1.Обобщенная структура микроконтроллерной системы управления.

С труктура аппаратных средств микропроцессорной системы управления

Система включает в свой состав микроконтроллер, объект управления и устройство сопряжения с объектом (УСО). УСО предназначено для преобразования цифровых кодов на выходе микроЭВМ в сигналы, воспринимаемые объектом, и преобразования выходных сигналов с датчиков в двоичные коды, поступающие в контроллер. Микроконтроллер на основании информации о текущем состоянии объекта х, а также задающих воздействий и командных сигналов rc, поступающих с верхнего уровня, рассчитывает с тактом квантования Т (интервал квантования) управляющее воздействие в соответствии с заложенной программой. При построении микропроцессорной САУ следует учитывать следующие особенности программной реализации алгоритмов управления:

􀂄 временное и амплитудное квантование сигналов;

􀂄 запаздывание, вносимое микроконтроллером;

􀂄 возможность реализации логических и алгебраических процедур;

􀂄 простое изменение структуры САУ с использованием условных переходов на другие участки программы или соответствующие процедуры;

􀂄 возможность хранения в запоминающих устройствах больших информационных массивов программ, исходных и промежуточных данных и результатов.

Классификационные признаки микроконтроллеров, используемых в цэсп.

  Основным классификационным признаком микроконтроллеров является разрядность данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ). По этому признаку они делятся на 4-, 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. Сегодня наибольшая доля мирового рынка микроконтроллеров принадлежит восьмиразрядным устройствам (около 50 % в стоимостном выражении). За ними следуют 16-разрядные и DSP-микроконтроллеры (DSP - Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор), ориентированные на использование в системах обработки сигналов (каждая из групп занимает примерно по 20 % рынка). Внутри каждой группы микроконтроллеры делятся на CISC- и RISC-устройства. Наиболее многочисленной группой являются CISC-микроконтроллеры, но в последние годы среди новых чипов наметилась явная тенденция роста доли RISC-архитектуры.

   Тактовая частота, или, более точно, скорость шины, определяет, сколько вычислений может быть выполнено за единицу времени. В основном производительность микроконтроллера и потребляемая им мощность увеличиваются с повышением тактовой частоты. Производительность микроконтроллера измеряют в MIPS (Million Instruсtions per Second - миллион инструкций в секунду).

СISC- и RISC – процессоры.

концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

• нефиксированное значение длины команды;

• арифметические действия кодируются в одной команде;

• небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Типичными представителями являются процессоры на основе команд x86

Наиболее распространённая архитектура современных настольных, серверных и мобильных процессоров построена по архитектуре Intel x86 (или х86-64 в случае 64-разрядных процессоров). Формально, все х86-процессоры являлись CISC-процессорами, однако новые процессоры, начиная с Intel Pentium Pro, являются CISC-процессорами с RISC-ядром^[2]. Они непосредственно перед исполнением преобразуют CISC-инструкции процессоров x86 в более простой набор внутренних инструкций RISC.

В микропроцессор встраивается аппаратный транслятор, превращающий команды x86 в команды внутреннего RISC-процессора. При этом одна команда x86 может порождать несколько RISC-команд (в случае процессоров типа P6 — до четырёх RISC-команд в большинстве случаев). Исполнение команд происходит на суперскалярном конвейере одновременно по несколько штук.

Это потребовалось для увеличения скорости обработки CISC-команд, так как известно, что любой CISC-процессор уступает RISC-процессорам по количеству выполняемых операций в секунду. В итоге, такой подход и позволил поднять производительность CPU.

RISC

архитектура процессора, в котором быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — меньшим. Первые RISC-процессоры даже не имели инструкций умножения и деления. Это также облегчает повышение тактовой частоты и делает более эффективной суперскалярность (распараллеливание инструкций между несколькими исполнительными блоками).