ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
удк 681.3.06
В. В. Липаев. О. А. Каганов
АДАПТИРУЕМЫЕ КРОСС-СИСТЕМЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРАММ
НА БАЗЕ БОЛЬШИХ
УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЭВМ И микроЭВМ
Семейство адаптируемых кросс-систем, объединен-
ных на основе унифицированных языков проектирова-
ния, сочетает достоинства универсальных и микроЭВМ.
Благодаря этому достигается рациональное использо-
вание ресурсов при проектировании комплексов прог-
рамм различной сложности для широкого класса ма-
шин; снижается трудоемкость и стоимость комплексов
программ; обеспечивается свободный доступ к машине;
увеличивается число одновременно работающих разра-
ботчиков; увеличивается надежность хранения данных
проектирования; эффективно решается задача много-
летнего сопровождения кросс-систем.
Успехи, достигнутые в области разработки
микропроцессорных комплектов БИС, уско-
рили развитие и расширили возможности
применения специализированных микроЭВМ
в качестве встроенных компонент систем уп-
равления и обработки данных в режиме ре-
ального времени. Сравнительная несложность
проблемной ориентации обусловливает появ-
ление сотен различных типов таких микро-
ЭВМ. Поэтому при разработке систем авто-
матизации проектирования программ специа-
лизированных микроЭВМ экономически неоп-
равданно идти по традиционному пути созда-
ния собственных средств автоматизации для
каждого типа машин. Наиболее целесообраз-
но использовать кросс-системы, ориентиро-
ванные на класс микроЭВМ, в пределах кото-
рого их параметры (архитектура, система
команд, форматы команд и данных и т. д.)
изменяются в широком диапазоне.
Возможность перераспределения ресурсов
определенного класса микроЭВМ позволяет
реализовать комплексы программ различной
сложности. Для последующего анализа вы-
делим три группы сложности программ [1]:
— про'стые, объемом около 103 команд, со-
стоящие из 1—3 модулей, в разработке кото-
рых участвует несколько специалистов;
— средней сложности, насчитывающие
примерно 104 команд, содержащие до 100 мо-
дулей и создаваемые группой до десяти раз-
работчиков;
— сложные, включающие в среднем 105 ко-
манд, имеющие до 1000 модулей и разраба-
тываемые коллективом в несколько десятков
человек.
Для разработки программ различной сте-
пени сложности целесообразно применять
технологические ЭВМ, отличающиеся по
объему памяти, производительности и другим
параметрам, например, большие универсаль-
ные ЭВМ (БЭСМ-6, старшие модели ЕС
ЭВМ), малые универсальные ЭВМ (СМ-3,
СМ-4) и микроЭВМ типа СМ-1800 и ДВК
НЦ-80—20 [2, 3]. Таким образом, возникает
крупная научно-техническая проблема созда-
ния семейства адаптируемых технологических
кросс-систем для проектирования комплексов
программ специализированных микроЭВМ на
базе универсальных и микроЭВМ.
Каждая кросс-система семейства должна
быть ориентирована на создание программ
определенной группы сложности, определяе-
мой ресурсами используемой технологической
ЭВМ и допускать адаптацию к архитектуре
и системе команд специализированной мик-
роЭВМ.
Аппаратная база кросс-системы
автоматизации проектирования программ
Рассмотрим особенности больших универ-
сальных ЭВМ и микроЭВМ с позиции их ис-
пользования в качестве технологических для
автоматизации проектирования программ раз-
личных микроЭВМ.
