книги / Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством

Стандартные алфавитно-цифровые коды (ГОСТ 10859—64)

В группе на 64 символа используется только русский алфавит,/в группе на 128 символов — русский и латинский.

Размещение кодовых обозначений на перфокартах по колонкам в двоичной сис­ теме счисления должно осуществляться в соответствии с табл. VI.9.

Размещение кодовых обозначений на перфолентах по строкам должно осущест­ вляться в соответствии с табл. VI. 10. Разрешается использовать группу двоичного кода на 64 символа с латинским шрифтом вместо русского.

Ввод текущей информации в СПМ осуществляется с перфокарт. Коды цифровых перфорационных вычислительных машин приведены в табл. VI.11, а коды алфавитноцифровых перфорационных .вычислительных машин — в табл. V I.12.

Ввод информации в машину «Мир-2» осуществляется с клавиатуры пишущей машинки, перфоленты и магнитных карт. Код перфоленты алфавитно-цифровой спе­ циальный (рис. VI.6).

Комплектование технически* средств для сбвместной работы. Выбор технических средств рекомендуется производить по методикам, приведенным в гл. X, XI, XII.

Внастоящем разделе рассматривается вопрос совместимости технических средств

спозиций входных кодов. Эффективность одновременного использования нескольких машин при прочих равных условиях зависит от степени совместимости входных кодов этих машин.

Если входные коды применяемых машин полностью совпадают, то дополнительные операции по перекодированию и перезаписи информации не нужны.

Если входные коды машин отличаются, но имеются общие черты (например, оди­ наковые машинные носители, одинаковые служебные знаки й т. п.), то имеется воз­ можность производить.дополнительные операции по подготовке информации одно­ временно с обработкой информации. Например, при вводе в ЭВМ перфокарт с СПМ можно использовать подпрограмму, которая перекодирует вводимую информацию в код ЭВМ. Аналогично информацию, выводимую из ЭВМ, можно подготовить так, чтобы она перфорировалась на картах в кодах ЭВМ или СПМ и т. д.

Если входные коды машин значительно различаются или если экономически не­ целесообразно использовать ЭВМ для упорядочения вводимой информации, необ­ ходимо применять для этой цели специальные устройства — преобразователи инфор­ мации (см. гл. X, п. 2). В качестве распространенных преобразователей такого рода

При подборе технических, средств для совместной работы не обязательно доби­ ваться полного совпадения кодов. Достаточно, чтобы совпадали коды в выбранном рабочем диапазоне. Например, если используется только цифровая информация, то достаточно совпадения входных кодов для используемых цифр, при этом другие коды в этих машинах могут не совпадать.

Примеры выбора совместимых технических средств по входным кодам

Система сбора информации с использованием устройства перезаписи с перфоленты на перфокарту БЛП-1 и комплектов алфавитно-цифровых СПМ. БЛП обеспечивает получение собранной информации на перфокартах в заранее заданных макетах и шифрах. Перфокарты пригодны для прямого ввода с СПМ.

Комплект алфавитно-цифровых СПМ и ЭВМ «Минск-22». Совместимость обес­ печивается только в диапазоне цифровых кодов. Обязательным условием является отсутствие на картах, вводимых в ЭВМ, надсечек (см. табл. VI.7 и VI.И). Текстовые данные удобно заносить в картотеки нормативов и хранить иа машинных носителях информации, которые готовятся на оборудовании, входящем в комплект ЭВМ. Те­ кущие данные передаются только в цифровых кодах, контролируются на СПМ и вводятся в ЭВМ.

Система сбора информации и вывода, состоящая из телеграфной аппаратуры и

онное получение перфоленты во втором телеграфном коде в месте расположения ЭВМ. Перфолента затем вводится в ЭВМ для обработки.

5. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

Вопросы защиты информации связаны с обеспечением надежности работы управ­ ляющих систем (см. гл. XVIII) и формами представления информации в АСУП (гл. V, п. 3). Информацию необходимо защищать от искажений и от использования не по назначению.

Методы защиты информации зависят от форм се..представления, от действий, которые над ней производятся и от используемого оборудования.

