База вычислительных комплексов МВК «Эльбрус»

АННОТАЦИЯ Поскольку военно-политическая обстановка современности достаточно напряжена (война в Ираке, натянутость взаимоотношений мировых государств, развертывание системы ПРО США), опасность возникновения военных конфликтов очень высокая.

Наличие у потенциального противника новейших средств воздушно-космического нападения предъявляет высокие требования к эффективности функционирования средств противодействия и контроля за действиями противника в космосе.

На основании необходимости усовершенствования подготовки специалистов, а также значительного снижения затрат на повышение уровня профессиональной подготовки личного состава, обеспечивающего функционирование и эксплуатацию вооружения Отдельной Армии РКО, разработана программа-эмулятор, в которой реализован один из методов тренировки личного состава в системах вооружения, построенных на базе вычислительных комплексов МВК «Эльбрус».

В настоящее время для разработки приложений под Windows широко используются визуальные системы программирования, такие как Visual Basic, Visual C++ и Delphi 5, которые в отличие от низкоуровневых языков программирования (assembler) облегчают работу пользователя. Программа, разработанная в данной дипломной работе, реализована на ЭВМ типа IBM с использованием объектно — ориентированного языка высокого уровня Delphi 7.0.

Для успешного выполнения дипломной работы, необходим анализ развития современной военно-политической обстановки, анализ систем вооружения как потенциального противника, так и ОА РКО, а также определение задач и способов достижения цели. Все эти вопросы рассмотрены в первой главе дипломной работы.

Во второй главе определяется необходимая для разработки программы информация: о эмуляторах, о среде эмуляции, об операционной системе МВК «Эльбрус» и обзор существующих алгоритмов поиска и сортировки, используемых для обработки и управления потоками данных.

В третьей главе обобщается накопленная информация, определяются необходимые требования к разрабатываемой программе, выбирается операционная система функционирования эмулятора и моделируется алгоритм, после чего осуществляется выбор языка программирования, и разрабатывается программа.

В четвертой главе выбирается оценка эффективности эмулятора, осуществляется ее обоснование и анализ, и определяется надежность разработанной программы.

В заключении делается вывод о целесообразности внедрения данной программы-эмулятора в учебный процесс частей и подразделений РКО.

ВВЕДЕНИЕ

Рост научно-технического прогресса непременно приводит к увеличению объема знаний, которым должны овладевать специалисты. Вместе с тем, ввиду увеличения требуемого объема знаний повышаются требования к качеству подготовки специалистов и что самое важное к снижению экономических затрат на подготовку.

В настоящее время ведется активный поиск новых методов и средств повышения эффективности и снижение экономической затрат на процесс обучения и контроля.

Одним из перспективных направлений в этом плане является создание автоматизированных тренажеров на базе персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ).

Существенным преимуществом автоматизированных тренажеров

(АТ) является то, что они обеспечивают большую индивидуализацию

процесса обучения, нежели применение традиционных методов и обеспечивают достаточную экономическую выгоду Это происходит за счет большой адаптации

(АТ) к индивидуальным особенностям обучаемых. Помимо

этого, применение АТ позволяет уменьшить время подготовки курсантов, в ходе обучения в ВУЗе, и позволяет значительно сократить расходы.

Применение АТ облегчает накопление передового учебно-методического опыта и создает условия для эффективной учебной работы в ВУЗе и в войсках.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭМУЛЯТОРА

Процесс проектирования программного продукта достаточно сложен и делится на несколько фаз, которые в совокупности называются жизненным циклом программного обеспечения.

Жизненный цикл программного обеспечения — весь период, времени существования системы программного обеспечения, начиная от выработки первоначальной концепции этой системы и кончая ее моральным устареванием. Этот термин чаще всего используется тогда, когда предполагается, что программы будут иметь достаточно большой срок действия, в отличие от экспериментального программирования, при котором программы обычно прогоняются несколько раз, а затем аннулируются. Жизненный цикл традиционно моделируется в виде некоторого числа последовательных фаз, обычно таких:

выработка требований к системе;

разработка требований к программному обеспечению;

общее проектирование;

детальное проектирование;

создание отдельных модулей;

тестирование отдельных модулей системы;

объединение модулей в систему;

выпуск системы;

эксплуатация и сопровождение системы.

Подобное разделение на фазы иногда способствует затушевыванию некоторых важных аспектов создания программного обеспечения; особенно это проявляется по отношению к такому необходимому процессу, как итеративная реализация различных фаз жизненного цикла с целью исправления ошибок, изменения решении, которые оказались неправильными, или учета изменений в общих требованиях, предъявляемых к системе. Кроме того, имеет место некоторая путаница, когда этап эксплуатации и сопровождения системы считают «автономной» фазой жизненного цикла, тогда как на самом деле и в этот период может возникнуть необходимость повторения какого-либо одного или даже всех этапов разработки системы. Поэтому сейчас происходит постепенный переход к более сложным моделям жизненного цикла программного обеспечения. Это обеспечивает открытое признание итеративности процесса и часто приводит к толкованию фазы эксплуатации и сопровождения как просто итеративного этапа, который реализуется уже после передачи системы в эксплуатацию.

Процессы проектирования всей системы и отдельных программ во многом подобны друг другу. Но в отличие от системы каждая программа имеет единственное функциональное назначение и не может быть разбита на части, используемые в различные моменты времени. Сходство программы с системой заключается в наличии внешних и внутренних потоков данных, областей хранения данных, а, также в возможности разделения ее на независимые модули, которые можно разрабатывать и настраивать отдельно.

В последние десять лет общее признание получил модульный принцип построения программ. Под модуляризацией понимается разделение программы на части по некоторым установленным правилам.

В любом методе проектирования программ должны предусматриваться возможности для управления программой при переходе обработки от одной группы записей к другой, для проверки правильности данных, а также для одновременной обработки данных, поступающих в разное время. Кроме того, каждый метод должен объединять средства управления физической организацией некоторых данных (например, распределением информации по страницам) с логической организацией обработки.

