Типовые средства реализации распределенных комплексов автоматизации физических экспериментов

ТИПОВЫЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

КОМПЛЕКСОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Развитие производства микроЭВМ и средств связи низкой стоимости обусловливает целесообразность построения средств автоматизации физических экспериментов в форме распределенных многомашинных комплексов. Поэтому особую актуальность приобретает тематика исследований и разработок, связанных с унификацией и типизацией ап паратно-программных средств для реализации подобных систем.

Предметную область автоматизации физического эксперимента отличают характерные требования, предъявляемые к используемым аппаратно-программным средствам. Последние должны обеспечивать гибкость комплекса автоматизации по отношению к составу и характеристикам решаемых задач, удовлетворять жестким требованиям ко времени отклика системы на внешние воздействия, быть простыми в освоении, надежными и эффективными в эксплуатации. В данной работе с учетом указанной специфики предметной области использования рассматриваются и сопоставляются некоторые типовые средства реализации многомашинных комплексов мини- и микроЭВМ, ориентированных на распределенную обработку информации в режиме реального времени.

В основу выбора конкретных систем для рассмотрения были положены принадлежность к классу коммерческих, ориентация на массовое аппаратное обеспечение, однородность базовых аппаратных и программных средств. По этим признакам были отобраны разработанная в СССР подсистема организации многомашинных комплексов в составе РАФОС-2 [1], зарубежные системы MRRT-11 (США) [2] и STAR-11 (ФРГ) [3]. Они в дальнейшем будут обозначаться соответственно как системы I, И, 111.

Эти системы базируются на операционных системах (ОС), совместимых с ОС реального времени RT-11, имеют сходную конфигурацию аппаратных средств типа ’’звезды” с одной центральной ЭВМ С и некоторым числом сателлитных ЭВМ Si. Каждая из Si присоединена к С с помощью интерфейсных средств, называемых далее соединением. Периферийные устройства в составе С называются внешними в отличие от устройств в составе Si. называемых локальными. Аналогично различаются центральная и локальные ОС.

Дальнейшее изложение связано с сопоставлением систем I, 11, III по ряду показателей, играющих важную роль при выборе тех или иных типовых средств для реализации распределенного комплекса. Часть показателей приведена в сводной таблице без их обсуждения.

Наиболее важными показателями, характеризующими типовую распределенную систему, являются, по-видимому, ее функциональные возможности, доступные на прикладном уровне.

Возможность работы Si в режиме места экспериментатора (мэкса) предполагает возможность подготовки программ с терминала Si. доступ к информации на внешних устройствах, защищенность пользователей Si от взаимного влияния. Системы I. Ill реализуют эту возможность полностью, в 11 воплощены только два последних свойства.

Дистанционное управление из Si другими ЭВМ характеризует возможности системы по распределению управления. В системе 1 этот показатель представлен функцией запуска задачи в С, в III реализована команда TELL, позволяющая дистанционно запустить в С или любом свободном Si указанный командный файл.

Распределенный доступ к данным предполагает возможность согласованного доступа нескольких Si к общим данным. В III включена подсистема

RECORD-11, упорядочивающая доступ Si к элементам файловой системы С на уровне отдельных записей.

Средства синхронизации работы необходимы для согласованной реализации вычислительных процессов в нескольких Si. В I они обеспечиваются средствами глобальных "почтовых ящиков", в III — это средства межсателлитного обмена сообщениями.

Использование внешних устройств в I и II распространяется на устройства с файловой структурой RT-11, а в III включает также устройства со специальной структурой каталога (магнитная лента и т.д.).

Динамическое отключение/подключение Si к С необходимо для приложений, в которых Si в течение продолжительного времени могут функционировать автономно. В I предусмотрены процедуры по завершению и началу обслуживания Si, в III для этой цели предлагаются программные запросы IDLE и JOIN соответственно.

Эмуляция в Si терминала С облегчает отладку программного обеспечения для Si. Эта возможность реализована в I, так как центральной ОС в ней является многопользовательский TS-монитор РАФОС-2.

Значимы также следующие показатели качества реализации системы:

• —    степень интерференции работы Si является чрезвычайно важной характеристикой, отражающей

влияние системной обстановки на время реакции отдельной Si. Она высока в I, где соединения обслуживаются в С по алгоритму разделения времени, ориентированному на терминальный обмен; ниже в II, где соединения в С обслуживаются специальным драйвером межмашинной связи, и исключительно мала в III, так как в последнем случае соединения обслуживаются внутренними средствами резидентного монитора;

• —    прозрачность распределенной среды характеризует степень зависимости программного обеспечения от операционной среды по сравнению с эталонной RT-11. Если в 1 практически все функции системы предоставляются Si по специфическим запросам, в II и III программы могут без изменения переноситься на самостоятельную ЭВМ;

• —    оптимизация работы компонент ОС отражает ориентацию на повышение суммарной производительности системы при реализации управляющих компонент последней. В III она нашла выражение в специализации протокола обмена Si с С, разработке нестандартных компонент локальной ОС и применении программного кэширования при доступе Si к внешним устройствам.

В заключение отметим, что система III предоставляет наиболее полный набор возможностей для построения высокоэффективных многомашинных комплексов распределенной обработки.