Изобретение относитс к устройствам , предназначенным дл автоматизац научных и прикладных, преимущественн океанологических, исследований в реальном времени. Известна вычислительна система, содержаща две ЭВМ, соединенные через линию св зи, к которым через каналы подключаютс штатные периферийные устройства, а через интерфейсные блоки (блоки шин) - различна исследовательска аппаратура . Така система обладает некоторой децентрализацией в обработке научной информации, однако степень этой децентрализации невелика. Кроме того, система имеет низкую надежность, поскольку при выходе из стро ЭВМ невозможно проводить соответствующий эксперимент. Известна система на судне содержаща две ЭВМ, соединенные между собой . К каждой ЭВМ через вход щие в каналы мультигшексор, аналого-цифровой преобразователь и блок управлени подключены периферийные устройства судовые датчики и приборы (измерители скорости, гирокомпасы, магнитометры, гравиметры, эхолот и т. д.) 2}. Така система также не позвол ет обеспечить высокую производительность комплексных исследований из-за централизации всех аппаратных и программных средств. Целью изобретени вл етс повышение производительности системы за счет проведени децентрализованной параллельной обработки информации на разных уровн х концентрации аппаратных и программных средств. Цель достигаетс тем, что в систему автоматизации исследований, содержащую две ЭВМ второго уровн , два канала первого уровн и М внешних устройств , введены два канала второго уровн , два блока сопр жени , два адаптера, коммутатор, причем информационные входы-выходы ЭВМ второго уровн соединены с первыми информационными входамй-выходами соответствуюишх каналов второго уровн , входы-вы ходы сопр жени которых через соотве . ствующие блоки сопр жени соединены между собой, входы-выходы управлени ЭВМ второго уровн подключены к входам-выходам управлени соответствующих адаптеров, вторые информационные входы-выходы каналов второго уровн подключены к первым входам-выходам соответствующих адаптеров, вторые входы-выходы которых соединены через кoм yтaтop с блоком шин, к которому подключены N каналов первого уровн , в каждый из которых введена ЭВМ перв го уровн , первые входы-выходы которой соединены с первым блоком сопр жени , вторые входы-выходы соединены через второй блок сопр жени с общей шиной, к которой через соответствующие блоки сопр жени подключены М внешних устройств. На фиг. 1 приведена структурна схема предлагаемой системы дл автоматизации исследований, преимущест венно океанологических; на фиг. 2 структурна схема ЭВМ первого уровн на фиг. 3 - структурнг1 схема канала второго уровн ; на фиг. 4 - структур на схема ЭВМ второго уровн ; fea фиг. 5 - структурна схема блока сопр жени ; на фиг. 6 - структурна схема коммутатора; на фиг. 7 - струк турна схема адаптера. Предлагаема система /дл автомати зации исследований, преимущественно океанологических, имеет две ЭВМ вто рого уровн 1 и 1о , два канала . рого уровн 2 и 2п, два блока сопр жени 3 и 3-,, два адаптера 4 блок коммутации 5, первый блок 6, каналы первого уровн , дый из каналов первого уровн содержит первый блок сопр жени 8, ЭВМ первого уровн 9, второй блок сопр жени 10, второй блок щин 11, М тре тьих блоков сопр жени , М внешних устройств . К входам внешних устройств 13 подключены датчики , например, дл исследовани оке ана. Вторые входы-выходы каждой ЭВМ второго уровн 1 и IQ соединены с первыми входами-выходами каждого ка2 . и 2, первые нала второго уровн . входы-выходы ЭВМ второго уровн Ц и 1г соединены с третьими входами-вы ходами адаптеров 4 и 4л. Вторые вход 1-выхо ы каналов второго уровн 7 2 И 2 п соединены с вторыми входамивыходами блоков сопр жени 3 и 3. Третьи входы-выходы каналов второго уровн 2 и 2 0 соединены с первыми входами-выходами адаптеров 4 и 4п. Вторые входы-выходы двух адаптеров 4 и 4п соединены с первыми и вторыми входами-выходами блока коммутаций 5, третьи входы-выходы которого соединены с входами-выходами первого блока шин 6, другие входы-выходы которого соединены с входами-выходами первого блока сопр жени 8 в каждом из N каВторые налов первого уровн входы-выходы первого блока сопр жени 8 соединены с первыми входамивыходами ЭВМ первого уровн 9, вторые входы-выходы которой соединены с первыми входами-выходами второго блока сопр жени 10. Вторые входы-выходы блока сопр жени 10 соединены с входами-выходами второго блока шин 11, другие входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами третьих блоков сопр жени , соединенных вторыми входами-выходами с входами-выходами внешних устройств 13 -13цд Первые входы-выходы блока сопр жени 3 соединены с первыми входами-выходами блока сопр жени Зг. В состав