Разработка модели программных систем контроля и управления ускорителями и ее реализация на ускорительном комплексе ИФВЭ
Практическая ценность диссертации заключается в создании модели программных систем контроля и управления ускорителями, ее реализации в системе управления бустерным синхротроном, которая находилась в эксплуатации в течение 17 лет и показала практичность и надежность принятых решений, а также реализации ее в новой распределенной СУ всего ускорительного комплекса У-70, которая в настоящее время… Читать ещё >
Содержание
- Список используемых сокращений
- Список рисунков
Глава 1Логическое проектирование программных систем контроля и управления ускорителями.
1.1Л, икл жизни ПО, время жизни СУ и ускорителей.
1.2.Методологии, термины и понятия.
1.3Архитектурные модели программных систем зарубежных ускорительных центров.
1.4.Базовые требования к СУ и ее программным системам.
1.5.0сновные концепции модели программных систем
1.6Архитектурная модель программных систем.
Глава 2. Внешние условия реализации программных систем и управление данными реального времени.
2.1.Ускорите ли ИФВЭ как объекты автоматизации.
2.2.Внешняя среда реализации программных систем
2.3Аппаратные архитектуры реализации модели программных систем.
2.4.Внешняя модель динамических данных.
2.5.Внутренняя схема хранения динамических данных
2.6.ССУДА-специализированная система управления распределенными данными реального времени.
2.7.0сновные объекты информационной модели.
Глава ЗЛрограммные компоненты нижнего уровня СУ.
3.1.0сновные задачи и состав ПО нижнего уровня.
3.2.Интерфейс программных систем с аппаратурой
З.З.Организация доступа к оборудованию
3.4.Универсальные интеллектуальные контроллеры.
З.б.УРУ-специализированная операционная система реального времени.
ГлаваПрограммное обеспечение транспортировки сообщений.
4.1.3адачи и назначение коммуникационного ПО СУ.
4.2.Средства коммуникации в СУ комплекса У-70.
4.3.Программные транспортные протоколы.
4.4.Надежность доставки и достоверность данных.
4.5.0рганизация ПО в ЭВМ среднего уровня СУ.
Глава 5. ПО верхнего уровня.
5.1.Состав и назначение ПО верхнего уровня.
5.2.Средства разработки и создания ПО.
5.2.1Аппаратная платформа и организация работ.
5.2.2.Языки программирования
5.2.3.Базы данных оборудования.
5.3.Распределение вычислительных средств верхнего уровня системы управления.
5.4.Функции ПО обработки данных.
5.5.0рганизация ПО обработки данных.
5.6.Интерфейс человек-система управления
5.6.1.Инструментарий взаимодействия человека с СУ
5.6.2.Базовые функции пользовательского интерфейса.
5.6.3.Дополнительные функции консольной программы
5.7.Дальнейшее развитие программных систем ускорительного комплекса ИФВЭ.
Список литературы
- K.H.Reich. Some thoughts on the data acquisition and control systems for the CPS booster. — CERN, DL/69−5, 1969.
- M.C.Crowley-Milling. The design of the control system for the SPS. LAB II-CO/75−20,1975.
- F.Beck. The design and construction of a control centre for the CERN SPS accelerator. CERN, SPS-CO/76−1,1976.
- G.Benincasa, J. Cuperus, A. Daneels, P. Heymans, J. Potier, C. Serre, P.Skarek. Design goals and application software layout for CERN 28GEV accelerator complex. CERN/PS/CO/79−1,1979.
- G.Benincasa, A. Daneels, P. Heymans, C.Serre. Structured design benefits to a process control software project. CERN/PS/CCI/78−12,1978.
- M.C.Crowley-Milling. The architecture of the LEP control system. CERN, LEP control note 20,1982.
- P.Wolstenholme. LEP-70 control system principles. CERN, LEP-70/82, 1978.
- M.C.Crowley-Milling. Principles for the controls of LEP. -CERN, LEP note 313,1981.