Поэтому, перед проектированием программы необходимо строго определить количество функционально независимых модулей, а следовательно иметь обязательную информацию о средствах программирования, среде реализации и управления, о существующих алгоритмах разработки.

Поэтому в данной главе рассмотрим обязательную информацию, необходимую для выполнения цели дипломной работы.

1.1 Общие сведения об эмуляторах

При рассмотрении тенденций развития информационных технологий, в общем, и компьютерной техники, в частности, необходимо отметить, что огромную роль в становлении, развитии тех или иных технологий и их адаптации к конкретному ситуационному процессу играет программное обеспечение. В настоящее время стоимость интеллектуального труда, затраты на разработку и сопровождение программного обеспечения и, в результате, выходная стоимость программного продукта значительно превышает не только себестоимость оборудования, но и рыночную цену последнего.

Одним из важных аспектов разработки мультиплатформного программного обеспечения, является создание эмуляционного программного обеспечения — создание эмуляторов.

Согласно эмулятор — средство отладки программных и аппаратных компонентов вычислительной системы. В отличие от симулятора, эмулятор замещает какой-либо фрагмент вычислительной системы (ОЗУ, ПЗУ и другие). Для работы с эмулятором требуется наличие инструментальной машины и целевой системы. Эмулятор предоставляет доступ к ресурсам целевой системы так, как будто это ресурсы инструментальной машины. В частности, есть возможность загружать и исполнять программы, устанавливать точки останова, просматривать содержимое регистров процессора и памяти, трассировать исполнение программы. В отличие от симулятора, эмулятор позволяет работать с реальным окружением целевой системы.

Однако при обращении к источнику [18], можно получить немного другое определение: эмулятор — это система, как правило, программа или микропрограмма, позволяющая осуществлять эмуляцию. Эмуляция — точное выполнение на некоторой ЭВМ программы, написанной для другой ЭВМ. В обоих случаях используются одинаковые входные данные, и на выходе получаются одинаковые результаты. Согласно формальному определению, эмуляция осуществляется на аппаратном уровне, обычно при помощи микропрограмм.

Однако полное понимание, как процесса эмуляции, так и программы, реализующий этот процесс, невозможно без сравнения его с процессом симуляции.

Симуляция — имитация поведения некоторых существующих или предполагаемых систем или некоторых аспектов этого поведения. Примерами областей применения симуляции является проектирование сетей связи, при котором оно используется для исследования общего поведения сети, структуры потоков, емкости каналов и другие. В более общем виде симуляция широко применяется как вспомогательное средство при проектировании и малых, и больших систем, а также используется при обучении персонала. В аспекте физической реализации различают симуляция дискретных событий и аналоговая симуляция. В случае дискретного моделирования необходимо иметь возможность охвата всех существенных изменений состояния системы, которые рассматриваются как различающиеся отдельные события, происходящие в определенные моменты временя; имитация желаемого поведения системы достигается моделированием последовательности таких событий, рассмотрением каждого из них в отдельности. В противоположность этому при аналоговом моделировании рассматриваются постепенно происходящие в течение некоторого периода времени изменения и отслеживается процесс этих постепенных изменений. Ясно, что выбор одного из двух этих вариантов в каждом конкретном случае осуществляется с учетом природы моделируемой системы и целей симуляции. Хотя разница между симуляцией и эмуляцией не всегда бывает, ясна, обычно — эмуляция является «реалистичной» в том смысле, что может использоваться как прямая замена всей моделируемой системы или ее части. Симуляция же может обеспечить не более чем абстрактную модель некоторых аспектов поведения системы. Симулятор — любая система или программа симуляции. Обычно это система, которая в течение определенного периода обеспечивает требуемую имитацию, в отличие, скажем, от случая, когда речь идет о выполнении моделирующей программы в ходе обычной работы универсальной вычислительной машины. В моделирующих устройствах часто используются либо специально созданные аппаратные средства, либо компоненты аппаратных средств, взятые из системы, поведение которой симулируется.

Теперь можно сделать вывод о том, что не смотря на глубину и степень реалистичности как эмуляции, так и симуляции, симулятор обеспечивает не более чем абстрактную модель некоторых аспектов поведения системы, в отличие от эмулятора, который полностью моделирует поведение всей системы.

Несмотря на то, что в настоящее время разработано и реализовано много эмуляторов, как крупными исследовательскими компаниями, так и частными лицами, практически не существует программ данного типа, которые бы использовались в войсках РКО. Поэтому, создание эмулятора диалога пользователя с операционной системой МВК «Эльбрус» для войск РКО, не только необходимо, но и логически закономерно.

1.2 Общие сведения об операционной системе МВК «Эльбрус»

Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Довольно затруднительно дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

Операционная система — комплект программных изделий, которые совместно управляют ресурсами системы и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях [18 ].

Операционная система предназначена для управления работой всего вычислительного комплекса. Для успешного выполнения поставленной задачи ОС необходимо иметь достаточно большой объем информации постоянной во времени, а потому заранее ее подготовить не представляется возможным, эта информация вводится непосредственно при подготовке к работе.

Кроме того, поскольку тенденция развития вычислительной техники привела к передачи части функций ОС аппаратуре, то тесное слияние аппаратуры и ОС не допускает выполнение даже элементарных функций без ОС. А следовательно процесс загрузки самой ОС является достаточно сложным.

1.2.1 Основные понятия

Операционная система является программным дополнением аппаратуры, она представляет пользователю возможности, которые не заложены в аппаратуре и с точки зрения пользователя ОС неотделима от аппаратуры.

Нормальное функционирование МВК невозможно без ОС.

Основная функция ОС, это управление аппаратными ресурсами и программными объектами.

К ним относятся:

— динамическое распределение ресурсов;

— организация и планирование задач;

— организация и управление процессами и виртуальной памятью;

— управление вводом — выводом, организация работы с внешними объектами;

— восстановление вычислит. процесса;

— обработка прерываний;

— динамическая диагностика;

— обеспечение режимов РВ и Пакетного режима;

— управление системой телеобработки;

— регистрации и администрирование.

