Riadiace počítače
Kategorie: Informatika (celkem: 338 referátů a seminárek)
Informace o referátu:
- Přidal/a: anonymous
- Datum přidání: 23. září 2006
- Zobrazeno: 3102×
Příbuzná témata
Riadiace počítače
POŽIADAVKY KLADENÉ NA RIADIACE POČÍTAČE.a) priame riadenie v reálnom čase:
Oneskorenia, ktoré vznikajú spracovaním vstupných veličín podľa algoritmov riadenia musia byť tak malé aby sa nenarušila stabilita a kvalita celého riadeného systému.
b) vysoká spoľahlivosť:
Vyplýva z požiadaviek dlhotrvajúceho riadenia procesov bez preru-
šenia.
c) styk počítača s okolím:
Riadiaci počítač musí spracovať analógové, číslicové a binárne informácie z veľkého počtu snímačov a musí uskutočňovať veľké množstvo akčných zásahov do riadeného procesu. A to zabezpečí jednotka styku s prostredím.
d) prerušovací režim s niekoľkými úrovňami priority:
Riadiaci počítač musí zabezpečiť aby podľa stavu riadeného procesu mohol v prípade potreby určité programy prerušovať a prejsť na riešenie naliehavejších úloh podľa danej priority.
e) požiadavka na presnosť výpočtu:
Je v porovnaní s ostatnými typmi počítačov menšia. Vyplýva to z toho, že presnosť väčšiny fyzikálnych snímačov nepresahuje 0,5% a preto stačí spracovať čísla v riadiacom počítači na 0,1% tj. na 3 dekadické čísla.
f) požiadavka vybavenia príadavnými zariadeniami:
Umožňujú náväznosť obsluhy na riadiaci systém.
g) špeciálne programové vybavenie:
Používa sa pri poruchách.
h) minimálne nároky na pracovné prostredie:
Všetky uvedené požiadavky možno splniť len pri veľkých a drahých počítačoch. Súčasný vývoj sa uberá smerom takzvanej distribuovanej inteligencie. Podstata tohoto prístupu je vo vytváraní decentralizovaného systému s mikropočítačom, ktorý je určený na riadenie len určitej časti procesu so súčastnou možnosťou napojenia na nadradený riadiaci systém.
Toto riešenie je lacnejšie a spoľahlivejšie.
2.
PRINCÍP ČINNOSTI RIADIACEHO POČÍTAČA.
Bloková schéma riadiaceho počítača:
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
┌─────────────┐ ┌────────────┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ Š P Z │ │ │ │ │ ┌─────────────┐ │
│ │ │ │ │ │ A J │ │
│ └─────────────┘ │ │ │ │ └─────────────┘ │
│ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─┐│
│ ┌─────────────┐ │ │ │ │ ┌─────────────┐ │
│ N P Z │ │ P Z │ │ O P │││
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │
└─────────────┘ │ │ └─────────────┘││
│ │ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─┘ │
┌─────────────┐ │ │ ┌─────────────┐ │
│ │ V P │ │ │ │ │ │ │ R │ │
│ │ │ │ └─────────────┘ │
│ └─────────────┘ │ │ └────────────┘ ZJ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │
PZ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ CJ
- informácie (data) AJ - aritmetická jednotka
- riadiace a kontrolné OP - operačná pamäť
signály počítača R - radič
PJ - prenosová jednotka SPZ - štandardné perif. zar.
ZJ - základná jednotka NPZ - neštandardné perif. zar.
CJ - centrálna jednotka VP - vonkajšie pamäte
1. Centrálnu jednotku počítača tvorí: a) základná jednotka
b) operačná pamäť
c) prenosová jednotka
- základnú jednotku tvorí: a) aritmetická jednotka
Slúži na prevedenie aritmetických a
logických operácií.
b) radič (riadiaca jednotka)
Jeho úlohou je riadiť chod jednotli-
vých častí počítača podľa zadaného programu.
- operačná pamäť: Slúži na uloženie programov, vstupných údajov, výsledkov a výpočtov.
