|
44 Комплексы программ создаются для решения особенно сложных задач управления и обработки информации или вычислительных задач в науке и технике. В комплексы объединяются несколько или десятки групп программ для решения общей целевой задачи Размеры КП исчисляются сотнями модулей, содержащие до двух-трех десятков структурных иерархических уровней, построенных из модулей Формальное представление модуля ПО будет дано ниже после того, как мы рассмотрим модельное представление процессов управления КА и их характеристики. 2.1.7 Анализ процессов формирования ПО управления КА. Первоначально остановимся на особенностях программного обеспечения ТЦУ КА, а затем рассмотрим основные проблемы формирования ПО управления КА. Результаты анализа жизненного цикла программного обеспечения современных систем управления КА, показывают, что ему свойственно, как любой сложной системе, эволюционное развитие. Оно обусловлено обратными связями, возникающими от взаимодействия программ с окружающей средой, в которой они эксплуатируются и развиваются. Особенности и характеристика жизненного цикла ПО процессов управления КА свидетельствуют о том, что оно относится к классу сложных систем, которые в полной мере подчиняются законам эволюции и которым присущи такие характерные черты сложных систем, как единая цель функционирования, большое количество взаимодействующих компонентов, централизация и иерархичность связей компонентов, высокая надежность и устойчивость функционирования ПО. Основные требования к ПО и типовая структура определяются спецификой функционирования системы управления КА в реальных условиях и введением ПО процессов управления КА в ранг программного продукта. Среди этих требований в первую очередь выделяются: необходимость эффективного использования памяти и производительности; способность к массовому тиражированию, длительность и непрерывность функционирования; высокая степень документированности; эффективность эксплуатации, Модернизируемость, переносимость и сопровождаемость. Все перечисленные требования должны выполнятся на фоне реализации основных функциональных задач космической системы. Для широкого класса задач управления различными типами КА состав реализующего их программного обеспечения может бьпь представлен типовой схемой, включающей следующие группы программ: обмена информацией с внешними абонентами, организации вычислительного процесса, контроля за |
шинных программ ЭВМ, реализующих компоненты каждого уровня и количество обрабатываемых переменных. Одновременно совокупности команд все более специализируются, т.е. снижается возможность применения компонент в различных комбинациях для решения аналогичных задач. Операторы языка программирования являются минимальными компонентами, из которых строятся модули. Разнообразие операторов сравнительно невелико (50... 100 типов), и каждый оператор реализуется алгоритмом на базе в среднем 1-10 машинных команд ЭВМ. С повышением уровня языка программирования возрастает функциональная сложность операторов. Программные модули решают небольшую функциональную задачу и реализуются 10-100 операторами языка программирования высокого уровня или 100-1000 операторами ассемблера. В результате программа модуля имеет 100-1000 машинных команд. Каждый модуль может использовать на входе около десятков типов переменных, но встречаются программные модули, обрабатывающие несколько десятков типов операндов. Количество типов выходных данных несколько меньше. Если для решения небольшой функциональной задачи требуется 100 операторов или более, то целесообразно провести декомпозицию задачи на несколько более простых, для реализации каждой из которых модуль реализуется 50...100 операторами. Функциональные группы программ и пакеты прикладных программ формируются на базе десятков модулей и решают сложные автономные функциональные задачи. На их реализацию в ЭВМ используется около десяти тысяч команд. Соответственно возрастает количество используемых типов переменных и разнообразие выходных данных, которое практически полностью определяется особенностями функциональной задачи группы программ. При этом значительно быстрее растет количество типов переменных, обрабатываемых модулями и локализующихся в пределах одного или нескольких модулей. Комплексы программ создаются для решения особенно сложных задач управления и обработки информации или вычислительных задач в науке и технике. В комплексы объединяются несколько или десятки групп программ для решения общей целевой задачи. Размеры КП исчисляются сотнями модулей, содержащие до двух-трех десятков структурных иерархических уровней, построенных из модулей. 35 Формальное представление модуля ПО, согласно [139], будет дано ниже после того, как мы рассмотрим модельное представление процессов управления КА и их характеристики. 1.3. Анализ процессов формирования ПО управления КА Первоначально остановимся на особенностях программного обеспечения ТЦУ КА, а затем рассмотрим основные проблемы формирования ПО управления КА. Результаты анализа жизненного цикла программного обеспечения современных систем управления КА, проведенного автором в [20,21] показывают, что ему свойственно, как любой сложной системе, эволюционное развитие. Оно обусловленно обратными связями, возникающими от взаимодействия программ с окружающей средой, в которой они эксплуатируются и развиваются. Особенности и характеристика жизненного цикла ПО процессов управления КА свидетельствуют о том, что оно относится к классу сложных систем, которые в полной мере подчиняются перечисленным в [4] законам эволюции (конкретные технические, управленческие и планирующие применения этих законов подробно рассмотрены в [19]) и которым присущи такие характерные черты сложных систем, как единая цель функционирования, большое количество взаимодействующих компонентов, централизация и иерархичность связей компонентов, высокая надежность и устойчивость функционирования ПО. Основные требования к ПО и типовая структура определяются спецификой функционирования системы управления КА в реальных условиях и введением ПО процессов управления КА в ранг программного продукта. Среди этих требований в первую очередь выделяются: необходимость эффективного использования памяти и производительности; способность к массовому тиражированию, длительность и непрерывность функционирования; высокая степень документированности; эффективность эксплуатации, модернизируемость; переносимость и сопровождаемость. Все перечисленные требования должны выполнятся на фоне реализации основных функциональных задач космической системы. Для широкого класса задач управления различными типами КА со36 став реализующего их программного обеспечения может быть представлен типовой схемой [12] , включающей следующие группы программ: обмена информацией с внешними абонентами, организации вычислительного процесса, контроля за вычислениями и обеспечением надежного функционирования; решения функциональных задач в соответствии с технологическими циклами управления КА и целевым назначением космической системы. В каждой группе содержатся программы, реализующие законченные функции. Программы обмена информацией с внешними абонентами содержат программы выдачи сообщений и программы приема сообщений. Программы организации вычислительного процесса включают: программу начального пуска; центральный диспетчер; местные диспетчеры; программу тактировки периодических вычислений; программы взаимодействия между машинами или процессорами вычислительного комплекса, управления внешней памятью и вводом-выводом. Основное влияние на качество организации вычислительного процесса и использование производительности вычислительных средств НКУ оказывают программы диспетчеров и обработки прерываний. Именно эти программы определяют последовательность действий при исполнении комплекса программ и являются связующим звеном между входным потоком сообщений и порядком выполнения соответствующих им функциональных программ. Структура этих программ обуславливается требованиями, предъявляемыми к комплексу программ, и принятыми дисциплинами обслуживания сообщений входных потоков. Формирования этих программных комплексов во многом зависит и от реализуемых в системе ТЦУ. Группа программ контроля обеспечивает надежное функционирование системы управления при ее работе в реальном масштабе времени, а также функциональный контроль вне ее режима. Перечисленные программы всегда присутствуют в реальном программ ном обеспечении процессов управления КА, и их объем зависит от сложности, состава и специфики решаемых задач в соответствии с формируемым ТЦУ. Полностью целевым назначением системы управления определяется состав группы программ, обеспечивающей решение функциональных задач. Кроме типового состава ПО можно представить типовую схему распределения оперативной памяти вычислительных средств НКУ. При 37 |