ЭВМ первого уровн входит обща щина 14, к которой подключены процессор 15, ОЗУ 16, пульт оператора 1 7 и дисплей 18. Вьщеление каналов второго уровн в самосто тельный функциональный элемент св зано с необходимостью обслуживани всех каналов первого уровн в реальном времени. В св зи с этим каналы второго уровн могут строитьс по структуре обща шина, но в качестве модулей будут использоватьс специализированные процессоры (дл возведени в степень, логарифмировани , преобразовани форматов данных, аппроксимации и т. д.) накопител на магнитных лентах и дисках и другие запоминающие устройства. При этом дл местного управлени модул ми канала второго уровн может использоватьс модуль программного управлени . Но нар ди с местным управлением в канапе второго уровн в предлагаемой системе обеспечена возможность управлени этих каналов со стороны ЭВМ второго уровн . Канал второго уровн имеет общую шину 19, к которой подключены модуль программного управлени 20, накопи5 тель на МД 21, накопитель на МЛ 22, также спецпроцессоры 23 23л, Наличие двух низших высокопроизво дительных уровней локальной и тактической обработки данных позвол ет существенно разгрузить и тем самым снизить требовани к каналу ввода-вы вода ЭВМ второго уровн . Все освободившиес за счет этого ресурсы ЭВМ второго уровн в данной местности ис пользуют дл повышени производитель ности стратегической обработки данных . В качестве ЭВМ второго уровн можно использовз,ть, например, СМ, ЭВ также построенные по структуре обща шина, к которой подключены р д процессоров, ОЗУ, дисплеев, накопите лей на магнитных дисках дл хранени всех основных пакетов программ иссле дований: на зыке высокого уровн дл стратегической обработки, на ассемблере - дл тактической обработки в кодах машины - дл локальной обработки .- Таким образом, в предлагаемой системе реализуетс иерархи как аппаратных так и программных модулей, что обеспечивает дополнительное повы шение производительности исследований . В состав к ЭВМ второго уровн входит обща шина .24, р д процессов 25-1-25, дисплей 26 и накопители на МД 21,-27. Блок сопр жени содержит регистр ввода 28 и регистр вывода 29. Коммутатор содержит регистр команд 30, дешифратор 31, буферный регистр 32, а также две группы вентилей 33 и 34. Адаптер имеет регистр команд 35, дешифратор 36, два блока вентилей 37 и 38° а также два буферных регистра 39 и 40. Предлагаема системав отличие от известной позвол ет организовать децентрализованные исследовани . В случае, если все узлы системы исправны, то, например, ЭВМ второго уровн 2 подключает через блоки со пр жени 3 и З канал второго уров каналу 2, управл ет через ада тер 4 переключением блока коммутац 5. При этом в соответствии с програ мой П /I через адаптер 4 , блок комму тации 5, первый блок шин 6, первые блоки сопр жени , в ЭВМ первог уровн каналов первого уровн задаютс локальные программы Л,-UN. 7 Дл обеспечени удобства эксплуатации датчиков, уменьшени помех, сокращени ссв зей с датчиками каналы первого уровн 7 -7, , особенно их третьи блоки сопр жени , устанавливаютс в непосредственной близости от обслуживаемых внешних устройств , ориентированных, например , на проведение метеосиноптических гидрологических, гидрохимических , геофизических и других океанологических исследований. По программам внешние устройства (включают в себ , например, аналоговые усилители, мультиплексоры, фильтры, преобразователи ток-код, напр жение-код, частота-код) собирают и преобразуют в цифровую форму дан ные измерений с различных датчиков ( дл измерени солености, плотности, температуры, давлени , радиоактивности и т. д.) Из внешних устройств ( данные поступают через третьи блоки сопр жени , второй блок шин 11, второй блок сопр жени 10 в ЭВМ первого уровн 9,. Эти ЭВМ по программам выполн ют калибровку, линеаризацию, масштабирование характеристик датчиков, выделе-ние полезных сигналов из помех, преобразование информации с датчиков в форму, прин тую в каналах второго уровн 2 -22По программе П через первые блоки сопр жени первый блок шин 6, блок коммутации 5, адаптер 4 данные локальной обработки из ЭВМ первого уровн ( поступают в. канал второго уровн 2. Этот канал по программе П совместно с ЭВМ второго уровн 1., производит тактическую обработку данных (например, определ ют статистические и динамические характеристики изучаемого района океана). В этот канал могут быть включены дисплеи, графопостроители , магнитофоны, которые позвол ют расширить возможности ЭВМ второго уровн Ц. . Под управлением ЭВМ второго уровн 1 через канал второго уровн 2 сопр жени 3 и Зг, канал второго уровн 2q подключаетс к каналу 2j, но остаетс частично под местным управлением от ЭВМ второго уровн ( по