ответы на экзаменационные вопросы (832570), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Микропроцессор в микропроцессорной системе выполняет формирование синхронизирующих и управляющих сигналов для всех компонентов МПС; декодирование команд; арифметические, логические и другие операции, закодированные команды; управление передачей данных между регистрами микропроцессора и запоминающих устройств, а также между микропроцессором и внешними устройствами; осуществляет обработку данных от внешних устройств (стрелочка снизу вверх к ВУ).

Расширитель арифметических функций в МПС необходим для повышения производительности МПС при выполнении операций, входящих в базовый набор арифметических функций. Наиболее часто выполняемая арифметическая функция – умножение слов в длиной 16 и 32 разряда.

Контроллер внешнего устройства – это устройство, включающее в себя схемы сопряжения внешнего устройства с системной магистралью и схемы преобразования входных и выходных данных внешних устройств.

Названные устройства в МПС связаны друг с другом с помощью магистралей адресов (МА), данных МД и управляющей информацией (МУ).

Структура микропроцессорной системы определяется типом микропроцессора. Микропроцессоры могут быть специализированные или однокристальные. Специализированные микропроцессоры построены на нескольких БИС и используются для разработки специализированных микропроцессорных систем. Эти микропроцессоры имеют широкие возможности для наращивания разрядности, изменения системы команд и повышения быстродействия. Однокристальные микропроцессоры (ОМП) выполняются на одной БИС, имеют фиксированную разрядность и систему команд, применяются в качестве процессора в МПС и программируемых контроллерах с определенной разрядностью и производительностью. В ОМП цифровое управление должно выполняться с длительностью не более 16-32 миллисекунды, основные арифметические и логические операции должны выполняться с операциями, разрядность которых составляет: 24-32 для траекторных задач, 16-32 для задач воспроизведения движения.

Виды памяти:

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - хранение системного программного обеспечения (СПО)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) – хранение управляющей программы (УП)

Классификация согласно ГОСТ:

Признаки:

1. Вид управляемого оборудования

2. Число управляемых координат (всех и одновременно)

3. Основной способ подготовки управляющей программы

4. Наличие языков пользователя и специальных программ

5. Форма ввода и редактирования управляющей программы

6. Встроенные средства сервиса

7. Внешний программоноситель

Классификация в зависимости от функционального назначения:

1. Микропроцессорные УЧПУ со стандартными фиксированными функциями.

Выпускает эти УЧПУ большими сериями и предназначены для управления станками со стандартными технологическими процессами. УЧПУ для управления фрезерными, токарными станками, универсальными промышленными роботами. Функциональные возможности этих УЧПУ определены системным программным обеспечением (СПО), алгоритмы которого задаются пользователем или разработчиком. В качестве запоминающего устройства в этих УЧПУ используют память типа РПЗУ (Р – репрограммируемая)

1. Устройство ЧПУ с гибкими возможностями

Предназначены для управления станками повышенной сложности и точности с большим числом управляемых координат. Как правило это мультипроцессорные УЧПУ, имеющие большую оперативную и внешнюю память, развитую систему интерфейсов (управление большим числом внешних устройств) и возможности генерации системного программного обеспечения в соответствии с нуждами потребителя. В качество запоминающего устройства используют память типа ОЗУ.

Основные принципы организации микропроцессорной УЧПУ:

1. П рограммно-аппаратная реализация функции управления. В соответствии с этим принципом обработка информации осуществляется программными средствами вычислителя. Основные функции аппаратных средств контроллера внешних устройств является функции преобразования информации вычислителя в сигналы управления объектом и наоборот преобразование сигналов объекта в машинную форму.

2. Магистрально-модульный принцип построения аппаратных средств заключается в том, чтобы аппаратные средства микропроцессорных систем выполняются в виде унифицированных по конструкции модулей и имеют унифицированные средства сопряжения с системными магистралями

3. Принцип встроенной диагностики, в соответствии с которым каждый блок, входящий в вычислитель или контроллер внешнего устройства имеет свои аппаратные диагностические средства.

Состав задач и сложности функций выполнения оказывает влияние на архитектуру построения УЧПУ. Существует два крайних архитектурных решения построения микропроцессорной УЧПУ – разделяемый вычислитель (все задачи будут решаться параллельно с помощью одного вычислителя) и выделяемый вычислитель (каждой задаче соответствует собственный вычислитель и параллельные вычисления должны быть скоординированы между собой

Архитектурному решению разделяемый вычисляемый соответствует однопроцессорное УЧПУ, которое может иметь структуру построения с помощью единой общей магистралью или двумя магистралями.

