ГИА 2024 Ответы УТС (НЕ ВСЕ)

4. формирование вектора (номер прерывания, определяющего адрес подпрограммы обслуживания)

Виды шин обмена данных: ISA, MSA, PCI, VLB.

Режим ПДП-метод обмена данными между памятью и переферийным уст-вом без учитывания процессора. МП инициализирует контроллер ПДП, при этом задается 1. начальный адрес памяти, 2. счетчик и режим обмена.

СИСТЕМНАЯ ШИНА

На материнской (системной) плате размещены CPU, основное ОЗУ, контроллер клавиатуры, контроллер шины. Все остальные устройства устанавливаются на платах расширения - картах (Card - плата) через разъемы системной шины 'слоты'.

Обязательные платы расширения:

-видеоадаптер;

-мультиплата (контроллеры дисков и портов ввода/вывода).

Все слоты имеют одинаковые контакты, поэтому любая карта может быть вставлена в любой слот. Системная шина - совокупность проводников для обмена информацией между блоками компьютера в соответствии с заданным интерфейсом.

PCI (Peripheral Component Interconnection - межсоединение периферийных компонентов)

разработана фирмой Intel. Это шина с временным мультиплексированием (данные и адреса передаются по общим линиям). Тактовая частота до 33 МГц - синхронно с процессором, далее частота делится. Скорость передачи данных до 120 Mb/s Шина соединяется с CPU через PCIперемычку (Host-Bridge). Она же и управляет работой шины.

{ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА Параллельный порт 'Centronics'

Операционная система поддерживает 3 параллельных порта ввода-вывода с именами LPT1..LPT3. Параллельный 8-разрядный порт работает по интерфейсу 'Centronics', используемому для принтеров и плоттеров. По ГОСТ 27942-88 он называется ИРПР-М. Скорость обмена - до 150 кb/сек.

ОбменспортомосуществляетсяпокомандеOUT. Посколькуадреспортабольшечем1 байт, нельзя писать: OUT 378h,AL

Cледует пользоваться косвенным выводом через регистр DX так: MOV DX,378h

OUT DX,AL

Однако и это будет только засылка выводимого байта в порт. Для вывода на принтер надо еще выдать строб (pin 01). Кроме того, надо проверить готов ли принтер принять очередной байт. Для этого есть еще два регистра:

Регистр статуса порта (адреса: 279, 379, 3BD)

│7│6│5│4│3│2│1│0│

││ │ │ │ │ │ └─ 1 = time-out

││ │ │ │ └─┴─ unused

││ │ │ └ 1 = Принтер включен, pin 15

││ │ └─ 1 = Принтер готов к работе, pin 13

││ └ 1 = В принтере нет бумаги, pin 12

│└ 0 = Готов к приему очередного байта, pin 10 └── 0 = Полная готовность, pin 11

Регистр управл. портом (адреса: 27A, 37A, 3BE)

│7│6│5│4│3│2│1│0│

││ │ │ │ │ │ └ 1 = Строб выдачи данных, (pin 1)

││ │ │ │ │ └ 0 = Движение бумаги на 1 строку, (pin 14)

││ │ │ │ └ 0 = Сброс принтера, (pin 16)

││ │ │ └ 1 = Разрешение работы принтера, (pin 17)

││ │ └ 0 = IRQ не вырабатывается, 1=IRQ есть

└─┴─┴ unused

Последовательный порт RS232C

Последовательный порт обеспечивает обмен данными последовательным кодом по интерфейсу RS232C (ГОСТ 18145-81 и ГОСТ 23675-79). Обычно РС имеет в своем составе два последовательных порта СОМ1 и СОМ2, однако при установке дополнительного оборудования

возможно увеличение числа последовательных портов до 16. Один из портов обычно используется для подключения мыши. Кроме мыши эти порты используются для организации компьютерных сетей и подключения разного рода модемов.

Например в DOS предусмотрена возможность связи двух компьютеров для взаимного обмена файлами сжесткихдисков: F9, Left(Right), Link. Далееоткрываетсяокно, где предлагаетсявыбрать порт для связи и назначить тип связи: Master(хозяин) - Slave(раб).