Для функционирования ОС необходимо следующая минимальная комплектация:

— ЦП — 1 шт.

— ПВВ — 1 шт.

— ИПЦП — 1 шт.

— Секция ОП (4 модуля) — 1 шт

— МБ — 2 шт.

— АЦД — 1 шт.

— АЦПУ — 1 шт.

Структурно ОС состоит из глобальных описаний и набора процедур. Процедуры ОС разделяются на резидентные и нерезидентные. Резидентные коды процедур образуют ядро ОС и постоянно присутствуют в ОП МВК. Нерезидентные коды загружаются в ОП по мере необходимости. Коды резидентных процедур размещаются в память в процессе инициализации системы.

1.2.2 Типы инициализаций

В МВК существует несколько типов инициализации, которые отличаются друг от друга по характеру восстановления информации на системном МБ.

На системном МБ расположены:

— файл заголовков и файл справочников МБ контейнера;

— средство учета пользователей (системное досье), (ФУП — файл учета пользователей);

— файлы системного журнала;

— файлы паспортов (во время исполнения);

— сегмент перезапуска с информацией о конфигурации устройств, ссылке на файлы заголовков и справочников;

— программные сегменты ОС.

Существуют следующие виды инициализации:

1) Перезапуск системы.

Информация на МБ считается правильной и не восстанавливается, происходит открытие (создание) системных файлов.

2) Холодная загрузка (ХЛЗ).

Информация на МБ отсутствует. Восстановление информации происходит с использованием системных МД или МЛ контейнеров, на которых с известных адресов находится сегмент перезапуска и коды ОС.

Повторные «ХЛЗ», когда на МБ уже есть эта информация, производятся без внесения информации о конфигурации.

3) Восстановление МБ — файлов пользователей. Аналогичен режиму перезапуска, но дополнительно восстанавливаются файлы пользователей с дубля МБ контейнера.

4) Перезапуск с частичным восстановлением или заменой элементов на системном МБ.

1.2.3 Организация работ при инициализации

Существуют следующие режимы запуска:

1. Создание (РС).

2. Открытие (РО).

3. Ремонта (РР).

При запуске ОСПО в режиме РС создается системный архив на МБ.

Режим РО — основной режим работы ОСПО, обеспечивается сохранение системного архива, а также восстановление решаемых задач, после сбоев МВК и перезапусков ОСПО.

Режим РР — ремонт и восстановление системного архива. Перевод ОСПО в режим ремонта осуществляется автоматически, если после сбоев МВК требуется вмешательство оператора для восстановления системного архива, или с помощью приказа «СТАРТ РЕМОНТ».

Управление режимами с пульта оператора системы или ИПЦП через массив УПИП (устройство памяти инженерного пульта).

Инициализация по приказу оператора происходит следующим образом (Рис. 2.1)

Рисунок 2.1 Инициализация по приказу оператора

1.2.4 Загрузка ОС и перезапуск

Загрузка системы и ее перезапуск осуществляется с помощью сегмента перезапуска (СП). СП представляет из себя специальным образом сформированную структуру, содержащую код процедуры загрузчик, заготовку стека загрузчика, а также таблицы загрузки при помощи которых осуществляется перенос информации с внешнего носителя в оперативную память. В начале сегмента перезапуска находится код процедуры старт ЦП, которая осуществляет коррекцию адресов СП номером младшей секции в конфигурации и передает управление загрузчику.

Загрузчик в соответствии с таблицами загрузки осуществляет:

1. Подкачку с ВУ в ОЗУ.

2. Коррекцию адресов.

3. Формирование линков.

4. Передача управления.

В режиме «холодная загрузка» осуществляется перекачка с МД или МЛ на задаваемый системный МБ. При нажатии кнопки «пуск С», ПВВ считывает информацию с «0» — сектора системного МД, где расположен сегмент перезапуска, в начало ОЗУ и прерывает ЦП (по номеру). ЦП по прерыванию начинает выполнять код, расположенный в начале ОЗУ.

Этот код после анализа массива БИП запускает программу холодная загрузка, затем осуществляется выход на системный АЦД — для задания карты конфигурации, и системного барабана. Далее происходит пересылка сегмента перезапуска, кода ОС и основных системных файлов на системный МБ, на этом ХЛЗ заканчивается.

1.2.5 Универсальный язык управления

Универсальный язык управления — язык, реализованный на основе Эль-76, предназначенный для организации диалога пользователя с операционной системой МВК «Эльбрус».

Все приказы разделяются на две группы, приказы которые могут исполняться только с терминала системного оператора (ТСО), и приказы общие, с любого терминала. Приказы которые управляют физическими устройствами относятся к приказам (СО).

Приказы работающие с математическим пространством — пользовательские.

Приказы системного оператора разделяются на:

— общесистемные;

— управление задачами;

— управление планированием;

— управление файлами;

— управление устройствами.

В системе МВК `Эльбрус" у терминалов имеется два режима работы, пользовательский и операторский. Отличие режимов заключается в доступности приказов, выполняемых с терминала. Управление осуществляется с помощью диалогового языка, в этом языке часть приказов может выполняться только с терминала системного оператора.

Терминал системного оператора работает только в режиме независимой активности, т. е. оператор и система работают с дисплеем независимо. Чтобы не мешать оператору набирать приказ дисплей блокируется после нажатия клавиши ВВ. сообщение из системы ждут пока оператор не закончит набирать приказ. Режим работы терминала устанавливается приказом РТ — режим терминала.

АКТ — терминал начинает работать в активном режиме.

ПРИГЛ — работа с приглашением ПРЗ: ОПЕР — операторский терминал ПАКЕТ — устройство ввода пакета ПЛ — терминал пользователя Для объявления пользовательского терминала операторским используется приказ ПРЗ Nуст ОПЕР Он выполняется с операторского терминала (процедура знакомства).