Защита информации предполагает сохранение информации от искажений и обес­ печение ее восстановления в случае искажений.

Методы решения этих задач различны. Сохранность информации, не допускающая ее искажения, обеспечивается применением специальных материалов для носителей информации (например, пластмассовые перфокарты,-перфоленты), конструктивными методами записи (зашивкой информации, печатью данных), ограничениями доступа к информации и т. п.

Сохранность информации при искажениях обеспечивается методами, допускаю­ щими ее восстановление. Для этого необходимо либо наличие сохранного эталона обрабатываемой информации (исходных носителей, дубликатов), либо наличие пра­ вил, позволяющих произвести восстановление.- Кроме того, требуется выработать критерии, позволяющие контролировать сохранность информации и находить по­ врежденные данные.

Различают техническое, программно-алгоритмическое и организационное обес­ печение сохранности информации (гл. XVIII).

При кодировании в самой информации закладываются определенные возможности для ее защиты.

Корректирующие коды [58—60, 62, 63, 65]. Разработано большое число специ­ альных кодов, позволяющих обнаруживать и исправлять ошибки. Такие коды рекомендуется применять при наличии помех для передачи данных с автоматическим кодированием и декодированием информации с помощью специальной аппаратуры, а также для хранения, логической и арифметической обработки информации.

Возможность обнаружения ошибок в принятой кодовой комбинации обусловлена тем, что для передачи данных используется'лишь часть N возможных кодовых ком­

скается N разрешенных и N0 — N запрещенных кодовых комбинаций. Если в ре­ зультате действия помех переданная разрешенная комбинация превращается в за­ прещенную, то этот факт позволяет обнаружить ошибки. Однако разрешенная ком­ бинация под воздействием помех может превратиться в другую разрешенную ком­ бинацию. В этом случае ошибка не будет обнаружена.

Отношение числа обнаруживаемых ошибочных кодов к общему числу кодов со­

Кроме того, не все обнаруженные ошибки могут быть исправлены, т. е. не всегда сообщение может быть автоматически восстановлено в первоначальном виде. Ошибки исправляются лишь в N0 — N случаях.

Отношение числа исправляемых ошибочных йодов к общему числу обнаруживае­

Статистически наиболее вероятно одновременное появление одного сбоя в коде, и при использовании, например, только кода с четной суммой цифр этот сбой всегда обнаруживается. В таком случае можно исправить код или не использовать ошибоч­ ного кода, или произвести повторную передачу и т. п.

Пример использования корректирующего кода для контроля экономической ин­ формации по специальному дополнительному разряду описан в [61].

Известно большое число кодов, корректирующих ошибки при передаче инфор­ мации. Обычно они разделяются на блочные и непрерывные. „При блочном кодиро­ вании последовательность символов на входе канала связи разделяется на отдельные слова — «блоки», и процессы кодирования и декодирования выполняются над целыми «блоками». В непрерывных кодах проверочные символы размещаются в оп­ ределенном порядке между информационными символами. Процессы кодирования и декодирования для этих кодов носят непрерывный характер.

6. УВЯЗКА СИСТЕМ КОДИРОВАНИЯ

Опыт создания АСУ на различных уровнях управления позволяет утверждать, что для каждого уровня оптимальной является своя система иодирования. Это озна­ чает, что введение одной системы для всех уровней управления экономически неэф­ фективно. Можно присвоить единые табельные номера всем жителям страны* но тогда ими будет сложно пользоваться из-за большой значности (9 разрядов). Между тем,

По тем же причинам окажется нерентабельным использование на предприятиях и других «общесоюзных» шифраторов массовых номенклатур (материалов, готовой

К недостаткам следует отнести некоторое увеличение трудоемкости управления из-за операции по перекодированию информации, к достоинствам — увеличение стабиль­ ности систем управления за счет независимости систем кодирования.

Одинаковые коды требуют одновременного внесения изменения у всех постав­ щиков и потребителей информации. Разные системы кодирования позволяют вносить изменения одновременно только в пределах действия каждой отдельной системы кодирования, т. е. в значительно меньших масштабах. Если учесть, что изменения

кодов зачастую влекут за собой изменение программ, то преимущества раздельных систем кодирования станет еще более очевидным.

