Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кастин, О. М. Система первичной обработки метеорологической информации

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.14 Mб
Скачать

О.М. КАСТИН, К.А. СЕМЕНДЯЕВ

з«-'

ИСТЕМА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ

ТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ Москва 1973

I . ІЛВІІОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ-

NPH СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И Н С ТИ ТУТ Г'ИД РОМ Е ТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ И Н ФОРМА НИИ

о МИРОВОЙ ЦЕНТР ДАННЫ Х

.УДК 55І.50;68І.3.06

О.М. КА СТ І1 Н, К.А. С Е М Е Н Д Я Е В

СИСТЕМА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

МОСКОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОИЗДАТА Москва ІУ7.Ч

. . . у ь л и ч Т Ш Г І

• . т Е х и л ч е ш А И

ИОТБНА СССР

4 *

СИСТЕМА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИІМ’ОР ЛАІИІІІ

О.М.Кастин, К,А.Семендяев

Московское отделение Гидрометсюизлата Москва, Б-8І, Буженнновскап ул., д.42/1

Т-02128. Подписано к печати 1/П-73г.

Индекс М-М-8.

Изд. N?8.

Бумаі'в

ниі чля i b 1,

Формат бум.л. 80x90/10. Печ. л. 11,25.

Уч.-иэд.л.

13,7.

Тираж 400,

Заказ

1'Ш.

Ueiia 70 коп.

 

 

 

 

Фабрика офсетной печати,

г. Обнинск

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Первый вариант разработанной в Гидрометцентре СССР системы ал­ горитмов оперативной первичной обработки аэрологической и синопти­ ческой информации, поступающей в ЭВЫ по линиям связи, был описан в [II]. В настоящей работе дано описание нового варианта системы, созданного авторами в силу следующих обстоятельств.

1. Хотя алгоритмы опознавания и раскодирования метеорологичес­ ких сообщений были описаны в [II] на языке АЛГОЛ-60 с применением лишь небольшого количества специальных стандартных программ для работы с частями машинного слова, принятая в [II] схема размеще­

ния телеграфной информации в памяти машины и ее анализа

привела

к

существенной машинной ориентации получившегося описания

системы.

Поэтому одной из основных целей создания нового варианта

системы

было значительное уменьшение степени зависимости ее описания

от

особенностей конкретной машины.

2. Опытная эксплуатация первого варианта системы показала, что

для удобства дальнейшей

переработки данных наблюдений

первичная

обработка должна помимо

этапа опознавания и раскодирования сооб­

щений включать еще этап сортировки и упорядочения, а для удовлет­ ворения требований различных потребителе!! необходимо осуществлять опознавание в общем потоке поступающей информации сообщений опре­

деленных видов одновременно

за все сроки наблюдения, а не

только

за два срока, как это имело

место в [II]. С учетом этих

требова­

ний в новый вариант системы внесены некоторые изменения в алгорит­ ме опознавания сообщений; был написан новый блок, выполняющий сор­

тировку опознанных сообщений.

 

 

В результате опытной эксплуатации

системы выявились также

неко­

торые особенности рабочей программы,

выдаваемой транслятором

Q

АЛГОЛа на большой ЭВМ Гидрометцентра СССР, учет которые при выбо­ ре структуры АЛГОЛ-тѳкста (использование блоков, процедур,переклю­ чателей и др.) позволяет повысить эффективность получаемой рабочей

программы. Выявленные особенности транслятора привели к существен­ ному изменению структуры АЛГОЛ-тѳкста алгоритма опознавания сооб­

щений

сравнительно с [II].

 

3.

В связи с введением в действие

с I января 1972 г. принятых

на 5—

й сессии Комиосни по синоптической

метеорологии BU0 измене­

ний метеорологических кодов необходимо было внести соответствую­ щие изменения в алгоритмы опознавания и раскодирования сообщений.

Для полноты и законченности изложения в настоящее издание вклю­ чены некоторые алгоритмы, описанные в [II] и не подвергшиеся в но­ вом варианте системы значительной переработке.

