Микропроцессоры

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Беззнаковые двоичные коды.

2. Знаковые обратные двоичные коды.
3. Знаковые дополнительные двоичные коды.
4. Представление дробных чисел в двоичном коде с фиксированной
запятой.
5. Представление чисел в двоичном коде с плавающей запятой.
6. Запись десятичных чисел.
7. Суммирование двоично-десятичных чисел.
8. Арифметико-логические устройства.
4. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ
СИСТЕМЫ И МИКРО-ЭВМ


4.1. Функции микропроцессорных систем и микро-ЭВМ
4.2. Принципы построения микропроцессорных систем и
микро-ЭВМ
4.3. Структура и функционирование микропроцессорных
систем
4.4. Микроконтроллеры
4.5. Микропроцессорные комплекты и микро-ЭВМ


4.1. Функции микропроцессорных
систем и микро-ЭВМ

Функции, выполняемые управляющей микро-ЭВМ или МПС при работе в составе системы автоматического управления, можно разделить на организационные и прикладные. Организационные функции управляющей микро-ЭВМ и МПС не зависят от управляемого процесса. Они обеспечивают координацию и управление вычислительного процесса в самой ЭВМ. К ним относятся управление устройствами внешней памяти во время считывания или записи информации, организация обмена данными между элементами системы, контроль и диагностика ошибок при передаче данных и т. д. Организационные функции служат для поддержания структуры системы в требуемом состоянии и управления конфигурацией ЭВМ. Эти функции передаются преимущественно ОС ЭВМ.

Прикладные функции ориентированы на конкретное использование — решение задач управления конкретным технологическим процессом. Прикладные функции можно классифицировать следующим образом:

• 
  сбор и первичная обработка данных процесса, включающие сбор и хранение (регистрацию) информации о состоянии процесса и устройств, а также подготовку данных о процессе для дальнейшего использования, которая означает их предварительную обработку;
  
• 
  контроль процесса, включающий обработку информации для обслуживающего персонала о состоянии процесса и отдельных устройств для поддержания безаварийного производственного процесса; стабилизация и управление процессом (достижение высокой степени точности обработки материалов, обеспечение соответствующего качества продукции за счет фиксации номинальных значений управляемых параметров, автоматическая компенсация отрицательных воздействий на процесс);
  
• 
  оптимизация процесса, включающая оптимальное управление устройствами автоматизации, подготовку выпуска продукции, оптимальное снабжение потребителей для достижения наиболее приемлемых значений народнохозяйственных, технико-экономических и других показателей.
  

Управляющая микро-ЭВМ осуществляет циклический или апериодический (по запросу) сбор аналоговых, двоичных или цифровых сигналов управляемого процесса, а также получает команды и данные от обслуживающего персонала и выполняет их первичную обработку. Эти данные служат для приучения информации о процессе и выработке управляющих воздействий.
На других уровнях иерархии находятся блоки оптимизации, стабилизации и управления, а также контроля процессом. С каждого уровня иерархии поступают сигналы управления, направляемые непосредственно к периферийным устройствам и устройствам сопряжения с процессом или на нижние уровни иерархии в качестве исходных данных для реализации процедур управления. Информация от нижних к высшим уровням иерархии проходит обычно через блок модели технологического процесса. Модель описывает конкретный технологический процесс и, имитируя реакцию процесса на полученные сигналы и данные, передает информацию, являющуюся входными данными для блоков оптимизации, стабилизации и управления и контроля.
Такой иерархии функций, ориентированных на технологический процесс, ставится в соответствие блок организационных функций ЭВМ и координации выполнения процесса, который обеспечивает требуемые вычислительные процессы внутри управляющей микро-ЭВМ и взаимодействие ЭВМ с периферийными устройствами САУ.
Программы, входящие в ОС и выполняющие организационные функции, хранятся либо в ПЗУ управляющей микро-ЭВМ, либо во внешней постоянной памяти, и загружаются в ОЗУ управляющей ЭВМ при ее включении.
Пользовательские программы, реализующие алгоритмы оптимизации, стабилизации, управления и контроля, могут также храниться в ПЗУ или на внешних запоминающих устройствах. Управляющие микро-ЭВМ с жестко запрограммированными, неизменными алгоритмами работы обычно называют контролерами.
Пользовательские программы, применяемые в управляющих микро-ЭВМ для гибких автоматизированных производств, должны обладать гибкостью. В этом случае управляющая микро-ЭВМ может реализовывать различные алгоритмы в зависимости от протекающего в данный момент технологического процесса и менять эти алгоритмы при изменении процесса. Такие пользовательские программы хранятся во внешней памяти (магнитные диски, магнитные ленты) и загружаются для выполнения в ОЗУ микро-ЭВМ по командам оператора или по необходимости самой микро-ЭВМ. Для изменения алгоритмов управления достаточно заменить диск или ленту.