Как определить аппаратную конфигурацию компьютера. Программная конфигурация. Примеры. По. Иерархия ПО

Программа - это упорядоченная последовательность команд. Конечная цель любой компьютерной программы - управление ап- паратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаи- модействии. Состав программного обеспечения (Software)

вычислительной системы называют программной конфигурацией. В программной конфигурации между ее программами существует взаимосвязь, то есть имеет место межпрограммный интерфейс. Возможность существования такого интерфейса основана на базе технических условий и протоколов взаимодействия. На практике межпрограммный интерфейс (взаимодействие) реализуется путем распределения программного обеспечения по нескольким взаимо- действующим между собой уровням. Эти уровни представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Уровни программного обеспечения подразделяются на базовый, системный, служебный и прикладной.

Базовый уровень - самый низкий уровень программного обес- печения представляет базовое программное обеспечение. Оно обеспечивает взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, эти программные средства входят непосредственно в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхе- мах ПЗУ. Программы и данные записываются в микросхемы ПЗУ на этапе производства и могут быть изменены в процессе эксплуа- тации только при помощи специальных средств.

Системный уровень - переходной. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ ком- пьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции. Конкретные программы, обеспечи- вающие взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств. Они входят в состав программного обеспе- чения системного уровня. Программы, отвечающие за

взаимодействие с пользователем, называют средствами обеспечения

пользовательского интерфейса. Совокупность программного обес- печения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и с пользователем. Наличие ядра операционной сис- темы - непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень - это служебные программы, обеспечи- вающие взаимодействие с программами базового и системного уровней. Служебные программы (утилиты) предназначены для ав- томатизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.

Классификация служебных программ:

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры), которые выпол- няют операции, связанные с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и ка- талогов, поиск файлов и навигацию в файловой структуре;

Средства сжатия данных (архиваторы), которые предназна- чены для создания архивов. Архивирование данных упрощает их хранение, повышает эффективность использо- вания носителя (устройства памяти) за счет того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность за- писи информации;

Средства просмотра и воспроизведения, предназначенные для просмотра и воспроизведения документов без загрузки их в «родительскую» прикладную систему (среду разработки);

Средства диагностики, предназначенные для автоматизации процессов диагностики аппаратного и программного обеспе- чения;

Средства контроля (мониторинга), предназначенные для того, чтобы следить за процессами, происходящими в вычислитель- ном комплексе;

Мониторы установки, предназначенные следить за тем, чтобы не происходило нарушений работоспособности прочих про- грамм при установке и удалении программного обеспечения;

Средства коммуникации (коммуникационные программы), предназначенные для установления соединений с удаленны- ми компьютерами. Они служат для обеспечения передачи сообщений электронной почты, пересылки факсимильных сообщений и множества других операций в компьютерных сетях;

Средства обеспечения компьютерной безопасности - это средства пассивной и активной защиты данных от повреж- дения, несанкционированного доступа, просмотра и изменения.

Прикладной уровень - комплекс прикладных программ, с по- мощью которых на рабочем месте обеспечивается выполнение конкретных задач.

Классификация прикладных программ:

Текстовые редакторы, предназначенные для ввода и редакти- рования текстовых данных;

Текстовые процессоры, обеспечивающие ввод, редактирова- ние текста и форматирование (оформление) документов, предназначенных для печати, а также электронных докумен- тов, предназначенных для отображения на экране;

Графические редакторы, предназначенные для создания и (или) обработки графических изображений;

Системы управления базами данных (СУБД), предназначен- ные для создания структуры базы данных, предоставления средств для заполнения этой структуры или импорта дан- ных из таблиц других баз данных, обеспечения возможности доступа к данным, а также предоставления средств поиска и фильтрации данных;

Электронные таблицы - это комплексные средства для хра- нения и обработки различных типов данных,

представляемых в виде таблиц;

СЛБ-системы (системы автоматизированного проектирова- ния), предназначенные для проектно-конструкторских работ;

Настольные издательские системы, предназначенные для ав- томатизации процесса верстки полиграфических изданий;

Экспертные системы, предназначенные для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя;

Редакторы HTML (веб-редакторы), предназначенные для создания и редактирования веб-документов (веб-страниц интернета);

Браузеры - это программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов, выполненных в фор- мате HTML;

Интегрированные системы делопроизводства, предназна- ченные для автоматизации рабочего места руководителя (создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизации функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризации и мо- ниторинга документооборота предприятия, координации деятельности подразделений, оптимизации административ- но-хозяйственной деятельности и поставки по запросу оперативной и справочной информации);

Бухгалтерские системы - это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редак- торов, электронных таблиц и систем управления базами данных;

Финансовые аналитические системы, предназначенные для банковских и биржевых структур;

Геоинформационные системы (ГИС), предназначенные для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическими или аэ- рокосмическими методами;

Системы видеомонтажа, предназначенные для цифровой об- работки видеоматериалов (монтажа, создания

видеоэффектов, устранения дефектов, наложения звука, тит- ров и субтитров);

Обучающие, развивающие, справочные и развлекательные системы и программы, представляющие отдельные катего- рии прикладных программных средств и обладающие своими развитыми внутренними системами классификации.

3.3. Операционные системы персональных компьютеров

3.2.1. Общие сведения об операционных системах

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему БЮ8 (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более вы- соких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято назы- вать программы, предназначенные для работы под ее управлением.

Основная функция всех операционных систем - посредниче- ская. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

Интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);

Интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

Интерфейса между разными видами программного обеспече- ния (программный интерфейс).

Все операционные системы способны обеспечивать как пакет- ный, так и диалоговый режим работы с пользователем.

В пакетном режиме операционная система автоматически ис- полняет заданную последовательность команд.

В диалоговом режиме операционная система находится в со- стоянии ожидания команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а, исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды.

По реализации интерфейса пользователя различают неграфи- ческие и графические операционные системы.

Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Именно эти системы и обеспечивают диалоговый режим работы.

Графические операционные системы реализуют более слож- ный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры используется мышь или адекватное устройство пози- ционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных эле- ментов управления. В качестве активного элемента управления вы- ступает указатель мыши - графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. В ка- честве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, пере- ключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие).

Все операционные системы (их ядра) загружаются в оператив- ную память автоматически при включении компьютера.

Последнее обновление: 04.09.2017

Конфигурация по умолчанию

Начиная с версии 2.0, необязательно явным образом подключать конфигурацию в проект. Инфраструктура ASP.NET Core автоматически может это сделать. Единственное ограничение состоит в том, что в качестве файла конфигурации должен выступать файл с именем appsettings.json .

