Материал: spora

Для нестационарного объекта ур-е:

матрицы зависят от времени

10. Расчет ЛСА с исп-ем Z-преобразований

Синтез CAP, основанный на по­строении желаемой логарифмиче­ской амплитудной и фазовой характеристик, полученных с помощью билинейного преобразования, со­стоит в следующем:

а) по требованиям точности (или коэффициентам добротностей) стро­им низкочастотную часть желаемой логарифмической амплитудной характеристики относительно псевдо­частоты ;

б) с помощью номограмм Солодовникова по пока­зателям качества σ_m и t_p находим частоту среза , через которую про­водим логарифмическую амплитуд­ную характеристику с наклоном —20 дБ/дек;

в) строим во всем диапазоне псев­дочастот логарифмическую характе­ристику неизменяемой части Н_н( ), проходящую через точку =1;

г) высокочастотную часть желае­мой логарифмической амплитудной характеристики Н_ж( ) выбираем аналогичной Н_н( );

д) по точкам излома Н_ж( ) вы­числяем желаемую логарифмиче­скую фазовую характеристику Θ_ж( ), которую наносим на полулогарифмическую бумагу, и опреде­ляем запасы устойчивости по фазе γ_Ф и модулям ±Н_м. Если они сов­падают с данными технических условий, то построение желаемой ха­рактеристики на этом заканчивает­ся. После этого можно приступить к формированию программ коррекции, реализуемых на микропроцессорах или микроЭВМ.

ЭВМ

1. Хар-ки логич. эл-тов

Все хар-ки логич. эл-тов делятся на 2 гр.: статические и динамич. К статич. относ-ся:

напряж-е представления логич. 1;

напр-е предст-я логич. 0; сущ-ют эл-ты с прямой логикой и с обратной

коэф-т объединений по входу – опр-ся кол-вом переменных, кот. могут восприниматься одновременно;

коэф-т разветвления по выходу

К динамич. отн-ся:

время перехода из лог. 1 в лог. 0;

макс. частота срабатывания элемента (частота переключения) (опред-ся макс. частотой переключения элемента, при котором сохраняется логика работы ус-ва.

2. Методы оптимизации логич. эл-тов

Карты Карно – один из методов оптимизации логич. эл-тов. Это графическая форма записи логических фун-й, при кот. каждому минтерму в карте Карно соотв-ет 1 клетка, причем минтерм в соседних клетках карты Карно отличается на 1 переменную. С помощью карт Карно можно получить оптимизированную логическую функцию, которая будет удовлетворять заданной таблице истинности.

3. Виды АЛУ

АЛУ предназначено для выполнения А и Л операций над кодами чисел. АЛУ хар-ся след. пар-ми:

разрядность – макс. длина обрабатываемого слова. Разрядность АЛУ опр-ся разрядностью МП, в кот. входит АЛУ;

реализуемый набор операций (+-*/);

формат обрабатываемых слов;

способ построения и функционирования (синхронные, асинхронные, универсальные, функциональные, комбинационные, с элементами памяти)

6. Виртуальная организация памяти

При ВОП поль-ль работает с одноуровневой памятью, т.е. считает, что вся необх. @ храниться в ОП машины. Организация обмена между ОП и внеш. ЗУ берет на себя аппаратная часть ЭВМ. Для реализации динамического распределения памяти все адресное пространство исп-мой программы разбивается на страницы и каждой странице уст-ся в соотв-е опред. уч-к адресного простр-ва физич. памяти машины. Обмен @ между вирт. памятью и физической памятью чаще всего орг-ся с пом. страничной таблицы, причем для каждой программы создается своя страничная таблица, кот. при выполнении программы хранится в ОП и пост. обновляется с учетом динамики обмена @ между ОП и внеш. ЗУ. Когда программа обращается к странице вирт. адресации, кот. в дан. мом. хранится ан ВЗУ, эта страница перебрасывается в ОП и меняет ее адрес в страничной таблице. При этом из ОП удаляется страница, к кот. не было обращения за опр. прошедшее время. Адресация строк @ как в вирт. странице, так и в физической странице одинакова, т.е. при поиске @ на физич. носителе меняется только адрес страницы, номер строки сохраняется. Номер стр. на ВЗУ имеет адрес, сост. из номера цилиндра и номера сектора. Номер страницы ОП имеет адрес, в кот. указан номер сегмента ОП.

