ЛЕКЦИЯ 18
Измерительно-вычислительные комплексы
Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) принято называть автоматизированное средство измерений, обеспечивающее выполнение аналого-цифровых измерительных преобразований, проведение вычислений в процессе обработки данных, отображение полученных результатов, формирование сигналов управления. ИВК составляет основу ИИС. Для создания конкретной ИИС, необходимо дополнить ИВК датчиками, исполнительными устройствами (для воздействия на установку и объект исследования), программами прикладного математического обеспечения.
ИВК, предназначенный для разработки той или иной ИИС, может быть создан на основе индивидуальных средств ГПС, на основе агрегатных комплексов или выбран из числа ИВК промышленного изготовления.
При создании ИВК на основе индивидуальных средств ГСП возникают трудности в их сопряжении и объединении в систему, предназначенную для решения конкретной задачи. Для этого требуются специалисты высокой квалификации, а создание такой системы связано с большими затратами времени. В то же время, такие ИВК, оказываются в наилучшей степени, приспособлены для решения стоящей задачи, в них отсутствует аппаратурная избыточность, поэтому они сравнительно дешевы и компактны.
Использование агрегатных комплексов ГСП упрощает и ускоряет создание ИВК, но приводит к появлению аппаратурной избыточности, а, следовательно, к увеличению габаритных размеров и стоимости системы. Преимуществом этих ИВК является большая универсальность.
Использование ИВК промышленного изготовления сводит к минимуму сроки разработки ИИС, но приводит к еще большей аппаратурной избыточности, к возрастанию стоимости и габаритных размеров системы.
Вычислительная техника, используемая в АСНИ
Центральным элементом АСНИ является ЭВМ. В АСНИ различного назначения и уровня могут использоваться ЭВМ различных типов и классов от простейших микропроцессорных устройств до крупных вычислительных машин. Общая структура большинства ЭВМ остается сходной. В общем случае ЭВМ состоит из процессора, включающего в себя арифметическое устройство и устройство управления, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и периферийного оборудования содержащего внешнее запоминающее устройство, устройство ввода и вывода. Арифметическое устройство выполняет арифметические и логические операции, предусмотренные программой. Устройство управления согласует работу всех составных частей ЭВМ и управляет ходом вычислительного процесса. Арифметическое устройство и устройство управления в совокупности образуют процессор. Оперативное запоминающее устройство служит для хранения всей информации и программ, необходимых для организации вычислений.
Внешнее запоминающее устройство служит для хранения больших объемов информации, которая не может быть решена в ОЗУ. Устройство ввода обеспечивает передачу программ и числовой информации в ОЗУ. Устройство вывода, которое представляет полученную информацию в форме доступной для непосредственного восприятия исследователем, называют терминалами.
К важнейшим характеристикам ЭВМ относятся производительность, характеризуемая средним числом операций, выполняемым процессором за 1 секунду, объем памяти ОЗУ – характеризуемый числом машинных слов (байт)- информации, которая может быть размещена в ОЗУ, длиной слова (числом двоичных разрядов (бит) в одном слове).
В настоящее время широкое распространение в научно исследовательских работах получили персональные ЭВМ. Они характеризуются развитым программным обеспечением, простотой и удобством управления и взаимодействия с пользователем, наличием малогабаритных сменных накопителей информации большой емкости (дискет, жестких дисков, флэш-памяти, компакт дисков, DVD дисков), небольшими габаритными размерами, сравнительно невысокой стоимостью.
Достаточно большой объем оперативной памяти, и высокое быстродействие позволяют использовать персональные компьютеры для решения подавляющего большинства задач связанных, с автоматизацией процессов, в том числе в АСНИ различного уровня и назначения. Для решения задач обсчета и математической обработки чрезвычайно сложных процессов могут быть использованы большие ЭВМ, в частности, выпускаемые отечественной промышленностью ЭВМ серии БЭСМ.
Ранее для обслуживания и обработки информации в ряде научных приборов (например, спектрофотомер) применялись микро-ЭВМ. В настоящее время эти приборы выпускают в исполнении, позволяют передавать получаемую информацию непосредственно в компьютер, однако приборы со встроенными микро-ЭВМ сохраняются и до настоящего времени.