27. Микроконтроллер как динамическое звено.

АИМ – амплитудно-импульсная модуляция

ЗЗ – звено запаздывания

ФП – функциональный преобразователь

Микроконтроллер обладает запаздыванием τ:

U

←амплитудная модуляция

0 τ τ t

Переход к Z – преобразованию

если τ<<(2/ω_с) , то можно использовать непрерывную модель системы с непрерывной передаточной функцией W(p).

W(p) →F(p)→F(z)

28. Влияние времени выполнения программы мк запас устойчивости замкнутой системы.

Запаздывание в МК равно времени обработки информации τ. Запаздывание приводит к изменению помехоустойчивости контура:

τ_з ≈ 2τ÷1,5τ

В современных МК собираются добиться малого τ, поэтому величиной запаздывания τ можно пренебречь и считать МК безынерционным звеном.

29. Выбор числа разрядов слова данных по требуемой точности системы управления.

1 ) Система управления положением:

2) Система управления скоростью:

Для таких систем обычно задаются

Требуемое количество разрядов контроллера при интерполяции определяется на основании формулы:

, (1)

где K – количество разрядов контроллера.

Таким образом, для нахождения разрядности микроконтроллера, необходимо решить неравенство:

. (2)

Таким образом, исходя из заданной точности, для реализации программы управления необходимо к разрядов.

30. Рекурсивные и нерекурсивные цифровые фильтры, их передаточные функции и структурные схемы.

Цифровой фильтр может быть представлен ввиде:

U(z)

e(z)

W(z)

- ПФ запаздывающего звена.

Рекурсивный фильтр-это цифровой фильтр, который для расчета сигнала управления требует значений сигналов управления на предыдущих шагах.

Пример: Инерционное звено является рекурсивным фильтром, интрегрирующее звено –рекурсивный фильтр. Расчет сигнала управления начинается с перового шага.

Рекурсивны фильтр требует n-1 нач.условие.

U₀=0

U₁=0

…

U_n=0

Нерекурсивные фильтры-которые для расчета сигналов на выходе не требуют предыдущих значений выходного сигнала.

Примеры: усилительное звено,дифф. Звено.

a₀=0

a₁=0

…

U_n=0

Пример:дискретное дифф. Звено

W(z)=b₀+b₁z^-1+…+b_nz^-n

U=s*e(физически нереализуемо)

(физически реазилуемо)

дискретная передаточная функция.

U

-

z^-1

1/Tc

Цифровой фильтр может иметь конечную и бесконечную импульсную характеристику: KИХ и БИХ.

31. Цифровое дифференцирование и интегрирование.

Непрерывный интегратор имеет передаточную функцию:

32. КОНВЕЙЕРНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ КОМАНД И ДРУГИЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Совершенствование архитектуры дает повышение производительности без повышения тактовой частоты. Усовершенствование архитектуры, увеличивает коэффициент использования.

1980г.-организация памяти, расслоение памяти (КЭШ).

1990г.-процессоры с длинным командным словом, конвейеры(LIW).

2000г.-многоядерные процессоры.

Все это распараллеливает обработку информации.

Параллелизм:

1. Векторный - на уровне программ крупнозернистый.

2. Скалярный - на уровне команды мелкозернистый.

1)

2) 1-на команда много данных.

3)Много команд, одни данные.

4)много команд и данных.

Скалярный параллелизм. За счет усовершенствования аппаратных средств. Конвейерное выполнение помогает расслоению памяти. Применение КЭШ-памяти.

Позволяет сократить суммарное выполнение команды.

Недостаток – при конвейерной организации закрывается ветвление, затрудняется прерывание.

Процессор называется суперконвейерным если он содержит конвейер вложенностью не менее 5-ти ступеней.

Суперскалярный процессор кода имеет более 5-ти работающих параллельно конвейеров. Позволяет за 1-н такт выполнить несколько команд.

33. КЭШ-ПАМЯТЬ, ЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

КЭШ – дополнительная высокоскоростная память, в которой дублируется часть активного пространства основной памяти. При таком решении при обращении к памяти вначале анализируется КЭШ; если нужная информация в нем отсутствует, то происходит обращение к основной памяти. Она предназначена для временного хранения данных и команд. КЭШ память не занимает адресного пространства.

Контроллер КЭШ «памяти» работает по алгоритму позволяющее учесть обновление данных. Высокое быстродействие КЭШ обусловлено выполнением его на статических элементах памяти (триггеры). Возможны несколько уровней КЭШ памяти.

Принцип действия:

когда необходимо обращение в оперативную память процессор обращается в КЭШ

память, в КЭШ памяти имеется фрагмент из ОЗУ. Есть некоторая вероятность, что процессор найдет нужную информацию. Контроллер КЭШ памяти осуществляет какой-либо алгоритм обновления.