Итак, добавим в проект файл appsettings.json со следующим содержимым:

{ "color": "navy", "text": "Hello ASP.NET Core 2.0!" }

Используем этот файл конфигурации в классе Startup:

Using Microsoft.AspNetCore.Builder; using Microsoft.AspNetCore.Hosting; using Microsoft.AspNetCore.Http; using Microsoft.Extensions.DependencyInjection; using Microsoft.Extensions.Configuration; namespace ConfigurationApp { public class Startup { public Startup(IConfiguration config) { AppConfiguration = config; } public IConfiguration AppConfiguration { get; set; } public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { } public void Configure(IApplicationBuilder app) { var color = AppConfiguration["color"]; var text = AppConfiguration["text"]; app.Run(async (context) => { await context.Response.WriteAsync($"

{text}

"); }); } } }

Чтобы получить конфигурацию из файла appsettings.json, достаточно передать в конструктор класса объект IConfiguration, который и будет содержать все настройки. И затем полученную конфигурацию можно использовать в приложении.

Dependency Injection

Более того конфигурация, составленная из файла appsettings.json, доступна по всему приложению, и мы можем ее получить через механизм Dependency Injection, например, в конструкторе какого-нибудь класса. Так, можно определить компонент middleware - ConfigMiddleware, который будет использовать конфигурацию:

Using System.Threading.Tasks; using Microsoft.AspNetCore.Builder; using Microsoft.AspNetCore.Http; using Microsoft.Extensions.Configuration; namespace ConfigurationApp { public class ConfigMiddleware { private readonly RequestDelegate _next; public ConfigMiddleware(RequestDelegate next, IConfiguration config) { _next = next; AppConfiguration = config; } public IConfiguration AppConfiguration { get; set; } public async Task Invoke(HttpContext context) { var color = AppConfiguration["color"]; var text = AppConfiguration["text"]; await context.Response.WriteAsync($"

{text}

"); } } }

И затем использовать данный компонент в классе Startup:

Public class Startup { public Startup(IConfiguration configuration) { AppConfiguration = configuration; } public IConfiguration AppConfiguration { get; set; } public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { } public void Configure(IApplicationBuilder app) { app.UseMiddleware(); } }

Передача конфигурации из разных источников

Однако выше приведенный способ получения конфигурации в middleware и в других классах будет работать, если в приложении определен файл appsettings.json, который и хранит все настройки. Однако если файл называется иначе, или настройки хранятся в файлах xml, ini, каких-то других источниках или просто определяются в памяти, то по умолчанию передача конфигурации в качестве сервиса работать не будет. И в этом случае необходимо явным образом указать, с каким объектом будет сопоставляться сервис IConfiguration.

Например, мы хотим хранить конфигурационные настройки в памяти и передавать их в качестве сервиса в middleware:

Public class Startup { public Startup() { var builder = new ConfigurationBuilder() .AddInMemoryCollection(new Dictionary { {"color", "red"}, {"text", "Hello ASP.NET Core 2.0"} }); AppConfiguration = builder.Build(); } public IConfiguration AppConfiguration { get; set; } public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { services.AddTransient(provider => AppConfiguration); } public void Configure(IApplicationBuilder app) { app.UseMiddleware(); } }

В метод AddTransient() через фабрику сервисов передается объект, который будет использоваться в качестве сервиса IConfiguration. При этом код ConfigMiddleware не меняется, он также получает IConfiguration через конструктор.

Программное обеспечение

Программы – это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Несмотря на то что мы рассматриваем эти две категории отдельно, нельзя забывать, что между ними существует диалектическая связь и раздельное их рассмотрение является по меньшей мере условным.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Обратите внимание на то, что каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ – Read Only Memory, ROM ). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ – Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM ). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией ), так и вне нее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Системный уровень. Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств – они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. То есть наличие ядра операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами )состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, это программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

Программа – это упорядоченная последовательность команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. В программной конфигурации между её программами существует взаимосвязь, то есть имеет место межпрограммный интерфейс. Возможность существования такого интерфейса основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия. На практике межпрограммный интерфейс (взаимодействие) обеспечивается путём распределения программного обеспечения по нескольким взаимодействующим между собой уровням. Эти уровни представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Уровни программного обеспечения подразделяются на: базовый, системный, служебный и прикладной уровни.

5. Универсальные и специализированные инструментальные среды. В чем разница между универсальными и специализированными ИС?

(при желании сократить)

Компьютерная поддержка процессов разработки и сопровождения ПС может производиться не только за счет использования отдельных инструментов (например, компилятора), но и за счет использования некоторой логически связанной совокупности программных и аппаратных инструментов. Такую совокупность будем называть инструментальной средой разработки и сопровождения ПС .

Часто разработка ПС производится на том же компьютере, на котором оно будет применяться. Это достаточно удобно. Во-первых, в этом случае разработчик имеет дело только с компьютерами одного типа. А, во-вторых, в разрабатываемое ПС могут включаться компоненты самой инструментальной среды. Однако, это не всегда возможно. Например, компьютер, на котором должно применяться ПС, может быть неудобен для поддержки разработки ПС или его мощность недостаточна для обеспечения функционирования требуемой инструментальной среды. Кроме того, такой компьютер может быть недоступен для разработчиков этого ПС (например, он постоянно занят другой работой, которую нельзя прерывать, или он находится еще в стадии разработки). В таких случаях применяется так называемый инструментально-объектный подход . Сущность его заключается в том, что ПС разрабатывается на одном компьютере, называемым инструментальным , а применяться будет на другом компьютере, называемым целевым (или объектным ).

Инструментальная среда не обязательно должна функционировать на том компьютере, на котором должно будет применяться разрабатываемое с помощью ее ПС.

Совокупность инструментальных сред можно разбивать на разные классы, которые различаются значением следующих признаков:

ориентированность на конкретный язык программирования,
специализированность,
комплексность,
ориентированность на конкретную технологию программирования,
ориентированность на коллективную разработку,
интегрированность.

Специализированность инструментальной среды показывает: ориентирована ли среда на какую-либо предметную область или нет. В первом случае информационная среда и инструменты существенно используют знание о фиксированной предметной области, в силу чего они оказываются более удобными для использования или предоставляют дополнительные возможности при разработке ПС для этой предметной области. Но в этом случае такая инструментальная среда оказывается не пригодной или мало пригодной для разработки ПС для других предметных областей. Во втором случае среда поддерживает лишь самые общие операции для разных предметных областей. Но в этом случае такая среда будет менее удобной для конкретной предметной области, чем специализированная на эту предметную область.

Ориентированность на конкретный язык программирования (языковая ориентированность ) показывает: ориентирована ли среда на какой-либо конкретный язык программирования (и на какой именно) или может поддерживать программирование на разных языках программирования. В первом случае информационная среда и инструменты существенно используют знание о фиксированном языке (глобальная ориентированность ), в силу чего они оказываются более удобным для использования или предоставляют дополнительные возможности при разработке ПС. Но в этом случае такая среда оказывается не пригодной для разработки программ на другом языке. Во втором случае инструментальная среда поддерживает лишь самые общие операции и, тем самым, обеспечивает не очень сильную поддержку разработки программ, но обладает свойством расширения (открытости ). Последнее означает, что в эту среду могут быть добавлены отдельные инструменты, ориентированные на тот или иной конкретный язык программирования, но эта ориентированность будет лишь локальной (в рамках лишь отдельного инструмента).

