КАК УЧИТЬ ПРОГРАММИРОВАНИЮ
УДК 081.32
С. Л. Подвальный, О. Я. Кравец, Ю. А. Михин
школьный вычислительный
комплекс
Многопользовательскую одноязы-
ковую интерактивную систему раз-
деления времени, разработанную для
микроЭВМ типа «Электроника 60»,
можно использовать автономно для
обучения программированию на
Бейсике и в качестве нижнего уров-
ня локальной сети. Это позволяет
эмулировать практически все ресур-
сы ЭВМ верхнего уровня и приме-
нять различные многопользователь-
ские обучающие программы (для
школ, ПТУ, УПК страны).
Достоинство предлагаемого ком-
плекса — отказ от дорогих и нена-
дежных периферийных устройств для
системных целей. В предлагаемом
комплексе использовано серийное обо-
рудование, поэтому основное внима-
ние здесь уделяется программному
обеспечению.
Адаптивная многотерминальная ин-
терпретирующая система (АМИС)
обеспечивает загрузку в память под-
лежащих выполнению пользователь-
ских программ, выполнение двух и
более программ на одном процессо-
ре, гарантию ответа, защиту про-
граммы и ее данных от влияния дру-
гих программ и пользователей, а так-
же восстановление своего состояния
при некатастрофических сбоях.
В качестве системного носителя
применено репрограммируемое ПЗУ,
позволяющее отказаться от накопи-
телей на магнитных дисках для хра-
нения ОС и поднять надежность
системы в целом. Стратегия выбора
работы обеспечивает максимальное
увеличение пропускной способности
системы [1] для распределения па-
мяти с несколькими непрерывными
разделами, число и размер которых
фиксируются после генерации АМИС
в процессе начального диалога. В лю-
бой момент времени функционирует
несколько заданий (каждое в своем
виртуальном процессоре), исполняе-
мых либо физическим процессором,
либо готовых к исполнению вирту-
альным процессором.
Планировщик (высокоприоритетный
процесс) выбирает готовый к выпол-
нению процесс, обрабатывая собы-
тия, поступившие от подсистемы
анализа команд, и выделяет ему
виртуальный процессор. Диспетчер
активизирует очередное задание, на-
ходящееся в состоянии готовности, и
реализует стратегию предоставления
всем пользователям одинаковых ус-
луг с минимизацией среднего време-
ни реакции системы [2j,
АМИС содержит единственную оче-
редь процессов. Применена цикличе-
ская (20 мс) дисциплина перерас-
пределения процессора. Если зада-
ние находится в заблокированном со-
стоянии, когда подошла его очередь,
то оно переставляется в конец оче-
реди и не активизируется, пока не
произойдет заблокировавшее его со-
бытие. Такое решение придает про-
граммному обеспечению (ПО) адап-
тивный характер.
Все процессы системы независимы
и используют независимые множест-
ва переменных. Задачи между со-
бой могут связываться только че-
рез устройство ввода-вывода (УВВ)
или полудуплексный почтовый ящик,
управляемый инвертируемым двоич-
ным семафором. Каждому термина-
лу соответствует собственный про-
цесс. Обмен между ними эквивален-
тен обмену между терминалами. Пе-
редаваться могут пользовательские
программы и данные.
Для предотвращения конфликтов
используется числовой семафор. Ра-
бота УВВ обслуживается супервизо-
ром по дисциплине очереди FIFO.
При этом каналы к УВВ выделяют-
ся и освобождаются динамически с
появлением и удовлетворением за-
явки на использование УВВ.
Система запускается через свой
монитор, производящий необходимые
инициализации и запуск интерактив-
ной подсистемы ввода, или через це-
почки НАЧАЛЬНЫЙ ЗАГРУЗЧИК-
АБСОЛЮТНЫЙ ЗАГРУЗЧИК—МО-
НИТОР (при вводе ОС с внешнего
несистемного носителя). Для АМИС
не требуется никаких периферийных
Рис. 1. Структура технических
средств школьного комплекса:
М2 — центральный процессор; ПЗ — ОЗУ
1ЬК слов (до 2); ПП2 — ПИЗУ 4К слов;
И12 — интерфейс последовательный двул-
кянальный (до 9); Д—дисплей (до 18);
ВЗ — интерфейс фотосчитывателя ФС;
В21 — интерфейс перфоратора ПЛ; И7—
интерфейс печатающего устройства УПП
Рис. 1. Структура технических
средств школьного комплекса:
М2 — центральный процессор; ПЗ — ОЗУ
1ЬК слов (до 2); ПП2 — ПИЗУ 4К слов;
И12 — интерфейс последовательный двул-
кянальный (до 9); Д—дисплей (до 18);
ВЗ — интерфейс фотосчитывателя ФС;
В21 — интерфейс перфоратора ПЛ; И7—
интерфейс печатающего устройства УПП
устройств, инициаторами обращений
к ним являются пользовательские
программы.