- D.Bogert, L.J.Chapman, R.J.Ducur, S.L.Segler. The Tevatron control system. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-28, N3, June 1981.
- M.C.Crowley-Milling. Control problems in very large accelerators. -SLAC-PUB-3624,1985.
- J.Harvey. Applying structured methods to software gesign. -Europhysics conference on control systems for experimental physics, Villars-sur-Ollon, Switzerland, 1987, p.505.
- O.M.Nierstrasz. Object oriented design principles. Europhysics conference on control systems for experimental physics, Villars-sur-Ollon, Switzerland, 1987, p.523.
- W.B.Klein, R.T.Westervelt, G.E.Luger. An architecture for intelligent control of particle accelerators. Proceedings of the 1995 International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems, Chicago, Illinois, 1995, p.746.
- Preface. Proceedings of the Third International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems, Berlin, Germany, 1993.
- Труды седьмого всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, т. И, Дубна, 1981.
- V.Rauzino. Conversations with an intelligent chaos. Datamation, v.28, N5, 1982, p.122.
- В.П.Воеводин. Современные тенденции в программировании и системы контроля и управления ускорителями. Препринт ИФВЭ 84−104, Серпухов, 1984.
- В.П.Воеводин. Один подход к проектированию программных систем в автоматизации протонных кольцевых ускорителей. -Препринт ИФВЭ 89−43, Серпухов, 1989.
- В.П.Воеводин. Концептуальная модель программной системы в автоматизации кольцевых протонных ускорителей. Препринт ИФВЭ 89−81, Серпухов, 1989.
- В.П.Воеводин, А. Ф. Дунайцев. Автоматизация ускорительных установок. Труды международной школы по вопросам применения ЭВМ в физических исследованиях, Дубна, Д10−89−70, 1989, стр. 229.
- Л.В.Беляевская, В. П. Воеводин, П. А. Калинченко. DICOL-диалоговый язык в системе автоматизации настройки и управления бустером. Материалы II всесоюзного совещания «ДИАЛОГ-79», Протвино, 1979, стр. 123.
- С.И.Балакин, С. Л. Богатырев, В. Л. Брук, В. П. Воеводин и др. Связь ЭВМ ЕС-1010 с системой АСИУ бустерного синхротрона ИФВЭ. Тезисы докладов III всесоюзной конференции по мини-ЭВМ, Рига, 1980, стр. 34.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин. Банк данных на ЭВМ ЕС-1010 в автоматизированной системе управления бустером. Тезисы докладов III всесоюзной конференции по мини-ЭВМ, Рига, 1980, стр. 36.
- С.И.Балакин, В. Л. Брук, В. П. Воеводин, Г. Г. Почтарев. Использование ЭВМ ЕС-1010 для наладки и тестирования аппаратуры АСИУ бустерного синхротрона. Препринт ИФВЭ 81−50, Серпухов, 1981.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин. Информационные потоки и организация вычислений в системе автоматизации контроля и управления бустерным синхротроном. Препринт ИФВЭ 81−64, Серпухов, 1981.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин. Препроцессор языка FORTRAN в системе автоматизации контроля и управления бустерным синхротроном. Препринт ИФВЭ 81−170, Серпухов, 1981.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин. Программные диалоговые средства в системе автоматизации контроля и управления бустерным синхротроном. Препринт ИФВЭ 83−6, Серпухов, 1983.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин. Роль и место программных диалоговых средств в системе автоматизации контроля и управления бустерным синхротроном ИФВЭ. Материалы III всесоюзной конференции «Диалог человек-ЭВМ», Протвино, 1983, стр. 97.