7. Системы с разделением времени

В системах коллективного поль-я каждый поль-ль работает с терминалом, кот. открывает ему доступ по всем ресурсам выч. систем. В СКП д.б. реализован принцип независимости: каждый поль-ль может работать с программами независимо др. от друга, и подразумевается, что каждый поль-ль имеет в своем распоряжении все ресурсы выч. системы. Выч. система К.П. разделяется на сист. с разд. временем. и без разд. вр. В сист. с разд. вр. применяются 2 дисциплины обслуживания: одноочередная и многоочередная. При 1-оч. д.о. все вновь поступающие заявки уст-ся в одну очередь. На обработку каждой программы выделяется одинак. промеж. вр. Если за этот промеж. вр. программа не обраб., то заявка пересылается опять в конец очереди, что определяет 2 осн. недостатка 1-оч. д.о.: очень долго обрабатываются большие программы и потери времени на квантование программ. При многоочередной д.о. все входящие заявки уст. в 1 очередь с приоритетом 0. Если время ожидания заявки > опр. промеж. вр., кот. м.б. задан, заявка переходит в очередь с более выс. приоритетом. При многоочередной д.о. в первую очередь обслуживаются короткие заявки. Увеличение времени на облуживание длинных заявок позволяет уменьшить потери времени на их квантование.

8. Системы реального времени

Выч. сис. реал. времени исп-ся как правило при обработке быстроменяющейся @ в том случае, если рез-том обработки явл. воздействие на ист-к @. Поэтому эти системы исп-ся в пром-ти для обработки данных, кот. поступают с объектов управления. Аналоговый сигнал с датчика поступает на коммутатор, кот. позволяет поочередно пр-ть опрос датчиков; в кач-ве коммут. исп-ся аналоговый мультиплексор. В том случае, если необх. высокое б/д системы, кот. не может обеспечить аналоговый мп после каждого датчика уст. АЦП и сигналы с АЦП поступают на цифровой мп и затем на процессор. Цифр. мп. исп-ся в режимах жесткого реального времени. Анал. мп. исп-ся в реж. мягкого реал. вр. После коммут. сигналов анал. мп. сигналы через АЦП в виде 8- или 16-разр. кода поступают на ЭВМ, в кот. сравниваются с заданной величиной сигналов и в случае отклонения вырабат. сигнал рассогласования. Этот сигнал расс. через ЦАП поступает на коммутатор, в кач-ве кот. в дан. случае исп-ся аналоговый демультиплексор. Далее сигнал подается на соотв. исполнит. мех-м. В случае необходимости ИМ воздействует на один из пар-ров ОУ и приводит его в соотв-е с зад. величиной. Если сигнал рассогл-я =0, то ИМ не срабатывает. В сис. исп-ся аварийный датчик, кот. информирует процессор о внештатных ситуациях, возникающих в системе. Эта @, в зав-ти от программы может поступать либо на пульт оператора, либо приводит к срабатыванию автоматических защитных систем, кот. с пом. ИМ либо устраняют аварийную ситуацию, либо останавливают работу системы.

9. Аналоговые выч. машины

АВМ в осн. исп-ся для мат. моделирования различных явлений. Мат. мод-е явл. альтернативой физического моделирования. АВМ исп-ся для мат. мод-я различных процессов, причем независимо от физики явлений вых-ми вел-ми мат. модели явл. напр-е, кот. измеряется в различных точках эл. цепей АВМ.

1. Архитектура МП, срав-е арх-р

МП - программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления этим процессом, выполненное в виде одной ли нескольких ИС с высокой степенью интеграции электронных элементов

Арх-ра МП - функцион. возможности аппаратурных средств МП, исп-мые для представления данных, машинных операций, описания алгоритмов и процессов вычислений Арх-ра объединяет аппаратурные и программные ср-ва выч. техники и позволяет выделить то, что при создании МП-системы д.б. реализовано программным способом. а что дополнительными аппаратурными ср-ми.

При разраб. арх-ры МП необходимо:

-описание структуры функционального поведения системы с т. зр. программиста

-опред. стр-ру и особенности построения программных средств

-описать хар-ки внутрен. орг-ции потоков данных и управ. инф-ции

-анализ функцион. стр-ры и особенностей физическ. реализации устройств в системе

При разраб. арх. МП устанавливаются форматы данных и команд, определяются системы команд и методы адресации, обосновываются требования к интерфейсам. Это дает возможность оптимизировать выч. процесс в спроектир. микросист. Фукции оптимизации выполн. програмн. обеспечение

Сравнение арх-р МП

1. Регистровая арх-ра МП (типа "регистр-регистр") определяет наличие достаточно большого регистрового файла внутри БИС МП. Этот файл образует поле памяти с произвольной памятью и выборкой информации. МП им. высокую эффективность решения научно-технич. задач, т.к. высокая скорость работы СОЗУ позволяет эффективно использ .скоростные возмож-ти арифметико-логического блока. Но при переходе к решению задач управления эффективность таких МП падает, т.к. при переключениях программ необходимо разгружать и загружать регистры СОЗУ.