2. Prídavné periférne zariadenia: Slúžia na vstup dat a programov do operačnej pamäte počítača a na výstup výsledkov z počítača.
prídavné zariadenia sú: a) štandardné (periférne) zariadenia
Napr. snímač diernej pásky, dierovač diernej pásky, tlačiareň, FD, súradni-
cový zapisovač...
b) vonkajšie pamäte
Magneto pásková pamäť, magnetická dis-
ková pamäť...
c) neštandardné periférne zariadenia
jednotka styku s prostredím, ktorá slúži na prepojenie technologického procesu s centrálnou jednotkou alebo panel operátora (človek - počítač).
3.
Jednotlivé časti počítača sú prepojené dvomi druhmi kanálov.
- na prenos riadiacich a kontrolných dat počítača
- na prenos informácií (inštrukcií a dat v tvare binárnych čísel)
Riadiace minipočítače a mikropočítače modernejšej koncepcie majú zbernicovú štruktúru, čo umožňuje modulovú výstavbu riadiaceho systému na mieru.
SPOJENIE RIADIACEHO POČÍTAČA S TECHNOLOGICKÝM PROCESOM.
Pri sledovaní a riadení technologického procesu treba nepretržite merať a riadiť rôzne fyzikálne veličiny:
a) analógové - napr. teplota termoelektrického článku
b) dvojhodnotové signály - napr. pri meraní teploty dvojkovovým teplomerom
c) impulzových signálov - napr.
pri meraní otáčok fotoelektrickým snímačom alebo pri meraní prietoku turbínkovým meracím prístrojom, kde počet otáčok turbínky je úmerný prietoku
Počet týchto veličín môže dosahovať niekoľko 100 až 1000.
Spojenie riadiaceho počítača s technologickým procesom:
┌─────────────────────┐ ┌──────┐ ┌─────────────────────┐
│ ┌───┐ ┌───┐ │ │ VP │ │ ┌───┐ ┌───┐ │
AV │ │P1 │ Z │A/Č│ │ └──────┘ │ │Č/A│ │P4 │ │ AVY
│ │ │ │ │ │ ┌───────────────┐ │ │ │ │ │ │
│ └───┘ └───┘ │ │ │ │ └───┘ └───┘ │
│ │ │ │ │ │
│ ┌───┐ │ │ │ │ ┌───┐ │
DV │ │P2 │ │ │ │ │ │P5 │ │ DVY
│ │ │ │ │ P │ │ │ │ │
│ └───┘ │ │ │ │ └───┘ │
│ │ │ │ │ │
│ ┌───┐ ┌───┐ │ │ │ │ ┌───┐ │
IV │ │P3 │ │ČI │ │ │ │ │ │P6 │ │ IVY
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ └───┘ └───┘ │ │ │ │ └───┘ │
└──────────┬──────────┘ └───────┬───────┘ └─────────────────────┘
│ │
┌───┴───┐ ┌───┴───┐
│ PO │ │ ŠPZ │
└───────┘ └───────┘
P - riadiaci počítač ČI - čítač impulzov
VP - vonkajšie pamäte AV - analógové vstupy
ŠPZ - štandardné perif. zar. DV - digitálne vstupy
PO - panel operátora IV - impulzné vstupy
Z - zosilňovač AVY - analógové výstupy
P1..P6 - prepínače (multiplexory) DVY - digitálne výstupy
AČ - analógovo číslicový prev. IVY - impulzné výstupy
ČA - číslicovo analógový prev.
Vstupná strana jednotky styku s prostredím:
Je zariadenie, pomocou ktorého dostáva počítač informácie o riadenom procese a tiež umožňuje komunikáciu človek - počítač.
4.
Výstupná strana jednotky styku s prostredím:
Je zariadenie, pomocou ktorého môže počítač besprostredne zasahovať do procesu.
Počítač nie je schopný pracovať so všetkými vstupno-výstupnými informáciami súčasne. Musia sa preto pripájať k počítaču postupne a nato slúžia P1-P6 a volajú sa multiplexory.
AUTOMATICKÝ SYSTÉM RIADENIA TECHNOLOGICKÝCH PROCESOV.
ASRTP - tvoria rôzne zariadenia konštruované na báze analógovej a najmä číslicovej výpočtovej a meracej techniky.
Informácie (data) o hodnotách fyz. veličín x1..xn (teplota, prietok, tlak, hladina a pod.). Snímané S1..Sn sú vo forme el. napätia privádzané k vstupnej strane jednotky styku s prostredím. Tam sa prevádzajú na binárne (dvojkové) čísla a idú do CJ.