Приказы управления устройствами предназначены для формирования конфигураций внешнего поля МВК «Эльбрус». Поскольку управление конфигурацией является сугубо прерогативой оператора системы, то данные приказы выполняются только с системного терминала.

Внешние устройства могут находиться в одном из двух состояний: «Ремонт» и «Исправно».

Состояние «Ремонт» равносильно автономному выключению устройства.

Для состояния «Исправно» могут быть следующие режимы использования «Резерв», «Работы», «Готов», «Не готов».

1.3 Язык стандартного диалога МВК «Эльбрус»

Диалоговый режим является основным при работе программиста на МВК «Эльбрус». Работа в диалоге осуществляется на командном языке стандартного диалога — расширении языка Эль-76 либо на командном языке той диалоговой программы, которую использует программист.

Нетрудно заметить, что диалоговый режим является не чем иным, как интерфейсом пользователя. Интерфейс — система связей, предназначенная для обмена информацией.

1.3.1 Классификация терминалов

В системе «Эльбрус» терминалы подразделяются на операторские и пользовательские. С операторского терминала можно выполнять более широкий набор директив. Иногда (например, для установки носителей на устройства) его использование необходимо (оно осуществляется оператором системы). Однако работа на нем менее удобна, чем на пользовательском терминале, так как на операторский терминал часто выдаются различные сообщения системы. На операторском терминале основным режимом работы является режим «по активности», при котором перед набором очередной директивы требуется нажать клавишу «ввод». На пользовательском терминале основной режим — «по приглашению» (стандартное приглашение системы — «> «).

Пользовательский терминал может быть превращен в операторский приказом оператора:

ПРЗ ПП ОПЕР,

где ПП — номер терминала. Директива оператора ПРЗ ПП ПОЛ превращает операторский терминал в пользовательский. В дальнейшем будет идти речь в основном о пользовательских терминалах.

1.3.2 Вход в диалог

Для входа в диалог следует включить терминал и нажать клавишу «ВВОД». Система выдает запрос:

ВАШЕ ИМЯ!

Следует набрать ваше имя пользователя, зарегистрированное администратором системы. Если программист его не имеет, рекомендуется воспользоваться стандартным именем «СТАНДПОЛ». Дополнительно система может запросить пароль, если он установлен данным пользователем.

После правильного указания имени и пароля пользователя система выдает приглашение «> «— признак готовности к выполнению очередной директивы.

1.3.3 Установка контекста

Работа в диалоге происходит всегда в некотором текущем контексте, который задается внешним именем справочника в директиве КН (контекст), например:

КН КСН//ЛГУ

Здесь КСН//ЛГУ — имя базового справочника контейнера на диске. По умолчанию система устанавливает контекст пользователя, хранящийся в его досье, а если он не был установлен — стандартный контекст ГЛОБАРХ. Работа может вестись и без контекста, если он не установлен при создании досье. Справочник текущего контекста имеет в языке диалога стандартное имя — КН.

Директива КН (без параметров) выдает текущий контекст на терминал в форме:

ВАШ КОНТЕКСТ КСН//ЛГУ

1.3.4 Создание и удаление файлов и справочников

Создание файла в заданном текущем контексте выполняется директивой:

СОЗ Ф

где ф — имя нового файла в справочнике текущего контекста. Файл создается в том же контейнере, в котором находится справочник, и ссылка на него записывается в справочник под указанным именем. При создании файла могут быть заданы атрибуты. Например, если известно, что размер файла будет заведомо небольшим, рекомендуется при создании файла указать малое значение атрибута ДЛИНЛИСТА:

СОЗ Ф [ДЛИНЛИСТА: 8]

Созданный файл в примере получает внешнее имя КСН//ЛГУ//Ф. По умолчанию тип файла — произвольный текст, длина листа — 32 сектора. Новый справочник создается директивой ССП, например:

ССП ИВАНОВ

После создания личного справочника рекомендуется установить его контекст:

КН КСН//ЛГУ//ИВАНОВ

и в дальнейшем работать в этом контексте.

Удобна также следующая форма директивы СОЗ, создающая новую ссылку на уже существующий объект, например, из другого справочника:

КН КСН//ПАСКАЛЬ//ТЕСТЫ СОЗ КОД = КСН//ПАСКАЛЬ//КОД

Для удаления ссылки на файл или справочник //Ф служит директива:

УДА //Ф

Если на объект была только одна ссылка, то вместе с ней удаляется и сам объект, иначе — только ссылка (элемент справочника). При удалении справочника выдается предупреждающее сообщение (ответом должна быть пустая посылка).

1.3.5 Контроль и перепись файлов

В начале работы рекомендуется убедиться в исправности носителя и корректности информации. Директива КТФ, например

КТФ КСН//ЛГУ//ИВАНОВ

выполняет контроль текстовых файлов из указанного справочника (либо контроль заданного текстового файла). При ошибке в структуре файла (невозрастающей нумерации строк и т. п.) на терминал выдается соответствующее сообщение об ошибке. Чаще всего это связано с работой внешних устройств, поэтому при появлении сообщений рекомендуется переставить контейнер на другое устройство.

Перепись файла //Ф1 и файл //Ф2 выполняется директивой:

ПС //Ф1 //Ф2

Если файла //Ф2 еще нет, то он создается. Если файл //Ф2 уже существует, то его содержимое заменяется содержимым файла //Ф1. Если //С1 и //С2 — справочники, то директива

ПС //С1 //С2

выполняет пересылку всех файлов из справочника //С1 в справочник //С2 при этом файлы с именами, отсутствующими в //С2, создаются, о чем выдаются сообщения. Этот вариант директивы ПС удобно использовать для дублирования.

1.3.6 Распечатка файлов и справочников

Распечатка файлов и справочников выполняется директивой

ПЕЧ //Ф

где //Ф — внешнее имя файла или справочника. Текстовые файлы печатаются постранично; для справочников печатаются имена файлов и их основные атрибуты. Если //ф — файл объектного кода программы, то печатается оглавление программы — имена всех процедур, их уровни, номера сегментов и диапазоны строк в исходном тексте.