Большие универсальные машины типа
БЭСМ-6 и старших моделей ЕС ЭВМ имеют
высокое быстродействие, располагают боль-
шим объемом оперативной и внешней памяти
и дисплейными терминальными станциями
!(до 15 дисплеев). На этих ЭВМ можно раз-
мещать сложные кросс-системы типа
ЯУЗА-6Д, ТЕМП, РУЗА [4—6] объемом по-
рядка 200—400 тыс. команд, автоматизирую-
щие почти весь технологический процесс про-
ектирования сложных комплексов программ
объемом до 1 млн. команд. Большой объем
внешней памяти обеспечивает накопление и
хранение информации о создаваемых комп-
лексах программ и возможность вести проек-
тирование нескольких комплексов одновре-
менно. Терминальные станции дают возмож-
ность вести практически «безбумажное»
проектирование, т. е. визуализировать на дис-
плеях необходимую информацию и резко сок-
ратить использование перфокарт и распеча-
ток. Большие ресурсы памяти и производи-
тельности обеспечивают высокую автоматиза-
цию технологического процесса, отладку и
комнлексирование больших групп программ.
Однако централизация проектирования
комплексов программ на базе больших уни-
версальных ЭВМ имеет существенные недо-
статки, обусловленные прежде всего ограни-
чениям на доступ пользователей к внешней
памяти в мультипрограммном режиме и ма-
лой надежностью хранения больших массивов
данных на внешних накопителях. При одно-
временной работе за терминалами нескольких
разработчиков программ непрерывно идут
обращения к базе данных проектирования и
программам, автоматизирующим технологи-
ческий процесс. Время выполнения отдельных
заданий пользователей на трансляцию прог-
раммных модулей, их комплексирование и
(с учетом обмена с дисками) дости-
гает нескольких минут, что приводит к обра-
зованию очередей заданий, увеличению пери-
ода ожидания до нескольких десятков минут
и непроизводительному использованию про-
цессорного времени (оно в этих случаях сос-
тавляет лишь 10% от календарного).
Задержки возникают не только из:за уве-
личения времени ожидания результатов, но и
случайного искажения программ и данных,
которыми пользуются одни и те же разработ-
чики. При ошибках в заданиях и программах,
аппаратных сбоях ЭВМ происходят эпизоди-
ческие искажения программ и данных, кото-
рые" не сразу обнаруживаются, особенно если
этими данными пользуется преимущественно
другой разработчик. Типовые средства защи-
ты от несанкционированного доступа не поз-
воляют гарантировать полную защиту дан-
ных от перекрестного вмешательства пользо-
вателей. Необходимость в дублировании и
восстановлении искаженных программ и дан-
ных по копиям, отказы и простои ЭВМ замет-
но снижают производительность труда прог-
раммистов.
МикроЭВМ, обладающие быстродействием
200—500 тыс. операций/с, оперативной па-
мятью емкостью порядка 64 Кбайт и укомп-
лектованные накопителями на гибких магнит-
ных дисках емкостью 0,5 ... 1 Мбайт {2, 3],
позволяют значительно расширить и модифи-
цировать аппаратную базу автоматизации
проектирования программ. Индивидуальная
вычислительная мощность микроЭВМ доста-
точна для решения сложных задач в режиме,
исключающем взаимное влияние пользова-
телей. Однако относительно небольшие ресур-
сы оперативной и внешней памяти микроЭВМ
при работе в автономном режиме не позво-
ляют использовать их для проектирования
комплексов программ выше второй группы
сложности (104 команд).
Перечисленные особенности больших уни-
версальных и микроЭВМ при их применении
для проектирования комплексов программ
обусловливают целесообразность объединения
их в единый комплекс. Сопряжение группы
микроЭВМ с большой универсальной ЭВМ
и распределение между ними функций
автоматизации проектирования позволяет
значительно повысить общесистемную надеж-
ность, улучшить эксплуатационные характе-
ристики комплекса, увеличить вычислитель-
ные ресурсы (доступные объемы оперативной
и внешней памяти), снизить интенсив-
ность обмена с внешней памятью в универ-
сальной ЭВМ, а значит повысить эффектов-
ф
ность использования процессоров и сократить
время отклика на задания пользователей.
