150. Генератор гармонических колебаний на транзисторах.

Схема генератора LC-типа с трансформаторной связью приведена на рис.98. Условия генерации здесь создаются на частоте резонанса f₀: , где L_k и C_k - параметры колебательного контура.

Фазовый сдвиг (баланс фаз) обеспечивается соответствующим подключением вторичной обмотки ₂ трансформатора. Баланс амплитуд достигается подачей соответствующей амплитуды сигнала с коллекторной нагрузки в цепь базы. Выходной сигнал снимается либо с третьей обмотки ₃, либо с коллектора транзистора VT.

Помимо рассмотренной выше схемы с трансформаторной связью широкое распространение получили трехточечные схемы с индуктивной автотрансформаторной и емкостной обратными связями (рис.99). В генераторе с индуктивной автотрансформаторной связью напряжение на базу подается через емкость C_g с части контурной катушки ₂. Количество витков ₂ определяет баланс амплитуд. В схеме с емкостной обратной связью резонансный колебательный контур образован конденсаторами C_k1, C_k2 и катушкой L_k. Напряжение обратной связи снимается с конденсатора C_k2. Для получения неискаженной формы выходных сигналов с генератора добротность контура должна быть высокой. Генератор RC-типа представляет собой обычный резистивный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Для получения необходимого фазового сдвига применяются фазовращающие цепочки, которые имеют несколько RC-звеньев и служат для поворота фазы выходного напряжения усилителя на 180⁰ .

Минимальное количество звеньев равно трем. Для устойчивой работы схемы необходимо, чтобы усилитель обладал большим коэффициентом усиления, имел большое входное сопротивление и малое выходное сопротивление. Обеспечение условий генерации выполняется подбором элементов в цепи обратной связи R и C, и инверсивными свойствами усилителя.

В генераторах RC-типа часто используются мосты Вина, которые включаются в цепь положительной обратной связи.

Генераторы могут быть построены на туннельных диодах, на динисторе и т.д.

151. Архитектурные принципы Фон-Неймана. Ограничения.

Традиционно архитектура Фон Неймана имеет четыре основные характеристики:

5. Единое вычислительное устройство, включающее процессор, средства передачи информации и память;

6. Линейную структуру адресации памяти, включающую слова фиксированной длины (формат команд представляется байтами, сложные команды — несколько байт);

7. Низкий уровень машинного языка (команды процессора выполняют простые операции, т.е. сложные процедуры выполняются последовательно);

8. Централизованное последовательное управление (последовательно читаются команды, последовательно выполняются операции).

В гарвардской архитектуре память данных и память команд разделены, т.е. процессор читает команды из памяти команд по шине команд и читает данные из памяти данных по шине данных. Между ними (шинами) может быть связь через мультиплексор.

Как в традиционной, так и гарвардской структуре существует принципиальное явление, ограничивающее производительность процессора — канал связи. Если увеличивать быстродействие процессора, то скорость выполнения начинает ограничиваться задержкой в канале. Эта величина конечна, поэтому ее практически не преодолеть. Если увеличить число процессоров работающих параллельно с общей памятью, то при реальных характеристиках увеличение производительности, возможно, не более чем в 3…4 раза с большим числом процессоров. Основная причина падения производительности на один процессор (снижение эффективности) в мультипроцессорных системах — сама архитектура вычислителя, предусматривающая общую память и последовательный к ней доступ. Поэтому разрабатываются варианты увеличения производительности с применением параллельных процессоров.

Режим мультипрограммирования применяют не только для нескольких задач, но и для одной большой задачи, если возможно выполнение ее по частям, т.е. несколько подпрограмм одной задачи могут выполняться параллельно. Особенностью мультипрограммных режимов считается то, что задание разбивается на составляющие части — пункты или шаги задания. Каждый пункт задания может в результате работы вызывать другую программу. В этом режиме могут создаваться подзадачи, т.е. в целом режим мультипрограммирования предусматривает деление задания на составляющие, с которыми процессор работает как с самостоятельными задачами. Память разбивается на системную область где храниться ядро операционной системы и основные программы и динамическую область в которой располагаются сведения о всех заданиях. Приоритет — в сторону увеличения адресов, т.е. программа находящаяся в динамической памяти с большим адресом имеет больший приоритет.

Режим реального времени применяют в вычислительных системах, работающих с физическими сигналами — информационно-контролирующими, управляющими, обрабатывающими программами. Понятие это условно, поскольку время изменяется. Условие реального времени tобр.<tпер.след.вх.сигн. В этом режиме в первую очередь требуется быстрое измерение сигнала и занесение его в память, поэтому время начала работы процессора определяется временем поступления входного сигнала. Программа запускается по какому-то внешнему событию (чаще прерыванию). Использование современных алгоритмов требует корреляционной обработки, быстрого преобразования Фурье, соответственно объем памяти должен позволять хранить соответствующие выборки. Помимо процедур обработки вычислительная система должна обеспечивать процедуры преобразования сигналов в цифру и наоборот (АЦП, ЦАП).