Введение к работе
Актуальность проблемы. Современные ускорители заряженных частиц представляют собой сложные физические установки, работа которых обеспечивается системами контроля/управления (СУ), основанными на широком применении вычислительной техники. Требования, предъявляемые к современным СУ, достаточно высоки и в значительной степени удовлетворяются качеством их программного обеспечения-(ПО).
Начиная с 80-х годов на многих ускорителях мира ведется разработка и создание систем, основанных не только на правильном выборе вычислительной техники п стандартов интерфейсной электроники, но на применении хорошо разработанных методологических подходов к проектированию ПО.
Протонный синхротрон У-70 ИФВЭ имеет в качестве инжектора бы-строцикличнын бустерный синхротрон (бустер) на энергию 1,5 ГэВ, работающий в пакетно-пмпульсном режиме: "пачка" из 30 циклов по 60 мс каждый, затем "пауза" 7 секунд.
Для связи с технологическими подсистемами (ТП) бустера СУ оснащена интерфейсной электроникой в конструктиве СУММА — 28 каркасов с общим числом модулей более 400, около 40 типов модулей. Вычислительные мощности СУ бустером составляют две мини-ЭВМ и распределенные по аппаратуре семь 8-разрядных микроЭВМ. МикроЭВМ используются для управления быстрыми процессами с таймированием внутри каждого цикла в пачке, а также в качестве интеллектуальных графических интерфейсов.
При введении в действие бустера и в последующие годы использовались мини-ЭВМ ЕС-1010. Одна мпнп-ЭВМ (базовая) предназначена для
обслуживания технологических подсистем бустера, а другая, являясь "горячим" резервом СУ, — для подготовки ПО.
Для взаимодействия базовой ЭВМ с технологической аппаратурой системными программистами были разработаны многозадачная специализированная операционная система (СОС) реального времени, база данных (БД) реляционного тппа, работающая в режиме реального времени, и информационно-справочная система (ИСС), включающая в себя банк данных, который содержит описание технологической аппаратуры, что позволяет прикладным программам (ПП) обращаться к модулям интерфейсной электроники по их мнемоническим именам, делая ПП независимыми от расположения технологического оборудования.
Основную часть ПО СУ составляет прикладное ПО (ППО) базовой ЭВМ, которое рассматривается в данной работе. ППО базовой ЭВМ ориентировано на следующие особенности СУ бустером:
-
Быстроцикличностъ бустера обязывает оптимизировать все вну-трипрограммные действия по скорости выполнения, организовать параллельную работу ПП с микроЭВМ, применить оптимальную схему синхронизации работы ПП с интерфейсной электроникой.
-
Работа бустера в качестве инжектора У-70 предполагает доступ к СУ бустером персонала двух ускорителей.
-
Использование мини-ЭВМ с ограниченными ресурсами означает, что проектирование ППО должно в максимальной степени использовать имеющиеся возможности СОС, БД и ИСС.
Таким образом, специфика бустера и вычислительных средств не позволила применить какое-либо готовое ПО.
Целью диссертационной работы является исследование проблем, связанных с разработкой оптимальной структуры ППО СУ бустером, п создание в виде целостной системы комплекса программных средств, обеспечивающих контроль и управление технологическими подсистемами бустерного синхротрона, учитывающих взаимосвязи между различными ТП и имеющих единый интерфейс с человеком.
Научная новизна работы:
1. Использованы современные технологии программирования для создания ПО мини-ЭВМ с ограниченными ресурсами.
-
Проведен анализ задач контроля и управления бустерным синхротроном с целью выявления характерных особенностей ТП и определения требований к ППО.
-
Структурный анализ ППО как единой программной системы позволил выделить общие функции ПО при работе СУ, объединив их в базовое программное обеспечение системы (БПО), п сосредоточить в ПП только алгоритмы контроля/управления ТП.
-
Сформулированы требования к ПП, разработаны внутренняя организация данных и обобщенный алгоритм ПП. Функции, необходимые для работы ПП в системе ППО, реализованы в виде библиотеки подпрограмм.
-
Создан комплекс ПП, реализующих контроль и управление ТП бустера в реальных физических величинах с учетом особенностей ТП.
Практическая ценность:
-
Разработаны алгоритмы контроля и управления ТП бустера с учетом их особенностей.
-
Разработана методика разработки ППО СУ бустером.
-
Создана система ППО, обладающая функциональной полнотой по контролю и управлению бустером и предоставляющая пользователю условия максимальной комфортности при работе с СУ.
1а защиту выносятся:
-
Анализ ТП бустера и задач контроля и управления ими.
-
Разработка логического описания ТП бустера с учетом их взаимосвязей и прав доступа к ним пользователей.
-
Разработка и создание базового программного обеспечения СУ бустером, реализующего единые формы внешнего представления данных, диалоговые функции, централизованную работу с прикладными данными, режимы работы системы ППО.
-
Разработка единой структуры организации данных в прикладных программах и обобщенного алгоритма прикладных программ, включаемых в систему прикладного программного обеспечения СУ бустером.
-
Разработка и создание прикладных программ в рамках системы ППО, реализующих контроль и управление технологическими подсистемами бустера.
Апробация работы. Результаты разработок, представленные в диссертации, обсуждались на семинарах в ИФВЭ и получили положительную оценку, докладывались на IX, XI, XIV совещаниях по ускорителям заряженных частиц (Дубна, 1984; 1988 гг., Протвино, 1994 г.), II и III Европейских конференциях по ускорителям заряженных частиц (ЕРАС^ (Ницца, 1990 г., Берлин, 1992 г.), и опубликованы в виде препринтої ИФВЭ, статей в сборниках трудов совещаний и конференций [1]-(13).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав заключения, списка цитируемой литературы, включающего 93 наимено вання. Объем диссертации 146 страниц, включая 28 рисунков и 5 таблиц