2. Стековая арх. МП дает возможность создать поле памяти с упорядоченной последовательностью записи и выборки информации. Эта арх. эффективна для организации работы с подпрограммами. что необходимо для решения сложных задач управл- я или при работе с языками высокого уровня. Хранение адресов возврата позволяет организовать в стеке эффективную обраб-ку последовательностей вложенных в подпрограмму. Однако стек на кристалле МП с малой информационной емкостью быстро переполняется, а стек большей емкости требует значит. ресурсов. Эти проблемы решает реализация стека в ОЗУ.

3. Арх. МП, ориентированная на ОП (типа "память-память"), обеспечивает высокую скорость работы и большую информацион. емкость рабочих регистров при их организ-ции в ОЗУ. Все обрабатываемые числа после операции вновь возвращаются в память, а не хранятся в рабочих регистрах.

2.Стр-ры МП и области их прим-я

1. Встраиваемые в приборы и аппаратуру МП и простейшие микроконтроллеры

запрограммированы на реализацию узкоспециализирован. задач. Их ПО проходит отладку на спец. стендах или универсальных ЭВМ, затем записыв. в ПЗУ и в процессе эксплуатации редко измен-ся. Встаиваемые ср-ва исп. простейшие внешние устр-ва (тумблеры, клавишные переключатели, индикаторы)

2. Специализированные микроЭВМ реализуются на основе секционных микропрограммируемых МП, позволяющих адаптировать стр-ру, разрядность. систему команд микроЭВМ под определенный класс задач. Программируемые микроконтроллеры(МК) - специализир. микроЭВМ, ориентиров. на решении задач в системах упр-я, регулир-я и контроля. МК способны программно перестраиваться на реализацию любых законов регулирования. записанных в память МК, обеспечивает в САР повышение надежности. точности, гибкости. Достоинства универсальных МК: автоматическое обнаружение ошибок, контроль предельных значений параметров, оперативное отображение состояния систем.

3 МикроЭВМ общего назначения

строятся на основе 16-разрядных МП -это микроЭВМ фирм INTEL, Моторола, Хьюлетт и др. Многие из них им похожую арх-ру и обладают одинак. возможностями. Отечествен.: СМ1810 на основе МП К1810ВМ86. В арх-ре многих 16-и и 32-х разрядных микроЭВМ исп. организ-ции мини или больших ЭВМ.

4 Мультимикропроцессорные системы

ММПС делят на:

распределенные увеличивают экономичность СУ и расширяют их возможности. Они содержат территориально рассредоточенные по всему объекту упр-я МП и микроЭВМ. связь м/д кот-ми осуществл. по спец. линиям связи.

сосредоточенные работают по принципу параллельной обраб-ки данных, исп. для обеспечения высокой производит-ти систем. МП расположены в одном блоке и исп-ют общую ОС.

Сособы организ. выч. процесса: одиночный или множественный поток команд или данных

5 Функциональные расширители группа спец-х аппаратных средств, служащих для увеличения функциональных возможностей и производительности МП. Они выполняют специфические задачи и программы, разгружая центральный процессор (ЦП) системы от узкоспециализированных задач. 2 группы БИС ФР:

-подчиненные процессоры, работающие под непосредственным управлением ЦП

- сопроцессоры, работающие параллельно ЦП по одной программе, выбирающие из нее инструкции собственного набора команд и исполняющие их.

Сопроцессор - устр-во, не просто дополняющее набор команд и стр-ры данных ЦП, но взаимодействующее с ним.

Совместная работа ЦП и сопроцессора - вариант мультипроцессорной обраб-ки, в кот. сопроцессор самостоятельно декодирует и выполняет команды из общего набора команд.

3. Функциональные блоки и организ-я упр-я микроЭВМ

Схема микроЭВМ

Стр-я сх. м. представл. как совокупность функцион. блоков, соедин-х м/д собой в соот-ии с требованиями интерфейсов. Обраб-ку инф-ции осущ. МП, синхронизируем. тактовыми имп-ми устр-ва синхр-ции. Обмен инф-ции м/д МП и ост-ми блоками осущ. по 3 магистралям: адресной, данных и управляющей.

4. Обобщенная стр-ра МП

Упрощенная сх. состоит из АЛУ, предназначенного для выполнения ариф. и логич. операций и параллельных регистров общего назначения РОН, выполняющих роль СОЗУ и преназнач. для хранения m n-разрядных чисел, использ. в процессе выч-ний. В состав МП вх. два параллельных буферных регистра БР А и БР В, предназ. для кратковременного хр-я чисел А и В во время выполн-я операции АЛУ, и УУ, кот-е задает режимы работы всех элементов МП. РОН связаны с АЛУ ч/з две внутренние магистрали - n-проводные линии, по котор. передаются n-разрядные двоичные числа.