Особенности и достоинства децентрализованных распределённых систем управления.

БИЛЕТ 1

Особенности и достоинства децентрализованных распределённых систем управления.

В практике автоматического регулирования и управления преобладающими становятся распределенные децентрализованные МПАС. Их особенностью является не столько рассредоточенное расположение аппаратуры, сколько разделение общей функции управления и обработки информации на несколько слабо связанных функций и распределение этих функций между несколькими МП или микро ЭВМ.

В отличие от централизованных в распределенных МПАС отсутствует явно выраженный центр обработки информации и вместо этого имеется большое число активных средств управления и обработки способных вмешиваться в работу системы, что обуславливает новую организацию управления взаимодействием подсистем и устройств системы.

Достоинства: свободная программируемость и точность; высокая живучесть, характерная для классических децентрализованных аналоговых систем регулирования и управления.

 

Методы адресации микропроцессора. Прямая адресация.

Во всех МП используется двоичная адресация памяти и периферийных устройств. При написании программ для задания адресов могут использоваться как десятеричная, так и восьмеричная или шестнадцатеричная системы счисления, что в каждом конкретном случае определяется характеристиками ассемблера.

Обычно в МП отсутствует возможность адресации отдельного бита данных. Тем не менее, имеются команды, оперирующие с отдельными битами данных, расположенными в специальных регистрах. Такие команды неявным способом адресуют бит информации.

В командах с прямой адресацией поле адреса содержит адрес операнда, который выбирается из основной памяти. С учетом того, что шина адреса 16-разрядная, и шина данных, по которой передаются команды, 8-разрядная, все команды с прямой адресацией памяти трехбайтные. И наконец, в командах с непосредственным операндом адресное поле содержит сам операнд. Эти команды — двухбайтные.

Сравнивая различные способы адресации команд и данных в МП, можно сделать следующие выводы.

Прямая адресация данных представляется наиболее удобной с точки зрения программиста МП-системы. Однако многобайтные команды занимают много места и памяти, а их выполнение требует многократных обращений к памяти МП-системы. Поэтому рассчитывать на высокую производительность МП-системы, в программе работы которой большинство команд использует прямую адресацию данных, не приходится.

 

БИЛЕТ 2

Архитектура микропроцессора, в котором связь между базовыми блоками осуществляется по системным шинам

 центральный процессор соединен со всеми устройствами через системные шины. Физически шины представляют собой печатные проводники или кабели, к которым подключаются все блоки системы. Однонаправленная шина адреса лаетс возможность устройству управления выбирать любое слово в памяти или любое входное и выходное устройство, соответствующей комбинацией 1 и 0 на шине. Двунаправленная шина данных позволяет передавать информацию от устройства ввода в память

Архитектуру микропроцессора характеризуют:     

1. Система команд2. Типы и форматы обрабатываемых данных3. Режимы адресации4. Количество и распределение регистров5. Принципы взаимодействия с памятью и устройствами ввода-вывода.А также микроархитектура: число конвейеров, количество ступеней конвейера

 

БИЛЕТ 3

БИЛЕТ 4

БИЛЕТ 5

Устройства ввода/вывода.

В системах управления производственных процессов всегда имеются датчики параметров кнопок переключателей на пультах ручного управления и др. устройства ввода информации. Атак же множество выходных устройств, например: исполнительные механизмы включения/выключения агрегатов, устройство задания уставков регулятора, органы регистрации и индикации. Некоторые из устройств ввода/вывода могут находиться на расстоянии нескольких десятков метров от ЦП. А другие на той же плате, на которой расположен процессор. Независимо от расстояния все такие устройства называются внешними т.к. они не имеют непосредственного контакта с шинами адреса и данных микропроцессора.

Буфером обычно называют устройство, соединяющее две несхожие системы с целью согласования их характеристик и обеспечение возможности совместной работы. Буфер может согласовывать уровни сигналов внутренней шины процессоров с уровнями сигналов внешних устройств. В данном случае буфер это регистр, который может осуществлять временное хранение информации.