- В.П.Антипов, В. Л. Брук, В. П. Воеводин. Межмашинные связи в системах автоматизации кольцевых ускорителей ИФВЭ. -Препринт ИФВЭ 84−181, Серпухов, 1984.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин, А. Ф. Детиненко. Информационно-справочная система в автоматизации контроля и управления бустерным синхротроном Препринт ИФВЭ 85−37, Серпухов, 1985.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин. Интеллектуальный графический интерфейс на базе микро-ЭВМ МЭ-80 в системе СУММА. -Препринт ИФВЭ 85−38, Серпухов, 1985.
- С.И.Балакин, В. Л. Брук, В. П. Воеводин, В. Г. Тишин. Автоматизированная система управления бустернымсинхротроном ИФВЭ. Тезисы докладов XIX всесоюзной школы по автоматизации научных исследований, Новосибирск, 1985, стр. 11.
- В.П.Воеводин. Распределение ресурсов в двухмашинном вычислительном комплексе автоматизированной системы управления бустерным синхротроном. Препринт ИФВЭ 86−64, Серпухов, 1986.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин, Е. В. Клименков. Средства унификации диалога с прикладными программами в системе автоматизации бустерного синхротрона. Препринт ИФВЭ 88 146, Серпухов, 1988.
- В.П.Воеводин, Е. В. Клименков. Диалог «человек-прикладные программы» в системе контроля и управления бустерным синхротроном ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 91−35, Серпухов, 1991.
- В.П.Воеводин, Е. В. Клименков. Организация прикладных программ в системе контроля и управления бустерным синхротроном ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 91−36, Серпухов, 1991.
- В.Н.Алферов, В. П. Воеводин, А. Ф. Дунайцев, Н. Н. Трофимов. Тенденции в развитии систем управления больших ускорителей. Материалы III всесоюзного семинара по автоматизации в ядерной физике и смежных областях, Тбилиси, 1984, стр. 15.
- V.N.Alferov, V.L.Brook, et al. The UNK control system. -Proceedings of the ICALEPCS'91, Tsukuba, Japan, 1991, p.134.
- V.N.Alferov, V.L.Brook, et al. The UNK control system. Particle Accelerator Conference on Accelerator Science and Technology, San Francisco, USA, 1991.
- А.И.Агеев, В. Н. Алферов, Ю. И. Бардик, П. Б. Ветров, В. П. Воеводин и др. Состояние работ по системе управления УНК. XIV совещание по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 1994, т.2, стр. 152.
- С.М.Баков, О. К. Беляев, А. А. Боровиков, В. П. Воеводин и др. Автоматизированная система управления линейным ускорителем. Постановка задачи и основные принципы построения. Препринт ИФВЭ 88−156, Серпухов, 1988.
- В.П.Воеводин, М. М. Губаева, Л. Ф. Зайцев и др. Система автоматизации линейного ускорителя-инжектора ускорительного комплекса ИФВЭ. XIV совещание по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 1994, т.2, стр. 137.
- В.П.Воеводин, И. В. Горшенина, М. М. Губаева, Л. Ф. Зайцев и др. Система автоматизации линейного ускорителя-инжектора в бустер ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 95−04, Серпухов, 1995.
- V.Komarov, A. Sytin, E. Trojanov, V. Voevodin, V.Yurpalov. Upgrading of the U-70 complex control. Proceedings of the ICALEPCS'95, Chicago, Illinois, USA, 1995, V.2, p.930.
- V.Komarov, Y. Milichenko, V. Voevodin, V.Yurpalov. Draft design study for the control system of the U-70 complex. IHEP&CERN, PS/CO/Note 96−26, Switzerland, Geneve, 1996.
- В.П.Воеводин, В. В. Комаров, Ю. В. Миличенко, Ф.Перриолла. Система управления ускорительным комплексом У-70. Приборы и Системы Управления, N6, 1999, стр.1−4.
- V.Voevodin. Software Architecture of the U-70 Accelerator Complex New Control System. Proceedings of the ICALEPCS'99, Trieste, Italy, 1999, p.457.
- P.Brown. Managing software development. Datamation, 1985, V.31, N8, p., 133.
- L.J.Peters, L.L.Tripp. Comparing software design methodologies. -Datamation, 1977, V.23, N11, p.89.