V centrálnej jednotke RP sa vykonávajú nasledovné operácie:
- Číselné údaje zodpovedajúce snímaným hodnotám fyz. veličín sa prepočítajú na hodnoty veličín v príslušných fyz. jednotkách.
- Kontrolujú sa zvolené krajné hodnoty sledovaných veličín a pri prekročení ich sa uvedie do chodu poplašná signalizácia (zvuková, optická). A hodnota sa vypíše na tlačiareň alebo display.
- Namerané hodnoty sa využívajú na výpočet žiadaných hodnôt pre analógové regulátory a pomocou KM sú nastavené na analógových regulátoroch. Je to riadenie DSC.
- Namerané hodnoty sa využívajú na výpočet akčných signálov číslicových regulátorov realizovaných programami uloženými v pa-
mäti RP. Je to riadenie DDC.
- Tieto namerané hodnoty z technol. procesu sú východiskom pri op-
timalizačných výpočtov pomocou ktorých riadiaci počítač udržuje proces v optimálnych výrobných podmienkach.
- Namerané hodnoty z technol. procesu sa môžu využiť aj na materiálové a bilančné výpočty alebo na identifikáciu statických a dynamických vlastností technol. procesu prípadne jeho častí.
- Namerané hodnoty z technol. procesu sa uchovávajú na určitý čas v pamäti počítača a operátor má možnosť vytlačiť ich alebo zobraziť.
- Priebeh technol. procesu sa vyhodnocuje v tvare stredných hodnôt fyz. veličín vypočítaných za určitý časový úsek.
Tieto hodnoty sú prístupné cez panel operátora obsluhe.
5.
ACC ACA
┌────────────┐
│ ├─┬────────────┬─────────────────────────── x1
───────────────┬──┤ ├─┼─┬──────────┼──┬──────────────────────── x2
────────────┬──┼──┤ TP ├─┼─┼──────────┼──┼──┬───────────────────── x3
───────┬────┼──┼──┤ ├─┼─┼──────────┼──┼──┼──┬────────────────── x4
────┬──┼────┼──┼──┤ ├─┼─┼──────────┼──┼──┼──┼──┬─────────────── x5
│ │ │ │ │ ├─┼─┼──────────┼──┼──┼──┼──┼──┬──────────── x6
┌┴┐┌┴┐ ┌┴┐┌┴┐ └────────────┘ │ │ │ │ │ │ │ │ xn
└┬┘└┬┘ └┬┘└┬┘ ASA │ │ │ │ │ │ │ │
ASC │ │ │ │ ┌────┬──────┘ │
│ │ │ └─────┤ AR │ ┌──┐ │ S1 S2 S3 S4 S5 S6 Sn
│ │ │ └────┴──┤KM├─┐│
│ │ │ └──┘ ││ │ │ │ │ │ │
│ │┌───┼─────────────────────┘│ │ │ │ │ │ │
│ ││ │ │ │ │ │ │ │ │
│ ││ │ ┌────┬────────┘ │ │ │ │ │ │
│ ││ └────────┤ AR │ ┌──┐ │ │ │ │ │ │
│ ││ └────┴──┤KM├┐ │ │ │ │ │ │
│ ││ └──┘│ │ │ │ │ │ │
│ ││┌───────────────────────┘ │ │ │ │ │ │
│ │││┌── ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─┐ │ │ │ │ │ │
│ ││└┼─┬────┐ ┌─────────────┐ ┌────┐ │ │ │ │ │ │
│ ││ │ │ │ │ │ ├─┴──┘ │ │ │ │ │
│ │└─┼─┤ ├──┤ CJ ├─┤ ├─┬─────┘ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ VS ├─┴────────┘ │ │ │
│ └──┼─┤VYS │ └┬─┬──┬─┬──┬─┬┘ │ ├─┬───────────┘ │ │
│ │ │ ┌┴─┴┐┌┴─┴┐┌┴─┴┐ │ ├─┴──────────────┘ │
└─────┼─┤ │ │ ││ ││ │ │ ├─┬─────────────────┘
│ │ │SPZ││PO ││VP │ └────┘
┌───┬─┼─┤ │ │ ││ ││ │ │
│SI │ └────┘ └───┘└───┘└───┘ RP
└───┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─┘
ASA - akčné signály AR CJ - centrálna jednotka RP
ACA - analógové akčné členy VS - vstupná strana jednotky
regulátorov styku s prostredím
ASC - akčné signály číslicových VYS - výstupná strana jednotky
regulátorov styku s prostredím
ACC - akčné členy číslicových S1-Sn - snímače tech. veličín
regulátorov x1-xn - hodnoty snímaných veličín
SPZ - štandardné perif. zar. SI - signalizácia
RP - riadiaci počítač KM - krokové motorčeky
6.