Буферный регистр с контроллером ввода/вывода образует соответственно порт ввода или порт вывода для каждого внешнего устройства системы, должен быть отдельный порт, но контроллер ввода/вывода

 

БИЛЕТ 6

Ввод/вывод по прерываниям.

Режим ввод/вывод по прерываниям называемый так же форсированный подразумевает, что действие передачи информации инициируется самими периферийными устройствами, которые генерируют сигналы запроса на обслуживание. При восприятии сигнала запроса ЦП прерывает выполнение текущей программы, запоминает ее состояние, а затем находит устройство запросившее обслуживание и осуществляет обмен данными, после завершения обмена восстанавливается состояние прерванной программы и возобновляется ее выполнение. В таком режиме на ввод/вывод расходуется гораздо меньше времени, чем в программно-управляемом. Поэтому система может выполнить больший объем полезной работы.

 

БИЛЕТ 7

БИЛЕТ 8

БИЛЕТ 9

БИЛЕТ 10

БИЛЕТ 11

БИЛЕТ 12

БИЛЕТ 13

БИЛЕТ 14

БИЛЕТ 15

Регистры общего назначения.

Как уже отмечалось, вычислительные ресурсы МП во многом определяются числом, составом и назначением регистров блока РОН. Обычно этот блок содержит от 4 до 16 регистров. В общем случае регистры МП служат для хранения операндов, промежуточных результатов, для формирования адресов, а в некоторых МП — и в качестве внутреннего регистрового стека.

Сложности проектирования МП - систем, порождаемые малым числом регистров общего назначения, преодолеваются путем использования в блоке РОН специализированных регистров. Для реализации методов непрямой адресации команд и данных в составе блока регистров МП выделяются специальные регистры, назначение которых — указывать адреса ячеек, где хранятся операнды, что позволяет иметь в команде ограниченное число разрядов, необходимое только для указаний этих специальных регистров.

Особенностью блока РОН микропроцессора является наличие в его составе схемы инкрементора/декрементора (INС/DEC), которая позволяет производить операции автоадресации с приращением (+/-) непосредственно в блоке РОН при обработке адресов, команд и данных, что освобождает АЛУ от выполнения операций над адресами.

Буферные регистры временного хранения данных TEMP построены по простейшему принципу динамического хранения переменных на емкостях затворов МОП-транзисторов. Они позволяют простейшими аппаратными средствами выполнять довольно сложные операции «перетасовки» данных не только между регистрами блока РОН, но и между регистрами, аккумулятором и внешней памятью.

 

БИЛЕТ 16

Регистры общего назначения.

Как уже отмечалось, вычислительные ресурсы МП во многом определяются числом, составом и назначением регистров блока РОН. Обычно этот блок содержит от 4 до 16 регистров. В общем случае регистры МП служат для хранения операндов, промежуточных результатов, для формирования адресов, а в некоторых МП — и в качестве внутреннего регистрового стека.

Сложности проектирования МП - систем, порождаемые малым числом регистров общего назначения, преодолеваются путем использования в блоке РОН специализированных регистров. Для реализации методов непрямой адресации команд и данных в составе блока регистров МП выделяются специальные регистры, назначение которых — указывать адреса ячеек, где хранятся операнды, что позволяет иметь в команде ограниченное число разрядов, необходимое только для указаний этих специальных регистров.

Особенностью блока РОН микропроцессора является наличие в его составе схемы инкрементора/декрементора (INС/DEC), которая позволяет производить операции автоадресации с приращением (+/-) непосредственно в блоке РОН при обработке адресов, команд и данных, что освобождает АЛУ от выполнения операций над адресами.

Буферные регистры временного хранения данных TEMP построены по простейшему принципу динамического хранения переменных на емкостях затворов МОП-транзисторов. Они позволяют простейшими аппаратными средствами выполнять довольно сложные операции «перетасовки» данных не только между регистрами блока РОН, но и между регистрами, аккумулятором и внешней памятью.

