Режимы обмена

Точность. определяется разрядностью системы

Общая погрешность системы

Dобщ= Dм + Dвх + Dинстр +Dобр

Dм - методическая погрешность, отражает степень совершенс­тва математической модели реального объекта. (Работа СД опи­сывается с помощью дифференциального уравнения разного поряд­ка, решение уравнений будет различно).

Dвх - погрешность, возникающая в результате трансформации входных переменных. Пока физическая величина преобразуется в цифровой код, она приобретает погрешность.

Dобр - (обработки) - методическая погрешность, определяется погрешностью численных методов, используемых при решении ма­тематической задачи.

Dинстр - обусловлена конечным числом разрядов, используемых для представления чисел в ЭВМ. Ошибка возникает из необходи­мости округления и накопления погрешностей.

Увеличение разрядности приводит к увеличению стоимости маши­ны и уменьшению надежности.

ЭВМ характеризуется набором выполняемых инструкций.

Набор команд определяется количеством разновидностей выпол­няемых машинных операций.

Операции делят на 5 категорий:

- основные

- операции над кодами

- операции управления

- операции, связанные с внешними устройствами

- специальные

Основные операции:

- арифметические,

- связанные с обработкой мат. моделей

- логические

Операции над кодами:

- сдвиг

- ссылка

- специальные (десятичная коррекция)

Операции управления:

- условные, безусловные переходы

- операции управления прерываниями, пуском, остановом

- управление циклами

- вызовы подпрограмм

Операции с внешними устройствами:

- передача во внешнее устройство

- прием из внешнего устройства

Специальные операции:

- управление внутренней структурой процессора (работа с регистрами)

Микропрограммность позволяет изменять набор команд.

Адресность

Характеристика, которая определяет число адресов инструкции или команды, способы связи отдельных элементов между собой (способы адресации)

ЭВМ бывают:

-одноадресные

-двухадресные

-многоадресные

-с переменной адресносностью

Инструкция одноадресная содержит инструкцию и один адрес операнда.

Чем больше адресов, тем удобней программировать.

Способы адресации:

1) Адресные команды:

-непосредственная адресация

-непрямая адресация ( косвенная и относительная )

-прямая адресация

2) Безадресные команды:

-счетчик команд

-указатель стека

-останов

прерывание

При непосредственной адресации информация, участвующая в вы­полнении операции помещается в адресной части команды:

MVI A(регистр), В (число)

Прямая адресация: адрес операнда непосредственно указывает­ся в адресной части команды.

Непрямая адресация: адресная часть используется для опреде­ления адреса операнда.

При косвенной адресации указывается адрес ячейки, в которой содержится адрес операнда. Косвенная адресация используется, если заранее не известен адрес расположения операнда.

При выполнении программы адрес будет вычислен.

Процессор содержит базовый регистр.

При относительной адресации адрес указанный в адресной части команды например прибавляется к содержимому базового регистра и таким образом получается фактический адрес операнда. Факти­ческий адрес операнда получается путем канкотенции прираще­ния, заданного в адресной части команды с содержимым одного из регистров процессора.

Безадресные команды используются для организации работы специальных блоков процессора, таких как счетчик команд, указатель стека, блок управления прерываниями и др.

Быстродействие.

- косвенно определяется числом операций в секунду, такая ха­рактеристика характеризует технические возможности процессора без учета параллельности отдельных блоков ЭВМ и особенностей решаемой задачи и не отражает полностью характеристику быст­родействия. Существует такая характеристика - производитель­ность ЭВМ, определенная на основе статистических методов по функции Гибсона. Производительность зависит от времени выпол­нения и частоты исполнения операции

k k

Р = S k дi / [ S k ci ti ] i=1 i=1

kд - динамическая частность

kс - статистическая частность

ti - время выполнения i-ой операции

k - общее число типов операции

kc оценивается статистическим распределением операции

взамен программы.

kд - динамическим распределением при реализации программы.

Пример для одноадресной управляющей ЭВМ:

Операции	Kс	kд
основные над кодами управления связи с внешним устр. специальные	23,5 49,5 18 3 6	24,3 44,2 20,5 2,8 7,7

Режимы обмена информации

1. Пакетный режим

2. Режим реального масштаба времени

1. Обмен между процессором и периферийными устройствами

2. Обмен между процессором и памятью

3. Обмен между периферийными устройствами и памятью

Режимы ввода \ вывода предполагают обмен между процессором и периферийными устройствами и процессором и памятью. Особен­ность ввода \ вывода состоит в значительном отличии в быстро­действии процессора и внешних устройств и способности выпол­нять функции.

Режимы обмена:

1. Программно-управляемый синхронный

2. - " - асинхронный

3. С использованием прерывания

4. Внепрограммный, с помощью канала ПДП

1. Режим программно-асинхронный.

Применяется тогда, когда периферийное устройство всегда го­тово к обмену. Предполагаем, что быстродействие внешнего уст­ройства сравнимо с быстродействием процессора, а скорость об­мена сравнима с операциями ввода \ вывода.

ЭВМ

ВУ

Т1

Т2

Синхр.

Если начало операции ВУ синхронизировалось с началом опера­ции ЭВМ, то данные, которые будут передаваться, могут быть при­няты без искажений и потерь.

2. Предполагаем, что процессы несинхронизированны. Для орга­низации достоверного приема информации от ВУ процессор ожида­ет готовности ВУ, анализируя специальный сигнал, называемый флагом.

