Microsoft PowerPoint - Ppt ppt [Read-Only]

Препис

1 ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ ВАРНА КАТЕДРА АВТОМАТИЗАЦИЯ НА ПРОИЗВОДСТВОТО ЦИФРОВИ СИСТЕМИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ - ЧАСТ 2 Янко Янев

2 ВИДОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗА ИЗГРАЖДАНЕ НА ЦИФРОВИ СИСТЕМИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ микропроцесори микроконтролери програмируеми логичрски контролери цифрови сигнални процесори програмируеми логически схеми

3 МИКРОПРОЦЕСОРИ Особености: трудоемък процес на проектиране; сравнително сложна апаратна част; програмиране наасемблер, С/С++;

4 МИКРОКОНТРОЛЕРИ Особености: по-проста апаратна част (вградена памет и периферия); програмираненаасемблерис/с++; нискацена, подходящи за вградени системи.

5 ПРОГРАМИРУЕМИ ЛОГИЧЕСКИ КОНТРОЛЕРИ Особености: гъвкавост; надеждност (самодиагностика); вграден базов софтуер; програмиране на високо ниво; не се изискват специални познания по програмиране.

6 ЦИФРОВИ СИГНАЛНИ ПРОЦЕСОРИ Особености: големиизчислителнивъзможности; бързодействие; програмиране на Асемблер, С/С++(MatLab);

7 ПРОГРАМИРУЕМИ ЛОГИЧЕСКИ СХЕМИ Архитектура на програмируема логическа схема тип FPGA

8 ПРИМЕР ЗА РЕАЛИЗИРАНЕ НА ПИД РЕГУЛАТОР С ПРОГРАМИРУЕМА ЛОГИКА D1 D4 блоковезазкъснение, реализиращи U(k-1)T; y(k-1)t; µ И (k-1)т и µ Д (k-1)t; LUT функционални блокове; ACC -акумулатори

9 ВИДОВЕ КОМПЮТЪРНИ АРХИТЕКТУРИ Архитектура на Фон Нойман Архитектура тип Харвард Архитектура тип Супер Харвард

10 АРХИТЕКТУРА НА ФОН НОЙМАН Основни елементи: централен процесор; памет и периферни устройства; три типа линии за връзка между тях. Особености: обща памет за инструкции и данни; обща, двупосочна шиназаинструкциииданни; еднопосочнаадреснашина; двупосочна управляваща шина.

11 АРХИТЕКТУРА ТИП ХАРВАРД Основни елементи: централен процесор; програмна памет; памет за данни; периферни устройства; линии за връзка между тях. Особености : физическо разделяне на паметта на две части за инструкции и данни, със собствени шини за адреси и данни.

12 СРАВНВНИЕ МЕЖДУ АРХИТЕКТУРИТЕ НА ФОН НОЙМАН И ХАРВАРД Бързодействие: при рхитектурата тип Харвард могат да се извличат едновременно инструкции и данни, което осигурява по-голямо бързодействие. Надеждност: при архитектурата тип Харвард не може да се записва в програмната памет т.е. Да се повреди програмата. Гъвкавост: при архитектурата на Фон Нойман може да се променя съотношението програмна памет/ памет за данни, а при тип Харвард са твърдо зададени. Апаратна част: наличието на две памети с отделни магистрали за адреси и данни предполага по-сложна апаратна част.

13 АРХИТЕКТУРА ТИП СУПЕР ХАРВАРД Особености: бърза оперативна памет, instruction cache, в самия микропроцесор входно/изходен контролер с пряк достъп до паметта

14 CISC И RISC КМПЮТРИ Complex Instruction Set Computer, CISC Компютърс пълна (разширена) системаотинструкцииreduced Reduced Instruction Set Computer, RISC компютърс редуцирана система от инструкции CISC голям брой инструкции различни видове адресация по-къса програма различен форма и дължина на инструкциите изпълнение на инструкциите за различен брой тактове по-малък брой регистри микропрограмно управление RISC малък брой инструкции няколко вида адресация по-дълга програма еднакъв формат и дължина на инструкциите изпълнение на инструкциите за еднакъв бройтактове по-голям брой регистри твърда логика за всяка инструкция

15 БРОЙНИ СИСТЕМИ. ПОЗИЦИОННИ БРОЙНИ СИСТЕМИ.

16 ДЕСЕТИЧНА БРОЙНА СИСТЕМА Основа s= ,3 + 0,07 + 0, ,375 ДВОИЧНА БРОЙНА СИСТЕМА ,011

17 ПРЕДСТАВЯНЕ НА ЧИСЛАТА ВЪВ ФОРМАТ С ФИКСИРАНА ЗАПЕТАЯ Общ вид където: Q е числото; QI е броят разряди на цялата (integer)част; QF е броят разряди на дробната (fractional) част. Сумата QI+QF дава общия брой разряди за представяне на числото или дължината на разрядната мрежа напроцесора (дължинанамашиннатадума, Word Length, WL). цели числа без знак не съдържат дробна част диапазон дължина на машинната дума

18 ПРЕДСТАВЯНЕ НА ЧИСЛАТА ВЪВ ФОРМАТ С ФИКСИРАНА ЗАПЕТАЯ - ПРИМЕРИ Пример1: за осем разрядна дума най-голямото число, което може да се запише е: Q=2 8-1=255. Пример2: за да се запише числото 255 са необходими: QI=log 2 (255+1)=8 разряда. Пример3: представяне на цяло число без знак в двоична форма = = =205 10

19 ПРЕДСТАВЯНЕ НА ЧИСЛАТА ВЪВ ФОРМАТ С ФИКСИРАНА ЗАПЕТАЯ цели числа със знак диапазон: за положителни числа: за отрицателни числа: Пример: при осем разрядна машинна дума диапазонът на числата със знак е: или за положителни числа необходимия брой разряди е: За отрицателни числа необходимия брой разряди е:

20 ПРЕДСТАВЯНЕ НА ЧИСЛАТА ВЪВ ФОРМАТ С. ФИКСИРАНА ЗАПЕТАЯ. ПРЕДСТАВЯНЕ НА ДРОБНАТА ЧАСТ. разрешаваща способност (най-малката разлика между две съседни числа): Пример: За пет разрядна дробна част разрешаващата способност е: При зададена разрешаваща способност броят на необходимите разряди е: Пример: разрешаваща способност r=0,125 се осигурява с разряда.

21 ПРЕДСТАВЯНЕ НА ЧИСЛАТА ВЪВ ФОРМАТ С ПЛАВАЩА ЗАПЕТАЯ Общ вид: където: qемантисатаначислото; S p характеристикатаначислото; S основанахарактеристиката; p порядък. За двоични числа: Условие за нормализирано число: т.е. числото е нормализирано, ако в най-старшия разряд на мантисата има единица.