ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Разделение времени и другие системные требования из "Машинная графика и автоматизация проектирования " Использование нескольких пультов с одной общей ЭВМ в режиме разделения времени дает следующие преимущества. Во-первых, при этом удается лучше распределить большую вычислительную мощность ЭВМ и ее значительный объем памяти между отдельными пультами. Во-вторых, разделение времени дает доступ всех пультов в общий банк даиных без дублирования данных и программ в отдельных малых ЭВМ. В-третьих, разделение времени позволяет поддерживать связь между пультами. Однако такие возможности до сих пор нигде широко не использовались. [c.65] Как уже говорилось, программы, необходимые для графики можно разделить на три класса. Первый класс системных программ имеет отношение к основным рабочим функциям типа управления устройствами ввода—вывода, обработки прерываний и операций с памятью такие системные программы необходимы для всех. Второй класс общих графических программ связан исключительно с графикой, но содержит лишь те программы, которые являются общими для всех вероятных задач, решаемых на ЭВМ. Примерами общих графических программ являются масштабирование, преобразование изображений и построение основных геометрических объектов. Наконец, третий класс специальных графических программ определяется областью применения, как например, анализ электроных схем, структурный анализ или аэродинамика. Специальные графические программы также охватывают построение геометрических объектов, например, перспективное изображение трехмерных предметов, с которыми имеют дело в данной области. [c.66] Данными новой задачи может быть результат промежуточного решения, например, незаконченный чертеж механического узла или принципиальной электронной схемы, которые были получены в предшествующий день. Такие результаты промежуточного решения снова окажутся в распоряжении оператора, и он сможет продолжить свою работу как бы не прерываясь. Точио так же данные по новой задаче могут быть сохранены во внешней памяпи и позже вызваны оттуда для продолжения решения. [c.67] Когда одна задача сменяет другую, общие графические программы остаются в оперативной памяти, так как они используются во всех задачах. Это очень удобно, и экономится время на обмены. В последующем обсуждении разделения времени этот фактор играет особую роль. Кроме того, такие общие программы не занимают места и во внешней памяти среди данных по отдельным задачам. [c.67] Только что описанная процедура перезагрузки программ и данных служит основой аппарата разделения времени при работе с несколькими пультами. Представим себе, что несколько графических пультов обслуживает одна ЭВМ, но каждый пульт имеет собственные дисплейный буфер и управляющее устройство, которые позволяют сохранять изображение на экране без помощи ЭВМ. Помимо этого, в самом пульте могут быть заложены еще некоторые возможности, например слежение за световым пером. Тогда каждый оператор способен вызвать следящее перекрестье и переместить его в желаемое место. Когда же надо произвести какие-нибудь вычисления либо выполнить некоторую работу, связанную с изменением содержимого рабочей области данных в памяти, оператор должен сообщить об этом ЭВМ либо указанием светового пера, либо нажатием специальной кнопки. [c.67] Для того чтобы определить, какой из пультов следует теперь перевести в активное состояние, ЭВМ опрашивает пульты в некотором постоянном порядке. Если очередной пульт не дает прерывания, ЭВМ переходит к следующему и так далее до тех пор, пока не обнаружит пульт, запрашивающий обслуживание. [c.67] В простейшем случае разделение времени с секционированием оперативной памяти предполагает, что все необходимые программы посто-. янно сохраняются в оперативной памяти, а управление центрального процессора по очереди переходит от пульта к пульту. При этом оперативная память делится на секции, каждая из которых отдается одному из пультов. Все программы и данные, необходимые для работы данного пульта, находятся в секции памяти этого пульта. Так как системные и общие программы должны всегда быть в оперативной памяти, то для них резервируется специальное место (рис. 53). Секция каждого из пультов в оперативной памяти организована точно так же, как если бы этот пульт управлялся своей ЭВМ. Например, часть секции может быть выделена для программ, а оставшийся объем—для данных и рабочих ячеек. [c.68] На рис. 53 показано, как общие программы, которые могут использоваться в любых специальных задачах, размещаются в той части оперативной памяти, доступ в которую раз- решен с любого пульта. Такое распределение памяти экономит общий ее объем за счет устранения дублирования одних и тех же программ. [c.68] Обслуживание пультов в порядке очередности в этом методе не отличается от описанного выше. Однако здесь передача управления от одного пульта к другому происходит очень быстро, так как при этом не требуется операций