1.3.7 Редакция текстовых файлов

Редакция текстовых файлов. В системе имеется экранный редактор, вход в который осуществляется директивой

РЕД //Ф

По умолчанию (при нажатии клавиши «ввод») выполняется просмотр файла. При просмотре файл можно корректировать с помощью курсора (коррекция номеров строк не допускается). Экранный редактор имеет набор директив, каждая из которых задается одним символом и может быть набрана в любом месте экрана. После набора директивы следует нажать клавишу «ввод» (см. Таблицу 2.1).

Таблица 2.1 Набор директив экранного редактора

Текущей строкой считается строка, на которую установлен курсор. При вводе новых строк выдается приглашение в виде номера строки (номер при вводе можно корректировать, например, номер 1 850 100 заменить номером 1 850 001; при этом автоматически изменяется шаг нумерации новых строк). Конец ввода — выполнение какой-либо другой директивы, отличной от директивы В.

Для вставки в текущую строку символа, отличного от пробела, следует выполнить директиву Р и затем набрать требуемый символ вместо пробела.

Разрешается запоминать директивой З одну или несколько строк и затем дублировать их после текущей строки. При этом строки запоминаются в порядке выполнения директивы З и на старом месте сохраняются.

Дублируются все запомненные строки; один и тот же фрагмент может дублироваться несколько раз в разных местах файла. Любая директива (кроме С, Э, З, Д и К) после однократного выполнения запоминается и затем выполняется по умолчанию. При выполнении директивы К осуществляется выход из редактора и выдается запрос о необходимости модификации файла, на который следует ответить пустой посылкой (при этом исходный файл модифицируется; при любом другом ответе результат экранного редактирования пропадает, что удобно использовать в случае ошибочной редакции). Для более надежной работы рекомендуется использовать другую форму вызова экранного редактора — через диалоговый редактор.

Диалоговый редактор применяется для построчного и контекстного редактирования. Вход в него осуществляется директивой PEД //Ф и выполнением директивы Э в экранном редакторе.

Приглашение диалогового редактора — символ «:». В директивах редактора принято опускать младшие нули номеров строк (например, 125 вместо 125 000).

Замена и стирание контекста. Директива З, например

З 013−014,0256, 035 — /номер/ном/:

заменяет в строках из указанных диапазонов заданные последовательности символов (в примере — последовательность символов «номер» на последовательности символов «ном»). Запись 035 означает замену во всех строках от указанной до конца файла. Двоеточие задает режим замены всех вхождений, его отсутствие — замену только первого вхождения в каждую строку, конструкция Т: П (например, 1: 2) вместо двоеточия — замену не более чем П вхождений начиная с Т-го.

Стирание контекста осуществляется директивой С, например:

С013−014,0256,035- /номер/:

В строках из указанных диапазонов стираются все вхождения заданной последовательности символов.

Вставка, сдвиг и стирание строк. Последовательность

В 5+10/

< вставляемый фрагмент >

вставляет указанный фрагмент (последовательность строк) начиная со строки 5, с шагом нумерации 10. Разделитель / может быть заменен другим символом, например или ! Набор разделителя /, заданного в директиве вставки в первой позиции очередной строки (после номера, выдаваемого в качестве приглашения), является признаком конца ввода. Вариант этой же директивы

В Ф1 311−321 С 5+1

выполняет вставку строк файла Ф1 с номерами из диапазона 311—321 в редактируемый файл. Имя Ф1 берется из текущего контекста кн. Если имя Ф1 не задано, выполняется дублирование строк из текущего файла. Сдвиг строк на новое место (с их удалением на старом месте):

СДВ 311−321 С 5+1

На новом месте строки получают номера от 5 с шагом 1 (если в файле уже имеются строки с такими номерами, то выдается сообщение об ошибке, и директива не выполняется).

Стирание строк:

С 311−321

Перенумерация строк из диапазона 012−013 от номера 05 с шагом 100:

НУМ 012−013 ОТ 05+100

Если диапазон опущен, перенумеровывается весь файл. Если при перенумерации порядок номеров в файле нарушается, это считается ошибкой.

Поиск и замена. Поиск контекста выполняется директивой и, например:

П 01−02/Р (/

В данном примере на экран при каждой пустой посылке выдается очередная строка, содержащая вызов процедуры Р. Если необходимо во всех вызовах процедуры Р заменить параметр-значение Х на параметр-имя, то следует воспользоваться директивой «поиск с заменой»:

ПЗ 01−02 1Р (/X/_ИМЯ X/:

Замена и стирание позиций в строке. Пусть требуется убрать номера строк в позициях 72−80 каждой строке (такая задача часто возникает при переносе файлов с ЕС ЭВМ). Для этого служит следующий вариант директивы С:

С 0- К 72−80

Замена номеров строк на пробел выполняется директивой З:

З 0- К 72−80 //

Вставка и замена одной строки. Неявная директива:

5 001 _все

при отсутствии строки с указанным номером вставляет ее, а при наличии заменяет новым содержимым.

Вывод файла на терминал. Директива:

Л 001

выводит содержимое файла на терминал начиная с указанной строки. Выводится новое содержимое файла; вставленные строки помечаются звездочками.

Переход в экранный редактор, как и переход из экранного в диалоговый, выполняется директивой Э.

В результате работы диалогового редактора создается рабочий файл в системном контейнере. Если экранный редактор вызывается без перехода в диалоговый, то все изменения после выхода из редактора делаются в исходном файле. Поэтому рекомендуется сеанс экранного редактирования начинать директивами

РЕД //Ф

:Э

При этом рабочий файл сохранится в системном контейнере после выхода и из диалогового, и из экранного редактора. Конец редакции — директива К.

При завершении редакции полностью выполняются все директивы (включая вставки и перенумерации), формируется рабочий файл на барабане и выдается сообщение об объеме файла, после чего осуществляется выход в монитор.

