10.2 Реальний масштаб часу цсак з кмеом

КМЕОМ повинна реалізовувати алгоритм керування ЦСАК в реальному масштабі часу. Це означає, що протягом раніше визначеного часу дискретизації Т вона повинна реалізувати відповідний алгоритм керування. Невиконання цієї програми може призвести до порушення стійкості ЦСАК та зниження її поточностних характеристик. Неперервні процеси, що проходять у ЦСАК потребують постійного керування та контролю їх параметрів, перевірок системи керування, видачі інформації споживачу про стан на керуючому об’єкті або інших інформаційних даних. Разом з тим частина інформації, яка надходить до КМЕОМ або передається від неї немає регулярного характеру (наприклад, інформація про несправність окремих модулів і механізмів, про випадкове відхилення непостійних змінних про команди, що надходять з пульта оператора та ін.). ця інформація має випадковий характер і залежно від рівнів її пріоритету може змінювати реальний масштаб часу ЦСАК. Прикладне програмне забезпечення (ПЗ) можна поділити на три групи:

1. Циклічні програми, що використовуються з частиною що відповідає періоду дискретизації Т.

2. Програми, які викликаються через певні інтервали часу.

3. Програми, виклик яких, має випадковий характер.

Реалізація програми 1-го виду відповідає синхронному режиму організації обчислювального процесу в КМЕОМ.

Реалізація програм 2-ї та 3-ї категорії відповідає асинхронному режиму організації обчислювального процесу в КМЕОМ.

Кожен цикл реалізації алгоритму керування КМЕОМ складається із послідовності окремих операцій, що залежать від алгоритму, методу його реалізації та структури КМЕОМ.

Якщо при синхронному режимі окремі операції відводиться окремий час і послідовність операцій фіксована, то при асинхронному режимі початок кожної наступної операції відбувається зразу ж закінчення попередньої, крім того, частина операцій виконується паралельно, в залежності від того, як завантажена КМЕОМ. Внаслідок цього тривалість циклу обчислення t, але стає змінною і залежною від їх динаміки, а за своїми властивостями прирівнюється до випадкового процесу. Введення асинхронного режиму роботи КМЕОМ, хоч і середню тривалість Т, який задається програмованим таймером КМЕОМ, але й спричинює певні труднощі при реалізації алгоритмів коректуючих ланок, коефіцієнти різницевого рівня яких, залежить від періоду дискретизації Т.

Тому доцільно використовувати синхронний режим обчислювального процесу в КМЕОМ. Найбільш перспективним для організації обчислень у КМЕОМ є розподіл прикладних програм (ПрП) за рівнем пріоритету. В першу чергу реалізуються програми які мають більш високий пріоритет. Програми з низьким пріоритетом виконуються тільки тоді коли вже виконані програми більш високого пріоритету, або коли вони ще не повинні виконуватись. Іноді ще використовують динамічний розподіл пріоритетів залежно від запитів на керування.

Для підвищення ефективності використання КМЕОМ можна організувати паралельну роботу її кількох елементів. Наприклад, якщо обмін інформацією з об’єктом керування здійснюється через ПЗО (пристрій зв’язку з об’єктом), то мікроконтролер може розв’язувати задачу обробки інформації яка знаходиться в пам’яті КМЕОМ. Робота КМЕОМ в реальному масштабі часу з урахуванням пріоритетів робочих програм і можливостей переривання програм з наступним поверненням до неї, а також з урахуванням паралельної роботи окремих пристроїв КМЕОМ організовується в режимі мультипрограмування, що дає змогу одночасно розв’язувати кілька задач керування, контролю чи діагностики.

Виконання програми деяких типів у цьому режимі забезпечується використанням кількох МП у одній КМЕОМ. Розподілом програм у часі і забезпеченням паралельної роботи окремих пристроїв КМЕОМ, яка реалізується так: спочатку програмним шляхом опитуються всі робочі програми і виявляється необхідний пристрій для реалізації відповідної програми. Якщо цей пристрій є вільним, то він включається в роботу, якщо пристрій зайнятий, то та інформація яку він повинен виконувати після його звільнення записується в пам’ять. Функціонування КМЕОМ у режимі мультипрограмування подібно до роботи системи масового обслуговування. Мультипрограмний та мультипроцесорний режим роботи КМЕОМ забезпечується її роботи операційної системи (ОС), основним призначенням якої є виділення необхідних ресурсів та складання графіку використання їх для виконання ПрП.

Основна вхідна інформація до ОС надходить через СП (систему переривань), як вихідну інформацію ОС видає сигналами на пуск кожної використованої програми, формує план використання ресурсів у процесі її виконання.

У загальному вигляді схему взаємодії ОС, СП і ПрП приведено на рисунок 10.1. Звідси видно, що приєднання ПрП до ОС здійснюється як паралельно так і послідовно. У першому випадку ОС визначає склад і послідовність пуску окремих ПрП. Після реалізації кожної ПрП керування передається ОС для визначення чергової ПрП паралельного приєднання. При послідовному приєднанні ПрП до ОС залежно від початкової інерції та результатів конкретної задачі керування у кожній ПрП формується адреса початку наступної ПрП, якій передається керування після закінчення розв’язування поточної задачі послідовної структури.

Р исунок 10.4 – Послідовна структура розв’язування задачі

Тип застосованої структури приєднання ПрП до ОС залежить від характеру програми: циклічні, нециклічні та кратності їх використання при розв’язуванні задач керування. Якщо ПрП використовується з однаковою кратністю і послідовність пуску їх відома раніше, то немає необхідності звертатись до ОС після реалізації кожної ПрП, а керування можна передавати безпосередньо від одного пристрою до іншого. Така структура взаємодії ОС і ПрП використовується при реалізації циклічних програм. В разі складної недетермінованої послідовності пуску ПрП, а також при різній кратності реалізації їх використовують паралельну структуру приєднання всіх циклічних і нециклічних програм до ОС.