Структурная схема ЭВМ

         ЦАП преобразует информацию в двоичном коде в непрерывную. На его выходе формируется ступенчатое напряжение. Точность воспроизведения зависит от шага квантования и величины "ступеньки".   Ни шаг квантования, ни величину "ступеньки" нельзя уменьшить ниже технических возможностей схемы. Схемы ЦАП могут строиться с суммированием напряжения или тока на ОУ или как аттенюатор сопротивлений.

         В этой схеме триггеры образуют регистр, в который заносится двоичный код числа. Коэффициент передачи ОУ для выхода каждого триггера является взвешенным в соответствии с разрядом числа, хранимого в триггере:

         Напряжение с выхода триггера n-ного разряда передается на выход усилителя с коэффициентом передачи:

т.е. он в 2 раза больше, чем коэффициент Kn-1. Следующий весовой коэффициент n-ного разряда в 2 раза больше весового коэффициент n-1 разряда. Если считать, что уровень "1" соответствует Е, а уровень "0" - 0, то:

         где    N - десятичное значение преобразуемого двоичного числа,                             записанного в регистре.

                   Е - напряжение питания триггера, соответствующее логической "1"

         Величина ступеньки определяется уровнем "1" и не может быть меньше  напряжения питания.

         НЕДОСТАТОК: нестабильное питание триггера и необходимость точного подбора большого числа номиналов сопротивлений на входе ОУ.

38. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ (САУ)

         Примером САУ можно считать можно считать станок с ЧПУ. САУ должна поддерживать какой - либо параметр на заданном уровне. В качестве регулируемого параметра может быть угол резания резца.

         Задание представляет собой входное воздействие Х, которое в САУ называется входным воздействием. На объект управления воздействует возмущающее воздействие Е, которое представляет собой износ режущего инструмента и влияние материала заготовки. Выходная величина Y представляет собой действительное значение угла резания. Это действительное значение с помощью датчика состояния объекта преобразуется в электрический сигнал. Контроллер преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передает в управляющую микро ЭВМ. В память микро ЭВМ также передается заданное значение регулируемого параметра в двоичном коде. ЭВМ сравнивает эти значения   и вырабатывает управляющее воздействие.

         Круг задач, решаемых ЭВМ в данной системе и набор действий, предписываемых станку, ограничен. Поэтому для ЭВМ не требуется большого объема памяти, программа может быть записана в ПЗУ и не требуется сети периферийных устройств. Достаточно только клавиатуры и дисплея.

         Управляющий сигнал, пропорциональный сигналу рассогласования, подается на интерфейс блока связи с объектом, в котором происходит преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Исполнительный механизм (электродвигатель) в соответствии с управляющим сигналом воздействует на объект таким образом,  чтобы свести ошибку рассогласования к "0".

   Это САУ, применяемая в одном цехе, может быть связана с большой ЭВМ, применяемой для управления целым заводом. В этом случае она подключается через каналы связи к большой ЭВМ, снабженной большим количеством периферийных устройств и имеющей большой объем памяти.

39. СХЕМА СУММИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

НА АТТЕНЮАТОРЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

         Достоинством данной схемы является то, что в ней используются резисторы только двух номиналов. Величина ступеньки пропорциональна Е/3 и определяется только напряжением стабильного источника Е и не зависит от выходного напряжения триггера.

         Триггеры образуют регистр, в котором содержится двоичная информация, которая должна быть преобразована в аналоговую форму. На выходе триггера, прямом и инверсном, находятся ключи. Ключ Кл1 находится на прямом выходе триггера. На второй вход ключа подается напряжение стабильного источника.

         В том случае, если в триггере записана 1, то напряжение источника Е прикладывается к R1. Если записан 0,  то ключ Кл1 закрыт и нулевой потенциал через ключ Кл1' прикладывается к R1.

         В соответствии с записанным числом вырабатывается выходное напряжение, пропорциональное Е/8:

         где    N - десятичное число

40. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В

ПРИБОРАХ (СПЕКТРОФОТОМЕТР)

         Спектрофотометр применяется для качественного и количественного анализа состава жидкого и прозрачного твердого образца. Принцип его действия основан на том, что световой луч по разному поглощается веществом, в зависимости от его состава. Следовательно коэффициент поглощения для разных веществ будет различным.   Микро ЭВМ выполняет в этом приборе следующие функции: автоматизация процесса измерения; экспресс обработку результатов измерения; повышение точности прибора; облегчает общение оператора с прибором.