Принцип обмена

В порт командой OUT засылается передаваемое слово. Сразу после засылки данных в порт начинается его передача:

-в исходном состоянии по цепи данных передается "1" Это стоповая посылка, может быть неограниченно длинной;

-передача слова начинается со стартовой посылки '0' в течение одного такта;

-далее передаются биты кода слова из 5,6,7 или 8 разрядов (устанавливается в регистре статуса порта);

-в конце может передаваться контрольный бит четности (нечетности) (необходимость его устанавливается в регистре статуса порта);

-передача слова заканчивается стоповой посылкой. Минимальная длительность ее перед следующим словом 1, 1.5 или 2 такта.

Такты | | | | | | | | | | | |

└ ┘ └─┘ └── ┘ └ ┘ └─

Скорость приема и передачи д.б. установлена одинаковой на приемном и передающем портах в пределах от 50 до 115000 бит/сек с точностью 2% (устанавливается в регистрах статуса портов). Адреса последовательных портов: СОМ1=3F8h, COM2=2F8h. Кроме того используются еще 8 регистров - управляющих и статуса портов.

UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

Обмен по интерфейсу RS232C осуществляется через 9 (или 25)контактный разъем.

Программно-логическое управление в микропроцессорных системах

1. Классификация и особенности архитектуры современных микропроцессоров. Микропроцессор (МП) – цифровая интегральная схема, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций, обработки информации под управлением программы, выполненная по технологии БИС или СБИС

Микропроцессоры классифицируют по таким признакам: функциональное назначение; количество БИС; разрядность; тип архитектуры.

Классификация МП:

1.По функциональному назначению (рис. 1.1):

-универсальные (с фиксированной разрядностью и неизменной системой команд);

-общего назначения;

-специализированные, которые, в свою очередь, подразделяются на:

-микроконтроллеры (8-, 16- и 32-разрядные МК). В микроконтроллерах, в отличие от МП, присутствует память программ, значительно превышающая память данных;

-цифровые процессоры сигналов (DSP, сигнальные процессоры), которые могут оперировать данными с фиксированной точкой (16, 24 разряда) или данными с плавающей точкой (32 разряда).

Рис.1.1 Классификация современных микропроцессоров по функциональному признаку

2.По количеству БИС, необходимых для реализации микропроцессора:

-однокристальные;

-секционированные (с наращиваемой разрядностью и системой команд, разрабатываемой для эффективного решения определенного круга задач).

3. По разрядности (определяется разрядностью шины данных):

-4-разрядные;

-8-разрядные;

-16-разрядные;

-32-разрядные;

-64-разрядные

CISC (Complex Instruction Set Computer) – (компьютер с полным набором команд) - архитектура реализована во многих типах микропроцессоров, выполняющих большой набор разноформатных команд с использованием многочисленных способов адресации. Эта классическая архитектура процессоров, которая начала свое развитие в 40-х годах прошлого века с появлением первых компьютеров. Типичным примером CISCпроцессоров являются микропроцессоры семейства Pentium. Большое многообразие выполняемых команд и способов адресации позволяет программисту реализовать наиболее эффективные алгоритмы решения различных задач. Однако при этом существенно усложняется структура микропроцессора, особенно его устройства управления, что приводит к увеличению размеров и стоимости кристалла, снижению производительности. В то же время многие команды и способы адресации используются достаточно редко. Поэтому, начиная с 80-х годов прошлого века, интенсивное развитие получила архитектура процессоров с сокращенным набором команд (RISC-процессоры).

RISC (Reduced Instruction Set Computer) – (компьютер с сокращенным набором команд) - архитектура отличается использованием ограниченного набора команд фиксированного формата. Современные RISC-процессоры обычно реализуют около 100 команд, имеющих фиксированный формат длиной 2 или 4 байта. Также значительно сокращается число используемых способов адресации. Обычно в RISC-процессорах все команды обработки данных выполняются только с регистровой или непосредственной адресацией. При этом для сокращения количества обращений к памяти RISC-процессоры имеют увеличенный объем внутреннего РЗУ – от 32 до нескольких сотен регистров, тогда как в CISC-процессорах число регистров общего назначения обычно составляет 8-16.

Обращение к памяти в RISC-процессорах используется только в операциях загрузки данных в РЗУ или пересылки результатов из РЗУ в память. При этом используется небольшое число наиболее простых способов адресации: косвенно-регистровая, индексная и некоторые другие. В результате существенно упрощается структура микропроцессора, сокращаются его размеры и стоимость, значительно повышается производительность.

