Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 4. Микрокомпьютеры (1987) (1092084), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Требуется вычислить: г (х) = !' 2хбх = и Рис, 1.7. Структурная схема несинхроннзированвого счетчика (счетчик со сквозным переносом). же ответ окажется отрицательным, то содержимое счетчика снова получит приращение, равное 1. На рис. 1.8 представлена структурная схема двоичного счетчика с предварительным просмотром переноса. Когда содержимое счетчика достигает пш,х, задним фронтом синхросигнала осу- Системный анализ =(хв] ' =щт — и'. Данный интеграл можно вычислить аналитически. Однано значение этого же интеграла можно получить и иначе, вычисляя подынтегральную функцию для всех значений, которые может принимать х, после чего найденные величины нужно просуммировать. Второй метод является численным и позволяет получить приближенное решение.
Последовательность действий при реализации такого метода, имеющая повторяющийся (итерационный) характер, называется алгоритмом. Для данного примера алгоритм будет выглядеть следующим образом: 1. х=п 2. з=О 3. с1х= (гп — п)~100 4. у=2хс(х 5. з*м — з+у 6. х*+-х+дх 7.
х*(гп, переход в п. 4 8. Конец. Присваиваем сумме з значение 0 и затем вычисляем у=2хс(х для некоторого значения х. К текущему значению суммы з добавляем у иполучаем новое значение суммы зе. После этого увеличиваем х на с(х и проверяем в п. 7, не является ли ха(т. Получив утвердительный ответ, снова вычисляем у и новое значение суммы з". Далее циклы программы повторяются до тех пор, пока не будет получено значение х)гп, после чего суммированиепрекращается. При этом за~-з+у означает: заменить з* на з+у. Следующий пример, иллюстрирующий понятие алгоритма, связан с вычислением степени е по методу разложения в ряд.
Преимуществом эт каждый член ряда вычисляется посре Рнс. 1.8. Структурная схема двоичного счетчика с предварительным просмотром переноса. я,в Рис. 1.9. Фуикпня сравнения. ого метода является то,что дством повторения опреде- Глава 1 32 ленных операций, а сумма полученных членов ряда дает очень хорошее приближение для искомого значения функции: хх хх хх хп 2+23 234 ''' 23 Нетрудно видеть, что можно получить член Ь", следующий за членом Ь, путем присваивания ЬЯ -Ь-„, а промежуточную сумму как 5*~ — 5+Ь*.
Для данного ряда можно составить следующий алгоритм: 1. пусть п=1 2. пусть Ь=1 3. пусть 5 = 1 4, вычислить Ь* -Ь-„" б. вычислить 5 +-5+Ь 6. вычислить и*.+-и+1 7, вернуться в п. 4, если р= )Ь | — 5)0. Здесь р устанавливает предел на число членов, которые участвуют в вычислении. Структурная схема этого алгоритма приведена на рис. 1.10.
В ЭВМ алгоритм используется не только для проведения конкретных численных расчетов. Под этим термином частоподразумевают и порядок выполнения операций в программах, который не имеет никакого отношения к численным расчетам. 1.б. Построение структурной схемы При составлении алгоритма не важно, как будет реализована определенная функция. Сначала следует расположить в определенной последовательности различные операции и выяснить, не используется ли определенная функция в данном алгоритме многократно. Только после этого нужнопровести анализ специальных функций, которые в общем случае состоят из более элементарных функций.
Анализ специальных функций продолжается до уровня сложных функций комбинационной логики. Если Рис. П10. Алгоритм вычисления е*. системой анализ требуемые функции не будут найдены, то анализ продолжается до уровня базовых логических функций И, ИЛИ и НЕ. В случае системного анализа при переходе к обработке данных на ЭВМ происходит то же самое, только здесь после нескольких этапов анализа мы получаем сложные программы или подпрограммы, а затем переходим на уровень элементарных команд микроЭВМ. Системный анализ является не единственным видом деятельности, связанной с автоматизацией.