ВВЕДЕНИЕ

Для выполнения требований, предъявляемых к гидрометеорологичес­ кий службам, необходим обширный обмен метеорологической информаци­ ей и быстрая ее переработка. В связи с этим в гидрометслужбах мно­ гих стран уделяется большое внимание создании автоматизированных систем сбора, переработки и распространения метеоинформации. Чет­ вертый конгресс Всемирной метеорологической организации (ВМО, Же­ нева, 1963 г.) принял решение о создании Всемирной службы погоды как мировой метеорологической системы, состоящей из координируе­ мых национальных технических средств и служб, главная задача кото­ рой заключается в обеспечении всех членов ВМО метеорологической информацией, необходимой для оперативных и научных целей.

В связи с планированием Всемирной службы погоды, одной из трех составных частей которой должна стать Глобальная система обработ­ ки данных, в ряде публикаций ВМО обсуждаются различные вопросы создания алгоритмов автоматизированной переработки метеорологичес­ кой информации [23,25,29,30,33,34 и др.] . Наряду с рассмотрением методов решения тех или иных конкретных задач во многих работах указывается на необходимость подробной документации и детального описания создаваемых алгоритмов.

Однако, как отмечается в [33], даже при наличии детального опи­

сания

алгоритмы,

написанные на языке вычислительной машины

иди

языке

ассемблера,

могут непосредственно использоваться только

на

той машине, на которой они реализованы. Внедрение таких алгорит­ мов на других вычислительных машинах требует значительных усилий. В работе [23] отмечается, что затраты труда на создание алгорит­ мов обработки данных могли бы быть значительно сокращены,если ал­

горитмы, созданные в одном метеорологическом центре, можно

было

бы использовать в. других центрах,

что будет возможно, если

алго­

ритмы (или.большая их часть) будут

написаны на международном

ал­

горитмическом языке, трансляторы с которого существуют на многих вычислительных машинах. В [23] отмечается также, что было бы боль­ шим преимуществом, если в центрах, разрабатывающих алгоритмы об­ работки данных, использовался один из стандартных языков: АЛГОЛ-60 или ФОРТРАН-4. Для повышения эффективности получаемых программ или в тех случаях, когда в алгоритмическом языке отсутствуют необходи­ мые для описания алгоритма средства, отдельные части алгоритма можно писать на языке ассемблера или языке вычислительной машины.

Описание алгоритмов на алгоритмическом явыкѳ важно и с той точ­ ки зрения, что это позволит создать международный фонд алюритмоі для использовании их всеми членами ВМО (331

'j

Создание системы автоматизированной обработки данных в метео­ центрах предполагает, как известно [3], автоматизацию четырех ос­ новных этапов процесса переработки метѳоинформации: первичной об­ работки данных, объективного анализа метеорологических полей,прог­ ноза мѳтѳоэлѳмѳнтов и выдачи переработанной информации. Настоящая работа посвящена вопросам математического обеспечения автоматиза­ ции первого этапа процесса переработки оперативной метѳоинформа­ ции - первичной обработки данных срочных наблюдений. В работе рассматривается система алгоритмов первичной обработки некоторых видов метеорологической информации, для описания которой использо­ ван алгоритмический язык АЛГОЛ-60 и некоторые свойства транслято­ ра с языка АЛГОЛ-60 на язык вычислительной машины.

Различные варианты систем первичной обработки оперативной метео­

рологической

информации (ПОСШИ)

разработаны

во многих метеоцентрах

[2,4,6,11,20,27,28 и др.] . Довольно полная

библиография

о подоб­

ных системах,

а такие достаточно

детальное

рассмотрение

ряда су­

ществующих систем приводится в [3]. Некоторые

системы применяются

в ежедневной оперативной работе, причем, как

отмечает К.Г.Хинкель-

ман [28], в каждом центре используется своя собственная система;

причина этого заключается в недостаточности публикаций по

этому

вопросу. В [3] отмечается, что

в литературе имеется

сравнительно

немного подробных описаний схем первичной обработки

метеорологи­

ческой информации, применяемых

в оперативной работе

крупных метео-

центров.

