в системе КАМАК адресная шина служит для обращения к регистрам функциональных модулей. Схожие функции выполняют также и шины данных и управления. Однако несмотря на отмеченные аналогии в организации современных мини-ЭВМ и системы КАМАК, каждое из этих устройств функционирует по своим законам и выполняет в составе оборудования физического эксперимента свои задачи.

рис.

1.6

В том виде, как это представлено на рис.

1.6, систему КАМАК можно рассматривать как нестандартное специализированное внешнее устройство ЭВМ, подключаемое к магистрали ЭВМ через специальное согласующее устройство — контроллер крейта. Такое построение измерительных систем — автономная (т.е. установленная отдельно от крейта КАМАК, а не встроенная в него) вычислительная машина и система КАМАК как её внешнее устройство — можно считать классическим не только в техническом, но и в идеологическом плане. Большая часть интеллектуальной деятельности измерительного комплекса в ходе эксперимента — обработка поступающей информации, принятие решений о дальнейшем ходе эксперимента и т. п. — возлагается в этом случае на вычислительную машину.

Система КАМАК выделяет и преобразует первичную информацию от детекторов излучения для передачи её в ЭВМ и, кроме того, исплняет все действия, предусмотренные программой, заложенной в вычислительной машине.

Функциональные модули, установленные в крейте, взаимодействуют через магистраль лишь с контроллером крейта, который, в свою очередь, осуществляет обмен информацией с вычислительной машиной. При такой ступенчатой организации связи функциональных модулей с ЭВМ их конструкция не зависит от типа используемой в составе комплекса вычислительной машины. При необходимости заменить в измерительной системе вычислительную машину одного типа на другой в крейте следует заменить лишь модуль связи с ЭВМ, т. е. контроллер крейта.

В современных КАМАКах реализуется принцип «распределённого интеллекта», т. е. стремление использовать в установке целую систему вычислительных средств от простейших микропроцессорных систем, до мощных универсальных ЭВМ. Каждое вычислительное средство системы выполняет посильную для него работу. Это позволяет разгрузить основную вычислительную машину от рутинных операций, сосредоточив в ней функции центрального вычислителя и координатора.

Заключение

В работе на примере исследования ядерных распадов были выявлены основные этапы проведения эксперимента и его составляющие, характерные для любого современного эксперимента: измерительная аппаратура, ЭВМ, связь ЭВМ и приборов. После чего было произведено их общее описание, с выявлением наиболее существенных моментов.

Ю.Ф.Певчев, К. Г. Финогенов «Автоматизация физического эксперимента» 1986 г.