Для переписи результата редакции в исходный файл (сохранения файла) необходимо выполнить директиву СОХ, для переписи его в другой файл (//Ф1) — директиву СОХ Ф1.

Другие формы вызова редактора:

РЕД //Ф, //Ф1 — редакция с автоматической записью результата в файл

//Ф1;

РЕД //Ф, //Ф1, //ФРЕД — редакция под управлением файла директив //ФРЕД (рекомендуется при больших редакциях). //ФРЕД — обычный текстовый файл, который, в свою очередь, может быть получен в результате работы редактора.

1.3.8 Трансляция

Транслятор Эль-76 — это процедура — функция с 6-ю параметрами:

АВТОКОД (ТЕКСТ, ВТОР, КОД, РФОК, БИБ, ЕЛ)

где ТЕКСТ — файл исходного текста; ВТОР — вторичный источник (дополнительный файл неявной редакции текста, строки которого транслируются вместо строк исходного текста с совпадающими номерами); КОД — файл для объектного кода; РФОК — контейнер для записи дополнения к файлу объектного кода; БИБ — справочник имен библиотечных карт; ЕЛ — файл для генерации файла ссылок, по которому выполняется распечатка словаря идентификаторов. Обязательны первые три параметра; по умолчанию ВТОР = 0. Результат — число ошибок в программе.

Ключевая форма запуска транслятора в диалоге имеет вид

ТР//ТЕКСТ И2 //ВТОР К//КОД> КСН//РФОК (//БИБ) ЕЛ//ЕЛ

где ключ И2 задает вторичный источник (//ВТОР), ключ К — файл объектного кода, ключ > — контейнер для записи ДФОК; в скобках указан справочник для библиотечных карт; ключ ЕЛ задает файл ссылок.

Порядок всех параметров директивы произволен. Некоторые из них могут отсутствовать (в примерах разъяснены принятые умолчания).

Например

1. ТР //ТЕКСТ К //КОД

— трансляция заданного текста в заданный файл кода. По умолчанию ДФОК создается в одном контейнере с кодом; справочник библиотечных имен — текущий контекст (КН); И2 = 0. Если при трансляции обнаружены ошибки, на терминал выдается предупреждающее сообщение (диагностика ошибок выводится в файл виртуального вывода).

2. ТР //ТЕКСТ СИНТ

— трансляция только с целью обнаружения ошибок (без последующего исполнения). Если опущено имя файла кода, то полученный код становится недоступен.

3. ТР //ТЕКСТ К РАБ

— трансляция в рабочий файл в системном контейнере. Здесь раб — стандартное имя рабочего файла, который должен быть предварительно создан директивой раб.

4. ТР Э К // КОД

— трансляция текста, вводимого с терминала. Система выдает запрос «Вводите текст на Эль-76» и приглашение — пробел. Текст вводится до логического конца программы — последней закрывающей скобки. Для вывода сообщений транслятора на терминал рекомендуется перед текстом программы набрать следующий прагмат:

Управление трансляцией производится с, помощью прагматов, вставляемых в транслируемый текст. Прагмат задается отдельной строкой текста и начинается символом «¤». Существуют следующие прагматы:

1. ¤ УСТ Л К, А СИ ¤

— включение различных режимов распечатки: Л — исходного текста, К — объектного кода, А — адресных пар (относительных адресов) локальных переменных, СИ — информации о сегментации программы, ¤ — управляющих карт. Отключение режима Л выполняется управляющей картой:

¤УСТ0 Л (аналогично — других режимов).

2. ¤ БИБ //Ф

— библиотечная карта: переключение на трансляцию текста из файла //Ф, по окончании которого продолжается трансляция исходного текста. Внешнее имя //Ф понимается в контексте, который задается в директиве тр в виде имени справочника в скобках. По умолчанию подразумевается текущий контекст. Возможна и более полная форма внешнего имени, например:

¤ БИБ КСН//ПАСКАЛЬ//ИНТЕРКОД//ТЕКСТКВК

3. ¤ УСТ0 КНТРПРХД УСТ КОРМАСС

— отключение контроля локальных переходов из выражений (подавление лишней диагностики) и установка режима оптимальной трансляции операции длина (при условии, что длина всех массивов не превосходит 216 — 1).

Перетрансляция. Если длина программы велика (несколько тысяч строк и более), рекомендуется при исправлении локальных ошибок в процедурах выполнять не полную трансляцию программы, а перетрасляцию исправленных процедур. Допустим, что тексты процедур монитор и сервис, в которые внесены локальные изменения, находятся соответственно в файлах //ГЛОБ и //СЕРВ, а объектный код всей программы — в файле //КОД. Для перетрансляции и замены объектного кода процедур монитор и сервис необходимо выполнить следующие директивы:

ТР Э И2 //КОД

(выдается приглашение для ввода текста с терминала)

¤VT

ПТРЭ МОНИТОР ://ГЛОБ, СЕРВИС://СЕРВ!

В результате на терминал будет выдана служебная информация о ходе перетрансляции и сообщение о ее завершении. Элементы задания на перетрансляцию (имена процедур и файлов) разделяются запятыми; признак конца задания — символ «!» — обязателен.

Трансляция с других языков. Для запуска других компиляторов, соблюдающих соглашение о порядке и смысле параметров, описанное выше, предусмотрена следующая форма директивы ТР:

ТР //ТЕКСТ К //КОД ://ТРАНС,

где //ТРАНС — имя кода транслятора.

2.3.9 Работа с файлом виртуального вывода

Файл виртуального вывода задачи имеет в диалоге стандартное имя АЦПУ. Содержимое файла (протоколы работы системных программ и результаты счета) выводятся на терминал директивой

Л АЦПУ

Пустая посылка в ответ на приглашение «?» — продолжение выдачи на терминал, другой ответ — окончание. В директиве можно указывать номер начальной строки:

Л АЦПУ 5;

Директива:

ПЕЧ АЦПУ

печатает на АЦПУ и стирает содержимое файла виртуального вывода. Директива:

УДА АЦПУ

удаляет содержимое файла виртуального вывода без его распечатки.