- N.L.Kerth. Software tools automate structured analysis. Electronics week, 1984, Vol.57, N19, p.69.
- J.Martin. From analysis to design. Datamation, 1985, V.31, N18, p., 129.
- E.Gamma., R. Helm, R. Johnson, J.Vlissides. Design Patterns? Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison Wesley, October 1994.
- F.Buschmann, R. Meunier, H. Rohnert, P. Sommerlan, M.Stal. Pattern-Oriented Software Architecture-A system of Patterns. -Wiley, 1996.
- R.S.Casselman, B.Eng. A Role-Based Architectural Model Applied to Object-Oriented Systems. Ottawa-Carlton Institute for Electrical Engineering, Ottawa, Ontario, Canada, 1993, KlS 5B6.
- Aho and Ullman. Foundations of Computer Science. Computer Science Press, 1992.
- C.Reade. Elements of Functional Programming. Addison-Wesley, 1989.
- N.L.Russo, J.L.Wynekoop, D.B.Walz. The use and adaptation of system development methodologies. International Resourse Management Association International Conference, Atlanta, Georgia, USA, 1995.
- B.Curtis, H. Krasner, N.Iscoe. A Field Study of the Software Design Process for Large Systems. Communications of the ACM, V.31, 1988, p.1268.
- M.Vidger, B. Sc, M.Eng. Applying Formal Techniques to the Design of Concurrent Systems. Carlton University, Ottawa, Ontario, 1992.
- G.Booch. Object Oriented Design with Applications. Benjamin/Cummings, Redwood City, CA, 1991.
- H.Ehrig, B.Mahr. Fundamentals of Algebraic Specification -1. -Springer-Verlag, Berlin, 1985.
- J.L.Gischer. The equational theory of pomsets. Theoretical Computer Science, 61:199−224,1988.
- A.Hall. Seven myths of formal methods. IEEE Software, 7(5):ll-20, September 1990.
- D.J.Hatley, I.Pirbhai. Strategies for Real-Time System Specification. Dorset House, New York, 1987.
- P.T.Ward, S.I.Mellor. Structured Development for Real-Time Systems: Volume 1−3. Yourdon Press, New York, 1985.
- M.L.Fussel. Foundations of Object-Relational Mapping. ChiMu Publications, 1998.
- M.C.Crowly-Milling. Designing equipment subroutines. CERN, LAB II-CO/CC/74−7,1974.
- G.Shering. Calling equipment subroutines. CERN, LAB II-CO/74−1, 1974.
- M.C.Crowly-Milling. The data modul concept in the LEP context. -CERN, LEP note 330,1981.
- M.C.Crowly-Milling. The equipment interface possibilities for LEP. CERN, LEP control note 24,1982.
- A.Daneels, P.Skarek. A general software module for CAM AC, equipment and composite variable control. Proceedings of the second international workshop on accelerator control systems, Los Alamos, NM, 1985, p.141.
- J.Gamle, J-Y.Hemery et al. The extension of the ISR computer control and monitoring system by two NORD-IO computers. -CERN, ISR-CO/78−24,1978.
- P.Clout et al. The PSR control system. Proceedings of the second international workshop on accelerator control systems, Los Alamos, NM, 1985, p. l 16.
- R.Melen. A new generation control system at SLAC. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-28,N3,1981.
- P.Clout. The status of Vsystem. Proceedings of the 1993 International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems, Berlin, Germany, 1993.p.442.
- P.Clout et al. A Comparison of Vsystem and EPICS. Proceedings of the 1997 International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems, Beijing, China, 1997, p.124.
- S.Evanczuk. New tools boost software productivity. Electronics Week, V.57, N22, 1984, p.67.
- В.И.Сеничкин. Языки спецификации информационных систем. -Измерения, контроль, автоматизация. Выпуск 4(60), 1986, с. 61.
