40. Организация подсистем ввода аналоговых сигналов Подсистема аналогового ввода.

Аналоговые подсистемы зна¬чительно различаются по составу и конфигурации. Однако входя¬щие в них технические средства обычно можно классифицировать по выполненным функциям. Переходное устройство. Сигналы датчиков передаются на анало¬говые входы по одиночным проводам или по парам проводов, кото¬рые могут быть экранированы. При однопроводной передаче цепь сигнала оканчивается линией общего заземления, обслуживающей несколько датчиков. Сигнальные провода должны оканчиваться в точке сопряжения с аналоговой подсистемой. Переходными уст¬ройствами, предназначенными для этой цели, могут служить клеммные колодки, кабельные разъемные или специальное оборудование для каждого типа сигнала. Нормализация сигнала, т. е. модификация сигнала, связана с фильтрацией, ослаблением, смещением уровня, линейной или нелинейной компенсацией и преобразованием тока в напряжение. Коммутация. Коммутатор состоит из электронного или элек¬тромеханического переключателя, последовательно подключающего каждый отдельный вход. Переключатели управляются УВМ или специальными логическими схемами при посылке входных сигналов в аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Таким образом, один АЦП может одновременно обслуживать несколько входных сигналов. Коммутация осуществляется до или после усиления. Усиление. Многие сигналы датчиков являются сигналами низ¬кого уровня, а большинство АЦП работает в диапазоне 5 или 10В. Поэтому усиление сигналов низкого уровня необходимо, если необходимо эффективно использовать разрешающую способность АЦП. Обычно коэффициент усиления по напряжению колеблется от 100 до 1000. Коэффициент усиления может быть зафиксирован конструктивно либо выбран с помощью ручного переключателя или программы УВМ. Значение коэффициента может также регу¬лироваться автоматически по специальной функции.

41. Аналого-цифровые преобразователи их характеристики (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. Большинство АЦП считаются линейными, хотя аналого-цифровое преобразование по сути является нелинейным процессом (поскольку операция отображения непрерывного пространства в дискретное — операция нелинейная). Термин линейный применительно к АЦП означает, что диапазон входных значений, отображаемый на выходное цифровое значение Ошибки квантования являются следствием ограниченного разрешения АЦП. Этот недостаток не может быть устранён ни при каком типе аналого-цифрового преобразования. Абсолютная величина ошибки квантования при каждом отсчёте находится в пределах от нуля до половины МЗР. Всем АЦП присущи ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика (в указанном выше смысле) отличается от линейной (точнее от желаемой функции, так как она не обязательно линейна). Ошибки могут быть уменьшены путём калибровки. Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП.

42. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию. Звуковой ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM, pulse-code modulation). Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками. ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом. Далее перечислены наиболее важные характеристики ЦАП. Разрядность — количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести. Обычно задается в битах; количество бит есть логарифм по основанию 2 от количества уровней. Например, однобитный ЦАП способен воспроизвести два (2¹) уровня, а восьмибитный — 256 (2⁸) уровней. Разрядность тесно связана с эффективной разрядностью (англ. ENOB, Effective Number of Bits), которая показывает реальное разрешение, достижимое на данном ЦАП. Максимальная частота дискретизации — максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. В соответствии с теоремой Шенона-Найквиста (известной также как теорема Котельникова), для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Например, для воспроизведения всего слышимого человеком звукового диапазона частот, спектр которого простирается до 20 кГц, необходимо, чтобы звуковой сигнал был дискретизован с частотой не менее 40 кГц. Стандарт Audio CD устанавливает частоту дискретизации звукового сигнала 44,1 кГц; для воспроизведения данного сигнала понадобится ЦАП, способный работать на этой частоте. В дешевых компьютерных звуковых картах частота дискретизации составляет 48 кГц. Сигналы, дискретизованные на других частотах, подвергаются передискретизации до 48 кГц, что частично ухудшает качество сигнала. Монотонность — свойство ЦАП увеличивать аналоговый выходной сигнал при увеличении входного кода.

43. Назначение мультимикропроцессорных систем

Мультимикропроцессорные системы предназначены для обработки большого количества информации, для сложных вычислений над данными. Предназначены и ориентированы на реализацию алгоритмов обработки упорядоченных массивов данных. Типичными областями применения является обработка сейсмической и акустической информации, распознавание речи, быстрое преобразование Фурье (БПФ), фильтрация и действия над матрицами Высокопроизводительные ММПС (или суперЭВМ) были ориентированы, главным образом, на выполнение больших объемов вычислений с плавающей запятой. Для достижения высокой производительности, существенной для данной области приложений, в суперЭВМ использовалась комбинация быстрых схем и усовершенствования в методах организации архитектуры. Эти усовершенствования вывели производительность машины за те пределы, которые можно было обеспечить только за счет быстродействия схем.

44. Классификация архитектур МПС по М. Флину

Класс-ция осущ не в основе аспекта структуры выч машины а в аспекте того как машина взаимодействует с потоками данных и команд. Базовое понятие – классиф явл поток под кот понимается непрерывное последоват некот информации, явл данными или командами по ее обработке

1) ОКОД(SISD)- единый поток команд. Однопроцессорные ком-ры

2)ОКМД(SIMD)- одиноч поток команд множ потто данных. Ком-ры с 2мя процессорами или ассоциативными процессорами

3)МКОД(MISD)-множ поток команд одиноч поток данных. Конвеерные магистрал ком-ры 4)МКМД(MIMD)- многопроц комплекс

45. SMP архитектура мультимикропроцессорных систем

Симметричная МП архитектура. Подсистема в/в в большинстве случаев обслуживается процессором. Сис-мы предназначены для сложных вычислений, а не для большого обьема передаваемых данных м-ду МПС и объектом

«+»легкость в эксплуатации; относительно невысокая цена

«-»сис-мы построены с общей памятью и шинной организацией практически не масштабируемы.

46. MPP архитектура мультимикропроцессорных систем;

Микропроцессорная система(МПС)- это любая вычислительная, контрольно-измерительная система или управляющая система обрабатывающим элементом которой является МП. Мультимикро-процессорная система(ММПС) имеет дополнительные аппаратур-ные средства повышающие эффективность одновременного решения нескольких задач. Организация ММПС позволяет осуще-ствить контроль за состоянием и управлением большим числом источников или приемников инфы. MPP архитектура (massive parallel processing) - массивно-параллельная архитектура. Особенность - память физически разделена. Система строится из отдельных модулей (процессор, операционная память(ОП), два коммуникационных процессора для передачи команд и данных, или сетевой адаптер, иногда - жесткие диски и/или другие устройства ввода/вывода). По сути это - полнофункциональные компьютеры. Модули соединяются специ-альными коммуникационными каналами. Главное преимущество: хорошая масштабируемость (отличие от SMP-систем каждый процессор имеет доступ только к своей локальной памяти, в связи с чем не возникает необходимости в потактовой синхронизации процессоров). Практически все рекорды по производительности на сегодняшний день устанавливаются на машинах именно такой архитектуры, состоящих из нескольких тысяч процессоров (ASCI Red, ASCI Blue Pacific). Недостатки: •Отсутствие общей памяти заметно снижает скорость межпроцессорного обмена. •Каждый процессор может использовать только ограниченный объем памяти. •Архитектурные недостатки => трудо усилия, чтобы максимально использовать системные ресурсы => высокая цена.