Адаптируемые кросс-системы
В зависимости от выполняемых функций и
возможностей использования технических
средств можно выделить три типа адаптируе-
мых кросс-систем.
Кросс-системы на базе больших, универ-
сальных ЭВМ, например, ЯУЗА-6Д, СЕРП,
АСПРОМ ![4, 7, 8], обеспечивают автоматиза-
цию проектирования комплексов программ
высокой сложности на языках ассемблера,
макроязыках и алгоритмических языках, осу-
ществляют формализованный структурный
контроль, планируемое тестирование прог-
раммных модулей, автоматизацию комплек-
сирования сотен модулей в группы, программ
и контроль модульных связей. Информация о
комплексе программ накапливается, хранит-
ся и корректируется в специальной структу-
рированной базе данных проектирования,
объем которой может составлять десятки
мегабайт. Пользователь имеет доступ к сис-
теме автоматизации в пакетном и диалого-
вом режимах одновременно с нескольких
терминалов. Разработка комплекса программ
сопровождается автоматизированным выпус-
ком эксплуатационной и технологической до-
кументации и различных видов машинных
носителей программ (перфолент, перфокарт,
магнитных лент и дисков). Кросс-системы
имеют средства автоматизированной адапта-
ции к архитектуре и системам команд широ-
кого класса специализированных микроЭВМ.
Объем программ кросс-систем достигает
2 Мбайт.
Кросс-системы на базе микроЭВМ ориен-
тированы на проектирование простых и сред-
ней сложности комплексов программ объемом
до 10 Кбайт. Такие системы также распола-
гают средствами автоматизированной адапта-
ции, однако ограниченные ресурсы микро-
ЭВМ позволяют иметь адаптируемые кросс-
трансляторы только с ассемблера и макро-
языка и средства тестирования модулей и не-
больших групп программ только в режиме
моделирования. Выпуск документации огра-
ничен минимумом эксплуатационных доку-
ментов на программы. Для передачи готовых
программ используется электрическое сопря-
жение между технологической и специализи-
рованной микроЭВМ |[9]. В целом объемы
программ кросс-системы и базы данных про-
ектирования комплекса программ равны при-
близительно 200 Кбайт каждый.
Кросс-системы на базе больших универ-
сальных ЭВМ и микро-ЭВМ сочетают достоин-
ства рассмотренных систем и позволяют соз-
давать комплексы программ различной слож-
ности, В них наиболее простые функции отра-
ботки небольших программных компонент
возлагаются на средства микроЭВМ, а слож-
ные функции проектирования больших комп-
лексов программ переносятся на универсаль-
ную ЭВМ. Между ЭВМ обеспечивается по-
стоянный обмен данными. Различают следую-
щие режимы взаимодействия комплексиро-
ванн'ых ЭВМ.
Режим 1 — автономная разработка моду-
лей и небольших групп программ с полным
циклом автоматизации программирования и
отладки на микроЭВМ и автоматизи-
рованная адаптация кросс-системы, выпуск
некоторых видов документов и машинных но-
сителей на универсальной ЭВМ.
Режим 2 — полное функциональное комп-
лексирование микроЭЗМ и универсальной
ЭВМ, при котором последняя используется
для комплексирования и контроля сопряже-
ния программных модулей и групп программ,
их комплексной отладки, выпуска всех доку-
ментов и машинных носителей, а с помощью
микроЭВМ отрабатываются модули и неболь-
шие группы программ, полная база данных
проектирования которых размещается на уни-
версальной ЭВМ.
Режим 3 — все функции адаптируемой
кросс-системы реализуются на универсаль-
ной ЭВМ, а вычислительные возможности
микроЭВМ используются только для реали-
зации вспомогательных функций, связанных
с обменом данными, отображением информа-
ции и редактированием текстов. Этот режим
считается вспомогательным при использова-
нии режима 2 в качестве основного.