- C.Serre et al. Design study for the TRIUMF KAON factory control system. Europhysics Conference on Control Systems for Experimental Physics, Villar, Switzerland, 1987, p.141.
- B.Shneiderman. How to design with the user in mind. -Datamation, V.28,N4,1982,p.l25.
- D.V.Morland. Friendliness. Datamation, V.28,N2,1982,p.224.
- J.A.Meads. Friendly or frivolous? Datamation, V.31,N7,1985,p.98.
- A.MacDonald. Visual programming. Datamation, V.28,N11,1982,p.l 32.
- L.Fried. Nine principles for ergonomic software. Datamation, V.28,N12,1982,p.l63.
- Х.Карри. Основания математической логики. М.: Мир, 1969.
- Э.Дейкстра. Дисциплина программирования. М.: Мир, 1978.
- К.Хоор. О структурной организации данных. в кн.: Структурное программирование. — М.: Мир, 1975, с. 98.
- Д.Грис. Наука программирования. М.: Мир, 1984.
- J.D.Gannon. Theory of moduls. IEEE transactions on software engineering, Vol. SE-13,N7,1987,p.820.
- T.Hikita, K.Ishihata. A method of program transformation between variable sharing and message passing. Software-practice and experience, Vol.15(7), 1985, p.677.
- А.Н.Ерохов и др. Сетевое программное обеспечение удаленного вызова операций. Проблемы информационных систем, МЦНТИ, N3,1985,c.38.
- Ю.А.Илларионов, Г. Г. Стецюра. Взаимодействие процессов при распределении ресурсов в распределенных вычислительных системах. Измерения, контроль, автоматизация. 1987. Выпуск 3(63), с. 70.
- Э.Мендельсон. Введение в математическую логику. М.: Наука, 1971.
- Г. Биркгоф, Т.Барти. Современная прикладная алгебра. -М.:Мир, 1976.
- А.Н.Мелихов. Ориентированные графы и конечные автоматы. -М.: Наука, 1971.
- R.F.Archer. Representation and analysis of real-time control structures. MIT/LCS/TR-241,USA, Massachusetts, 1978.
- Д.Кемени, Д.Снелл. Конечные цепи Маркова. М.: Наука, 1970.
- B.Boehm. Software Engineering Economics. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1981.
- A.B.Ferrentino. Making software development estimates «good». Datamation, V.27,N10,1981,p.l79.
- Y.Miyazaki, A. Takanou, H.Nozaki. Method to estimate parametere values in software prediction models. Information and Software Technology, V.33, April 1991, p.239.
- J.Dreger. Function Point Analysis. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1989.
- F.Sweet. Process driven data design. Datamation, 1985, V.31., N16, p.83- N17, p. l25- N18, p. l52- N19, p. ll9- N20, p. l37- N21, p. l29- N22, p. l51- N23, p. ll7.
- М.Нагао, Т. Катаяма, С.Уэмура. Структуры и базы данных. -М:Мир, 1986.
- R.A.Baker. Internal Data Base Management.- Datamation, 1982, V.28., N5, p. l39.
- В.П.Воеводин, А. Ф. Детиненко. Элементы реляционной базы данных в автоматизированной системе управления бустерным синхротроном. Препринт ИФВЭ 86−63, Серпухов, 1986.
- В.П.Воеводин, А. Ф. Детиненко, В. И. Ковальцов, В. И. Пузынин. -Проблемно- ориентированные трехмерные структуры данных в АСУ ТП. Препринт ИФВЭ 88−109, Серпухов, 1988.
- В.П.Воеводин, А. Ф. Детиненко, В. И. Ковальцов, В. И. Пузынин. -Специализированная система управления данными для быстрых технологических процессов. М: Наука, «Программирование», N5, 1989, стр.91−95.
- E.F.Codd. A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Communications of ACM, June 1970.
- E.F.Codd. The Realational Model for Database Management, Version 2. Addison-Wesley"Reading, MA, 1990.