CYKLICKÝ A QUZISIMULTÁNNÝ ZBER DÁT.
│
│
│
│
│
│
│
─┼──────────────────────────────────────────────
│
│
│
│
│
│
│
─┼──────────────────────────────────────────────
│
│
│
│
│
│
│
─┼──────────────────────────────────────────────
│
│
│
│
│
│
│
─┼──────────────────────────────────────────────
Zber fyzikálnych veličín prebieha tak, že vo veľmi krátkom čase ts sa hodnoty všetkých veličín zosnímajú a uložia do pamäte počítača. Zber sa cyklicky opakuje s T. Vzhľadom na krátky čas zberu hovoríme o quazisimultánnom (takmer súčasnom zbere dat).
Po skončení zberu prebiehajú výpočty v centrálnej jednotke RP pričom platí
Ts + Tv < T
Ts << T
ANALÓGOVÁ VSTUPNÁ STRANA
JEDNOTKY STYKU S PROSTREDÍM.
V Československu bola vyvinutá jedn. styku s prostr.
DASIO 600, ktorá je stavebnicovo konštruovaná a umožňuje snímanie 496 signálov 256 dvojhodnotových sign. a obsluhu až 256 zmenových dvojhodnotových vstupov. Táto jednotka má výstupnú stranu analógovú, impulzovú, dvojhodnotovú.
7.
ANALÓGOVÁ VSTUPNÁ STRANA JEDNOTKY STYKU S PROSTREDÍM
┌────────────┐ ┌────────────────────────────────┐ ┌────────────┐
│ │ │AVS ┌────┐ │SC│ ┌──┐ │
│ │ │ ┌──────────────┤ GTA├──┼──┼─┤ │ │
│ │ │ -------│- └────┘ │ │ │ │ │
│ ────────┼──┼───────o │ ┌────┐ │TA│ │ │ │
│ ────────┼──┼──────o │ │ DTA│ │ │ │ │ │
│ ────────┼──┼─────o └────┘ │ │ │ │ │
│. │ │. o──┐ ┌────┐ │ C│ │ │ │
│. │ │. │ │ SJ ├──┼──┼─┤PR│ │
│. │ │.
│ └────┘ │ │ │ │ │
│ ────────┼──┼───────oMPX │ ┌────┐ │ F│ │ │ │
│ │ │ ---------- │ │ KČ ├──┼──┼─┤ │ │
│ │ │ │ └────┘ │ │ │ │ │
│ │ │ │ ┌────┐ ┌────┐ │ D│ │ │ │
│ │ │ └──>│ Z ├─┤ A/Č├──┼──┼─┤ │ │
│TP │ │ └────┘ └────┘ │ │ └──┘ CJ │
└────────────┘ └────────────────────────────────┘ └────────────┘
TP - technolog. proces GTA - generátor technolog.
AVS - analógová vstupná strana adries
CJ - centrálna jednotka počítača DTA - dekodér technolog.
PR - platňa rozhrania adries
SC - signál štartu cyklu KČ - koniec činnosti
TA - technolog. adresa A/Č - analog. čísl. prevodník
D - binárne číslo s Č/A prevodníka Z - zosilňovač
(8 - 16 bitové) MPX - multiplexor (prepínač)
Multiplexor (prepínač) umožňuje nám použiť na prevod veľkého počtu analóg. signálov Xv1...Xv16(t) na čísla jediný A/Č prevod- ník. Konštrukčne je multiplexor riešený na báze polovodičov. Snímaným analógovým veličinám sa priraďujú tzv. technolog. adresy (AV01, AV02....AV16), ktoré slúžia na identifikáciu meraného miesta z ktorého má byť analógová veličina snímaná. Na vstupe DTA je technologická adresa vydaná z počítača a na výstupe je dekódovaný signál, ktorým sa prestaví multiplexor do polohy, ktorá zodpovedá meranému miestu.