Комплексность инструментальной среды показывает: поддерживает ли она все процессы разработки и сопровождения ПС или нет. В первом случае продукция этих процессов должна быть согласована. Поддержка инструментальной средой фазы сопровождения ПС, означает, что она должна поддерживать работу сразу с несколькими вариантами ПС, ориентированными на разные условия применения ПС и на разную связанную с ним аппаратуру, т.е. должна обеспечивать управление конфигурацией ПС .

Ориентированность на конкретную технологию программирования показывает: ориентирована ли инструментальная среда на фиксированную технологию программирования либо нет. В первом случае структура и содержание информационной среды, а также набор инструментов существенно зависит от выбранной технологии (технологическая определенность ). Во втором случае инструментальная среда поддерживает самые общие операции разработки ПС, не зависящие от выбранной технологии программирования.

Ориентированность на коллективную разработку показывает: поддерживает ли среда управление (management) работой коллектива или нет. В первом случае она обеспечивает для разных членов этого коллектива разные права доступа к различным фрагментам продукции технологических процессов и поддерживает работуменеджеров по управлению коллективом разработчиков. Во втором случае она ориентирована на поддержку работы лишь отдельных пользователей.

Интегрированность инструментальной среды показывает: является ли она интегрированной (и в каком смысле) или нет. Инструментальная среда считаетсяинтегрированной , если взаимодействие пользователя с инструментами подчиняется единообразным правилам, а сами инструменты действуют по заранее заданной информационной схеме, связаны по управлению или имеют общие части. В соответствие с этим различают три вида интегрированности :

интегрированность по пользовательскому интерфейсу,
интегрированность по данным,
интегрированность по действиям (функциям),

Интегрированность по пользовательскому интерфейсу означает, что все инструменты объединены единым пользовательским интерфейсом. Интегрированность по данным означает, что инструменты действуют в соответствии с фиксированной информационной схемой (моделью) системы, определяющей зависимость друг от друга различных используемых в системе фрагментов данных (информационных объектов). В этом случае может быть обеспечен контроль полноты и актуальности программных документов и порядка их разработки. Интегрированность по действиям означает, что, во-первых, в системе имеются общие части всех инструментов и, во-вторых, одни инструменты при выполнении своих функций могут обращаться к другим инструментам.

Инструментальную среду, интегрированную хотя бы по данным или по действиям, будем называть инструментальной системой . При этом интегрированность по данным предполагает наличие в системе специализированной базы данных, называемой репозиторием . Под репозиторием будем понимать центральное компьютерное хранилище информации, связанной с проектом (разработкой) ПС в течение всего его жизненного цикла.

СО старой шпоры: (Инструментальные средства: -универсальный и не универсальный для программирования определенного класса контроля в целом. Пример: IsaGRAF и ултра логик. Как правило такие среды имеют стройные редакторы нескольких языков стандартов возможность выгр.готовый вход приложения ПЛК. Конфигурировать оборудования управлять целевой задачей. Недостатки: необходимость загрузки на конроллер доп.рпрог.обеспечение в рамках который вып.ся целевая задача. Специолизированный предназна для прог.конкретной конроллеров классоконтр.пример: лого или степ 7. Отличается от универсальной строго привязкой. Возможности таких сред шире или универсальных и могут включать адменистрированной сети.)

6. Что такое модули расширения при аппаратном конфигурировании ПЛК на примере ПЛК фирмы SIEMENS

Соглашения языка ST < boolean_expression > Соглашения языка LD Соглашения языка IL <инструкция><инструкция> <>

Projects : Управление проектомLibraries : Управление библиотекойBook : Справочная система ISaGRAFDiagnosis Read Me Report

Нижний Средний Верхний

7. Варианты порядка создания проекта в инструментальной среде Step 7

Начнем работу со средой, щелкнув на пиктограмму «SIMATIC Manager» на Рабочем столе ПК, либо, выбрав пункты меню ПУСК\SIMATIC\SIMATIC Manager.В среде Step7 существует два способа создания проекта: ---при помощи мастера создания проектов «STEP 7 Wizard»;--в ручном режиме.Первый способ – это создание проекта при помощи мастера. При запуске программы, первое загружаемое окно, называется «STEP 7 Wizard», в нем предлагается создать проект посредством нескольких простых действий. Если же у нас уже имеется готовый проект, то данное окно необходимо закрыть и воспользоваться меню Fail\Open.Создадим новый проект, для этого в окне Wizard нажмем кнопку «Next». Дальнейшим действием программа предлагает выбрать, из списка тип CPU который будет использоваться в проекте. Модуль центрального процессора «Мозг» машины, выполняет все вычислительные процессы, связанные с обработкой событий автоматизируемого технологического процесса или объекта. Из широкого спектра предложенных в списке модулей необходимо выбрать тот, который наиболее экономично и полно соответствует требованиям, предъявляемым к автоматизации ТП. Характеристики модулей приведены в этом же окне. Необходимо помнить, что выбранное оборудование должно строго соответствовать физическим устройствам, для которых разрабатывается ПО.Выберем контроллер SIMATIC 300\CPU-300\CPU-313C\6ES7-313-5BE01-0AB0. Адрес сети MPI, предлагаемый по умолчанию программой – 2. Это обусловлено тем, что первый адрес всегда резервируется для машины, чаще всего ПК, которая выступает в качестве рабочей станции для конфигурирования, настройки, программирования и управления ПЛК подключенных к сети. Каждому новому ПЛК подключаемому к сети, должен быть присвоен уникальный индивидуальный адрес. Оставим адрес без изменения. Щелкнем кнопку «Next».В предложенном окне программа предлагает уточнить метод выполнения программы, путем установки соответствующей галочки напротив обозначения функционального модуля. Оставим галочку на модуле ОВ1, что позволит работать программе по циклу, с опросом входов и перезаписью выходов с каждым исполненным циклом.Ниже выберем язык, используемый для создания логики проекта. Step 7 поддерживает три языка стандарта IEC1131-3 FBD, LD, STL. Для нашего проекта выберем любой из языков, к примеруFBD. Щелкнем кнопку «Next».В соответствующем поле введем имя проекта, к примеру «MineProject». Щелкнем кнопку «Finish», работу мастера по созданию проекта можно считать завершенной.Для создания нового проекта в ручном режиме нужно в меню File выбрать пункт New. На экране появится диалоговое окноВ данном окне указываются имя проекта и его размещение. Далее в меню Insert необходимо выбрать пункт рабочей станции, к примеруStation\SIMATIC 300 Station. Для конфигурации оборудования выберем станцию SIMATIC 300(1) и дважды щелкнем на иконке Hardware. Это позволит войти в окно программного конфигурирования оборудования.