1.3.10 Запуск программ на исполнение

Запуск программ на исполнение осуществляется директивой

ИСП//КОД или ИСП//КОД (А1,.., Ak)

где // код — ссылка на файл объектного кода, Аi — фактические параметры программы. В качестве фактических параметров разрешены:

— константы, например: 0, «авс», пусто64, 3.14, стр8 «сообщение» ;

— внешние имена, например: //Т, КСН//ПАСКАЛЬ//ДАННЫЕ;

— стандартные имена, например: КН, Э, МОЙТЕРМ

Стандартное имя Э (МОЙТЕРМ) обозначает терминальный файл задачи и служит для передачи его в качестве параметра диалоговым программам.

Программа запускается как независимый процесс. Номер процесса в форме: ПП выдается в системном сообщении о запуске процесса.

Параллельно с исполнением программы (как и параллельно с трансляцией большой программы) можно выполнять любые другие директивы. Не рекомендуется лишь обращаться к файлу виртуального вывода, так как он формируется в процессе исполнения. О завершении исполнения система выдает сообщение с указанием номера процесса.

При динамической ошибке в программе на терминал выдается диагностика динамической ошибки в терминах исходного текста. Система динамической диагностики имеет различные режимы выдачи символьной распечатки стека на терминал. Для управления ее работой система выдает приглашение «?». Рекомендуется в ответ набрать следующие режимы:

Т ТТ ПЕЧ

где Т — распечатка фрагмента исходного текста, вызвавшего прерывание, с пометкой ошибочной строки; ТТ — мнемоническая распечатка кода, близкая к исходному тексту (для уточнения места ошибки в строке); ПЕЧ — выдача информации в файл виртуального вывода. Будут распечатаны имена и номера строк вызванных процедур, имена и значения их локальных данных, а также операнды выражения, вычисление которого из-за прерывания не было завершено. Эта информация, как правило, дает возможность быстро обнаружить ошибку. На повторное приглашение «?» следует ответить «К» (конец диагностики). Другие режимы системы динамической диагностики можно узнать, если в ответ на приглашение «?» набрать директиву «И» (информация).

алгоритм эмулятор программный боевой дежурство

1.3.11 Управление процессами

В диалоговой задаче может быть запущено несколько процессов. Номер процесса в задаче имеет вид: ПП, где ПП — целое число. Директивы управления процессами позволяют приостанавливать процесс, выдавать распечатку его стека в терминах исходного текста, уничтожать, вновь запускать и т. п.

Директива

Ост :ПП

приостанавливает процесс: Пп. Выдача символьной распечатки стека процесса выполняется директивой

Л :ПП

Вновь активизировать процесс: ПП позволяет директива

АК :ПП

Такая последовательность директив рекомендуется при подозрении на зацикливание программы. Директива

УДА: ПП

уничтожает процесс: ПИ (при этом выдается символьная распечатка его стека).

1.3.12 Информационные директивы

Информация о состоянии задачи, имеющихся в ней процессах, времени их счета или причине приостановки выдается по директиве

СЗ

Краткую информацию о состоянии всех задач в системе можно получить по директиве

С

Информацию обо всех активных задачах (исполняемых в данный момент) — по директиве

А

С помощью этих директив можно следить за ходом исполнения своей программы и динамикой вычислений в системе, распределением оперативной и внешней памяти.

Директива

КСН

выдает на терминал информацию об установленных в данный момент контейнерах на дисках и лентах.

1.3.13 Запись дискового контейнера на ленту и восстановление его с ленты

Директива

ПС КСН//ПАСКАЛЬ МЛ [ЭТАЛОН]

записывает содержимое указанного контейнера на диске (КСН//ПАСКАЛЬ) в контейнер на ленте с указанным именем («ЭТАЛОН»). При выполнении директивы выдается трассировка в файл виртуального вывода. Обратная операция — восстановление дискового контейнера с ленты — выполняется директивой

ПС МЛ [ЭТАЛОН] КСН//ПАСКАЛЬ

1.3.14 Выход из диалога

Выход из диалога осуществляется директивой

ВЫХ

При выходе выдается предупреждение о наличии не сохраненного рабочего файла, и если на него не получено подтверждающего ответа (пустая посылка), выход не производится. При выходе диалоговая задача уничтожается, ее ресурсы освобождаются.

1.3.15 Некоторые директивы оператора

В заключение описания языка стандартного диалога приведены наиболее употребительные директивы оператора. Эти директивы могут выполняться только с операторского терминала.

Установка дисков и лент. Пусть ПП — физический номер дисковода или накопителя на магнитных лентах. При установке на устройство нового носителя (ленты, диска) необходимо выполнить директиву

АУ ПП

(АУ — активизация устройства). При этом выдается сообщение об установке на устройство Пп контейнера с соответствующим именем.

Разметка дисков и лент. Разметка диска производится директивой

РАЗМ ПП РАЗЫ КОНТ И ПОЛ П УН Н,

где ПП — номер устройства, РАЗМ — ключ, означающий полную разметку, И — имя нового контейнера, П — имя пользователя, Н — уникальный регистрационный номер. В случае разметки уже размеченного диска выдается предупреждение.

Для смены атрибута контейнера (например, имени пользователя) применяется форма той же директивы без ключа РАЗМ:

РАЗМ ПП ПОЛ ИВАНОВ

Для разметки ленты служит та же директива:

РАЗМ ПП РАЗМ КОНТ ИМЯ

Демонтирование контейнера. При снятии контейнера с устройства рекомендуется выполнить директиву ДМК:

ДМК КСН//ПАСКАЛЬ,

где КСН//ПАСКАЛЬ — внешнее имя контейнера.

Удаление задач и с номером к (например, при блокировке терминала) можно выполнить директивой

УДА К

С операторского терминала можно удалять таким способом любой процесс любой задачи, например:

УДА 2:5

— удаление процесса 5 задачи 2.

Управление печатью. После выключения АЦПУ в момент выдачи для ее удаления следует выполнить директиву

УДА ПУ ПП

(ПП — номер печатающего устройства).