Указанные достоинства RISC-архитектуры привели к тому, что во многих современных CISC-процессорах используется RISC-ядро, выполняющее обработку данных. При этом поступающие сложные и разноформатные команды предварительно преобразуются в последовательность простых RISC-операций, быстро выполняемых этим процессорным ядром.

Масштабирование – приведение динамического диапазона выходного сигнала датчика к динамическому диапазону АЦП.

Фильтрация– обеспечиваетсогласованиеспектрасигналасдатчикасАЧХизмерительногоканала (ширина спектра помехи значительно шире спектра полезного сигнала).

Безинерционное нелинейное преобразование– если датчик нелинеен то УС может выполнять функции компенсации нелинейности датчика.

АК обеспечивает передачу на общий выход одного из входных сигналов.

СВХ формирует мгновенное значение входного сигнала в момент выборки tj , хранит выбранное значение на время необходимое для его преобразования в цифровой код.

Типовой режим работы такой системы – кадровый ввод вывод. При этом МП через равные промежутки времени подключает сигнал с i-ого датчика к АЦП. Через m интервалов ввода формируется массив измерений по одному измерению для каждого канала – кадр.

Погрешность – прямое сопротивление АК. Многоканальная ИИУС на базе цифрового мультиплексора.

Достоинства: Более высокое быстродействие. Недостатки: более сложное аппаратное строение. Двухуровневая ИИУС

3. Микроконтроллеры: назначение, особенности архитектуры. Типовые периферийные устройства.

Функциональная схема контроллера C167

Микроконтроллерысерии80C16X разработанынабазеуниверсального16 разрядногоRISС процессора (имеет сокращенную систему команд, которые имеют одинаковую длину и выполняются за одинаковое время) с четырехcтупенчатым конвейером. Серии 80C167, 80C164, 80C163, 80C161 отличаются набором периферийных блоков, типом корпуса и наличием соответствующего количества портов ввода-вывода.

Для увеличения скорости выполнения команд контроллеры семейства С166 содержат 4-х ступенчатый конвейер команд. За один машинный цикл C166 на различных ступенях конвейера выполняет одновременно до 4 команд. Это означает, что обработка каждой команды по времени длится четыре машинных цикла, хотя выполнение команды происходит в течение одного цикла. Таким образом, конвейеризация имеет существенные преимущества для ускорения выполнения последовательности команд при достаточной пропускной способности шины. Время исполнения большинства команд составляет 100 нс при тактовой частоте 20МГц.

PEC – Контроллер периферийных событий - Peripheral Events Controller (PEC) освобождает ЦПУ от простых, но частых обслуживаний прерываний, осуществляя перенос данных в любую позицию нулевого сегмента без переключения задачи. Процесс переноса данных практически не затрагивает работу контроллера и не зависит от выполняемой программы - контроллер только приостанавливает выполнение текущей программы на один цикл (100 нс), даже не сохраняя свое состояние в стеке. Время отклика контроллера для обслуживания PEC составляет от 150 до 450 нс при цикле ЦПУ 100 нс. Для контроллера PEC отведены два верхних уровня приоритета, что позволяет обслуживать одновременно 8 каналов PEC. Каждый канал управляется собственным регистром PEC, который позволяет программировать передачу байта или слова данных с инкрементом адреса или без него с однократным, многократным или бесконечным числом пересылок. Обработка прерываний контроллером PEC выполняется в соответствии с приведенной диаграммой.

P1-P8 – параллельные порты .Для обработки или генерации одиночных внешних сигналов управления или данных 80C167 обеспечивает до 111 параллельных каналов ввода/вывода (В/В), которые организованы следующим образом: один 16-битовый порт ввода/вывода (Port2), восемь 8-битовых портов ввода/вывода (Port0 состоит из P0H и P0L, Port1 состоит из P1H и P1L, Port4, Port6, Port7, Port8), один 15-битовый порт ввода/вывода (Port3) и один

16-битовый порт ввода (Port5).

ASC–асинхронно синхронный последовательный контроллер. Асинхронный / синхронный Последовательный Интерфейс ASC обеспечивает последовательную связь между C167 и другими микроконтроллерами, микропроцессорами или внешними периферийными устройствами.

SSC–синхронный последовательный контроллер.