8. Действия внутри переходов языка SFC ISaGRAF, соглашения, примеры К каждому переходу может присоединяться логическое выражение, кото-рое является условием прохождения этого перехода. Условие обычно записы-вается на языке ST или LD. Это Уровень 2 перехода. Однако могут быть ис-пользованы и другие структуры: --оглашения языка ST; --Соглашения языка LD; --Соглашения языка IL; --Вызовы функций из переходов. Если к переходу не присоединено выражение, то по умолчанию условие - TRUE.Соглашения языка ST Язык ST можно использовать для описания условий, присоединенных к переходам. Выражение должно иметь логический тип и заканчиваться точкой с запятой: < boolean_expression > ; Выражение может быть константой TRUE или FALSE, входом или внут-ренней логической переменной, или комбинацией переменных, которые дают логическое значение. Соглашения языка LD Язык Релейных Диаграмм (LD) можно использовать для описания усло-вий, присоединенных к переходам. Диаграмма состоит из штанги с витком. Значение витка представляет значение переходаСоглашения языка IL Язык Список Инструкций (IL) можно использовать для описания SFC пе-реходов, согласно следующему синтаксису: #info=IL <инструкция><инструкция> .... #endinfo Значение, которое содержит текущий результат (IL регистр) в конце IL последовательности, будет являться условием присоединенным к переходу: result = 0 условие перехода – FALSE; result <> 0 условие перехода – TRUE. Специальные ключевые слова #info=IL и #endinfo должны быть введены именно так, прописными буквами. До или после ключевых слов нельзя вво-дить пробелы и символы табуляции.

9. Действия внутри шагов языка SFC ISaGRAF, соглашения, примеры Уровень 2 шага SFC представляет собой детальное описание действий в период активности шага. Это описание может использовать текстовые допол-нения языка SFC, структурный текст ST, язык инструкций IL. Основные типы действий: булевские действия; импульсные действия; не сохраняемые действия; действия SFC. В одном шаге могут быть описаны несколько действий одинаковых или разных типов (см. АСУ водоотливной установкой шаг номер 2). Использова-ние любого языка возможно посредством вызова подпрограм, функций или функциональных блоков, написанных на любом языке, включая С. Это можно реализовать с помощью языков ST или IL.

10. Из каких рабочих окон состоит среда IsaGRAF? Их назначение и краткое описание. Вот главные пиктограммы ISaGRAF:Projects : Управление проектомLibraries : Управление библиотекойBook : Справочная система ISaGRAFDiagnosis : Система диагностики для пользователяRead Me : Информация о новой версии ISaGRAFReport : Стандартный отчёт об ошибках

11. Из каких технических средств состоит нижний уровень иерархической системы дистанционного контроля и управления? Из каких технических средств состоит нижний уровень иерархической системы дистанционного контроля и управления?Нижний уровень. Здесь выполняются функции по сбору, обработке, приему и передаче информации, функции локального управления технологиче-ским процессом, максимально приближенного к реальному времени. Уровень включает в себя следующие группы устройств:1.1. Датчики – выполняют нормированное преобразование физических ве-личин (как электрических, так и не электрических) в электрические. Выбор параметров и типа датчика определяются требованиями техно-логического процесса, а также возможностями проектируемой системы управления (здесь прежде всего определяют диапазоны измеряемых сигналов, их быстродействие, форматы получаемых электрических сигналов). 1.2. Исполнительные устройства (ИУ) – выполняют управляемое преобра-зование энергии источника питания в энергию необходимую для реа-лизации конкретной технологической операции. Энергия источника питания как правило электрическая, а энергия используемая для пере-мещения регулирующего органа – механическая. В таком случае ИУ – это электромеханический преобразователь. ИУ предусматривает воз-можность управления процессом преобразования энергии, для чего ис-пользуются управляемые преобразователи амплитуды, частоты, фазы электрической энергии источника (чаще всего, релейные или тири-сторные). 1.3. Управляемые преобразователи (УП) – устройства различной сложно-сти, обеспечивающие возможность изменения характеристик переда-ваемой исполнительным элементом энергии, проще говоря, регули-рующие выходной параметр исполнительного элемента (например ско-рость двигателя). Вид энергии зависит от типа ИУ и от места установ-ки УП – до или после ИУ по отношению к потоку энергии. К устройст-вам устанавливаемым до ИУ относятся тиристорные преобразователи, Входными параметрами УП может быть как один сигнал, так и совокуп-ность сигналов. Которые на выходе УП приобретают форму необходимую для регулирования ИУ. 1.4. Нормализаторы сигналов и согласующие устройства – выполняют пре-образование немасштабированного электрического сигнала некоторой формы, в нормированный унифицированный электрический сигнал и наоборот, кроме того могут обеспечивать гальваническую развязку. Как правило, датчик (собственно чувствительный элемент датчика) выдает ненормированный сигнал малой мощности, помехонезащищен-ный, что требует в соответствии с нормами международных стандартов приведения сигнала в некий унифицированный формат. Формат этот зависит от организации сети связи технических систем на соответст-вующем уровне АСУП. 1.5. Контроллеры – обеспечивают заданную последовательность работы, взаимодействие технологического оборудования. Это может выражать-ся в виде инициации процессов пуска и торможения двигателей, стаби-лизации и слежения за технологическими параметрами, простейшего анализа аварийных ситуаций и др. Наличие тех или иных функций мо-жет варьироваться в зависимости от сложности технологического про-цесса, типа контроллера и его места в иерархической АСУП. Контрол-лер может как включать функции связи с верхними уровнями системы автоматизации, так и работать автономно без связи с верхним уровнем АСУП.

12. Из каких уровней может состоять система дистанционного контроля и управления? В общем виде она может быть представлена в виде трехуровневой схемы:

Нижний уровень. Здесь выполняются функции по сбору, обработке, приему и передаче информации, функции локального управления технологиче-ским процессом, максимально приближенного к реальному времени. Средний уровень (микро-SCADA – Supervisory control and data acquisition – система диспетчерского контроля и сбора данных) . Этот уровень также можно назвать цеховым. Он выполняет функции сбора, обработки сигналов агрегата (цеха), передачу управляющих воздействий общего ха-рактера (переключение режимов работы оборудования, изменение мощ-ности и др.). Кроме традиционных функций, в последнее время наблю-даются тенденции внедрения подсистем прогнозирования аварийных си-туаций технологической линии. Понятно, что этот уровень целесообразно включать при разделении предприятия на цеха, в более простом варианте его внедрение не будет оправдано. Локальная станция цехового уровня обеспечивает интерфейс (взаимодействие) между диспетчером-оператором цеха и технологическим процессом, а также связь с верхним уровнем. Верхний уровень супервизорного контроля и управления (операторские станции SCADA, расчетные станции). Предназначен для отображения и обработки данных, формирования баз данных, посылки управляющих сигналов на нижние уровни системы, конфигурирования системы, проверки данных на достоверность, обеспечения поддержки выполнения ра-бот, связанных с поверкой измерительных каналов и другие работы.