GTA je obvod, ktorý pri cyklickom režime vstupnej strany generuje technolog. adresy AV01...AV16.
Zosilňovač Z upravuje signály zo snímačov na úroveň potrebnú na vstupe prevodníka A/Č.
Prevodník A/Č mení okamžité hodnoty analog. signálov X1t...X16t
na čísla v bin. kóde a to v presne stanovených časových interva- loch.
Analógová vstupná strana je z platne rozhrania PR spojená :
a) tromi signálovými vodičmi
- riadiaci bit (bit C), ktorým sa spúšťajú obvody AVS.
- signálny bit (bit F), ktorým AVS hlási centrálnej jednotke skončenie svojej činnosti.
- signál SC (štart cyklu), ktorým sa uvádza do činnosti GTA.
b) vodičmi na prenos technologickej adresy
8.
c) vodičmi na prenos dat, t.j. čísel v bin. kóde, zodpovedajúcim okamžitým hodnotám zosnímaných analógových signálov. Počet vo- dičov je daný dĺžkou prenášaného slova.
Analógová vstupná strana môže pracovať v 3 režimoch :
1. Programový adresový režim
2. Cyklický neprerušovaný režim
3.
Cyklický prerušovaný režim
ANALÓGOVÁ VÝSTUPNÁ STRANA
JEDNOTKY STYKU S PROSTREDÍM.
Je pripojená k centrálnej jednotke RP prostredníctvom platne rozhrania.
ANALÓGOVÁ VÝSTUPNÁ STRANA JEDNOTKY STYKU S PROSTREDÍM
┌────────────┐ ┌────────────────────────────────┐ ┌────────────┐
│ ┌──┐ │TA│ ┌────┐ AVÝSS │ │ │
│ │ │ │ │ │ GTA├ ┌ ─ ─ ─ ─┐ │ │ │
│ │ │ │ │ └────┘ │ │ │
│ │ │ │ C│ ┌────┐ │ o──┼────┼──┼─────── │
│ │ ├─┼──┼──┤ SJ │ o─┴────┼──┼─────── │
│ │ │ │ │ └────┘ │ o┌────┼──┼─────── │
│ │ │ │ F│ ┌────┐ ┌─────o .│ │ │. │
│ │PR├─┼──┼──┤ KČ │ │ │. │ │. │
│ │ │ │ │ └────┘ │. │ │ │. │
│ │ │ │ D│ ┌────┐ │ │MPX o───────┼──┼─────── │
│ │ │ │ │ │ Č/A├─────┘ └ ─ ─ ─ ─┘ │ │ │
│ │ │ │ │ └────┘ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│CJ └──┘ │ │ │ │ TP │
└────────────┘ └────────────────────────────────┘ └────────────┘
TP - technolog. proces DTA - dekóder technolog.
AVÝSS - analógová výstupná strana adries
CJ - centrálna jednotka počítača KČ - koniec činnosti
PR - platňa rozhrania Č/A - čísl. analog. prevodník
SJ - spustenie jednotky MPX - multiplexor (prepínač)
TA - technolog. adresa
D - data
Analógová výstupná strana pracuje obyčajne v programovom (adre-
sovom) režime.Vonkajším zariadeniam technolog. procesu sú prirade-
né technolog. adresy VY01...VY16. Tieto adresy slúžia na presné určovanie vonkajšieho zariadenia, na ktoré má byť z jednotky styku s prostredím vyslaný výstupný signál vo forme analóg. el. napätia. Prevod čísel na analóg.
napätie sa uskutočňuje v Č/A prevodníku, ktorý je väčšinou súčasťou jednotky styku s prostredím.
9.
A/Č PREVODNÍK.
Mení spojito sa meniaci vstupný analógový signál na zodpovedajúci výstupný signál v určitom číslicovom kóde. Slúži nám na kvantita- tívne vyjadrenie vstupnej veličiny pomocou čísel.
