- •Оглавление
- •Лекция № 1 Введение в проблемы построения автоматизированных систем.
- •Основные вопросы курса:
- •1.1. Функциональные компоненты, необходимые для построения автоматизированного комплекса.
- •1.2. Особенности проектирования и основные требования к автоматизированным системам для научных исследований (асни).
- •1.3. Принципы построения автоматизированных систем.
- •Лекция №2 Средства управления объектами автоматизации.
- •2.1. Архитектурные возможности эвм.
- •Центральный процессор
- •Основные регистры процессора эвм семейства Macintosh.
- •Основные регистры процессора эвм семейства ibm pc.
- •2.2. Основная память.
- •Форматы представления чисел в озу.
- •2.3. Каналы ввода-вывода информации.
- •Общая структура магистрали эвм
- •Передача информации по системной магистрали
- •Вывод данных Ввод данных
- •Лекция №3 Принципы организации обмена данными между эвм и внешними устройствами.
- •3.1 Режимы обмена данными
- •3.2 Безусловная передача данных.
- •Лекция №4 Техническая реализация усо в эвм семейства ibm и методика управления обменом.
- •Карта регистров усо
- •4.1. Программные средства реализации безусловного обмена данными в среде BorlandPascal
- •4.2. Обмен данными между эвм и ву по готовности ву
- •4.2.1. Функциональная схема интерфейса ввода данных в эвм по готовности ву.
- •Техническая реализация интерфейса в ас на основе эвм семейства ibmpc
- •Лекция №5 Технические характеристики ацп, усилитель, мультиплексор.
- •5.1 Программная модель интерфейса
- •5.2 Алгоритм одноканальных измерений входного сигнала
- •5.3. Методика управления и оценки состояния внешних устройств
- •5.4. Проверка, установка, сброс отдельных разрядов регистра ву
- •Лекция №6 Обмен данными между эвм и внешними устройствами с прерыванием текущей программы.
- •6.1 Принцип организации обмена данными
- •6.2 Алгоритм обслуживания ву с прерыванием.
- •1. Опрос ву.
- •3. Комбинированный способ идентификации ву.
- •6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ву с прерыванием.
- •6.4 Механизм приоритетов. Вложенные прерывания.
- •6.5 Принципы построения интерфейса обмена данных с прерыванием программы.
- •6.6 Техническая реализация интерфейса обмена данными с прерыванием программы.
- •1. Приоритетная цепочка:
- •2. Реализация многоуровневых вп в эвм семейства ibm.
- •Технические характеристики бис Intel 8259a.
- •6.7 Программируемые режимы обслуживания ву.
- •6.8 Схема включения пкп к системной шине ву.
- •6.9 Аппаратные прерывания в порядке их приоритетов и назначения.
- •6.12 Схема каскадирования контроллеров прерывания.
- •Методика программирования контроллера прерываний.
- •6.13 Программирование пкп в процессе обслуживания ву и работы системы.
- •6.14 Методика программирования обмена данными с прерыванием программы.
- •6.15 Реализация методики обмена данными с прерыванием программы между в эвм в автоматизированных системах на основе эвм семейства ibm pc в средеBorland Pascal. Установка вп.
- •6.16 Техническая реализация обмена данными с прерыванием программы.
- •6.17 Категории прерываний эвм семейства ibmpc.
- •Основные черты программных прерываний.
- •Краткий обзор функций bios.
- •Лекция №7. Программируемые интервальные таймеры-счетчики (пит).
- •7.1 Схема включения пит к автоматизированной системе (ас).
- •Карта программно доступных регистров пит
- •7.2 Состав и назначение регистров каналов.
- •7.3 Формат регистров таймера.
- •7.3 Режимы работы таймера.
- •1 Группа.
- •2 Группа.
- •3 Группа.
- •7.4 Методика программирования таймера.
- •1. Инициализация пит.
- •2. Чтение текущего содержимого ce.
- •7.5 Синхронизация операций реального времени. Системный таймер эвм семейства ibmpcIntel8254.
- •7.6 Реализация методики программирования таймера в среде BorlandPascal.
- •7.7 Пит Intel 8253 на интерфейсной плате l-154.
- •7.8 Многоканальное измерение сигналов.
- •Лекция №8 Автоматизированные системы на основе стандартных магистрально-модульных интерфейсов.
- •Лекция №9 Интерфейс камак (camac).
- •9.1 Конструктивная совместимость элементов системы.
- •9.2 Магистраль крейта камак.
- •9.3 Пространственно-временные диаграммы на магистрали крейта.
- •9.4 Виды и назначение адресных операций на магистрали крейта.
- •Операции интерфейса камак
- •Лекция №10 Технические средства на основе интерфейса камак. Модули интерфейса камак.
- •10.1 Схемы формирования статусных сигналов.
- •10.2 Управляющие модули камак.
- •Управляющая часть кк.
- •10.3 Программная модель кк типа ккп3 для эвм семейства ibmpc.
- •10.4 Методика управления контроллером крейта и модулями камак.
- •10.5 Методика построения программного обеспечения в ас на основе унифицированных магистрально-модульных интерфейсных систем.
- •Лекция №11 Разработка интерфейсно-ориентированной библиотеки процедур для управления крейтом камак.
- •Лекция №12 Методика контроля состояния модулей в интерфейсе камак.
