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
т_м увеличивается п-о сравнению со
временем однопрограммного выпол-
нения т₀. Их отношение Kz —т_м|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

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.

1. Ершов А. П. - колонка редактора.
2. Бокарев А. В., Гаморин М. Ю., Кабанов Л. И. - БИС адаптера магистралей ЭВМ и микроЭВМ «Электроника 60».
3. Громов Г. Р. - игровая компонента персональной ЭВМ.
4. Пажитнов А. Л. - логическая структура компьютерной игры.
5. Кочетков Г. В. - нужен ли компьютер дома?
6. Снежко Е. М„ Тихомиров А. Е. - компактный мобильный кроссассемблер.
7. Кавалерчик Б. Я. - надежность программного обеспечения и условия эксплуатации.
8. Большаков И. А. - программную документацию — высококачественно!
9. Подвальный С. Л., Кравец О. Я., Михин Ю. А. - школьный вычислительный комплекс.
10. Круг Г. К., Кабанов В. А., Черных А. В. - инструментальные диалоговые обучающие системы на микроЭВМ.
11. Сычев Н. Ф., Штеренгарц Е. М. - виртуальный интерфейс микроЭВМ.
12. Ходаковскии Е. А. - сопряжение микропроцессора с «медленными» устройствами ввода-вывода информации.
13. Тангян А. С. - музыкальная информатика! Средства и перспективы.
14. Кузнецов А. И., Михайлова Н. Н. - системотехника компьютерных музыкальных синтезаторов.
15. Барышненков Ю. Н., Белкин Б. Г., Гордон М. Г. - микропрограммируемый процессор — инструмент звукорежиссера.
16. Лукьянов Д. А., Михайлова Н. Н. - МИДИ — сетевой интерфейс музыкальных систем.
17. Кальян В. П. - роль музыкального языка в музыкальном синтезе.
18. Родионов А. Б. - персональный компьютер в музыкальном творчестве.
19. Каневский А, М., Розман Б. Я. - двухплатный микроконтроллер на базе БИС КР580 для медицинских применений.
20. Чернин С. Л., Береговская Е. М. - ультразвуковой эхоофтальмометр на базе однокристальной микроЭВМ КР1816ВЕ48.
21. Семенов П. А.г Федоров С. Н., Миронова Э. М., Егорова Э. В. - микрокомпьютерная система на базе МПК БИС КР580 для автоматической обработки биосигналов глаза.
22. Бородкин С. М., Лукьянов В. И., Зайцев В. А., Тетерина Е. А. - микрокомпьютерные средства контроля состояния мозга.
23. Шварев Ю. Н. - использование ЭВМ «Искра 226.6» в злектроэнцефалографическом эксперименте.
24. Дианов А. П., Щелкунов Н. Н. - малогабаритные источники питания для микросистем.
25. Тилинин Д. А., Глазачев Н. К., Айсанов Р. Б. - ПЭВМ «Океан 240»г конструкция и методика отладки.
26. Солоненко В. К, Касперович А. Н., Ефремов А. И. - электронный диск — внешнее ЗУ ЭВМ 86.
27. Справочная информация - однократно программируемые ПЗУ серии КР556.
28. Справочная информация - таблица истинности микросхемы КР556РТ16.
29. Справочная информация - методика программирования.
30. Справочная информация - краткое сообщение.
31. Рефераты статей - статьи, книги, рефераты.
32. Медицина - микрокомпьютерные средства контроля состояния мозга.