Prevodová charakteristika prevodníka A/Č :
│
│
│ │
│ │
a2a1a0 │
│
111 ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┌────
│ │
110 ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┌───┘
│ │
101 ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┌───┘
│ │
100 ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┌───┘
│ │
011 ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ┌───┘
│ │
010 ┼ ─ ─ ─ ┌───┘
│ │
001 ┼ ─ ┌───┘
│ │
000 └───┴───┼───────┼───────┼───────┼────────
2 4 6 8 ─────> Ux
Základný princíp prevodu t.j. zdiskretizovanie v čase pozostáva s časového vyhodnocovania okamžitej hodnoty analóg.
signálu (vzor-
kovanie).
Štruktúra systému A/Č pracujúceho prevodom "napätie - čas - číslo - kód" :
┌─────┐ štart┌─────┐ ┌─────┐
Ux o─────────>┤ ├───────>┤ │ │ │
│ K │ stop │S o┼──────┤ CI │
Up ┌────>┤ ├───────>┤ o │ ├─┬─┬─┤
│ └─────┘ └──┬──┘ │I│0│I│
│ │ └┬┴┬┴┬┘
┌──┴──┐ ┌──┴──┐ │ │ │
│ GP │ │ GI │ a2a1a0
│ │ │ │
└─────┘ └─────┘
GP - generátor pílovitého napätia GI - generátor impulzov
K - komparátor CI - čítač s výstup. bitmi
S - elektronický spínač a2,a1,a0
10.
│ │
│ │
│ │
│ │
│ │
│ │
│ │
│ │
──────┬──┬───────┼──────┬──┴─────────────────
├──┤ ├──────┤ ─────>
Veľkosti napätia Ux je úmerný časový interval činnosti prevod- níka T, ktorý získame provnaním napätia Ux s lin. narastajúcim napätím Up dodávaným z generátora pílovitého napätia GP v porovná-
vacom obvode (komparátore K). GI vyrába impulzy s určitou frekvenciou, ktoré vstupujú cez spínač S do CI, ktorý ich počíta. Keď Up dosiahne hodnotu meraného napätia Ux, K vyšle impulz stop a zablokuje pomocou S vstup impulzov do CI. Počet načítaných impulzov v čítači je priamo úmerný veľkosti Ux. Z jednotlivých bitov čítača potom odoberáme zakódovanú číslicovú inf., ktorej tvar závisí od použitého kódu.
Č/A PREVODNÍK.
Ak výstupné inf. z čísl. systému potrebujeme ďalej spracovať v spojitom t.j. analógovom tvare, musíme použiť Č/A prevodník. Tento mení vstupný zakódovaný číslicový signál na zodpovedajúcu úroveň analóg. výstupnej veličiny. Najčastejšou výst. veličinou je jednosm. napätie, alebo prúd.
Správanie takéhoto prevodníka možno určiť zo statickej charakteristiky.
Statická charakteristika trojbitového analógového Č/A prevodní-
ka :
│
U[V] │ │
│ │
│ 7│<--------------------------o
│ │
6│<----------------------o │
│ │ │
5│<------------------o │ │
│ │ │ │
4│<--------------o │ │ │
│ │ │ │ │
3│<----------o │ │ │ │
│ │ │ │ │ │
2│<------o │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │
1│<--o │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
──┼───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴────────
0│ 0 0 0 1 1 1 1 ─────>
0 0 1 1 0 0 1 1 a0
0 1 0 1 0 1 0 1 a1
a2
11.
Ro
┌──────┤ ├───────┐ u2=- ─── u1
│ Ro │ R1
│ │
R1 │ │
o──────┤ ├──────┼──── OZ ─────┴──────────o
u1 R2 │ u2
ou2o───┤ ├──────┤ o
│ Rn │ │ │
│uno───┤ ├──────┘ │ │
─┴─ ─┴─ ─┴─
Pre zapojenie operačného zosilňovača ako sumátora platí nasle- dovný vzťah :
Ro Ro Ro
u2=- ─── u1- ─── u2-.......- ─── un
R1 R2 Rn
, Ro Ro Ro
u2=- ─── u1+ ─── u2+.......+ ─── un ───> invertovaný výstup
R1 R2 Rn
Zapojenie sumačného zosilňovača sa využíva pri Č/A prevodníku.