Организационные блоки в инструментальной среде Step 7. Их разновидности, назначение и порядок запуска Организационные блоки образуют интерфейс между операционной системойCPU и программой пользователя. В организационных блоках определяется последовательность обработки программы пользователя. OB используются для исполненияопределенных разделов программы:o при запуске CPUo при циклическом или зависящем от времени исполнении программыo при возникновении ошибокo при возникновении аппаратных прерываний.Организационные блоки исполняются в соответствии с присвоенными им приоритетами. Организационный блок циклического выполнения программы (OB1)Операционная система CPU S7 исполняет OB1 непрерывно. Когда OB1 исполнен, операционная система начинает его обработку вновь. Циклическая обработка OB начинается по окончании стадии запуска. Вы можете вызывать в OB1 функциональные блоки (FB, SFB) или функции (FC, SFC).Принцип действия OB1OB1 имеет самый низкий приоритет среди всех OB, время выполнения которых контролируется, иными словами, все остальные OB, кроме OB90, могут прерывать выполнение OB1. Операционная система вызывает OB1 при следующих событиях:o Завершение запуска.o Конец обработки OB 1 (предыдущего цикла).Организационные блоки прерываний по времени (OB10 ? OB17)STEP 7 предоставляет в распоряжение до восьми прерываний по времени (OB 10 - OB 17), которые могут запускаться однократно или периодически. Вы можете так параметрировать Ваше CPU при помощи SFC или STEP 7, что эти OB будут обрабатываться со следующими интервалами:o Однократноo Ежеминутноo Ежечасноo Ежедневноo Еженедельноo Ежемесячноo В конце каждого месяцаПринцип действия OB прерываний по времениЧтобы запустить прерывание по времени, его необходимо вначале установить, а потом активировать. Существует три следующих способа запуска:Организационные блоки прерываний с задержкой(OB20 ? OB23)S7 предоставляет в распоряжение до четырех OB (OB 20 ? OB 23), которые исполняются после заданной задержки. Каждый OB прерывания с задержкой запускается посредством вызова SFC32 (SRT_DINT). Время задержки является входным параметром SFC.Когда Ваша программа вызывает функцию SFC32 (SRT_DINT), то ей передается номер OB, время задержки и индивидуальный код пользователя.Принцип действия OB прерываний с задержкойПо истечении времени задержки (его значение в миллисекундах передается блоку SFC32 вместе с номером OB) операционная система запускает соответствующий.Организационные блоки циклических прерываний(OB30 ? OB38)S7 представляет в распоряжение до девяти OB циклических прерываний (OB 30 ? OB38), которые прерывают Вашу программу через фиксированные интервалы времени. Следующая таблица показывает установленные по умолчанию интервалы времени и классы приоритета для OB циклических прерываний.Принцип действия OB циклических прерыванийЭквидистантные моменты запуска OB циклических прерываний определяются интервалом и фазовым сдвигом. Как связаны друг с другом момент запуска, периодичность и фазовый сдвиг, описано в /234/.OB ошибок резервирования CPU (OB72)Операционная система H CPU вызывает OB72, когда происходит одно из следующих событий:o Потеря резервирования CPUo Переключение на резервное ведущее устройствоo Ошибка синхронизацииo Ошибка в модуле синхронизацииo Прерывание обновленияo Ошибка сравнения (например, RAM, PIQ)OB72 выполняется всеми CPU, которые находятся в режиме RUN или STARTUP, после соответствующего стартового события.блок ошибок времени (OB80)Операционная система CPU S7-300 вызывает OB80, когда при обработке какого-либо OB возникает одна из следующих ошибок: превышение времени цикла, ошибка квитирования при исполнении OB, перевод часов вперед, так что пропускается время запуска OB. Если, например, стартовое событие для OB циклических прерываний возникает до того, как была закончена обработка предыдущего вызова, то операционная система вызывает OB80.

Если OB 80 не был запрограммирован, то CPU переходит в состояние STOP.

ОВ ошибок времени можно запретить или отложить и вновь разрешить с помощью SFC 39 ? 42.

Примечание

Если OB 80 в одном и том же цикле вызывается дважды из-за превышения времени цикла, то CPU переходит в состояние STOP. Вы можете этому воспрепятствовать вызовом SFC43 .RE_TRIGR. в подходящей точке программы.

Организационный блок неисправностей источника

питания (OB81)

Описание

Операционная система CPU S7-300 вызывает OB81, когда происходит событие, вызванное ошибкой или сбоем, связанным с источником питания (только для S7-400) или буферной батареей (при наступающем и при уходящем событии).

В отличие от ОВ для других асинхронных ошибок CPU в данном случае не переходит в режим STOP, если OB 81 не был запрограммирован.

OB неисправностей источника питания можно запретить или отложить и вновь разрешить с помощью SFC 39 ? 42.

Организационный блок диагностических прерываний

Описание

Если модуль, обладающий диагностическими свойствами, которому Вы разрешили диагностические прерывания, распознает ошибку, он выдает на CPU запрос на диагностическое прерывание (как при наступающем, так и при уходящем событии). Затем операционная система вызывает OB82.

OB 82 содержит в своих локальных переменных как логический базовый адрес, так и четырехбайтовую диагностическую информацию неисправного модуля (см. следующую таблицу).

Если OB 82 не был запрограммирован, то CPU переходит в состояние STOP.

OB диагностических прерываний можно запретить или отложить и вновь разрешить с помощью SFC 39 ? 42.

Организационный блок снятия/установки модулей

Описание

Установка и снятие модулей контролируется внутри системы каждую секунду.

Чтобы установка или снятие модуля распознавались CPU, необходимо чтобы между установкой и снятием прошло как минимум две секунды.

Каждая установка или снятие сконфигурированного модуля в режимах RUN, STOP и STARTUP (не разрешено удаление в этих режимах для блоков питания, CPU, адаптерных модулей и IM) приводит к прерыванию снятия/установки. Это прерывание вызывает у соответствующего CPU запись в диагностический буфер и в список состояний системы. Кроме того, в режиме RUN осуществляется запуск OB снятия/установки. Если этот OB не был запрограммирован, то CPU переходит в состояние STOP.

OB снятия/установки можно запретить или отложить и вновь разрешить с помощью SFC 39 ? 42.

Основные технические характеристики ПЛК фирмы SIEMENS линейки SIMATIC S7-300 (строение, разновидности CPU) Simatic S7-300 - семейство контроллеров средней производительности фирмы Siemens AG из семейства устройств автоматизации Simatic S7. В линейке контроллеров этого семейства по своей производительности занимает промежуточное положение между семействами S7-200 и S7-400. Количество поддерживаемых входов и выходов до 65536 дискретных/4096 аналоговых каналов. Конструкция контроллера модульная, модули монтируются на профильной шине (рельсе).

естественное охлаждение;

Основные технические характеристики ПЛК фирмы SIEMENS линейки SIMATIC S7-300 (строение, память, ее виды) Simatic S7-300 - семейство контроллеров средней производительности фирмы Siemens AG из семейства устройств автоматизации Simatic S7. В линейке контроллеров этого семейства по своей производительности занимает промежуточное положение между семействами S7-200 и S7-400. Количество поддерживаемых входов и выходов до 65536 дискретных/4096 аналоговых каналов. Конструкция контроллера модульная, модули монтируются на профильной шине (рельсе).

Simatic S7-300 - программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Основные особенности контроллера:

модульная конструкция, монтаж модулей на профильной шине (рельсе);

естественное охлаждение;

применение локального и распределенного ввода -вывода;

возможности коммуникаций по сетям MPI, Profibus Industrial Ethernet/PROFInet, AS-i, BACnet, MODBUS TCP;

поддержка на уровне операционной системы функций, обеспечивающих работу в реальном времени;

поддержка на уровне операционной системы аппаратных прерываний;

поддержка на уровне операционной системы обработки аппаратных и программных ошибок;

Свободное наращивание возможностей при модернизации системы;

Возможность использования распределенных структур ввода-вывода и простое включение в различные типы промышленных сетей.