 

БИЛЕТ 17

БИЛЕТ 18

БИЛЕТ 19

БИЛЕТ 20

БИЛЕТ 21

БИЛЕТ 22

БИЛЕТ 23

Ввод/вывод по прерываниям.

Режим ввод/вывод по прерываниям называемый так же форсированный подразумевает, что действие передачи информации инициируется самими периферийными устройствами, которые генерируют сигналы запроса на обслуживание. При восприятии сигнала запроса ЦП прерывает выполнение текущей программы, запоминает ее состояние, а затем находит устройство запросившее обслуживание и осуществляет обмен данными, после завершения обмена восстанавливается состояние прерванной программы и возобновляется ее выполнение. В таком режиме на ввод/вывод расходуется гораздо меньше времени, чем в программно-управляемом. Поэтому система может выполнить больший объем полезной работы.

 

БИЛЕТ 24

Устройства ввода/вывода.

В системах управления производственных процессов всегда имеются датчики параметров кнопок переключателей на пультах ручного управления и др. устройства ввода информации. Атак же множество выходных устройств, например: исполнительные механизмы включения/выключения агрегатов, устройство задания уставков регулятора, органы регистрации и индикации. Некоторые из устройств ввода/вывода могут находиться на расстоянии нескольких десятков метров от ЦП. А другие на той же плате, на которой расположен процессор. Независимо от расстояния все такие устройства называются внешними т.к. они не имеют непосредственного контакта с шинами адреса и данных микропроцессора.

Буфером обычно называют устройство, соединяющее две несхожие системы с целью согласования их характеристик и обеспечение возможности совместной работы. Буфер может согласовывать уровни сигналов внутренней шины процессоров с уровнями сигналов внешних устройств. В данном случае буфер это регистр, который может осуществлять временное хранение информации.

Буферный регистр с контроллером ввода/вывода образует соответственно порт ввода или порт вывода для каждого внешнего устройства системы, должен быть отдельный порт, но контроллер ввода/вывода

 

БИЛЕТ 25

Организация последовательного интерфейса при передаче информации в асинхронном режиме.

При асинхронном обмене МП анализирует состояние ВУ и/или момент завершения обмена. Временные характеристики в этом случае могут определяться ВУ.

В асинхронном режиме используется старт-стопный принцип передачи: стартовый бит запускает приемник и синхронизирует его работу. Стоповый бит используется, как и контрольный, для проверки правильности передачи: если на месте стопового бита не будет обнаружен высокий уровень напряжения, то образуется сигнал “Ошибка формата”.

Для организации последовательного интерфейса необходимо преобразовать выходные данные из параллельного формата в последовательный. Нужно так же добавить стартовый и стоповый биты, отмечающие начало и конец каждого символа, а так же образовать биты контроля четности, с помощью которого приемное устройство по изменению суммы единиц обнаруживает признак ошибки. На приемном конце требуется сделать обратное преобразование – из последовательного в параллельный формат, распознать и исключить биты “Старт” и ”Стоп”, а так же произвести проверку четности (нечетности). Необходимо, кроме того, сформировать слово состояния, отдельные разряды которого показывают, получены ли данные и готовы ли получатели к их приему. Другие разряды слова состояния указывают на наличие ошибок в полученных данных.

 

БИЛЕТ 26

Устройства ввода/вывода.

В системах управления производственных процессов всегда имеются датчики параметров кнопок переключателей на пультах ручного управления и др. устройства ввода информации. Атак же множество выходных устройств, например: исполнительные механизмы включения/выключения агрегатов, устройство задания уставков регулятора, органы регистрации и индикации. Некоторые из устройств ввода/вывода могут находиться на расстоянии нескольких десятков метров от ЦП. А другие на той же плате, на которой расположен процессор. Независимо от расстояния все такие устройства называются внешними т.к. они не имеют непосредственного контакта с шинами адреса и данных микропроцессора.