RO
┌─────┤ ├─────┐
│ │
│ │
R │ │
o───┬── S2 ─────────────┤ ├────┼─── OZ ──┴────────o UV
│ 2R │
├────┼─ S1 ─────────┤ ├────┤
│ │ 4R │
└────┼───┼─ SO ─────┤ ├────┘
│ │
┌─┴─┬─┴─┬─┴─┐ R R R
├───┴───┴───┤ U = a2─── UR + a1─── UR + a0─── UR
│ RG │ R 2R 4R
└───────────┘
││
││ VSTUP R R R
└┘ U =Ur ( a2─── + a1─── + a0─── )
R 2R 4R
RG - vstupný register
Jednotlivé bity zapísané v registri RG riadia elektronické spí-
nače S0,S1,S2, ktorými sa privádza referenčné napätie UR cez tzv. váhové rezistory R,2R,4R na vstup operačného zosilňovača OZ, ktorý je zapojený ako sumátor (v spätnej väzbe OZ je odpor o veľkosti R)
Okamžitá hodnota veľkosti výstupného napätia je jednoznačne určená log.
stavmi vstupného trojbitového číslicového signálu.
12.
UR = 4 V ┌───┬───┬───┬─────┐
R = 10 KŰ │ a2│ a1│ a0│UV[V]│
├───┼───┼───┼─────┤
│ 0 │ 0 │ 0 │ 0 │
R R R ├───┼───┼───┼─────┤
U =Ur ( a2─── + a1─── + a0─── ) │ 0 │ 0 │ 1 │ 1 │
R 2R 4R ├───┼───┼───┼─────┤
│ 0 │ 1 │ 0 │ 2 │
10 10 10 ├───┼───┼───┼─────┤
U =Ur ( a2─── + a1─── + a0─── ) │ 0 │ 1 │ 1 │ 3 │
10 20 40 ├───┼───┼───┼─────┤
│ 1 │ 0 │ 0 │ 4 │
1 1 ├───┼───┼───┼─────┤
U =Ur ( a2 + a1─ + a0─ ) │ 1 │ 0 │ 1 │ 5 │
2 4 ├───┼───┼───┼─────┤
│ 1 │ 1 │ 0 │ 6 │
├───┼───┼───┼─────┤
│ 1 │ 1 │ 1 │ 7 │
└───┴───┴───┴─────┘
Tabuľka výst. napätia 3 - bitového
Č/A prevodníka (UR= 4 V).
SPOJENIE RIADIACEHO POČÍTAČA S PRIFÉRNYMI ZARIADENIAMI POMOCOU PLATNE ROZHRANIA.
Spojenie počítača s perif. zariadeniami sa uskutočňuje v preno- sovej jednotke a to prostredníctvom platne rozhrania. Vo väčšine prípadov každé perif. zariadenie si vyžaduje jednu platňu rozhra- nia, ktorá obsahuje :
- vyrovnávaciu pamäť (obyčajne 16-bit. register)
- preklápací obvod, generujúci tzv. preklápací bit (bit F)
- preklápací obvod, generujúci tzv.
riadiaci bit (bit C)
┌─────────┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌─────────┐
│ │ PR │ │
│ │ │ ┌────────┐│ │ │
│ ├─────>┤ V P ├──────>┤ │ Pripojenie PZ
│ │ │ └────────┘│ │ │ k počítaču cez
│ P Z │ │ P │ platňu rozhra-
│ │ │ŠPZ┌────┐ │ │ │ nia.
│ ├<───────┤ C ├<────────┤ │
│ │ │C=I└────┘ │ │ │
│ │ │ │
│ │ │KP ┌────┐ │ │ │
│ ├───────>┤ F ├────────>┤ │
│ │ │F=I└────┘ │ │ │
└─────────┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └─────────┘
PZ - periférne zariadenie PR - platňa rozhrania
VP - vyrovnávacia pamäť ŠPZ - štandardné perif. zar.
P - počítač KP - koniec prenosu
13.
Každá platňa rozhrania má pevne priradenú adresu, na základe kto- rej počítač pracuje s príslušným perif. zariadením.
Prenos sa uskutočňuje:
a) pri programovom režime čaká procesor na dokončenie prenosu dat s perif. zariadenia cez PR až potom pokračuje vo výpočte.
b) styk vyvolaný automaticky s použitím prerušovacieho systému umožňuje aby výpočet v riadiacom počítači prebiehal podľa pro- gramu a súčasne sa prenášali údaje do RP resp. PR.
c) styk cez kanál DNA (Direct Memory Acces). Pri tomto styku sa data prenášajú s perif. zariadenia do operač. pamäte priamo. Nie cez procesor resp.
register A.