 

 

 

Однако причина уникальности

каждой программы или

системы

пер­

вичной обработки данных заключается, по-видимому, не столько в не­ достаточном количестве подробных описаний применяемых схем обра­ ботки, сколько в отсутствии публикаций самих алгоритмов первичной

обработки

метѳоинформации,

так как создание действующей

сиотемы

даже при

наличии подробного

описания схемы обработки, представля­

ет собой

достаточно сложную

задачу. Это позволяет надеяться, что

данная работа внесет некоторый вклад в решение проблемы унифика­ ции систем первичной обработки данных наблюдений.

В написании АЛГОЛ-тѳкста и отладке отдельных алгоритмов данно­ го варианта системы принимали участие стажер из АРЕ г. Мохамед На­ билъ Эль Шаркави и сотрудники Гидрометцентра СССР Е.М.Гуральник

иВ.Ü.Ремезов.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА АЛГОЛ-60

■ІЛЯ ОПИСАНИЯ

АЛГОРИТМОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

. ; Для решения задач численного

прогноза и некоторых задач

объективного анализа метеорологических полей в настоящее

время уже

достаточно

широко используется ориентированный на задачи

вычисли­

тельного характера алгоритмический

язык АЛГОЛ-60 [I] и

транслято­

ры с этого

языка, существующие для

большинства находящихся в экс­

плуатации

в Совитском Союзе вычислительных машин.

 

Поскольку алгоритмы первичной обработки метеорологической ин­ формации относятся к классу информационно-логических задач,исполь­

зование алгоритмических языков для их описания затруднено

тем,что

существующие высокоразвитые языки программирования

( PL/I

 

или

АЛГОЛ-68), позволяющие описывать алгоритмы

решения

подобных

задач,

еще совершенно недостаточно распространены

в смысле наличия

соот­

ветствующих трансляторов, а широко распространенные языки

АЛГОЛ-60

иФОРТРАН не приспособлены для описания логических задач. Необходимость решать задачи логической обработки метеорологичес­

кой информации и состояние автоматического программирования дела­ ют актуальным вопрос поиска средств для автоматизации программиро­ вания соответствующих алгоритмов, а широкое распространение языка АЛГОЛ-60 и наличие трансляторов с этого языка для многих вычисли­ тельных машин вызывает необходимость поиска путей для использова­ ния языка АЛГОЛ-60 при решении указанных задач. По использованию АЛГОЛа и его модификаций для описания алгоритмов информационно-ло­ гических задач имеется большое количество отечественных и зарубеж­ ных работ [5,17,18,26,31 и др. ] , однако содержащиеся в них п р и ­ ложения сложно осуществить* . Средства использования языка АЛГОЛ60 и трансляторов с этого языка для описания и автоматического

*Обзор работ по использованию АЛГОЛ-СО при решении логических задач имеется в каніишагскоЛ диссертации О, At. Кастина 'Алгоритмы первичной обработки оперативной метеорологическпП информации и средства их реализации', Гидрометцентр СССР, М.,1Ѳ71.

7

программирования алгоритмов, реализующих те или иные принципы ло­ гической обработки информации, допускающие простую реализацию, из­ ложены в [ 8 , 9 , Ц J.

1.2. Отметим некоторые особенности АЛГОЛ-транслятора TAB и вы­ числительной машины Гидрометцентра СССР, на которой была реализова­ на рассматриваемая система ПООМИ. Из особенностей вычислительной машины необходимо принять во внимание лишь следующие: длина машин­ ного слова составляет 48 битов, оперативная память содержит 64К,

По описанию Boolean

А транслятор TAB отводит для

помещения

значения логической переменной

А отдельное машинное

слово,

при­

чем для представления значения переменной А

в соответствующем ей

слове используется один

сорок

седьмой бит,

если считать все

биты

слова пронумерованными справа налево. Значение некоторой логичес­

кой переменной истинно

(true ). если сорок седьмой бит соответст­

вующего ей слова имеет

значение 0,

и ложно (false), если

значе­

ние указанного бита I.

 

 

 

 

 

Операция логического

отрицания

А

инвертирует

значение со­

рок седьмого бита слова, соответствующего переменной

А.