АМИС реализована на основе мик-
роЭВМ «Электроника 60М» с про-
цессором М2. Терминалы подключа-
ются к единому каналу обмена инфор-
мацией через устройства последова-
тельного обмена (рис. 1). Такая ми-
нимальная конфигурация может быть
докомплексирована различными УВВ.
Для работы АМИС используется
вся оперативная память • ЭВМ (ми-
нимум 4К слов, диспетчер памяти
не поддерживается), объем которой
вместе со степенью сложности ре-
шаемых задач определяет оптималь-
ное число пользователей, задаваемое
при генерации ОС (генерация на
заданное число терминалов при хра-
нении системы на РПЗУ происходит
в течение 1,5 с). Авторы рекоменду-
ют применять вариант генерации на
6...8 мест, хотя ПО и технические
средства позволяют обслуживать до
18 терминалов.
Опыт практической работы с
АМИС различных категорий пользо-
вателей (школьники, студенты, пре-
подаватели) показал, что в течение
двухчасового занятия каждый из них
в среднем запускает 5.,.7 заданий на
выполнение. В зависимости от слож-
ности решаемых задач и числа N
одновременно работающих пользова-
Рис. 2. Зависимость коэффициента
увеличения времени решения задача
многопользовательском режиме от чис-
ла терминалов при различных време-
нах однотерминального обслуживания
Рис. 2. Зависимость коэффициента
увеличения времени решения задача
многопользовательском режиме от чис-
ла терминалов при различных време-
нах однотерминального обслуживания
телейг реальное среднее время ответа
тм увеличивается п-о сравнению со
временем однопрограммного выпол-
нения т0. Их отношение Kz —тм|т0
может служить характеристикой за-
грузки системы и позволяет решать
вопрос о генерации АМИС на необ-
ходимое число терминалов (без воз-
никновения психологического диском-
форта пользователей). Результаты,
позволяющие оптимально выбирать
вариант генерации АМИС, приведе-
ны на рис. 2.
Другой характеристикой работы
системы является степень (%) ис-
пользования центрального процессо-
ра, которая зависит от числа терми-
налов N и среднего времени одно-
программного выполнения т0 (см.
таблицу).
Длительная эксплуатация системы
[3] подтвердила эффективность реа-
лизации описанных решений при
обучении школьников, учителей, сту-
дентов и преподавателей института.
Таблица
|
N |
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
GO j |
120 | |
180 j |
240 |
300 |
360 | |
420 |
480 | |
540 |
600 |
|
4 |
11,1 |
21,4 |
30,9 |
39,5 |
47,3 |
54,1 |
60,2 |
65,4 |
70,© |
74,0 |
|
6 |
16,6 |
31,9 |
15,5 |
57,2 |
66,9 |
74,7 |
80,8 |
85,5 |
89,1 |
91,8 |
|
8 |
22,1 |
42,0 |
59,0 |
72,4 |
82,1 |
88,7 |
93,0 |
95,7 |
97,3 |
98,3 |
|
10 |
27,5 |
51,9 |
71,2 |
34,1 |
92,1 |
96,2 |
98,2 |
99,1 |
99,6 |
99,8 |
|
12 |
33,0 |
61,3 |
81,5 |
92,5 |
97,3 |
99,0 |
99,7 |
99,9 |
99,9 |
100 |
|
14 |
38,3 |
70,0 |
89,4 |
97,1 |
99,3 |
99,8 |
99,9 |
100 |
100 |
100 |
|
16 |
43,7 |
77,9 |
94,7 |
99,1 |
99,9 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
18 |
46,9 |
84,7 |
97,8 |
98,8 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
ЛИТЕРАТУРА
1. К е й л и н г е р т П. Элементы опе-
рационных систем. — М.: Мир,
1985.—295 с.
2. Феррари Д. Оценка производи-
тельности вычислительных сис-
тем.—М.: Мир, 1981.—576 с.
3. Подвальный С. Л., К р а в е ц
О. Я., Михин Ю. А. Многотер-
минальная интерпретирующая сис-
тема для микроЭВМ «Электрони-
ка 60» // Приборы и системы уп-
равления. — 1985—№ П. —С. 31,
Статья поступила 11 марта 1986 г.