Буфером обычно называют устройство, соединяющее две несхожие системы с целью согласования их характеристик и обеспечение возможности совместной работы. Буфер может согласовывать уровни сигналов внутренней шины процессоров с уровнями сигналов внешних устройств. В данном случае буфер это регистр, который может осуществлять временное хранение информации.

Буферный регистр с контроллером ввода/вывода образует соответственно порт ввода или порт вывода для каждого внешнего устройства системы, должен быть отдельный порт, но контроллер ввода/вывода

 

БИЛЕТ 27

БИЛЕТ 28

БИЛЕТ 29

Параллельный интерфейс

Программируемый параллельный интерфейс (ППИ) (адаптер параллельной связи) служит для связи микропроцессора с дискретными или аналоговыми объектами, в качестве которых могут быть датчики аналогового или дискретного типа или аналогичные исполнительные устройства. Этот структурный блок работает независимо от микропроцессора по собственной программе, представленной в виде управляющего слова.

Буфер шины данных предназначен для промежуточного хранения цифровых сигналов перед их передачей в шину данных или во внутреннюю шину ППИ. В качестве этих сигналов могут быть команды управления для самого ППИ или цифровые сигналы, предназначенные для передачи внешним устройствам, или сигналы, снимаемые с внешних устройств.

В регистре управления хранится управляющее слово, которое является программой для управления работой ППИ. Исполнение этой программы производится устройством управления с учетом команд поступающих от микропроцессора через шину управления. Буферы портов служат для непосредственного подключения к ним периферийных устройств в виде датчиков или приводов исполнительных устройств.

Работа конкретного порта при вводе сигнала происходит следующим образом. По команде «Чтение», которая поступает от микропроцессора по шине управления, сигнал аналогового датчика кратковременно поступает через АЦП в буфер порта, откуда по внутренней шине он передается в буфер шины данных, а затем по шине данных в микропроцессор. После этого буфер порта обнуляется в ожидании приема нового сигнала по новой команде «Чтение».

 

БИЛЕТ 30

Режимы ввода-вывода информации

В микропроцессорных системах управления технологическими процессами имеется большое число внешних устройств. Для взаимодействия с ними могут использоваться четыре основных режима ввода – вывода:

-программно-управляемый;

-взаимодействия;

-передачи управления;

-ввода-вывода по прерываниям

Программно – управляемый ввод-вывод означает, что все действия по обмену информацией с внешними устройствами выполняются командами в прикладной программе. Этот режим называют также синхронным обменом. В таких системах шина данных всегда находится под контролем центрального процессора, который управляет направлением передачи и временем обмена.

В режиме взаимодействия центральный процессор должен сначала получить сигнал готовности от внешнего устройства. Если внешнее устройство не готово к обмену данными, система будет ожидать, не выполняя при этом никаких действий.

Асинхронная система передачи данных достаточно удобна и надежна, поскольку в организации участвуют оба устройства. Если одно из периферийных устройств неисправно или включено, то обмен данными не состоится, о чем можно легко уведомить систему.

Режим ввода – вывода с передачей управления характеризуется тем, что на время передачи данных действие центрального процессора приостанавливается и он отключается от шин адреса и данных. Образно говоря, управление шинами захватывает то внешнее устройство, которое берет на себя инициативу в организации обмена данными.

 

БИЛЕТ 1

Особенности и достоинства децентрализованных распределённых систем управления.

В практике автоматического регулирования и управления преобладающими становятся распределенные децентрализованные МПАС. Их особенностью является не столько рассредоточенное расположение аппаратуры, сколько разделение общей функции управления и обработки информации на несколько слабо связанных функций и распределение этих функций между несколькими МП или микро ЭВМ.

В отличие от централизованных в распределенных МПАС отсутствует явно выраженный центр обработки информации и вместо этого имеется большое число активных средств управления и обработки способных вмешиваться в работу системы, что обуславливает новую организацию управления взаимодействием подсистем и устройств системы.

Достоинства: свободная программируемость и точность; высокая живучесть, характерная для классических децентрализованных аналоговых систем регулирования и управления.

 

1234567Следующая ⇒

Поделиться: