6.2 Архітектура комп'ютера

Як електронний автомат для переробки інформації, ЕОМ являє собою складний комплекс елементів, що мають загальне керування.

Загальна логічна структура машини показана на рисунку 2.

Рисунок 6.2 Структура комп’ютера

Така структура вважається класичною. Вона запропонована Нейманом і містить у собі основні риси сучасних ЕОМ.

Розглянемо призначення основних пристроїв і існуючі між ними зв'язки.

Арифметико-логічний пристрій (АЛУ) – призначений для перетворення інформації, що надходить із пам'яті. АЛУ сучасних ЕОМ можуть виконувати більш ста різноманітних дій (операцій).

Пристрій, що запам'ятовує, (ЗП) – забезпечує розподіл і збереження інформації, необхідної ЕОМ для обчислень, а також своєчасний запис і видачу цієї інформації.

Пристрій управління (ПУ) - керує порядком виконання операцій, координує роботу ЕОМ у цілому й організує взаємодію між окремими пристроями машини. Якщо для усіх частин машини шукати порівняння, то для цього підходить аналогія з диригентом, що керує ансамблем устроїв, що складають ЕОМ. А "партитурою" йому служить програма, попередньо записана до пам'яті. Взаємодія ПУ та АЛУ настільки складна , що ці два пристрої часто об'єднують в одну групу, що називають процесором. Пристрої вводу-виводу організують спілкування людини з машиною, що вводить в ЕОМ програму і дані необхідні для її реалізації, а також одержує в зручній для подальшої роботи формі результати.

Структура мікроЕОМ у мінімальній конфігурації представлена на рисунку 6.3.

Рисунок 6.3 Мінімальна конфігурація мікроЕОМ

Тут ЗП – пристрій, що запам'ятовує;

МП – мікропроцесор;

УВВ – устрій вводу-виводу;

ТГ – тактовий генератор.

МікроЕОМ за принципом роботи є дискретним пристроєм, і усі обчислювальні, логічні і службові процедури в ній організуються у вигляді послідовності тактів, частота яких задається ТГ.

Всі елементи, показані на схемі мікроЕОМ, як і МП, виготовляються у вигляді інтегральних мікросхем.

У розглянутому варіанті до мінімальної конфігурації мікроЕОМ через УВВ під'єднуються зовнішні блоки – відеотермінали, друкувальні пристрої, накопичувачі інформації то-що.

6.3 Основні мікро- і міни еом в асутп

Насамперед – термінологія. Під ЕОМ у даний час розуміють середні і великі універсальні обчислювальні машини, що дозволяють вести рахунки по декількох каналах, і вони оснащені розвиненим математичним забезпеченням. Ці машини об'єднані в Єдину систему, що носить назву ЄС ЕОМ і розроблені співдружністю бувших соціалістичних країн. Представниками таких ЕОМ є ЄС 1010, ЄС 1020, ЄС 1030, ЄС 1040 і ін. Серед вітчизняних ЕО можна виділити: бЭМС-6, Мінск-32, Мир-3 і ін.

Основні характеристики деяких із названих ЕОМ такі.

Дані ЕОМ	Найменування ЕОМ
	ЄС 1010	ЄС 1050	БЭСМ-6	МНСЬК-32
Площа головного залу, м2; Швидкодія, Оп/с; Число одночасно розв'язуваних задач Ємність ОЗУ, к-слів	9 10000 1 64	250 500000 не обм. 1028	225 1000000 3 64	80 10000 4 64

Міні-ЕОМ – мала обчислювальна машина, що має широке застосування завдяки малим габаритам, низкої вартості і достатньо високої швидкості обчислювань. Процесор у цих машин складається з ряду блоків, з'єднаних між собою кабелями. Представником даного класу машин є СМ 4-20.

МікроЕОМ – машина, що складається з МП, напівпровідникової пам'яті, засобів зв'язку з периферійними устроями, пульта керування і джерела живлення, об'єднаних загальною несучою конструкцією.

Керуюча мікроЕОМ – машина, що, використовуючи інформацію про процес, виробляє управляючі впливи для керування роботою об'єктів, що беруть участь у цьому процесі.

Вбудована керуюча мікроЕОМ – ЕОМ, позбавлена індивідуальних органів керування, конструктивно введена до складу апаратури керованого об'єкта.

Щодо варіантів використання ЕОМ у складі АСУТП, то в сучасних системах знайшли розповсюдження такі три основні сруктурні рішення:

1. складний багатомірний взаємозв’язаний об’єкт управління - загальна ЕОМ;

2. об’єкт із незалежними локальними процесами - загальна ЕОМ;

3. об’єкт із незалежними локальними процесами – автономні ЕОМ (мікроконтролери).

Структурно-функціональна схема першго варіанту представлена на рисунку 6.4.

Рисунок 6.4 Структурно-функціональна схема АСУТП для складного багатомірного ОУ із загальною ЕОМ;

Система містить ряд вхідних (ВхПі) і вихідних (ВихПі) перетворювачів, що обмінюються сигналами управління з ЕОМ у процесі перетворення даних по шині керування. Сигнали з вихідних перетворювачів надходять на виконавчих пристроїв (ВП) , що реалізують керовані впливи на ОУ. Подібні системи застосовуються для управління складними багатомірними об'єктами з взаємозалежними процесами.

Для другого варіанта функціонування АСУТП при загальному комп’ютері і ОУ із автономними ТП структурно-функціональна схема показана на рисунку 5.

Рисунок 6.5 Структурно-функціональна схема АСУТП для ОУ з автономними ТП і загальною ЕОМ;

В даному режимі для кожного із локальних ТП розробляються окремі комп’ютерні програми, послідовність реалізації котрих у загальній ЕОМ регулюється спеціальною програмою-диспетчером.

Другий напрямок розвитку АСУТП – це використання в кожному контурі автономної мікроЕОМ. Такий варіант для ОУ із локальними ТП показано на рисунку 6.

Рисунок 6.6 Структурно-функціональна схема АСУТП для ОУ з автономними ТП і ЕОМ у кожному контурі.

Автономні мікроЕОМ, часто на рівні мікроконтролерів (МК) розміщуються безпосередньо на кожному ТП загального об'єкта управління. У таких системах центральна ЕОМ або відсутніх зовсім, або знаходиться на більш високому рівні, виконуючи узагальнюючі регулюючі функції і зв’язок з оператором.

Економічна доцільність варіантів АСУТП із застосуванням відповідно централізованої ЕОМ і мікроконтролерів показана на рисунку 7.

К К_ц

гр К_мк

1 2 3 4 5 6 7 8 N

Рисунок 6.7 Ефективність варіантів АСУТП

Із рисунка 7 бачимо, що при кількості технологічних процесів N більше 6 доцільнішим являється варіант із центральною ЕОМ. Однак подальший розвиток і зниження собівартості мікропроцесорних пристроїв визначає тенденцію на їх більш широке застосування.