ЭВМ

ВУ

данные

флаг

Недостаток: ЭВМ простаивает, ожидая флага готовности ВУ.

Достоинство: ВУ с любым быстродействием могут быть обслужены.

3. Обмен по прерыванию.

Достоинства: сокращаются затраты машинного времени на обмен с медленно действующими ВУ, из-за отсутствия повторения цикла опроса.

Недостаток: требуются дополнительные аппаратные затраты не­обходим контроллер прерываний.

Можно выделить 5 основных этапов механизма прерывания:

1) Фиксация прерывания. Предполагается, что ЭВМ сигнал от внешнего устройства может принимать, а может не принимать. Фиксация нужна для того, чтобы не потерять информацию от ВУ. Существуют процессы, запрещающие их прерывание. Процесс запроса прерывания это программно-аппаратная функция.

2) Анализ прерывания. Так как в ЭВМ может существовать нес­колько устройств, требующих обмена с прерыванием, то может поступить несколько запросов прерывания одновременно. Поэтому каждому типу прерываний присваивается определенный приоритет.

3) Фиксация состояния процессора. Для фиксации состояния процессора необходимо зафиксировать состояния: Счетчика адреса, аккумулятора и указателя стека.

Для полного сохранения необходимо еще сохранить состояние регистров.

Эта операция выполняется аппаратным путем.

4) Выполнение программы обслуживающей прерывание. Для каждо­го уровня прерывания назначен некоторый адрес в адресной час­ти памяти, который будет содержать адрес подпрограммы обра­ботки прерывания. Этот адрес называется адрес-вектор.

5) Восстановление прерванного процесса. Необходимо восстано­вить состояние регистров, указателя стека, аккумулятора и счетчика адреса.

4. Обмен через канал ПДП.

Процессор не принимает в этом обмене участия. Это не прог­раммный обмен. ВУ считывает или записывает информацию из\в память напрямую. Этот режим еще больше сокращает затраты ма­шинного времени, но требует специальной аппаратуры в перифе­рийных устройствах: нужен контроллер ПДП.

Существует 3 режима ПДП:

1) Режим с захватом самый простой и медленный. ВУ осущест­вляет захват шин памяти на все время обмена.

2) Приостановка работы процессора на 1 машинный цикл для пе­редачи слова через канал ПДП. Существуют аппаратные усложне­ния, но быстродействие выше.

3) Одновременная работа процессора и канала ПДП. В процессе выполнения команд процессор не всегда обращается к памяти. На это время канал ПДП может захватить шину. Если возникнет ситуация обращения процессора к памяти, то обращение задержи­вает до конца передачи слова по каналу ПДП. Это самый дорогой и быстрый способ обмена.

РЕЖИМ ОБМЕНА ПРОЦЕССОР-ПАМЯТЬ

Различают 2 вида обмена: изолированный и совмещенный.

При 1-м режиме существует отдельный канал памяти и ВУ.

При 2-м режиме канал общий.

Для изолированного режима обмена применяют 2 формата адреса: для ЗУ и для ВУ. Формирование форматов адреса осуществляется микропрограммно, или схемным устройством управления.

Для 2-го вида один формат адреса. Обращение к регистрам ВУ как к ячейкам памяти ЗУ.

Изолированная шина: Совмещенная шина:

Память

ШАД

ЧТ пам.

ЗП пам. Пер. Адр.

ВУ

ЧТ ВУ

ЗП ВУ Пер. Дан.

При совмещенной шине часть адресов, выделенных под ВУ ис­пользуется для стандартных устройств в\в. По ШАД адрес и дан­ные передаются в два такта. Существует управляющая шина, кот синхронизирует передачу адреса и данных.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРОГРАММНОЙ И АППАРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ (продолжение)

Основной расчет при выборе той или иной реализации: кванто­вание сигналов с датчиков и сигналов управления. Определяют точность, которая нужна для реализации функции.

В структуре системы входят программные, программно-аппарат­ные и чисто аппаратные функции.

Пример: охранная сигнализация:

Чтобы отличить движение, нужно его фиксировать в течение не­которого времени (5 сек.). Эту функцию можно реализовать программно. В аппаратную часть охранной сигнализации входят: датчики контактные переключатели источники энергии для кон­тактных датчиков детектор движения

Функционально-модульная структура

Это структура, на которой изображены аппаратные и прог­раммные функции и установлены взаимосвязи между ними.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ

Процедура1

Процедура2

.................................................

ПО

Для охранной сигнализации в части спецификации функций можно выделить 4 различных модуля:

1) Выходные состояния контактных датчиков, детектора движе­ния считываются и хранятся с помощью процедур входного мо­дуля. Однако, прежде всего необходимо проверить состояние входов: Модуль Проверки.

2) Во время работы системы необходимо опрашивать состояние переключателей и ожидать его изменения: Модуль Ожидания

3) В течение всего времени работы системы необходимо оста­навливать и запускать таймер или несколько таймеров, а также считывать его состояние: Модуль Восстановления.

4) Если результаты проверки одной из процедур модуля провер­ки указывает на то, что обнаружен нарушитель, то должна быть вызвана процедура включения визуального сигнала, включения таймера и включения звукового сигнала после окончания работы таймера:

Процедура Обнаружения.

Исполнительные процедуры

Модуль ожидания

Модуль проверки

Модуль обнаружения

Модуль восстановления

Входной модуль

Модуль таймера

Выходной модуль

Каждый из этих модулей разбивается на более мелкие.