         В памяти микро ЭВМ записаны коэффициенты поглощения различных веществ, программа испытаний  и программа управления устройством подачи образца (УПО). Монохроматор представляет собой генератор, испускающий световые волны с заданной программой частотой. Светофильтр поглощает все мешающие колебания кроме одного требуемой частоты. Этот луч, проходя через образец, поглощается в зависимости от его состава. Приемник излучения принимает эти колебания, амплитуда которых зависит от коэффициента поглощения и вырабатывает сигнал, пропорциональный изменению амплитуды. Микро - функциональный модуль (МФМ) АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму и передает цифровой сигнал в микро ЭВМ. Микро ЭВМ сравнивает полученные результаты с записанными в памяти и определяет состав вещества. Оператор может набирать программу измерений с помощью клавиатуры и выводить информацию на самописец, табло, на телеграфный аппарат. Блок ручной корректировки позволяет оператору вносить изменения в программу.

41. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ПО) ЭВМ.

         Состоит из операционной системы (ОС) и программ пользователя. ОС состоит из утилит, библиотеки подпрограмм, языковых трансляторов, программы - компоновщика, редактора, монитора, загрузчика.

         Написание программы начинается с постановки задачи и с создания математической модели. Затем пишется алгоритм, который представляет собой пошаговую процедуру решения задачи. Программа пишется на языке высокого уровня. Языки высокого уровня не связаны с архитектурой данной машины.

         Программа, написанная на языке высокого уровня называется исходным модулем. Программа - транслятор преобразует исходный модуль программу на языке машинных кодов называется объектным модулем. Машинный код для каждой машины свой. Программа - редактор используется для ввода текста программы в ЭВМ и ее последующего редактирования. Программа - компоновщик связывает объектные модули, являющиеся результатом трансляции программ и подпрограмм считанных из библиотеки подпрограмм. Программа -отладчик позволяет выполнять программу по одной или нескольким командам за один шаг, что позволяет программисту проверять результат выполнения отдельных частей программы.

         Для ввода программы с клавиатуры или ВЗУ, используется программа, называемая загрузчиком. В ее функции входит операция чтения или записи по заданному адресу памяти, а так же выполнение работ по отладке и обслуживанию программ. В последнем случае программа - загрузчик называется монитором. Она может быть записана в память машины, тогда она называется резидентной. Выполнение загрузки программы в память начинается с передачи управления по первому адресу программы.

42. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЭВМ

         Представляет собой программное обеспечение вычислительного процесса. Она управляет вводом - выводом, загрузкой программы данных в память, трансляцией программы и данных в машинные коды, управляет выполнением программ.

         В зависимости от машины некоторые операции выполняются аппаратно, а некоторые программно. Для пользователя это значения не имеет, т.к. он обращается к виртуальной машине. ОС так же нужна для управления файлами. Файлом называется поименованная совокупность однородной информации, размещенной на внешнем носителе и имеющая определенное функциональное значение. В процессе выполнения программы весь монитор или его часть записываются в ОЗУ. В этом случае он называется резидентным. Остальная часть монитора вводится в память ЭВМ по мере надобности. Если надобность в ней отпадает то ОЗУ от нее освобождается.

         После включения питания и записи в память монитора ЭВМ приступает к выполнению программы. Запись в память монитора осуществляется либо автоматически либо по команде пользователя. К системным программам относятся так же программы обслуживания ПУ которые могут быть реализованы двумя способами: функциональный и логический. Для создания функциональной программы программист должен знать принцип действия и особенности ПУ. Это затрудняет работу программиста, поэтому на функциональном уровне выполняются только команды готовности к обмену данными и команды прерываний. Во всех остальных случаях используют специальные прерывающие программы, называемые драйверами. Драйвер представляет собой программу обращения к конкретному ПУ. В программе ввода - вывода программист записывает номер ПУ к которому необходимо обратиться. По этому номеру происходит вызов соответствующего драйвера.

         Для расширения функциональных возможностей ЭВМ в системное обеспечение ЭВМ входит программа обращения к библиотеке подпрограмм. Библиотека содержит программы стандартных функций, а так же программы ввода - вывода

43. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ К 1804.

         Процессор - это  цифровое устройство, входящее в ЭВМ и выполняющее обработку информации в соответствии с заложенной в ЭВМ программой. Программа находится в памяти ЭВМ и состоит из отдельных команд, понятных для процессора. В каждой команде содержатся сведения о том, откуда взять  исходные данные, какую операцию над ними выполнять и куда поместить результат. Процессор состоит из двух взаимосвязанных устройств:  операционного устройства  (ОУ) и управляющего устройства (УУ).

         ОУ предназначено для выполнения операций. Оно включает в себя в  качестве узлов регистры, сумматоры, каналы передачи информации, мультиплексоры для коммутации каналов,  дешифраторы и т.д. УУ координирует действие узлов ОУ. УУ вырабатывает в определенной временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах ОУ выполняются требуемые действия. Благодаря достижениям микроэлектроники, обеспечивающей в одной микросхеме упаковку десятков тысяч элементов,  такое сложное цифровое устройство, как процессор, разрешается  в  одном или

нескольких БИС. Слово "большие" относится не к физическим размерам схемы, а к степени интеграции элементов схемы.

