- •Введение
- •1. Проектирование архитектуры компьютера специального назначения
- •1.1. Базовые структуры спецкомпьютеров
- •1.2. Реализация вычислительного процесса в реальном масштабе времени
- •1.3. Классификация спецкомпьютеров по условиям эксплуатации. Требования к спецсистемам
- •1.4. Исследование арифметической функции, решаемой спецсистемой
- •1.6. Проектирование системы команд
- •1.7. Кодирование системы команд
- •1.8. Переход от системы команд к блок-схеме компьютера
- •1.9. Расчет компьютерной памяти и схемы управления адресами
- •2. Проектирование блока обработки данных (бод) спецкомпьютера
- •2.4. Микропрограммирование бод на мпс к1804вс1
- •3. Проектирование блока микропрограммного управления (бму)
1.2. Реализация вычислительного процесса в реальном масштабе времени
Под вычислительным процессом реального времени понимают алгоритмы обработки информации, при которых расчеты выполняются со скоростью достаточной для воздействия результатов обработки данных на протекание процессов в некотором реальном объекте. Примером такой системы является спецкомпьютер, ориентированный на управление летательным аппаратом и решение задач оптимизации параметров полета при переменных значениях параметров окружающей среды. Основным требованием, предъявляемым к системам реального времени (СРВ), является требование максимальной частоты ввода информации при условии сохранения качества процесса управления.
Упрощенный алгоритм функционирования спецкомпьютера в реальном масштабе времени состоит в выполнении следующих действий.
Движение объекта управления характеризуется группой параметров . Эти параметры воздействуют на входные устройства датчиков информации и далее передаются на вход АЦП. Для управления объектом в пространстве или на подвижной наземной платформе наиболее часто используется синхронный принцип связи компьютера и платформы. При этом процесс управления разбивается на интервалы времени равной продолжительности с помощью синхросигналов, поступающих от таймера. Каждый квант времени отождествляется с одним циклом вычислений, который начинается по приходу синхроимпульса на устройство прерывания (УП). В начале очередного цикла выполняется опрос систем кодирования и ввода данных о текущем состоянии объекта в пространстве. Обычно считается, что измерительная информация не изменяется в пределах одного цикла. Таким образом, процесс ввода данных в компьютер всегда сопровождается квантованием аналоговых величин по уровню. Точность преобразования «аналог-код» определяется разрядностью входной шины данных.
Однако в ряде систем реального времени существует необходимость в более тесной связи управляемого объекта и спецкомпьютера. Для этого (дополнительно) используется асинхронный принцип связи управляющей и управляемой систем. Сигналы прерывания при этом формируются не синхронно от тактового генератора компьютера, а с помощью специальных датчиков, представляющих собой некоторые контактные или бесконтактные устройства. Каждый сигнал датчика для бортового компьютера является требованием о прекращении вычислений и переходе к выполнению подпрограммы, соответствующей данному прерыванию. Если датчиков несколько, то система реагирует на эти запросы с учетом заранее распределенных приоритетов.
В рассмотренной вычислительной системе сигналы управления воздействуют непосредственно на исполнительные механизмы. То есть эти сигналы напрямую управляют перемещением, например, летательного аппарата. Соответственно такой режим работы системы получил название прямое цифровое управление.
В некоторых случаях движущаяся платформа может содержать несколько сложных агрегатов. При этом система управления будет строиться с использованием алгоритмов и подсистем автоматического регулирования. Автоматические регуляторы следят за рядом параметров (например, влажность воздуха на борту, количество углекислоты, точность наведения на цель и т.д.) и поддерживают их в заданных пределах. Центральный компьютер лишь контролирует процессы в САР, координирует взаимодействие автономных систем, выдает в САР оптимальные компараторные настройки.