Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Программирование на ассемблерных языках используется довольно широко, особенно при работе с микро-ЭВМ и микропроцессорами. Правильно составленные программы занимают сравнительно небольшой объем памяти и обеспечивают высокое быстродействие систем. В то же время языки низкого уровня имеют серьезный недостаток — большую трудоемкость процесса программирования.
Указанного недостатка в значительной степени лишены языки высокого уровня, такие как ФОРТРАН, АЛГОЛ, БЭЙСИК и др. Эти языки содержат основные операторы, с помощью которых
352
арифметические, логические и символические операции выражаются в форме, близкой к обычной алгебраической. Эти операторы не соответствуют машинным командам, как это имеет место в ассемблере, и каждый из них обычно генерирует несколько машинных команд. Написанные на этих языках исходные программы также транслируются в рабочие программы. Отметим, что используемые в данном случае трансляторы занимают большой объем памяти, поэтому такая операция выполняется на достаточно мощной ЭВМ.
Непосредственное применение языков высокого уровня в системах с аппаратурой КАМАК, работающих в реальном времени, встречает некоторые трудности. Они вызваны как целенаправленностью этих языков, предназначенных в основном для расчетных работ, так и меньшей эффективностью написанных с их помощью рабочих программ, содержащих большее число команд, чем в случае их подготовки, например, на ассемблере. Чтобы уменьшить указанные трудности, создаются расширения для языков высокого уровня. Природа расширений для разных языков различная. В языки ФОКАЛ и БЭЙСИК вводятся специальные операторы, в промежуточный язык для ЭВМ PDP-11, PL-H — специальные описания, а в АЛГОЛ и ФОРТРАН — специальные подпрограммы. Унифицированное расширение предложено для языка БЭЙСИК. Этот язык расширяют введением обработки прерываний, функций реального времени и параметров процесса для системы КАМАК. Параметрами процесса называют измерительные и управляющие точки, через которые вычислительная система реального времени взаимодействует с внешним процессом. Типичным языком КАМАК является язык CASIK.
Для унификации расширений создан также язык промежуточного уровня IML, которым обеспечивается определенная стандартизация математического обеспечения в КАМАК. Операторы IML делятся на два основных класса: операторы действия и операторы-деклараторы. Операторы действия — это исполнительные операторы; они делятся на операторы однократного действия, блочных передач данных, мультидействия, состояний блоков и системные операторы. Операторы деклараций включают декларации приборов, требований и ссылок ка память.
Виды программ сложных систем. Выше были кратко рассмотрены особенности языков программирования, применяемых при создании рабочих (исполнительных) программ для систем автоматизации эксперимента. Техника программирования подробно разработана, и имеются специальные руководства по этому вопросу. Отметим только, что программное обеспечение сложных систем с обработкой данных в реальном времени строится обычно на модульном принципе, где модуль является синтаксически законченной частью программы. Модуль может быть независимо обработан на ЭВМ и включать более простые структурные элементы. Важной частью математического обеспечения являются системные программы: трансляторы, управляющие и сервисные программы,
353
образующие операционные системы, работающие в реальном времени.
Управляющие программы имеют разное назначение. Загрузчик обеспечивает ввод начальной программы в оперативную память ЭВМ. Супервизор вступает в работу в результате прерываний и управляет распределением памяти, службой времени, учетом ошибок и т. д. Программы типа «диспетчер»^ обеспечивают связь оператора с системой, определяют необходимость ввода новых данных или передачи информации на внешние устройства.
К сервисным программам относится редактор связей, позволяющий вводить изменения в программы и объединять отдельные программы в одну общую, и библиотекарь, компонующий архив программ.
Операционные системы, как правило, разрабатываются фир-мами-изготовителями ЭВМ. При применении их в системах с аппаратурой КАМАК необходимо вводить расширения и создавать дополнительные прикладные программы. Поскольку операционные системы занимают значительный объем памяти, их лучше хранить на внешних постоянных ЗУ, размещая в оперативной памяти только резидентную часть, включающую загрузчик, супервизор и ряд модулей. Особенно удобны для хранения оперативной системы магнитные диски, из которых в процессе работы автоматически и достаточно быстро переводятся в оперативную память нужные участки программы.
7.5.3. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЯДЕРНОГО
СПЕКТРОМЕТРА
Системы с ЭВМ, работающие в реальном времени, часто применяют в ядерной спектрометрии при проведении многомерных измерений. В частности, такие системы имеют нейтронные спектрометры по времени пролета на реакторах и ускорителях. В качестве примера рассмотрим автоматизированную систему нейтронного спектрометра на линейном электронном ускорителе.