В связи с изложенным возникает проблема увязки различных систем кодирования, используемых на различных уровнях управления. Эта проблема может решаться с помощью машинного перекодирования, машинной подготовки данных для управ­ ляющего органа старшей ступени. Потоки информации между объектом управления и управляющим органом-должны быть представлены в кодах этого органа (завод — министерство — в кодах министерства, министерство — Госплан — в кодах Госплана и т. п.).

Имеется возможность увязки различных систем кодирования с помощью самих кодов. Например, система кодирования готовой продукции может строиться таким сбразом, чтобы коды на уровне министерства образовывались из кодов, действующих на подчиненных предприятиях, с приставкой дополнительных кодов, увеличивающих сбщую разрядность кода, а на уровне ЦСУ, Госплана коды дополнялись бы призна­ ками, характеризующими министерство. Этот прием упрощает процессы перекоди­ рования и допускает их выполнение вручную без особых затрат.

Эти рассуждения не касаются кодов первой и второй группы, которые целесооб­ разно унифицировать для всех уровней управления (см. п. 2 настоящей главы).

Г Л А В А VII

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ

1. ОСНОВНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ

Алгоритм — свод формальных правил и указаний, определяющий процесс выпол­

неоднозначными, неопределенными и задают поведение системы лишь в статисти­ ческом смысле.

Алгоритм управления — алгоритм, формализующий процесс управления неко­ торым объектом.

Алгоритм функционирования — алгоритм, определяющий развитие во времени процессов, связанных с функционированием некоторого объекта.

Алгоритмизация — процесс получения ц формулирования алгоритма. Блок-схема алгоритма — запись алгоритма в виде соединенных стрелками-свя­

зями блоков, представляющих собой вычислительные или логические операторы. Кроме того в блок-схемах алгоритмов управления содержатся операторы (команды) управления.

Граф-схема — конечный, связный и направленный линейный комплекс, состо­ ящий из конечного числа точек (узлов), соединенныхнаправленными отрезками (стрелками) так, что исходя из какой-нибудь точки, можно достигиуть.любой другой, следуя по этим отрезкам.

Активный эксперимент — планированное изменение уровней выбранных пара­ метров производственного процесса с целью получения его алгоритмического опи­ сания.

Регистрационный эксперимент — запись наблюдений за режимом нормальной работы объекта с целью получения его алгоритмического описания.

Язык — средство для обмена информацией между управляющими системами: людьми, животными, машинами и т. п.

Алгоритмический язык — система формального описания различных задач с помощью ограниченного набора терминов по определенным правилам пользования ими.

Входной язык — см. «Алгоритмический язык». Буквы — элементарные символы языка.

Слова — наименьшие смысловые единицы языка, представляющие собой последо­ вательности букв.

Алфавит — набор букв, употребляемых в языке. Выражение — синтаксическая форма, образованная из слов.

Предложение — синтаксическая форма, образованная из выражений. Синтаксис — учение о предложении и правилах сочетания слов в предложениях. Семантика — смысл тех или иных синтаксических форм.

Идентификатор — произвольная последовательность букв и цифр, начинающаяся с букв и служащая для обозначения простых переменных, массивов, меток, переклю­ чателей и процедур.

Описание — словесная характеристика некоторых свойств величин, использу­ емых в программе, служащая для связи этих величин с идентификаторами.

Ассемблер — машинно-ориентированный язык программирования.

Автокод — машинно-ориентированный входной язык: программирования, учи­ тывающий все особенности конкретной ЭВМ.

Процедурно-ориентированный язык — алгоритмический язык, не привязанный

кконкретной ЭВМ (например: ФОРТРАН; АЛГОЛ-60, КОБОЛ, PL/1). Проблемно-ориентированный язык — алгоритмический язык, который кроме

необходимых средств для описания вычислительных процессов содержит понятия и методы, связанные с данной областью науки, с узким классом решаемых задач (например, языки JOSS, STRESS).

Оператор — указание о выполнении некоторых вычислений или операций.