Режимы 1—3 приведены в порядке убы-
вания объема функций, выполняемых на мик-
роЭВМ. В режиме наиболее полного комп-
лексирования универсальной и микроЭВМ
(режим 2) больше половины обращений поль-
зователей к средствам автоматизации проек-
тирования приходится на микроЭВМ, в ре-
зультате чего значительно возрастает эффек-
тивность использования средств автоматиза-.
ции технологии проектирования программ.
Приведенный комплексный подход к при-
менению микроЭВМ при создании адаптируе-
мых кросс-систем базируется на унификации
языков проектирования комплексов программ,
состава и форм выходных документов и ди-
агностических сообщений. Для обеспечения
удобства пользователей необходимо унифици-
ровать:
— язык описания микроЭВМ и процесс
адаптации кросс-систем к архитектуре и си-
стеме команд;
— язык управления заданиями и диалого-
вого взаимодеиствия со средствами автомати-
зации;
— структуру, лексику и синтаксис автоко-
дов и макроязыков, а также правила их фор-
мирования для конкретных микроЭВМ;
— язык описания тестов и отладочных за-
даний.
Кроме того, целесообразно унифицировать
структуру основных массивов базы данных
проектирования программ, размещаемых в
микроЭВМ и универсальной ЭВМ. .Перечис-
ленные требования реализуются в адаптируе-
мой кросс-системе ПРА, базирующейся на
микроЭВМ СМ-1800 и ДВК НЦ-80—20/2.
Функции кросс-системы ПРА и особенности
ее реализации
Адаптируемая кросс-система ПРА пред-
назначена для автоматизации проектирова-
ния комплексов программ различной сложно-
сти в автономном режиме и в режиме
комплексирования с универсальными ЭВМ
БЭСМ-6 и ЕС ЭВМ. Система аппаратно и
программно совместима с кросс-системами
ЯУЗА-6Д, ТЕМП и РУЗА, благодаря унифи-
кации языков проектирования программ,
структуры и основных массивов базы данных
проектирования, организации двустороннего
обмена данными между микро- и универсаль-
ными ЭВМ.
Программные средства системы ПРА обес-
печивают трансляцию и отладку модулей и
небольших групп программ для специализи-
рованных микроЭВМ с различной архитек-
турой и системами команд (см. рисунок).
В соответствии с концепциями систем
ЯУЗА-6Д, ТЕМП и РУЗА языки проектиро-
вания в системе ПРА построены на русской
лексической базе. Описания глобальных пе-
ременных подготавливаются и транслируются
независимо от программных модулей. В сис-
теме ПРА обеспечивается трансляция прог-
рамм с ассемблера и макроязыка. Реализо-
вать адаптируемый транслятор с языка высо-
кого уровня на существующих микроЭВМ
арудно из-за ограниченных ресурсов памяти
и производительности. С учетом этих опреде-
ляющих факторов в состав подсистем в кросс-
систему ПРА включены:
— монитор, обеспечивающий управление
подсистемами и диалог с пользователями;
— подсистема управления базой данных
проектирования и редактирования текстов
программ и описаний данных;
— адаптируемый транслятор с ассемблера
с макрогенератором, загрузчиком и редакто-
ром связи;
— подсистема детерминированного тести-
рования с интерпретатором;
— подсистема вывода данных на печать;
— подсистема двустороннего обмена дан-
ными с большой универсальной ЭВМ.
