Основные понятия систем цифрового управления.
Задача – программа, загруженная в память и готовая к использованию.
Процесс – действие процессора по выполнении. Задачи.
Многозадачныйрежим – процессор продвигает решение нескольких задач порциями-квантами, т.е. работа процессора квантуется по времени.
Процессор – блок СУ, извлекающий команды из памяти и выполняющий их.
Режим реального времени – управление в темпе протекающего процесса. Управление должно быть без существенных задержек. В таких системах применение внутренних циклов ограничено.
Контроллер (микроконтроллер) – специализированная вычислительная система с характерной структурой блок-схемы рабочей программы ( рис. ).
Рис. 2 Блок-схема рабочей программы.
Программируемый контроллер – модульная система для организации проектно-компануемых устройств цифрового управления.
Цифровое управление – это управление для формирования управляющего воздействия в соответствии со следующим алгоритмом.
Рис. Алгоритм ЦУ
λ- внешнее воздействие на объект (возмущения)
φ- отклонение регистрируемой величины от заданного значения
µ- управляющие воздействие
µ=f(φ)- закон управления
Мини- ЭВМ – ВМ, имеющая следующие признаки:
1. Короткое машинное слово, отсюда: малый объем оборудования, стоимость, надежность. Машинное слово – расчетная порция данных (байт, 2 байта – слово, 4 байта – двойное слово), обрабатываемых за один цикл.
|
|
|
2. Высокое быстродействие, обеспечивающее управление в реальном масштабе времени, в темпе протекания управляемых процессов.
3. Развитая система связей с внешним миром (устройства сопряжения) – с датчиками, исполнительными механизмами, линиями связи и т.п.
4. Простая архитектура и система команд, доступные инженерам – не специалистам вычислительной техники.
Встроенные системы (embedded) – это ВС, где вычислительное устройство является частью системы управления некоторым изделием, жестко запрограммированной на выполнение определенных функций. Пример встроенной системы – программируемый контроллер.
Тенденции цифрового управления:
а) увеличение мощности центральной ЭВМ;
б) распределение задач между ЭВМ и программируемыми контроллерами, связанными локальной вычислительной сетью. Обеспечивает обмен файлами заданий.
Распределенные системы управления – СУ с программируемыми контроллерами, объединенными в сеть с помощью линий связи.
Вычислительная сеть – сеть ЭВМ – совокупность цифровых систем, ресурсы которых (внешняя память, программы, находятся в общем пользовании). По каналам связи между участниками – узлами сети передаются файлы (программы, результаты расчетом) и задания. Один контроллер может запускать программу другого МК.
|
|
|
Достоинства ВС:
а) повышение надежности. При выходе из строя одного узла его функции передаются другому. Живучесть.
б) перераспределение нагрузки.
в) адаптация к изменениям технологий.
Цель курса: познакомиться с принципами построения управляющих устройств на базе цифровых систем.
Вопрос 4
Архитектура ЭВМ. Основные понятия.
Архитектура – структура вычислительной системы с точки зрения пользователя. Определяется составом программно-доступных блоков и набором команд.
Пример: простейшая архитектура фон-неймановского типа: память, процессор, ВУ.
Основным базовым элементом машины является ее память, содержащая большое количество ячеек, рассчитанных на хранение одного машинного слова каждая. В микропроцессорных системах, как правило, ячейки памяти байтовые, 8-разрядные, каждой ячейке присвоен отдельный номер – физический адрес. Нумерация, как значение физического адреса, двоичная. Это позволяет автоматически манипулировать содержимым ячеек и адресами.
Содержимым любой из ячеек может быть команда, данные, либо код символа. В данный момент времени можно обратиться только к одной ячейке: прочесть содержимое, новое значение. Память типа RAM – random access memory (ОЗУ), применяется для хранения текущих, изменяющихся данных. Память типа ROM (ПЗУ) – read only memory – применяется для хранения команд и данных, не изменяемых при эксплуатации машины.
|
|
|
Рис. ОЗУ (RAM)
Процессор – блок, обеспечивающий поочередную выборку команд из памяти и их исполнение.
Рис. – процессор и его программно-доступные узлы и внешние устройства.
Процессор содержит следующие программно-доступные узлы:
1. РС (program counter) – программный счетчик или IP (instruction pointer) – указатель команд. Это регистры, указывающие адрес команды, которая последует за выполненной. Обычно команды программы размещены в последовательных ячейках памяти. При этом в каждом цикле исполнения команды содержимое РС увеличивается на единицу. Предусмотрена переустановка РС командами перехода. При этом говорят, что управление передается в другую область памяти, другой ветви программы.
2. Аккумулятор – регистр, принимающий результат выполнения команды от АЛУ.
3. Регистр флагов – хранит признаки предыдущей операции по признакам: ><=0, четность, перенос. Необходим для организации условных переходов. Практически все алгоритмы включают переходы по условию типа IF … THEN Для выполнения команд этого типа предусмотрена, что АЛУ результат каждой операции проверяет по нескольким признакам: знак (-/+); (=0\не =0); наличие переноса, четность: сумма значащих бит является четной или нет. В зависимости от итогов проверки устанавливаются в ло.1 либо 0 специально выделенные биты регистра FLAGS(биты условий). На основе значений битов условий определяется результат команд условного перехода.
|
|
|
4. SP – указатель стека. Стек – неявно адресуемая область памяти, обеспечивает эффективное использование подпрограммы.
Таким образом РС, А, FLAGS, SP – программно-доступные узлы процессора. Набор команд включает несколько типов пересылок данных между памятью и регистрами процессора, арифметические и логические операции.
Внешние (по отношению к процессору, памяти) периферийные устройства преобразуют данные из внешней, общеупотребительной формы десятичных величин, текстов, измеряемых параметров в двоичную машинную форму и заносят их в память, либо аккумулятор. К ВУ относятся клавиатура, дисплей, дисководы, измерительные преобразователи.
Вопрос 5
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 829; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!