санная в кодах заданной ЭВМ (в машинных кодах).

Транслятор — программирующая программа для перевода алгоритма, записанного на входном языке, в машинную программу.

Блок — автономная часть программы, записанной на алгоритмическом языке, имеющая собственную систему описания информации.

Операнд — компонента операции (арифметической или логической).

Список — информация, подлежащая обработке и состоящая из единиц, связанных между собой при помощи цепной адресации.

2. АЛГОРИТМЫ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Понятие об алгоритмах. Основные виды алгоритмов управления. Для определения понятия алгоритма вначале, воспользуемся понятием алфавитного оператора. Алфа­ витным оператором называется всякое соответствие, сопоставляющее словам некото­ рого алфавита слова в том же самом или каком-то другом фиксированном алфавите. При этом первый алфавит называется входным, а второй — выходным алфавитом данного оператора. Алгоритмом называется алфавитный оператор вместе с прави­ лами, определяющими его действие. Алгоритмы характеризуются свойствами массо­ вости и результативности. Массовость алгоритма — свойство алгоритма быть приме­ нимым для множества' исходных данных. Результативность алгоритма — свойство алгоритма, обеспечивающее получение результатов через конечное число шагов.

Алгоритмом называют также систему формальных правил, характеризующих процесс решения задачи.

п

вычисления по формуле Р = П с . .

£= 1

Этот процесс можно описать следующей системой последовательных правил, образую­ щих алгоритм:

1)положить Р равным единице и перейти к п. 2;

2)положить i равным единице и перейти к п. 3;

3) положить Р рапным Р - с . и перейти к п. 4;

Автоматизация управления производством требует решения задачи алгоритми­ зации производства, которое может быть описано либо детерминированным, либо вероятностным алгоритмом. Алгоритмы управления производственными процессами подразделяются на следующие основные виды: 1) программное управление; 2) само­ настройка; 3) самообучение.

При программном управлении управляющее устройство (например, управляющая ЭВМ) получает исходную информацию о функционировании объекта управления (сигналы от датчиков технологических параметров, экономическую информацию и т. п.) и перерабатывает эту информацию в соответствии с принятым алгоритмом управления в конечную (выходную) информацию. Выходная информация поступает либо в виде значений уставок на регуляторы технологического процесса, либо в виде указаний по оптимальной организации производства и т. п. Алгоритм управления при этом остается неизменным.

Ввести а,Ь, с

Вычислить

d*b?-4ac; t^2a.

Запомнить d, t.

Управление с самонастройкой заключается в решении задачи изменения регули­ руемых величин (например, технологических параметров) по заранее неизвестным законам оптимизации процесса в управляемом объекте. Целью самонастройки может быть обеспечение заданных показателей качества управляемой системы (например, динамических характеристик, качества готового продукта производственного про­ цесса и т. д.), либо поддержание экстремальных значений (максимального к. п. д,- агрегата, минимальных затрат на производство при заданном качестве и объеме вы­ пускаемой продукции). При этом алгоритм управления автоматически и целенаправ­ ленно изменяется для осуществления в некотором смысле наилучшего управления объектом. В самонастраивающихся системах адаптирующая часть (цепь самонастрой­ ки) управляющего устройства изменяет алгоритмы основной части этого устройства.

При управлении с самообучением управляющее устройство по. заданному алго­ ритму самообучения накапливает информацию об объекте управления, постепенно вырабатывает алгоритм оптимального управления и реализует этот алгоритм. Здесь имеется заданный алгоритм самообучения и вырабатываемый устройством алгоритм управления, изменяющийся с целью достижения оптимального управления.

Если управление производственным процессом выполняется при помощи управ­ ляющей ЭВМ, то алгоритм управления переводится в машинную программу, которая и реализуется. •

Формы записи алгоритмов. Запись алгоритмов может иметь следующие основные

3)в алгоритмических языках (см. гл. VII, ~п. 5);

4)словесное описание.

Первая форма применяется при ручном программировании, а вторая и третья — при автоматизации программирования. Рассмотрим первую и вторую формы записи алгоритмов.