Основные технические характеристики ПЛК фирмы SIEMENS линейки SIMATIC S7-300 (строение, интерфейсы взаимодействия) o Модульный программируемый контроллер для решения задач автоматизации низкого и среднего уровня сложности.

o Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи.

o Использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации.

o Удобная конструкция и работа с естественным охлаждением.

o Свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления.

o Высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций.

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 имеют:

o сертификат соответствия и метрологический сертификат Госстандарта России;

o разрешение на применение федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору

o свидетельство Главного Управления Государственного Энергетического Надзора о взрывозащите IIC модулей SIMATIC S7 Ex исполнения;

o экспертное заключение о соответствии функциональных показателей интегрированной системы автоматизации SIMATIC S7 отраслевым требованиям и условиям эксплуатации энергопредприятий РАО "ЕЭС России";

o сертификат о типовом одобрении Российского Морского Регистра Судоходства.

o морские сертификаты ABS, BV, DNV, GLS, LRS, PRS, RINA;

o cертификаты DIN, UL, CSA, FM, CE;

Области применения

S7-300 находит применение для автоматизации машин специального назначения, текстильных и упаковочных машин, машиностроительного оборудования, оборудования для производства технических средств управления и электротехнического оборудования, в системах автоматизации судовых установок и систем водоснабжения и т.д.

Конструктивные особенности

Программируемые контроллеры S7-300 могут включать в свой состав:

o Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться более 20 типов центральных процессоров.

o Блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока.

o Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов, в том числе FailSafe и модули со встроенными Ex-барьерами. Поддерживаются отечественные ГОСТ градуировки термометров сопротивления и термопар.

o Коммуникационные процессоры (CP) - интеллектуальные модули, выполняющие автономную обработку коммуникационных задач в промышленных сетях AS-Interface, PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и системах PtP связи. Применение загружаемых драйверов для CP 341 позволяет расширить коммуникационные возможности контроллера поддержкой обмена данными в сетях MODBUS RTU и Data Highway. Для организации модемной связи в составе S7-300 могут использоваться коммуникационные модули семейства SINAUT ST7.

o Функциональные модули (FM) - интеллектуальные модули, оснащенные встроенным микропроцессором и способные выполнять задачи автоматического регулирования, взвешивания, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т.д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора.

o Интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера, что позволяет использовать в системе локального ввода-вывода до 32 модулей различного назначения. Модули IM 365 позволяют создавать 2-, модули IM 360 и IM 361 - 2-, 3- и 4-рядные конфигурации.

3.Типовой набор встроенных технологических функций позволяет решать задачи скоростного счета, измерения частоты или длительности периода, ПИД-регулирования, позиционирования, перевода части дискретных выходов в импульсный режим. Все центральные процессоры S7-300 оснащены встроенным интерфейсом MPI, который используется для программирования, диагностики и построения простейших сетевых структур. В CPU 317 первый встроенный интерфейс имеет двойное назначение и может использоваться для подключения либо к сети MPI, либо к сети PROFIBUS DP.

Целый ряд центральных процессоров имеет второй встроенный интерфейс:

o CPU 31…-2 DP имеют интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS DP;

o CPU 31…C-2 PtP имеют интерфейс для организации PtP связи;

o CPU 31…-… PN/DP оснащены интерфейсом Industrial Ethernet, обеспечивающим поддержку стандарта PROFInet;

o CPU 31…T-2 DP оснащены интерфейсом PROFIBUS DP/Drive, предназначенным для обмена данными и синхронизации работы преобразователей частоты, выполняющих функции ведомых DP устройств.

Система команд центральных процессоров включает в свой состав более 350 инструкций и позволяет выполнять:

o Логические операции, операции сдвига, вращения, дополнения, операции сравнения, преобразования типов данных, операции с таймерами и счетчиками.

o Арифметические операции с фиксированной и плавающей точкой, извлечение квадратного корня, логарифмические операции, тригонометрические функции, операции со скобками.

o Операции загрузки, сохранения и перемещения данных, операции переходов, вызова блоков, и другие операции.

Для программирования и конфигурирования S7-300 используется пакет STEP 7.

Кроме того, для программирования контроллеров S7-300 может использоваться также весь набор программного обеспечения Runtime, а также широкий спектр инструментальных средств проектирования.

Основными техническими требованиями при проектировании распределенных АСУ ТП Основными техническими требованиями при проектировании распреде-ленных АСУ ТП являются:

езервирование основной аппаратуры контроля и управления, а также наиболее важных каналов передачи информации;

беспечение аппаратного и программного аварийного останова техно-логического комплекса при аварийных ситуациях;

беспечение высоконадежных каналов обмена технологической ин-формацией между отдельными автоматизированными объектами и цен-трализованной системой управления и контроля;

беспечение высокоэффективного ЧМИ в системе визуализации и мо-ниторинга;

эффективная, с точки зрения скорости обнаружения неисправности, и надежная диагностика программно-аппаратных средств;

распределенная система электропитания;

обеспечение обмена данными по информационным каналом в реальном масштабе времени;

выбор оптимального, с точки зрения эффективности, надежности и взаимозаменяемости составных частей, удовлетворяющего международ-ным стандартам контроллерного оборудования;

обеспечение широкого температурного диапазона работы техниче-ских средств локальных систем автоматического управления (САУ);

выбор оптимального, с точки зрения пылевлагонепроницаемости, а также защиты от электромагнитного излучения, коррозии и др. факто-ров, удовлетворяющего международным стандартам конструктива шкафа цехового контроллера, шкафов автоматики локальных САУ и автоматизированного рабочего места системного инженера (АРМ);

обеспечение надежного контура заземлений на каждой отдельной площадке объекта автоматизации;

защита контрольно-измерительных и информационных каналов от внешних воздействий, а также усиление передаваемых сигналов;

обеспечение обслуживающего персонала качественной эксплуатаци-онной документацией, а также инструментом для монтажа и диагно-стики.

Особенности языка FBD. Его достоинства и недостатки. Особенности редактора FBD:

" Графическое представление функционального плана хорошо отражает процесс выполнения программы.

" Редактор FBD можно использовать и с системой команд SIMATIC, и с системой команд МЭК 1131-3.

" Для отображения программы, созданной при помощи редактора SIMATIC FBD, всегда можно использовать редактор STL.

Язык FBD (Functional Block Diagram, Диаграмма Функциональных Блоков) является языком графического программирования, так же, как и LD, использующий аналогию с электрической (электронной) схемой. Программа на языке FBD представляет собой совокупность функциональных блоков (functional flocks, FBs), входа и выхода которых соединены линиями связи (connections). Эти связи, соединяющие выхода одних блоков с входами других, являются по сути дела переменными программы и служат для пересылки данных между блоками. Каждый блок представляет собой математическую операцию (сложение, умножение, триггер, логическое "или" и т.д.) и может иметь, в общем случае, произвольное количество входов и выходов. Начальные значения переменных задаются с помощью специальных блоков - входов или констант, выходные цепи могут быть связаны либо с физическими выходами контроллера, либо с глобальными переменными программы. Пример фрагмента программы на языке FBD приведен на рис. 2.