программе Cij. При этом канал 2j совместно с ЭВМ второго уровн li по программе П ,, и С о производит стратегическую обработку данных (определ ет комплексные характеристики изучаемого района Ькеана в плане геологии, геофизикиs геохимии и т. д.), например, методами идентификации. Освободившиес ресурсы ЭВМ второго уровн l,j( за счет частичного при влечени дл управлени каналом второго уровн 2 0 ЭВМ второго уровн Ц) могут быть использованы дл подготов ки последующих комплексных программ исследований. В предлагаемой системе повьппение производительности комплексных иссле дований обеспечено за счет создани возможности проведени децентрализованной , но параллельной обработки информации на трех уровн х концентрации аппаратных и программных средств системы. Независимый двусторонний обмен адаптеров 4 -, и 4п с. каналами второго уровн 2 и с ЭВМ -второго уровн 1 и I 1 дополнительно создает воз можность повьпиени производительности исследований за счет привлечени сво бодных ресурсов 1 и lfj в случае перегрузок каналов 2 и 2rj. Сохранение высокой производительности исследований, в аварийных ситуаци х , что особенно важно дл судовых систем научных исследований, обеспечено в предлагаемой системе перераспределением аппаратных и программных средств каналов второго уровн 2 и 2f и ЭВМ второго уровн 1 и f с по мощью блоков сопр жени теров 4 и 41 и блока коммутации 5 под программным управлением одной из исправных ЭВМ 1 или Ir. Дл этого организаци программировани , обмена информацией, форматы данных системы адресации и синхронизации в пер- вом блоке шин 6, каналах второго уровн 2 и 2rj и ЭВМ второго уровн 1 и I г должны быть одшгаковыми. В случае, если ЭВМ второго уровн Ц выходит из стро , то все функции управлени системой берет на себ ЭВМ второго уровн IQ. При этом по программе Пл блок коммутации 5 подключает первый блок шин 6 через адап тер 4| к каналу второго уровн 2jj. Такое построение системы обеспечи вает возможность проведени параллел но децентрализованной обработки информации . Каждый из каналов первого уровн , имеющий конкретную локальную программу обработки, автономно производит сбор и предварительную обработку И11ф(1рмации. Собранна каналом iшфop 1aц:l может хранитьс в пам ти канала и выдаватьс дл последующей обработки в ЭВИ второго уровн после проведени всего эксперимента в целом или отдельных его этапов. В то же врем все каналы синхронизированы от ЭВМ второго уровн и эксперимент проводитс в едином дл всей системы времени. Это позвол ет сопоставл ть результаты различных экспериментов, получа всю информацию об исследуемом объекте как единое целое. Канал 2 и ЭВМ второго уровн 1 во врем автономной работы каналоЪ первого уровн получают возможность обрабатьшать результаты предыдущих экспериментов, а канал 20. и ЭВМ второго уровн IQ обрабатывают результаты , полученные в канале 2 и ЭВМ второго уровн Ц . Подобна трехступенчата обработка информации позвол ет автономно на каждой ступени перерабатывать информацию , обеспечива параллельность на одном и на разных уровн х. Следует подчеркнуть, что система обладает резервированием ЭВМ второго уровн и, благодар легкости переориентации канала первого уровн путем изменени локальной программы, резервированием каналов первого уровн , что повышает надежность и производительность системы в целом в течение рейса научно-исследовательского судна. Формула изобретени Система автоматизации исследоваНИИ , преимущественно океанологических , содержаща две ЭВМ второго уровн , два канала первого уровн и М внешних устройств, отличающа с тем, что, с целью повышени производительности, в нее введены два канала второго уровн , два блока сопр жени , два адаптера, коммутатор, причем информационные входы-выходы ЭВМ второго уровн соединены с первыми информационными входами-выходами соответствующих каналов второго уровн , входы-выходы сопр жени которых через соответствующие блоки сопр жени соединены между собой, входы-выходы управлени ЭВМ второго уровн подключены к входам-вьгходам управлени соответствующих адаптеров, вторые информационные входы-выходы каналов второго уровн подключены к первым
входам-выходам соответствующих адаптеров , вторые входы-выходы которых соединены через коммутатор с блоком шин, к которому подключены N каналов первого уровн , в каждый из которых введены ЭВМ первого уровн , первые входы-выходы которой соединены с первым блоком сопр жени , вторые входы-выходы соединены через второй блок сопр жени с общей шиной, к которой через соответствующие блоки сопр жени подключены М внешних устройств.
ИАочники информации, прин тые во внимание при экспертизе
I. Автоматизаци научных исследований . Материалы III Всесоюзной школы Рига, Зинатне, 1972.