с дисковой памятью. Поэтому времена переключения измеряются уже не миллисекундами, а микросекундами. [c.68] В те интервалы времени, когда ЭВМ не занята обслуживанием пультов, ее можно использовать для обычной пакетной обработки задач в режиме фоновой работы. [c.68] Если разделение времени организовано по методу разгрузка— загрузка , то, когда нет запросов с пультов на работу с процессором, в память ЭВМ просто загружается фоновая задача. В случае секционирования памяти проблема несколько усложняется. Так как для решения фоновой задачи уже невозможно предоставить весь объем памяти, то эту задачу приходится делить на сегменты, которые умещаются в одной из секций памяти. [c.69] Можно представить себе такую организацию оперативной памяти, когда она поделена на четыре секции три из них предназначены для пультовых программ, а четвертая резервируется для задач пакетной обработки. Большая непрерывная задача, возникающая при работе за графическим пультом, может быть переброшена в секцию пакетной обработки, где она постепенно будет решаться, а пульт в это время может быть онова предоставлен для решения других задач. Пользователь, когда ему будет удобно, может позднее запросить результаты по своей графической задаче. [c.69] Экономическая эффективность использования графических пультов непосредственно определяется эффективностью системы разделения времени, которая распределяет ресурсы центрального процессора между пультами. Однако число пультов, которое может обслуживать данная ЭВМ, ограничено. Это ограничение вытекает из компромисса между тремя факторами стоимостью самой ЭВМ, размерами специальных задач, решаемых системой, и временем ожидания обслуживания. [c.69] При пользовании методом разгрузка—загрузка увеличение числа пультов приводит к возрастанию времени ожидания каждым пользователем. При этом задержки связаны как с временем переключения, так и с временем работы других пользователей. Для устранения этого недостатка и сокращения времени ожидания можно либо потребовать более мощный и совершенный центральный процессор, либо использовать ббльший объем оперативной памяти с тем, чтобы уменьшить число пересылок программ. Еще более важно, что увеличение объема оперативной памяти позволяет сократить число операций по сегментации или фрагментации больших блоков данных, а это, в свою очередь, приводит к более редкому применению метода загрузки — разгрузки при решении задач. [c.69] Для того чтобы полностью использовать и время процессора и оперативную память ЭВМ при реальных соотношениях в системе, можно применить комбинацию методов секционирования памяти и разгрузки— загрузки . При этом секционировамие выполняет ту же роль, чго и прежде, но в режиме разделения времени с одиночной секцией уже могут работать несколько пультов. Тогда допустимое число пультов на одну секцию памяти ограничивается средним временем вычислительнан работы каждого пульта. [c.70] Всякое дополнительное усложнение системы тотчас влечет за собой усложнение программного обеспечения и, следовательно, возрастание затрат памяти и времени обработки. Оптимально спроектировать графическую систему с разделением времени очень трудно. Такое проектирование в очень сильной степени зависит от набора решаемых задач, а также от аппаратных особенностей использованных электропно-вы-чпслительных машин. [c.70] В больших программах выделенной памяти часто не хватает для хранения и команд и данных. Выходом из положения является использование внешней памяти большого объема типа магнитных барабанов или дисков. При этом внешняя память рассматривается как расширение оперативщой памяти. Здесь будет идти речь о группах (блоках) данных стандартного размера, называемых страницами. Все такие страницы пронумерованы и записаны в памяти на дисках. С помощью аппарата перекрестных ссылок программа может, когда это потребуется, автоматически вызывать страницу в оперативную память. Когда программист пишет свою программу, он может не заботиться о том, находится ли в данный момент некоторая часть программы в оперативной памяти или в памяти на дисках. Программное обеспечение системы проверяет, находятся ли необходимые данные в оперативной памяти, и если нет, то соответствующие страницы отыскиваются и, когда нужно, пересылаются в оперативную память. Для такой работы обычно выделяется некоторый объем оперативной памяти так, чтобы в ней могли постоянно находиться несколько страниц одновременно. [c.70] Теперь о самом аппарате страничного обмена. Часть оперативной памяти специально выделяется для служебных надобностей и в ней содержатся три таблицы (не приведены). В табл. 1 записаны адреса всех страниц на дисках. Таблица состоит из 64 строк в соответствии с общим числом страниц. В каждой строке для данного номера страницы записан абсолютный адрес этой страницы на дисках. Метод произвольного размещения страниц в дисковой памяти с использованием всех свободных мест здесь рассмотрен не будет. [c.70] Вернуться к основной статье