3. Вычислительные сети в ИУС. Супервайзерное управление.

 

Можно выделить различные типы управления:

1)      Непосредственное цифровое управление (НЦУ):

 

 

 

 

 

 

2)      Супервайзерное управление (для объектов повышенной опасности)

	Цифро-аналоговый преобразователь		Тепловые регуляторы (контроллер)

 

Вычислительная система

Объект

             Задание

 

 

 

 

Также можно представить в виде:

 

 

 

                                                                                                                                                        

                                                     Задание

                                                  (постоянное)

 

 

 

- непосредственное цифровое управление – воздействие от вычислительной системы передается прямо на объект

- т.н. супервайзерное управление, когда вычислительная система управляет регуляторами (контроллерами) оперативного уровня. Обычно так управляют объектами повышенной опасности.

 

Структура вычислительной системы.

Вычислительная система может быть реализована различным образом

 

Рис. 2.2. Варианты реализации ВС

 

Все эти составляющие могут входить полностью или частично в ИУВС. В самом общем случае, в состав вычислительной системы входят все или некоторые из вычислительных средств:

1.      УВМ – управляющая вычислительная машина (специальный класс машин со встроенными АЦП или ЦАП, в зависимости от объекта), которые имеют следующие характеристики:

- высокая надежность;

- должны работать в особых условиях (например, на борту мобильного комплекса)

2.      ВС\ВК – вычислительный комплекс – вычислительная машина со специальной аппаратурой (например, тестеры, климатические камеры) сопряжения

3.      Вычислительная сеть – несколько машин, соединенных в какую-либо систему. Например – многоуровневые (иерархические) системы (сети). Чаще всего в этой системе 3-4 уровня и 3-5 машин на одну головную (host). Достоинства вычислительных сетей – это ускоренная обработка информации и экономическая выгода. Недостаток заключается в том, что обмен между двумя крайними машинами затруднен.

Структурная схема типовой иерархической вычислительной сети имеет вид (рис 2.3)

Рис. 2.3. Иерархическая сеть

 

При этом общий информационный поток, идущий от объекта в ИУС  распределяется на несколько информационных подпотоков , каждый из которых  обрабатывается отдельной вычислительной машиной нижнего уровня  с последующим обменом информацией через машины верхнего уровня. Это позволяет ускорить обработку информации за счет параллельной работы сателитных ЭВМ.

Выделяют несколько типов вычислительных сетей, с различной структурой, которые представлены на классификационной схеме рис 2.4:

Рис. 2.4.

 

 

 

 

Рассмотрим структуры некоторых из этих сетей отдельно:

1.                      Кольцевые сети (Cambridge Link) с Host-машиной:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.5.

2.                      Матричные сети:

 

 

 

 

Рис. 2.6.

 

 

 

В ближайших узлах матрицы расположены те машины, которые чаще всего будут взаимодействовать между собой. Достоинства этого вида в том, что на основе матричных сетей может быть построен мобильный комплекс, который можно защитить одним корпусом.

3.      Многоуровневые сети:

В большинстве случаев в этой системе 3-4 уровня по 3-5 машин на одну головную (host). (см. «Структурную схему вычислительной сети» - рис. 2.3, где дан пример трехуровневой сети). В частном случае, при организации только двух уровней получаем сеть типа «звезда».

4.      Комбинированные сети:

Сети, структура которых является комбинацией кольцевых, матричных и  многоуровневых сетей. Т.к. каждая комбинация уникальна, общая классификация комбинированных вычислительных сетей не проводится.

На рис. 2.5 дан один из вариантов, когда на нижнем уровне имеем классическое кольцо, на часть машин которого наложены связи с головной машиной.

Существуют так же другие частные случаи соединения отдельных машин в сеть, например, общая шина (при этом параллельная работа нескольких процессоров обеспечивается  двумя способами: либо одновременное выполнение ограниченного набора команд, либо одновременное выполнение нескольких подпрограмм), что наиболее часто используется в микропроцессорных системах. Еще один вариант сетевой архитектуры – последовательное соединение машин.

Следует заметить, что различные вычислительные комплексы и сети, помимо соображений повышения производительности, имеют своей целью также повышение надежности (разные варианты резервирования), упрощение эксплуатации ИУВС в целом, ряд других соображений, влияющих как на окончательную структуру вычислительной системы, так и на ее информационно-измерительную и управляющие (исполнительные) части.

Техническое обеспечение информационно-управляющих вычислительных систем сильно связано с соответствующим программным обеспечением, оно не существует независимо от программного обеспечения. И в данном случае при организации сетей, требуются программы сетевой поддержки.