12. Математическое обеспечение асутп. Алгоритмы в асутп
Алгоритм - совокупность операций, реализуемых в строго определенной последовательности, выполнение которых приводит к решению конкретной задачи или достижению конкретного результата в соответствии с заданными критериями. Алгоритм должен обладать следующими свойствами:
-
однозначность;
-
непротиворечивость;
-
конечность (результат должен был получен за конечное число шагов);
-
массовость (независимость от исходных данных).
В АСУТП существуют алгоритмы реализации основных функций АСУТП:
-
алгоритмы сбора и первичной обработки первичной информации;
-
алгоритмы сигнализации;
-
алгоритмы автоматического регулирования;
-
алгоритмы логического управления;
-
алгоритмы технологических и аварийных защит;
-
алгоритмы отображения информации;
-
алгоритмы мат. моделирования;
-
алгоритмы расчета технико-экономических показателей.
Алгоритмы реализации конкретных функций в АСУТП формируются на основе библиотеки элементарных алгоритмических модулей. В состав такой библиотеки входят:
-
модули контроля достоверности информации;
-
модули масштабирования входных сигналов;
-
модули фильтрации входных сигналов;
-
модули восстановления информации от конкретных типов датчиков;
-
модули реализации элементарных функций;
-
модули моделирования динамических звеньев (усилительного, дифференциального, интегрирующего звеньев);
-
модули нелинейных элементов (зона нечувствительности, зона ограничения, релейные элементы);
-
модули интерполяции нелинейных функций;
-
модули логических операций;
-
модули автоматического регулирования;
-
модули метрологического обеспечения (вычисление мат. ожидания, дисперсии).
Пользуясь библиотекой можно сконструировать нужный алгоритм. Рассмотрим модуль масштабирования входных сигналов. На выходе датчиков формируется электрический сигнал: напряжение ил ток. Обработка информации должна проводиться в единицах измерения натуральных величин. Перевод значения электрической величины в значение натуральной величины называется масштабированием. T0 T0 = C + (D - C) * (I - A) / (B - A) - алгоритм перевода величины I в T0.
13. Микропроцессоры, их структура
Структурная схема микропроцессора.
Микропроцессором (МП) называют функционально законченное устройство, предназначенное для автоматической обработки информации по заданной программе, реализованное в виде одной или нескольких БИС.
МП по назначению делятся на универсальные (общего назначения) – для решения задач широкого применения и специализированные - для решения конкретных задач по определённой программе.
Являясь "мозгом" компьютера, он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных его устройств. Скорость работы МП в основном определяет быстродействие компьютера.
Структурно МП включает три основных узла:
• АЛУ -арифметико-логическое устройство , ядро, МП, осуществляет обработку данных, выполняя арифметические и логические операции над числами в двоичном коде;
• УУ - управляющее устройство, которое управляет работой АЛУ и внутренними регистрами, извлекая из регистра команд очередную команду, дешифрирует её, т.е. определяет какая операция должна осуществляться, и обеспечивает её выполнение в АЛУ;
• узел регистров:
- буферные регистры (операндов);
- накопительный регистр (накопитель, аккумулятор);
- счётчик команд;
- регистр признаков (флажковый регистр);
- регистр состояний;
- регистры общего назначения;
- стековые (stack – штабель) регистры.
Указатель стека хранит адрес ячейки (регистра) стека с последней командой, при записи её в стек увеличиваясь на 1, а при выборке из стека – уменьшаясь на 1.
Взаимодействие и координация узлов МП осуществляется генератором тактовых импульсов, формирующим циклы команд, передаваемых по шинам управления, данных и адреса.
Мощность МП определяется размером его информационного слова и частотой его тактового генератора (размер информационного слова –ширина тракта передачи данных, например 8-разрядный МП – ширина слова равна 8 бит.). МП выполняет функции в соответствии с программами и данными ,записанными в памяти микро-ЭВМ.