Структура построения с общей магистралью контроллеры внешних устройств КВУ1…КВУN сопрягаются с вычислителем общей магистралью. В этой структуре нагрузочная способность системной магистрали ограничивает возможности расширения функций УЧПУ в следствии ухудшения помехоустойчивости.

Для улучшения нагрузочной способности используют вариант однопроцессорной структуры с двумя магистралями, сопряженния между которыми осуществляется через адаптер связи. В этой структуре контроллеры внешних устройств дисплея и клавиатуры оператора обычно сопрягаются с системной магистралью вычислителя. А контроллеры электроприводом, устройства работы электроавтоматики сопрягаются с системной магистралью устройства ЧПУ. Использование такой структуры более эффективно, потому что контроллеры внешних устройств станка для связи с несколькими однотипными внешними устройствами обычно выполняют на одной плате, что является по отношению к системной магистрали одной единицей нагрузки.

Количественные и качественные расширения функциональных возможностей управления с использованием однопроцессорных УЧПУ ограниченно рядом причин:

1. Вычислительная мощность процессора. Недостаточная вычислительная мощность однопроцессорных УЧПУ сдерживает развитие МП УЧПУ. Если используется однопроцессорная УЧПУ, то накладывается ограничение на число управляемых координат станка, минимальную дискретность перемещения, максимальную скорость интерполированной подачи, уровень сервиса для оператора и как правило возникают проблемы разделения процессорного времени, поэтому для того, чтобы повысить вычислительную мощность в однопроцессорной УЧПУ идут на повышение разрядности микропроцессора.

2. Возможность привязки микропроцессорной УЧПУ к станку, связано с управлением цикловой автоматики станка, то есть если схема управления цикловой автоматики проста, то дискретными сигналами входа/входа этих устройств управляет вычислитель. Однако, у станков со сложной автоматикой как правило ее устройство управляется так называемым программируемым контроллером, который разгружает вычислитель от операций ввода/вывода информации или берут на себя выполнение отдельных функций задач.

3. Наличие конечной нагрузочной способности системной магистрали. Повышение вычислительной мощности микропроцессора целесообразно, если можно расширить число модулей, подключаемых к системной магистрали без снижения надежности обмена данными.

Из этих недостатков очевидно целесообразность использование архитектурного решения – выделяемые вычислители. Это соответствует мультипроцессорной структуре построения УЧПУ. Число вычислителей не обязательно соответствует числу задач УЧПУ. Возможно распределение одной задачи между несколькими вычислителями или использование специальных вычислителей, которые будут выполнять служебные функции (доступ к большим объемам памяти, координации работы между вычислителями)

Мультипроцессорная УЧПУ может иметь сосредоточенную и распределенную структуру построения.

Сосредоточенная структура построения

Распределенная структура построения

Основные различия:

1. При распределенной структуре каждый вычислитель имеет свою операционную систему, в том время как у сосредоточенной системы операционная система может быть общей.

2. Обмен информацией между вычислителями при распределенной структуре менее интенсивен чем при сосредоточенной.

3. Каждый вычислитель при распределенной структуре имеет свой контроллер (переферийных устройств), объекта управления, ЭВМ верхнего уровня.

4. Вычислители при распределенной структуре не могут иметь общей памяти для ее коллективного использования.

5. При распределенной структуре допустимо большое пространственное разделение вычислителей, которые могут быть приближены к своим объектам управления.

6. Функции, выполняемые различными вычислителями, будут определяться программным обеспечением, занесенным в запоминающее устройство вычислителя. Мультипроцессорные УЧПУ могут быть представлены одним блоком, либо представлены в виде ряда конструктивных блоков.

7. Если мультипроцессорное УЧПУ представлено одним блоком, то объединение нескольких вычислителей осуществляется через двухпортовые блоки общей памяти. (БОП – рисунок а) и устройство имеет сосредоточенную структуру построению.

8. Такая связь обеспечивает повышение производительности устройства. Учитывая интенсивность обмена между центральным вычислителем В и локальным вычислителем Вn блоки общей памяти могут быть совмещены с ОЗУ локальных вычислителей. Мультипроцесоорные УЧПУ, представленные рядом конструктивных блоков имеют распределенную структуру построения (рисунок б). Обмен данными осуществляется через адапторы связи (АС), подключенные к системным магистралям локальных вычислителей.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)