Практика показывает, что FBD является наиболее распространенным языком стандарта IEC. Графическая форма представления алгоритма, простота в использовании, повторное использование функциональных диаграмм и библиотеки функциональных блоков делают язык FBD незаменимым при разработке программного обеспечения ПЛК. Вместе с тем, нельзя не заметить и некоторые недостатки FBD. Хотя FBD обеспечивает легкое представление функций обработки как "непрерывных" сигналов, в частности, функций регулирования, так и логических функций, в нем неудобным и неочевидным образом реализуются те участки программы, которые было бы удобно представить в виде конечного автомата.

Прикладное программное обеспечение систем управления (6)

7. Особенности языка IL. Его достоинства и недостатки.

Список инструкций или IL - это язык низкого уровня. Инструкции всегда относятся к текущему результату (или IL регистру).

Оператор определяет операцию, которая должна быть выполнена с текущим результатом и операндом. Результат операции снова запоминается в текущем результате.

IL программа - это список инструкций. Каждая инструкция должна начи-наться с новой строки и должна содержать оператор, с дополнительным моди-фикаторами, если нужно, для специфических операций, один или несколько операндов, разделенных запятой (,). Инструкции может предшествовать метка с двоеточием (:). Если к инструкции присоединен комментарий, то он должен находиться в конце строки. Комментарий всегда начинается с (* и заканчива-ется *). Между инструкциями может быть введена пустая строка.

На всех уровнях тестирования применяются методы:

функционального тестирования , обеспечивающие проверку реализации функций, которые определены в требованиях, а также правильность их выполнения;
регрессионного тестирования , ориентированные на повторное выборочное тестирование системы или ее компонентов после внесения в них изменений на тех же тестах, что и до модификации;
тестирования эффективности , проверяющие производительность, пропускную способность, максимальный объем данных и системные ограничения в соответствии со спецификациями требований;
стресс-тестирования , проверяющие поведение системы при максимально допустимой нагрузке или при ее превышении;
альфа и бета тестирования , выполняющие внутреннее тестирование кодов системы и внешнее тестирование интерфейсов. Альфа - это внутреннее тестирование (функций и алгоритмов), а бета - внешнее (взаимосвязей с другими системами и средой)
конфигурационного тестирования , проверяющие структуры и идентификации системы на различных наборах данных, а также работу системы на различных конфигурациях аппаратуры и оборудования.

К методам тестирования относятся также методы проведения испытаний ПО, проверки реализации требований и обеспечения параметров настройки и размещения компонентов ПО на заданном количестве и типах компьютеров, среды и ОС.

Техники тестирования базируются на некоторых теоретических и практических положениях, например, на природе подхода к проектированию (компонентного, объектно-ориентированного, сервисного и т.п.), а также на следующих данных:

информация о структуре ПО или системы в документации ("белый ящик" ) ;
подбор тестовых наборов данных для проверки правильности работы компонентов и системы в целом без знания их структуры ("черный ящик");
анализ граничных значений, таблиц принятия решений, потоков данных, статистики отказов и др.;
блок-схемы построения программ и составления наборов тестов для покрытия системы этими тестами;
обнаруженные и зафиксированные в таблицах системы дефекты, пред- и постусловия выполнения, структурные характеристики системы (количество модулей, объем данных и др.).

Метрики тестирования .Для измерения результатов тестирования ПО, а также при проведении анализа качества используются метрики. Измерение как часть планирования и разработки тестов базируется на размере программ, их структуре и количестве обнаруженных ошибок и дефектов. Метрики тестирования обеспечивают измерение процесса планирования, проектирования и тестирования; а также результатов тестирования на основе таксономии отказов и дефектов, покрытия границ тестирования, проверки потоков данных и др. Процесс тестирования документируется и согласно стандарту IEEE 829-98 включает описание тестовых документов, их связи между собой и с задачами тестирования. Без документации по процессу тестирования невозможно провести сертификацию продукта по модели СММ [1.20 ]. После завершения тестирования рассматриваются вопросы стоимости и оценки рисков, вызванных сбоями или недостаточно надежной работой системы. Стоимость тестирования является одним из ограничений, на основе которого принимается решение о прекращении или его продолжении.

Управление тестированием :

планирование процесса тестирования (составление планов, тестов, наборов данных) и оценивание показателей качества ПО;
проведение тестирования компонентов повторного использования и паттернов как основных объектов сборки ПО;
генерация необходимых тестовых сценариев, соответствующих среде выполнения ПО;
верификация правильности реализации системы и валидация правильности реализации требований к ПО;
сбор данных об отказах, ошибках и др. непредвиденных ситуациях при выполнении программного продукта;
подготовка отчетов по результатам тестирования и оценка характеристик системы.

Заметим, что стандарт ISO/IEC 12207 и гармонизированный ГОСТ 12207 не выделяет деятельность по тестированию в качестве самостоятельного процесса, а рассматривает тестирование как неотъемлемую часть всего ЖЦ.

1.1.5. Сопровождение ПО (Software maintenance)

Сопровождение ПО - совокупность действий по обеспечению работы ПО, а также по внесению изменений в случае обнаружения ошибок в процессе эксплуатации, по адаптации ПО к новой среде функционирования, а также по повышению производительности или улучшению других характеристик ПО. В связи с решением проблемы 2000 года сопровождение стало рассматриваться как более важный процесс, который должны осуществлять разработчики. Новая версия системы должна решать те же самые задачи, иметь план переноса информации в другие обновленные БД и учета стоимости сопровождения. Сопровождение (в соответствии со стандартами ISO/IEC 12207 и ISO/IEC 14764) считается модификацией программного продукта в процессе эксплуатации при условии сохранения целостности продукта.

Область знаний "Сопровождение ПО ( Software maintenance )" состоит из следующих разделов:

основные концепции (Basic Concepts),
процесс сопровождения (Process Maintenance),
ключевые вопросы сопровождения ПО (key Issue in Software Maintenance ) ,
техники сопровождения (Techniques for Maintenance)

Сопровождение рассматривается с точки зрения удовлетворения требований к созданному ПО, корректности его выполнения, процессов обучения и оперативного учета процесса сопровождения.

Основные концепции описывают базовые определения и терминологию, подходы к эволюции и сопровождению ПО, а также к оценке стоимости сопровождения и др.

К основным концепциям можно отнести ЖЦ ПО (стандарт ISO/IEC 12207) и составление документации. Главное назначение этой области знаний состоит в выполнении готовой программной системы, фиксации возникающих ошибок при выполнении, исследовании причин ошибок, анализа необходимости модификации системы в целях устранения ошибок, оценки стоимости работ по проведению изменений функций и системы в целом. Рассматриваются проблемы, связанные с увеличением сложности продукта при большом количестве изменений и методы ее преодоления.