- V.Cerf, E. Fernandez, K. Gostelow, S.Volansky. Formal control flow properties of a model of computation.- Report ENG-7178, Computer Science Department, University of California, Los Angeles, California, December 1971, p81.
- J.Peterson. Computation sequence sets. Journal of computer and system science, 13, N1,August 1976, p.1−24.
- В.П.Воеводин. ССУДА Специализированная Система Управления распределенными ДАнными реального времени. -XVI совещание по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 1998, т. 1, стр. 135.
- SDK-80. MCS-80 System design kit. Monitor listing. Intel Corporation, Santa Clara, California, USA, 1978.
- С.И.Балакин, В. П. Воеводин, Е. В. Клименков. Организация прикладного программного обеспечения контроллеров оборудования в новой системе управления комплексом У-70. -XVI совещание по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 1998, т. 1, стр. 176.
- V.Komarov, Yu. Milichenko, V. Voevodin, F.Perriollat. New Integrated Control System of IHEP Accelerators Complex. -Proceedings of the ICALEPCS'99, Trieste, Italy, 1999, p.639.
- У.Ньюмен, Р.Спрул. Основы интерактивной машинной графики. М., Мир, 1976.
- В.П.Воеводин, АП. Елин, В. В. Комаров. Вычислительные средства системы управления ускорительного комплекса У-70. -XVI совещание по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 1998, т. 1, стр. 138.
- D.Berry. Protocol standardization works its way up the ladder of the OSI model. Electronics, Vol.57,N12,1984,p.148.
- J.Davidson. An introduction to TCP/IP. Santa Clkra, CA 950 528 030, USA, 1988.
- W.R.Stevens. TCP/IP illustrated, Volume 1. The Protocols. -Addison-Wesley, 1994.
- J.Postel. User datagram protocol. RFC 768,1980.
- Э.А.Якубайтис. Локальные информационно-вычислительные сети. Рига, Зинатне, 1985.
- Э.А.Якубайтис. Архитектура вычислительных сетей. М: Статистика, 1980.
- SuperStack II Switch 1000. User Guide. 3Com, 1996.
- A.Amundsen, A. Bland, P. Charrue, H.Christiansen. QuickData a new packet type for the M1553B packet protocol. CERN, SL/Note 92−02 (CO)-Rev., 1992.
- R.Swansosn. Understanding Cyclic Redundancy Codes. -Computer Design, Vol.14, N11, 1975, p.93.
- P.J.Fortune. Two-step procedure improves CRC mechanism. -Computer Design, Vol.16, N11, 1977, p.116.
- В.П.Воеводин, Н. Г. Мамучашвили. Специализированная файловая система для обслуживания сменных дисков ЭВМ ЕС-1010. Тезисы докладов III всесоюзной конференции по мини-ЭВМ, Рига, 1978, стр. 51.
- В.П.Воеводин. Новый пакетный режим на ЭВМ ЕС-1010. -Препринт ИФВЭ 79−35, Серпухов, 1979.
- R.Cailliau. Languages for the software system of the PS. -CERN, CCI/75−30,1975.
- R.Cailliau, M. Krueger, J. Mc Cullough. PS-Pascal user’s guide. -CERN, PS/CO/79−22,1979.
- R.Cailliau, B. Carpenter, G.Cuisinier. The interface between compiled or NODAL programs and NODAL-compatible functions. CERN, PS/CCI/78−10,1978.
- W.Busse. ISAAC for the PSB. CERN, BR/73−11,1973.
- C.Faraut, J. Gamble, J.Stark. ESAU-an interpretive language for real-time control. CERN, CCI/75−2,1975.
- M.C.Crowley-Milling, J.T.Hyman, G.C.Shering. The NODAL system for the SPS-1974. CERN, LAB-II-CO/74−2,1974.
- J.Altaber, P.D.Van der Stok. The NODILER: a preinterpreter for NODAL. CERN, SPS/ACC/pvds/rep.79−4, 1979.