База данных проектирования имеет ар-
хив символьной информации исходных тек-
стов программ и описаний переменных, биб-
лиотеку паспортов, библиотеку объектных и
загрузочных модулей. Вся совокупность дан-
ных по создаваемому программному модулю
может передаваться из микроЭВМ в универ-
сальную и обратно на любой стадии разра-
ботки. Для адаптации подсистем трансляции
и отладки к различным типам архитектуры
и системам команд микроЭВМ используется
подсистема автоматизации настройки кросс-
системы ЯУЗА-6Д, позволяющая по формали-
зованному описанию микроЭВМ и автокода
автоматизированное подготавливать машинно-
зависимые информационные модули для на-
стройки компонент системы ПРА на соответ-
ствующие микроЭВМ. Реализация заданий
пользователя в монопольном режиме позво-
ляет хранить в библиотеках только исходные
и результирующие данные. Промежуточные
данные для отображения на экране дисплея
могут выдаваться «на проходе» в процессе
исполнения задания, а также при позторных
запусках заданий в старт-стопном режиме.
В качестве языка проектирования систе-
мы Г1РА выбран макроязык кросс-системы
ТЕМП. Средства системы ТЕМП настроены
на системы команд микроЭВМ СМ-1800 [2]
и ДВК НЦ-80-20/2 [3]. Перевод исходных
текстов на макроязыке в тексты ассемблера
CM-1800 и ассемблера ДВК НЦ-80-20/2
производится автоматически генератором тек-
стов системы ТЕМП. Программы системы
ПРА отлаживались на ЭВМ БЭСМ-6 в сис-
теме команд микроЭВМ СМ-1800.
Семейство адаптируемых кросс-систем по-
зволяет повысить уровень автоматизации тех-
нологического процесса проектирования ком-
плексов программ для различных классов
специализированных микроЭВМ. Применение
кросс-систем на базе больших универсальных
ЭВМ и микроЭВМ дает возможность эффек-
тивно использовать их вычислительные ре-
сурсы и заметно увеличить эффективность ра-
боты в диалоговом режиме на нескольких
терминалах, замыкающихся на универсаль-
ную ЭВМ. Благодаря размещению баз дан-
ных на внешних носителях не только боль-
ших универсальных ЭВМ, но и микроЭВМ,
существенно повышается надежность хранения
данных и устойчивость процесса проектирова-
ния.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ли паев В. В. Качество программного обеспече-
ния. М.: Финансы и статистика, 1983 — 264 с.
2. МикроЭВМ СМ-1800. М.: Институт электронных
управляющих машин, 1981. — 29 с.
3. Глухман В. Л., Хохлов М. М., Лозо-
вой И. О. Архитектура и программное обеспечение ди-
алоговых вычислительных комплексов «Электроника
НЦ 80-20». — Тез. докл. Всесоюзной научно-техничес-
кой конференции «Диалог-82-микро». — Пущино,
НЦБИ АН СССР, 1982, с. 17—23.
4. Методы и средства автоматизированного проек-
тирования математического обеспечения систем управ-
ления в системе автоматизации программирования и
отладки ЯУЗА-6Д/Л и п а е в В. В., Серебро в-
ский Л. А., Каганов Ф. А. и др. — В кн.: Автома-
тизация проектирования систем управления. М.: Финан-
сы и статистика, 1981, вып. 3, с. 18—28.
5. Л и и а е в В. В., Каганов Ф. А. Система авто-
матизации технологии разработки комплексов управ-
ляющих программ для микропроцессоров и микроЭВМ
(ТЕМП). —УСиМ, 1980, № 1, с. 32—36.
6. Л и п а е в В. В., Ш т р и к А. А. Основные кон-
цепции кросс-системы автоматизации программирования
и отладки сложных комплексов программ на базе ЕС
ЭВМ. — В кн.: Технология % создания программных
средств АСУ. Секция II. — Тез. докл. — Калинин,
Центропрограммсистем, 1980, с. 248—252.
7. Ра уд Р. К. СЕРП — система разработки прог-
рамм управления микроЭВМ класса СМ-1800. — В кн.:
Прогрммное обеспечение АСУ. Секция III. — Тез. докл.
— Калинин. Центрпрограммсистем, 1980, с. 130—133.
8. За бар а С. С., Мильнер А. Д. Автоматизи-
рованная система микропрограммирования АСПРОМ.—
УСиМ, 1977, № б, с. 36—41.