Операции

логического умножения

А л В и логического сложения

А ѵ в

из-за

отмеченной выше специфики представления

значений true и

false

выполняются, соответственно,при помощи команд побитного логическо­

го

сложения и умножения слов, содержащих значения переменных

А

и

В.

Тождество

А =

В

проверяет

на тождественность

 

толь­

ко

значения

сорок

седьмых

битов

слов-операндов, результат

также

помещается

в

сорок

седьмой

бит.

Проверка

условия

if

< логическое выражѳниѳ>

then

выполняется по значению

одного

бита

слова,

содержащего

 

значение,

полученное

в результате

вычис­

ления стоящего в условии логического выражения. Присвоение значе­ ний логических выражений, получающихся в результате их вычисления,

одной или нескольким переменным выполняется в TAB при помощи

ко­

манд передачи всего значения машинного слова. В частности,

опера­

тору В: = true

соответствует команда засылки в В нулевого

слова.

 

 

Некоторые из операций над частями машинных слов реализованы на

основе использования имеющегося в TAB механизма обращения к стан­

дартным программам

(СП), написанным на языке вычислительной

маши­

ны и включенным в библиотеку операционной системы. В связи с этим

приведем основное содержание правил использования СП в

програм­

ме на входном языке транслятора TAB.

 

 

Обращение к содержащимся в библиотеке СП осуществляется

по­

средством оператора процедуры-кода SP . Описание процедуры-кода

обращения к СП включается в программу программистом и имеет

вид:

procedure S P ; l ib r a r y ( ‘ б б і’ ) ,

8

где*66і’ - строка, задающая номер СП, реализующей обращения к СП библиотеки. Оператор процедуры, выполняющий обращение к СП библио­

теки

с номером N

, имеет

вид

 

 

 

SP ( V

, а, ъ , ... , к

); ,

где

а, ъ, ... ,к

являются фактическими

параметрами исполь­

зуемой СП, определяющими ее работу. В качестве

фактических пара­

метров оператора обращения к СП разрешается использовать: I) поло­ жительные числа (числа без знака), 2) простые переменные, 3) иден­

тификаторы массивов,

4)

идентификаторы меток

и 5) строки

вось­

меричных цифр.

При

этом,

если используется фактический параметр

первых четырех типов, то в обращении к СП- N

, формируемом

СП-

661, указывается

адрес фактического параметра,

а фактический

па­

раметр-строка задает информацию в виде двоичной константы. Операции над машинными словами, необходимые для обработки плот­

но размещенных в памяти

3BU данных,

были

реализованы при

помощи

рассмотренных ниже

средств.

 

 

 

 

 

1.3.

Отмеченная в предыдущем разделе специфика представления в

TAB логических значений

true и faia«

и программирования

логи­

ческих выражений

А Л В

и А ѵ в

не позволяет

использовать

зна­

ки операций

л и

ѵ

в их обычном

смысле при

работе с

частями

машинного слова, так как для выполнения побитного логического ум­

ножения слов А и В пришлось

бы писать

выражение

А ѵ В, а для

выполнения побитного логического

сложения

двух слов

необходимо

было бы писать

выражение АлВ .

С другой

стороны,

использование

знаков л и

V

в

одном алгоритме

для изображения обычных алголь-

ных операций

над

логическими переменными

и операций

над машинными

словами затрудняло бы написание и чтение такого алгоритма. По этим причинам для обозначения операции побитного логического умножения двух слов и операции побитного логического сложения двух слов бы­

ли введены, соответственно, символы * и

I

(для обозначения

опорации умножения на машине Гидрометцентра СССР используется

знак

"х" ). Эти символы внесены в таблицу

символов

транслятора

TAB и при работе блока ввода, выполняющего перекодировку основных

символов языка во внутренний двоичный код,

символу

*

ставится#

соответствие то же самое двоичноо число, что

и символу

ѵ

,а сим­

волу

I

то же самое число,

что

и символу

л

. При печати АЛГОЛ-

тѳкста

на алфавитно-цифровое

печатающее

устройство

(АЦПУ)

сим­

волу

I

соответствует символ

*

, а символу

* соответствует

такой

ко

символ.

 

 

 

 

 

 

 

р

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