- •Лекция№13 Компоненты ас на основе интерфейса камак.
- •13.1 Разработка схемы прибора генератора с заданными амплитудно-частотными характеристиками.
- •13.2 Измерение временных параметров импульсных сигналов.
- •13.3 Схема соединения модулей.
- •Программная реализация алгоритма измерения частоты fвх или периода Tвх.
- •Программная реализация алгоритма измерения длительности одиночного импульса.
- •13.4 Реализация прерываний от модуля камак в автоматизированных системах.
- •Лекция №14 Обмен данными между эвм и ву в режиме пдп.
- •14.1 Алгоритм обмена в режиме пдп.
- •14.2 Программная модель интерфейса ву и кпдп (минимальная конфигурация).
- •Программная модель кпдп.
- •Методика запуска обмена данными по каналу пдп.
- •14.3 Реализация пдп в эвм на основе единого магистрального канала.
- •14.4 Реализация пдп в эвм на основе изолированного магистрального канала.
- •14.5 Назначение каналов контроллера пдп и адреса регистров страниц.
- •Лекция №15 Функциональный состав и программная модель кпдп.
- •15.1 Блок управления.
- •15.2 Каналы контроллера пдп.
- •15.3 Каскадирование контроллеров пдп.
- •Лекция №16 Методика программирования контроллера пдп.
- •Лекция№17 Реализация пдп в ас на основе камак.
- •17.1 Алгоритм выполнения кк операции пдп.
3. Комбинированный способ идентификации ву.
Несколько ВУ могу иметь один и тот же ВП и № типа прерывания, т.е. обслуживается одной оперативной программой. Идентификация по вектору дополняется программой опроса внутри ВУ.
Третий шаг– переход на программу обслуживания и обмен данными. Выполняется путем загрузки содержимого ВП в регистры ЦП и перехода к программе обслуживания ВУ. Оперативная программа должна сохранить состояние тех внутренних регистров ЦП, которые будут модифицированы, а по завершению – восстановить их прежние значения.
Последний шаг– возврат в фоновую программу, требует выборки из стека и загрузки в регистр процессора содержимого СК и РСП.
Ассемблерная команда возврат из прерывания: Mac: RTI, IBM PC: IRETдолжна завершать любую программу обслуживания прерывания от ВУ.
Время реакции системы на ЗП будет существенно больше времени реакции на запрос по готовности. Время реакции системы на запрос прерывания определяется:
Временем выполнения самой длинной команды основной программы.
Временем идентификации ВУ.
Временем я записи в стек регистров процессора.
Обмен с прерыванием предпочтителен для низкоскоростных устройств.
6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ву с прерыванием.
Рис. 6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ВУ с прерыванием.
6.4 Механизм приоритетов. Вложенные прерывания.
Механизм приоритетов (МП) показывает какие устройства нужно обслужить первыми. МП решает следующие задачи:
Фиксирует приоритет любой выполняемой процессором программы.
Идентифицирует ЗП от ВУ с максимальным приоритетом.
Разрешает прерывание программы при возникновении запроса с большим приоритетом.
Прерывание программы обслуживания прерываний называется вложенным прерыванием.
Рис. 6.4 Пример работы ЦП в режиме вложенных прерываний.
На рис 6.4 показан пример вложенного прерывания:
До t1 нет ЗП
t1 → ЗП от ВУ4
t2 → ЗП от ВУ3
t3 → ЗП от ВУ2
t4 → закончено обслуживание ВУ2
t5 → ЗП от ВУ1
t6 → закончено обслуживание ВУ1
t7 → закончено обслуживание ВУ3
t8 → закончено обслуживание ВУ4
Недостаток: При большой частоте поступления ЗП ЦП работает неэффективно, т.к. много времени ЦП расходуется на ЗП, восстановление регистров процессора, переход от одной программы к другой.
Можно уменьшить частоту ЗП путем включения буферных ЗУ.
При присвоении приоритетов ВУ учитываются следующие условия:
Чем больше быстродействие устройства, тем выше приоритет ему присваивается.
Наивысший приоритет присваивается устройству, данные от которого не могут быть восстановлены (обычно таймер).
В ЭВМ семейства Macintoshприоритет программы указывается во втором слове ВП.
В ЭВМ семейства IBMPCприоритет программы устанавливается с помощью специальной БИС (большая интегральная схема) – программируемый контроллер прерываний.
6.5 Принципы построения интерфейса обмена данных с прерыванием программы.
Содержит все компоненты обмена данными по готовности. Дополнительные элементы:
Схема формирования сигнала ЗП:
Регистр управления содержит триггер разрешения прерывания (ТРП). Установить ТРП в 1 может только ЦП, т.е. основная или фоновая программа.
В регистре состояния интерфейса имеется триггер флага готовности, который может быть установлен в единицу только ВУ, когда оно готово к обмену. Запрос прерывания появится на выходе интерфейса, если оба триггера будут установлены в единицу.
Рис. 6.5 Схема формирования ЗП.
Схема учета приоритетов.
Указывает ЦП когда надо реагировать на прерывание.
Схема формирования адреса ВП.
Должна передавать в ЦП уникальный для каждого ВУ код (АВП).
Техническая реализация 2 и 3 элементов интерфейса различается для ЭВМ с разной архитектурой.