Процесс сопровождения включает : модели процесса сопровождения и планирование деятельности людей, которые проводят запуск ПО, проверку правильности его выполнения и внесения в него изменений. Процесс сопровождения согласно стандарту ISO/IEC 14764 проводится путем:

корректировки, т.е. изменения продукта для устранения обнаруженных ошибок или нереализованных задач;
адаптации, т.е. настройки продукта в изменившихся условиях эксплуатации или в новой среде выполнения данного ПО;
улучшения, т.е. эволюционного изменения продукта для повышения производительности или уровня сопровождения;
проверки ПО с целью поиска и исправления ошибок, обнаруженных при эксплуатации системы.

Ключевые вопросы сопровождения ПО .Основными из этих вопросов являются управленческие, измерительные и стоимостные. Сущность управленческих вопросов состоит в контроле ПО в процессе модификации, совершенствовании функций и недопущении снижения производительности системы. Вопросы измерения связаны с оценкой характеристик системы после ее модификации, а также повторного тестирования и оценки показателей качества. Стоимостные вопросы связаны с оценкой затрат на сопровождение ПО в зависимости от его типа, квалификации персонала, платформы и др. Знание этих факторов часто позволяет уменьшить затраты.

Эволюция ПО .Известный специалист в области ПО Дж. Леман (1970г.) предложил рассматривать сопровождение как эволюционную разработку программных систем, поскольку сданная в эксплуатацию система не всегда является полностью завершенной, ее надо изменять в течение срока эксплуатации. В результате программная система становится более сложной и плохо управляемой, возникает проблема уменьшения ее сложности. К технологиям эволюции ПО относятся реинженерия, реверсная инженерия и рефакторинг.

Реинженерия - это усовершенствование устаревшего ПО путем его реорганизации или реструктуризации, а также перепрограммированием отдельных элементов или настройки параметров на другую платформу или среду выполнения с сохранением удобства его сопровождения.

Реверсная инженерия состоит в восстановлении спецификации ( графов вызовов , потоков данных и др.) по полученному коду системы для наблюдения за ней на более высоком уровне. Восстанавливается идентификация программных компонентов и связей между ними для обеспечения перепрограммирования системы к новой форме.

Чаще всего реверсная инженерия применяется после того, как в код ПО было внесено много изменений и оно стало неуправляемым.

Рефакторинг - это реорганизация кода для улучшения характеристик и показателей качества объектно-ориентированных и компонентных программ без изменения их поведения. Этот процесс реализуется путем постепенного изменения отдельных операций над текстами, интерфейсами, средой программирования и выполнения ПО, а также настройки или внесения изменений в инструментальные средства поддержки ПО. Если сохраняется форма существующей системы при изменении, то рефакторинг - один из вариантов реверсной инженерии.

1.1.6. Управление конфигурацией ПО

Управление конфигурацией (Software Configuration Management - SCM ) состоит в идентификации компонентов системы, определении функциональных и физических характеристик аппаратного и программного обеспечения для контроля за внесением изменений и трассированием конфигурации на протяжении ЖЦ. Это управление соответствует одному из вспомогательных процессов ЖЦ (ISO/IEC 12207), выполняется техническим и административным руководством проекта; составляются отчеты об изменениях, внесенных в конфигурацию, и степени их реализации, а также проводится проверка соответствия внесенных изменений заданным требованиям.

Конфигурация системы - состав функций, программного и технического обеспечения системы, возможные их комбинации в зависимости от наличия оборудования, общесистемных средств, обозначенных в технической документации системы, и требования к продукту.

Конфигурация ПО включает набор функциональных и технических характеристик ПО, заданных в технической документации и реализованных в готовом продукте. Это сочетание разных элементов продукта вместе с заданными процедурами сборки и настройки на среду в соответствии с назначением системы. Примерами элементов конфигурации являются график разработки, проектная документация, исходный и исполняемый код, библиотека компонентов, инструкции по установке и развертыванию системы.

Область знаний "Управление конфигурацией ПО" состоит из следующих разделов:

управление процессом конфигурации (Management of SCM Process),
идентификация конфигурации ПО (Software Configuration Identification ),
контроль конфигурации ПО (Software Configuration Control ),
учет статуса (положение конфигурации в ПО или состояние) конфигурации ПО (Software Configuration Status Accounting ),
аудит конфигурации ПО (Software Configuration Auditing ),
управление версиями ПО и доставкой (Software Release Management and Delivery).

Управление процессом конфигурации .Это деятельность по контролю эволюции и целостности продукта при идентификации, контроле изменений и обеспечении отчетной информацией, касающейся конфигурации. Включает:

систематическое отслеживание вносимых изменений в отдельные составные части конфигурации, выполнение аудита изменений и автоматизированного контроля за внесением изменений в конфигурацию системы или ПО;
поддержку целостности конфигурации, ее аудит и обеспечение внесения изменений в элементы конфигурации;
ревизию конфигурации в целях проверки наличия разработанных программных или аппаратных средств и согласования версии конфигурации с заданными требованиями;
трассировка изменений в конфигурацию на этапах сопровождения и эксплуатации ПО.

Идентификация конфигурации ПО заключается в документировании функциональных и физических характеристик элементов конфигурации ПО, а также в оформлении технической документация на элементы конфигурации ПО.

Контроль конфигурации ПО состоит в проведении работ по координации, утверждению или отбрасыванию реализованных изменений в элементах конфигурации после формальной ее идентификации, а также в анализе входящих компонентов в конфигурацию и соответствия их идентификации.

Учет статуса или состояния конфигурации ПО проводится с помощью комплекса мероприятий, позволяющих определить степень изменения конфигурации, полученной от разработчика, а также правильность внесенных изменений в конфигурацию ПО при ее сопровождении. Информация и количественные показатели накапливаются в соответствующей БД и используются при управлении конфигурацией, составлении отчетности, оценивании качества и выполнении других процессов ЖЦ.

Аудит конфигурации - это деятельность, которая выполняется для оценки продукта и процессов на соответствие стандартам, инструкциям, планам и процедурам. Аудит определяет степень, в которой элемент конфигурации удовлетворяет заданным функциональным и физическим (аппаратным) характеристикам системы. На основе функционального и физического аудита конфигурации фиксируется базовая линия изготовленного продукта.

Управление версиями ПО - это отслеживание имеющейся версии элемента конфигурации; сборка компонентов; создание новых версий системы на основе существующих путем внесения изменений в конфигурацию; согласование версии продукта с требованиями и проведенными изменениями на этапах ЖЦ; обеспечение оперативного доступа к информации об элементах конфигурации и системы, к которым они относятся. Управление выпуском охватывает идентификацию, упаковку и передачу элементов продукта и документации заказчику. При этом используются следующие основные понятия.

Базис (baseline) - формально обозначенный набор элементов ПО, зафиксированный на этапах ЖЦ ПО.

Библиотека ПО - контролируемая коллекция объектов ПО и документации, предназначенная для облегчения процесса разработки, использования и сопровождения ПО.

Сборка ПО - объединение корректных элементов ПО и конфигурационных данных в единую исполняемую программу.