1.3.16 Ошибочные ситуации при диалоге

Работа в диалоге может прерываться ввиду ошибочных действий программиста, либо сбойных ситуаций в аппаратуре и ОСПО МВК.

Существует набор директив, которые позволяют восстановить нормальную работу в диалоге. Последовательность директив, рекомендуемая для восстановления диалога зависит от характера аварийной ситуации.

Рассмотрим характерные для МВК аварийные ситуации и порядок действий программиста при выходе из них.

1. На экране терминала вместо символа приглашения «> « появляется символ » ! «. Для выхода из этой ситуации необходимо набрать директиву

СЗ

На экране появится ответное сообщение системы:

СТЕК 3 ЖДЕТ

Ждущий стек необходимо удалить используя директиву

УДА :3

Успешное выполнение данных директив позволяет программисту вернуться в режим диалога. На экране появится символ приглашения «>».

2. На экране имеется сообщение:

ОШИБКА!!!

НЕПРАВИЛЬНО ЗАДАНО ИМЯ ПРИКАЗА

Оператор ввел неправильное имя приказа. Для локализации данной ситуации необходимо нажать клавишу «ВВОД» и дождаться появления на экране символа «!».

3. Возникновение динамических ошибок. Исполнение программы может прекратиться из-за наличия в ней ошибок, делающих невозможными дальнейшие вычисления. Ошибки, которые проявляются только на этапе исполнения программы, называются динамическими. При возникновении ошибки на терминал пользователя выдается аварийная распечатка стека программы, в которой произошла ошибка.

1.4 Краткий обзор существующих алгоритмов поиска и сортировки

При создании практически любой программы, работающей с массивами данных, используются алгоритмы поиска и сортировки.

Алгоритм — заранее заданная последовательность четко определенных правил или команд для получения решения задачи за конечное число шагов.

Анализ алгоритма предполагает исследование его рабочих характеристик. Можно выделить анализ в среднем, когда исследуется поведение алгоритма в средних условиях, и анализ худшего случая, когда поведение алгоритма изучается в самых неблагоприятных условиях.

Есть несколько способов оценки сложности алгоритмов. Обычно сосредотачивают внимание на скорости алгоритма, но важны и другие требования, например, к размеру памяти, свободному месту на диске или другим ресурсам. Быстрый алгоритма может быть малоэффективен, если он требует больше памяти или других ресурсов операционной системы.

Многие алгоритмы предоставляют выбор между скоростью выполнения и используемыми программой ресурсами.

При сравнении различных алгоритмов важно понимать, как сложность алгоритма соотносится со сложностью решаемой задачи. При расчетах по одному алгоритму сортировка тысячи чисел может занять 1 секунду, а сортировка миллиона — 10 секунд, в то время как расчеты по другому алгоритму могут потребовать 2 и 5 секунд соответственно. В этом случае нельзя однозначно сказать, какая из двух программ лучше — это будет зависеть от исходных данных.

1.4.1 Алгоритмы поиска

Одно из наиболее часто встречающихся в программировании действий поиск. Он же представляет собой идеальную задачу, на которой можно испытывать различные структуры данных по мере их появления. Существует несколько основных алгоритмов поиска.

Линейный поиск

Если нет никакой дополнительной информации о разыскиваемых данных, то очевидный подход — простой последовательный просмотр массива с увеличением шаг за шагом той его части, где желаемого элемента не обнаружено. Такой метод называется линейным поиском. Условия окончания поиска закономерны: нахождения полного соответствия между имеющимся элементом и найденным.

Поиск делением пополам (двоичный поиск).

Совершенно очевидно, что других способов убыстрения поиска не существует, если, конечно, нет еще какой-либо информации о данных, среди которых идет поиск. Хорошо известно, что поиск можно сделать значительно более эффективным, если данные будут упорядочены.

Основная идея — выбрать случайно некоторый элемент, предположим, А и сравнить его с аргументом поиска Х. Если он равен Х, то поиск заканчивается, если он больше Х, то мы заключаем, что все элементы с индексами, меньшими или равными Х, можно исключить из дальнейшего поиска; если же он меньше Х, то исключаются индексы больше и равные.

Прямой поиск строки

Часто приходится сталкиваться со специфическим поиском, так называемым поиском строки. Его можно определить следующим образом. Пусть задан массив s из N элементов и массив р из М элементов, причем 0 < М < N.

Поиск строки обнаруживает непосредственно первое вхождение р в s.

Этот алгоритм работает достаточно эффективно, если допустить, что несовпадение пары символов происходит по крайней мере после всего лишь нескольких сравнений во внутреннем цикле. Можно предполагать, что для текстов, составленных из 128 символов, несовпадение будет обнаруживаться после одной или двух проверок. Тем не менее, в худшем случае, производительность будет внушать опасение.

Поиск в строке. Алгоритм Кнута, Морриса и Пратта.

Приблизительно в 1970 г. Д. Кнут, Дж. Моррис и В. Пратт изобрели алгоритм (КМП — алгоритм), фактически требующий только N сравнений даже в самом плохом случае. Новый алгоритм основывается на том соображении, что, начиная каждый раз сравнение образа с самого начала, необходимо уничтожать ценную информацию. После частичного совпадения начальной части образа с соответствующими символами строки фактически становится известной пройденная часть строки и можно «вычислить'' некоторые сведения (на основе самого образа), с помощью которых потом быстро осуществлять продвижение по тексту. При каждом несовпадении двух символов образ сдвигается на все пройденное расстояние, поскольку меньшие сдвиги не могут привести к полному совпадению.

В работе его изобретатели доказывают, что требуется порядка М + N сравнений символов, что значительно лучше, чем М * N сравнений из прямого поиска. Они также отмечают то приятное свойство, что указатель сканирования никогда не возвращается назад, в то время как при прямом поиске после несовпадения просмотр всегда начинается с первого символа образа и поэтому может включать символы, которые ранее уже просматривались.