9. За бара С. С., Мильнер А. Д. Проблемно-
ориентированный комплекс автоматизированных рабо-
чих мест для программирования микропроцессорных
устройств. — Киев: Знание, 1981. — 29 с.
Статья поступила 4 декабря 1983 г.
РЖ ВИНИТИ
5Б 3. Результаты и перспективы
применения вычислительной техники.
Ergebnisse und Perspektiven der
Rechentechnik. Rakowskij Michail
Jewgenjewitsch. «Rechentechn./Daten-
verarb.», 1982, 19, N 11, 5—9 (нем.).
Социалистические страны уже в
течение 12 лет сотрудничают в обла-
сти разработки и производства
средств ВТ. Предполагается, что за
15 лет выпуск этих средств возрас-
тет в 3,5 раза, а взаимные постав-
ки — в 5 раз. Стоимость ЭВМ, от-
несенная к производству 1 мин опе-
раций/с, уменьшилась за 10 лет в
20 раз. Ожидается, что в последую-
щие 10 лет стоимость средств ВТ
уменьшится в среднем в 5 раз. Необ-
ходимо увеличить эффективность ис-
пользования парка ЭВМ.
Исходя из потребностей народно-
го хозяйства, можно оценить рост
объема обрабатываемой информации
в социалистических странах на по-
следующие 20 лет. При ежегодном
росте на 12% объем информации
возрастет в 10 раз, на 15% — в
15 раз. Большое значение придается
разработке многофункциональных
терминалов, состоящих из стандарт-
ных модулей, выпускаемых в социа-
листических странах. (Межправитель-
ственная комиссия по сотрудничеству
социалистических стран в области
ВТ).
5Б142. Операционная система
СР/М. СР/М ein Betriebssystem fur
Jedermann. Teil. I. Klein «Мс», 1983,
N 1, 42—45 (нем.). Roll-Dieter.
Приводятся операционная систе-
ма СР/М, разработанная фирмой
Digital Res и получившая широкое
распространение среди пользователей
микроЭВМ, а также история разра-
ботки этой системы и мотивы, кото-
рые привели к ее созданию.
Описываются назначение и функ-
ции основных частей системы СР/М.
Излагаются сведения о составе ап-
паратуры вычислительного комплек-
са, достаточном для эффективного
использования системы СР/М, прин-
цип управления выводом и вводом
информации, а также ограничения,
связанные с используемым алфави-
том и скоростью передачи информа-
ции. Рассматриваются процедуры ра-
боты с внешними устройствами, осо-
бенности работы с дискетами и прин-
цип оптимального размещения дан-
ных на информационных секторах •
дискеты.
8Б307. Программирование на язы-
ке FORTH для микроЭВМ. Mikro-
rechnerprogrammierung in der Dia-
logsprache «FORTH». Vack G.-U.
«27. Int. Wiss. Kolloq., Ilmenau, 25—
29. Okt., 1982. Heft 3. Vortragsr.
А2». Ilmenau, s. a., 35—40 (нем.).
Применение языка FORTH пред-
полагает наличие системы, включаю-
щей в себя интерпретатор, ассемб-
лер, редактор текста и драйверы
внешних устройств. Эти компоненты
составляют виртуальную машину и
могут быть перенесены с одной
ЭВМ на другую. Сравнительно не-
большие размеры памяти, требуемые
компонентами, и компактный код, ге-
нерируемый при интерпретации стан-
дартных конструкций и интерпрета-
ции новых (пользовательских) эле-
ментов, позволяют использовать язык
FORTH для микроЭВМ.
Приводимые статистические дан-
ные показывают, что язык реализо-
ван и поставляется с 10% всех мик-
роЭВМ, выпускаемых в мире. Приве-
дены пример и протокол отладки в
режиме диалога программы, вычис-
ляющей квадратичную функцию от
одного аргумента.