PRERUŠOVACÍ SYSTÉM RIADIACEHO POČÍTAČA.
Funkciu prerušovacieho systému riadiaceho počítača si vysvetlíme na grafe:
│ PUP - priebeh užívateľskéfo pro-
│ gramu
├──────────┐ ┌────────────
│ PUP │ │ PO PO - pokračovanie užívateľského
─┼──────────┼────┼──────────── programu
t
│ │ │ ŽP - žiadosť o pripojenie peri-
│ férneho zariadenia
│ ┌─┐ │ │
│ ŽP │ │ PDP - prenos dat s periférneho
─┼──────┴─┼─┼────┼──────────── zariadenia do vyrovnávacej
t0 T0° t pamäti
│ │ │ │
│ PDV - prenos dat z vyrovnávacej
│ ├─┤ │ pamäte do registra A
│ PDP │ │
─┼────────┴─┴────┼──────────── Pri práci s prerušovacím systé-
t0° t1 t mom je využitie procesora pod-
│ │ │ statne efektívnejšie, keď uváži-
│ me, že perifér. zar. pracujú až
│ ├────┤ 10000 krát pomalšie ako procesor.
│ │PDV │
─┼──────────┴────┴────────────
t1 t1° t
Prioritný prerušovací systém:
V časovom okamihu t0 môže žiadať o pripojenie niekoľko perif. zar. naraz. Oznamujú to vyslaním bitu F do počítača. Jednotlivé bity F prebiehajú cez tzv. prioritný výber. Tzn., že zariadenie s vyššou prioritou má prednosť. Dovolí činnosť len jednému perif. zar. bez ohľadu na to, koľko bitov prichádza zároveň. Prerušenie vyvolá bit F s najvyššou prioritou, tj. s najnižšou hodnotou adr. platne roz- hrania.
Činnosť každého perif. zar. riadi špeciálny riadiaci podprogram, ktorý je súčasťou operačného programu riadiaceho počítača dodáva- ného výrobcom.
14.
PROGRAMOVÉ VYBAVENIE RIADIACEHO POČÍTAČA.
Programové vybavenie je súbor proramov, ktorý dopĺňa technické vy- bavenie P a umožňuje jeho efektívne využitie. V súčastnosti je drahšie ako hardware.
Do základného programového vybavenia počítača patrí:
1. Operač. systém je súbor programov vypracovaných dodávateľom po- čítača a určených na riadenie vlastnej činnosti poč.
2. Súbor aplikačných programov, ktorý je buď súčasťou programového vybavenia dodávaného výrobcom alebo si ich vytvorím sám.
Operačný systém:
a) zavádzacie programy - sú to programy, ktoré slúžia na zavedenie systémových a aplikačných programov do operačnej pamäte
b) prekladacie programy - prekladače napr. z Pascalu do Strojového kódu
c) ladiace programy - slúžia na odlaďovanie užívateľských programov
d) diagnostické
a testovacie
programy - dodáva ich výrobca. Slúžia na určenie miesta a typu chyby a umožňujú testovať správnosť funkcie jedno- tlivých častí počítača.
e) knižničné programy - realizujú často sa opakujúce operácie
f) dozorný program - (supervízor) pozostáva z programových modulov,
ktoré organizujú výpočet prebiehajúci podľa aplikačných programov
Z hľadiska spôsobu práce operačného systému môžeme rozdeliť:
a) monoprogramovacie systémy - umožňujú spracovať v poč. iba jeden program
b) multiprogramovacie systémy- umožňujú spracovať v poč. viac pro- gramov. Kvázisimultánne spracova- nie v jednom CPU. Tj.
procesor sa striedavo prideľuje jednotlivým programom
Supervízor - rozhoduje, ktorému programu bude CPU pridelený. Každý užívateľský program má priradenú prioritu, podľa kto- rej sa supervízor riadi.
Programovacie jazyky: a) strojový kód
b) jazyk symbolických adries (Assembler)
c) vyššie programovacie jazyky (Algol, For-
tran, Pascal, Cobol ...).