Если кому-либо поручено изготовить определенное изделие, то сначала следует разобраться, какие специальные операции необходимо выполнить и в каком именно порядке. После этого нужно выяснить, какие машины (сложные функции) требуются для выполнения отдельных операций. Во многих случаях в процессе производства требуются такие простые инструменты (элементарные функции), как молоток или пила. Системный анализ, в ходе которого выполняются различные этапы, имеет пирамидальную структуру.
На разных этапах требуется анализировать различные специальные функции, т. е. консультироваться со специалистами по реализации этих функций. Так, например, бывает необходимо проконсультироваться с токарем по вопросу изготовления какой-либо детали. Те, кто занимается системным анализом, могут не знать возможностей токарного станка, поэтому для них консультация с соответствующим специалистом является абсолютно необходимой. В случае системного анализа, связанного с автоматизацией, необходимы комбинированные исследования, потому что проекты автоматизации часто выполняются группой исполнителей. На практике эти группы создаются так называемыми проектными бюро, которые занимаются либо обработкой информации административно-управленческого характера, либо управлением производственными процессами с помощью автоматов и ЭВМ.
Для решения задач управления процессами формируются группы из специалистов в области физики, химии, механики и вычислительной техники. 1.6. Структурные схемы, применяемые на практике Подобно тому как схемотехник разрабатывает электронные схемы, системотехник стремится получить определенное решение. При разработке структурной схемы первым приближением является блок, в котором описывается проект автоматизации (вершина пирамиды).
Этот этап мы обычно пропускаем, так как достаточно хорошо его представляем. Обычно мы начинаем с того этапа, который требует анализа, обсуждения и изобретательности. Для иллюстрации этих положений следует рассмот- 34 Глава 1 реть определенную задачу, анализируя ее таким образом, чтобы в конце концов можно было прийти к законченной структурной схеме.
Чтобы увидеть различие между функциональной и структурной схемами, будем исходить из практического примера и его функциональной схемы. На рис. 1.11 приведена блок-схема частотомера. В процессе измерения частоты генератор, стабилизированный кварцем, и двоичный счетчик обеспечивают временибй интервал в 1 с, в пределах которого счетчик частоты получает разрешение на отсчет нескольких периодов входного сигнала. Счетчик частоты связан с 7-сегментным индикатором, который считывает его последнее состояние. Сй41адо~-'Р ЮО Г» сигналов 'ех Вход ивмерлем ого сигнала Получение интервала в !с Сброс триггер окна" Запуск счетчика ', частоты К е~еРапкитбйокна" счетчик) Деслтичный счетчик часптты Уста- новка Начало Жду иий муле Получение интервала тивибратор в уй с длн дисплея Хсегментны ондикатор Запуск индикоптра Ркс.
1.11. Блок-схема частотомера. Операции измерения частоты и высвечивания данных на индикаторе происходят в последовательно-повторяющемся режиме„т. е. после каждого измерения частоты следует интервал работы индикатора длительностью в 10 с, после которого снова происходит измерение частоты в течение 1 с, а затем снова следует период работы индикатора и т. д. Частотомер состоит из схемы управления, генераторов временных интервалов и счетчика частоты с индикатором.
Хотя эти основные части схемы и взаимосвязаны, каждая из них имеет собственную структурную схему, которая существенно отличается от функциональной схемы, где все функции связаны друг с другом. Это вызвано тем, что структурная схема является по существу сокращенным вариантом электрической принципиальной схемы. Структурная схема отражает все ситуации, в которых проявляются обратные связи, т. е. ситуации, когда многократно повторяется определенная операция.
В структурной схеме считыва- Системный анализ ние, запоминание и установка в нуль триггера рассматриваются как три разные последовательные специальные операции и представляются ай!-~ тремя разными символами, связанными друг с нем другом прямо или косвенно. Порт И имеет единственную связь со следую- щей операцией. Здесь мы встречаемся со спосоО~;-! бом схематического представления сложной функции, который полностью отличается от способа, принятого в функциональных схемах. Поэтому многие структурные схемы являются слож~е» ными комбинациями функциональной схемы со структурной схемой, особенно когда такую схеОы=, му рисуют схемотехники.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