         Рассмотрим построение и функционирование  микропроцессорной  секции К1804ВС1, на  базе  которой  создан  процессор  серийно  выпускаемой  мини-ЭВМ СМ - 1420.

         Микропроцессорная секция (МПС) представляет собой 4-х разрядную  секцию, в которой возможны хранение и обработка 4-х разрядных данных. Объединением нескольких секций можно построить многоразрядное ОУ процессора.

         БЛОК ВНУТРЕННЕЙ  ПАМЯТИ  (БВП). В  блоке имеется регистровое запоминающее устройство (РЗУ), содержащее 16 4-х разрядных регистров. Адреса  регистров представляются 4-х разрядными кодовыми операциями. РЗУ имеет два адресных входа А3...А0 и  В3...В0, на которые информация поступает из команды.

         Задавая в  полях  команды  адреса А3...А0 и В3...В0,  можно одновременно производить чтение и выдачу на выходы А и В РЗУ содержимого любой пары  регистров. При совпадении адресов А3...А0 и В3...В0 на оба входа А и В РЗУ передается содержимое одного и того же регистра. Выданное на выходы А и В содержимое регистров РЗУ принимается соответственно в регистры PrA и PrB. Далее эти регистры служат источниками операндов, над которыми выполняются операции. Запись в РЗУ в каждом тактовом периоде может производить лишь в один из регистров, адрес которого задается шиной В3...В0. Записываемые в РЗУ данные поступают на вход РЗУ с выхода арифметико-логического устройства (АЛУ) через узел сдвигателя данных АЛУ (СДА). Данные через СДА могут  передаваться без сдвига либо со сдвигом на один разряд влево и вправо. Таким образом, за один тактовый период из РЗУ может быть выдано содержимое двух регистров, над ними в АЛУ выполнена некоторая  операция,  и полученный в АЛУ результат сдвинут вправо или влево и записан в регистр РЗУ. Выводы PR0 и PR3  в  зависимости от направления сдвига служат входом или выходом, через которые производится запись значения в освобождающиеся при сдвиге разряд и выдача содержимого выдвигаемого разряда. Чтение из регистров РЗУ,  адресуемых шинами А3...А0 и В3...В0 происходит при высоком уровне тактового сигнала Т.

         Вход РЗУ при этом логически отключен, и РЗУ не реагирует на поступающую на вход информацию. Выдаваемые из РЗУ данные принимаются в регистры  операндов PrA и PrB, построенные на простых триггерах.

         При низким уровне тактового сигнала (временной интервал t2 - t3) входы регистров PrA и PrB логически отключаются от выходов РЗУ и регистры продолжают хранить принятую информацию. При этом в регистр РЗУ, адресуемый шиной В3...В0, производится запись передаваемой через СДА информации таким образом, что чтение и запись в РЗУ разнесены во времени.

         БЛОК РАБОЧЕГО РЕГИСТРА Q (БР). Блок содержит одиночный 4-х разрядный регистр Q,  построенный на триггерах D - типа. Содержимое регистра постоянно передается в узел АЛУ (в блоке БАЛ). Запись же в регистр может производится по положительному перепаду тактовых импульсов. Данные на вход регистра передаются через узел сдвигателя регистра Q (CP), который работает аналогично узлу СДА блока БВП, передавая записываемые в регистр данные без сдвига либо со сдвигом на один  разряд  влево или вправо. В отличии от СДА,  через который передается либо результат операции с выхода АЛУ либо содержимое самого регистра  Q. Последнее обеспечивает  возможность  выполнения  сдвига  содержимого регистра Q, производимого параллельно с операцией в АЛУ.

         БЛОК АРИФМЕТИКО - ЛОГИЧЕСКИЙ (БАЛ). АЛУ имеет два 4-х разрядных входа R и S. Данные на  эти  входы  поступают  с  выхода  селектора  источников   данных (СИД). Кроме этих  входов  АЛУ имеет вход для подачи переноса С0. На вход R АЛУ СИД коммутирует или выход регистра PrA блока БВП или внешнюю  шину  данных D3...D0 либо передает на этот вход нулевое значение. На вход 8 СИД коммутируют один из трех источников (PrA, PrB, PrQ) или передают нулевое значение.

         Результат операции с выхода АЛУ, как отмечалось выше, подается на сдвигатели СДА и СР блоков БВП и БР. Кроме того, результат операции  подается  на селектор выходных данных (СВД), который коммутирует в выходную шину У3...У0. Содержимое регистра PrA блока БВП либо выход АЛУ. СВД построен на элементах с тремя состояниями и управляется сигналом  Е... Передача  информации на шину У3...У0 производится при управляющем сигнале Е...= 0, при сигнале Е...= 1 СВД переводится в третье (выключенное) состояние, и микросхема МПС отключается от шины У3...У0.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12