CAPCOM1,CAPCOM2 – C167 обеспечивает работу двух в основном идентичных модулей захвата/сравнения (CAPCOM), которые различаются лишь способом подключения к выводам C167. Они предоставляют 32 канала, которые взаимодействуют с четырьмя таймерами. Модули CAPCOM могут захватывать содержимое таймера при возникновении определенных внутренних или внешних событий. Они также могут сравнивать значение таймера с заданными значениями и изменять выходной сигнал в случае совпадения. С помощью описанных возможностей каждый из них поддерживает генерацию и управление временных последовательностей на нескольких (до 16) каналах с минимальным программным вмешательством.

ADC– Представляет собой преобразовательное устройство состоящее из 16-канального аналогового коммутатора (АК) и 10-разрядного АЦП поразрядного уравновешивания среднего быстродействия. Программная модель:

ADDAT – регистр результатов.ADDAT2E – регистр результатов в режиме преобразования с выбранным каналом

ADCON – регистр управления.ADCIC – регистр управления прерываниями.ADEIC – регистр управления прерываниями, но он используется для анализа ситуации переполнения, а также в режиме с выбранным каналом.

OSC– тактовый генератор.

WDT – сторожевой таймер - это средство повышения надежности работоспособности системы в условиях аппаратных сбоев. Это таймер который отсчитывает некоторую паузу и производит программный сброс МК. Для того чтобы WDT не производил сброс системы в программе должны присутствовать команды обслуживания сторожевого таймера (SPVWDTобслуживание, DISWDT-запрет).

GPT1, GPT2 – блоки таймеров общего назначения. В GPT1 входят три 16 разрядных таймера(Т1,Т2,Т3). ВGPT2 входятдва16 разрядныхтаймерасбольшимразрешениемчемтаймеры в GPT1 (Т4,Т5).

PWM – широтно-импульсный модулятор предназначен для формирования нескольких независимых импульсно-модулированных сигналов.

BUS CTL – контроллер шины.

4. Программируемые логические контроллеры: назначение, классификация, типовые функции.

Программируемый логический контроллер, ПЛК —микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами. Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих

сигналов на исполнительные устройства.

Физически, типичный ПЛК представляет собой блок, имеющий определенный набор выходов и входов, для подключения датчиков и исполнительных

механизмов.

Программируемый контроллер — это программно управляемый дискретный автомат, имеющий некоторое множество входов, подключенных посредством

датчиков к объекту управления, и множество выходов, подключенных к исполнительным устройствам. ПЛК контролирует состояния входов и вырабатывает определенные последовательности программно заданных

действий, отражающихся в изменении выходов. ПЛК предназначен для работы в

режиме реального времени в условиях промышленной среды и должен быть

доступен для программирования неспециалистом в области информатики.

Изначально ПЛК предназначались для управления последовательными логическими процессами, что и обусловило слово «логический» в названии ПЛК. Современные ПЛК помимо простых логических операций способны выполнять цифровую обработку сигналов, управление приводами, регулирование, функции

операторского управления и т. д.

следующие группы:

1.Моноблочные простейшие ПЛК (интеллектуальные реле).

2.Модульные ПЛК.

3.Специализированные ПЛК

Моноблочные простейшие ПЛК. Эти ПЛК являются самыми

распространенными.

Характерными особенностями данного типа ПЛК являются небольшие размеры,

сравнительно малая стоимость (от 100 до 200 евро), небольшое число входов/выходов, большинство из которых – дискретные. Поэтому эти контроллеры

иногда называют интеллектуальными реле. Кроме этого, все эти ПЛК имеют встроенные контроллеры для подключения к промышленной и офисной сетям, а также адаптер последовательного порта RS-232 для подключения к компьютеру.

Большинство современных модульных ПЛК имеют возможность расширения по системной шине для подключения дополнительных модулей входа/выхода.

Модульный ПЛК. В модульных контроллерах модули входов-выходов

устанавливаются в разном составе и количестве в зависимости от требуемой

конфигурации. Так достигается минимальная аппаратная избыточность. В

распределенных системах модули или даже отдельные входы-выходы, образующие единую систему управления, могут быть разнесены на значительные

расстояния и соединяться через промышленную информационную сеть.

Специализированные ПЛК. Это ПЛК, предназначенные для управления

определенными объектами (котлами, насосами, холодильниками и так далее). Характеризуются специальными входами/выходами для подключения конкретных

устройств (термопары, терморезисторы и т.д.) и встроенной программой управления. Выпускаются большими сериями