Микропроцессорные системы

Чип МП может выполнять функции обработки данных только в составе схемы, содержащей дополнительные устройства хранения данных и программ, генератор импульсов тактовых частот, индикаторы отображения состояний отдельных сигналов и шин данных, устройства ввода и вывода сигналов, соединенные между собой определенным образом. Конструктивно эти устройства могут быть выполнены в виде отдельных микросхем или в виде отдельных печатных плат. Состав, конструктивные и технические характеристики такой схемы приводят к понятию о МПС.

МПС называют совокупность устройств (МП, БИС памяти, шин и портов ввода/вывода, периферийных устройств), образующих функционально и конструктивно завершенный элемент как часть системы автоматизации какого-либо процесса или объекта. Пример типовой структуры МПС приведен на рис. 4, где показаны внутренние и внешние устройства и шины.

Типичными примерами МПС являются: персональный, промышленный или переносной компьютеры; системы регулирования и управления на основе компьютеров с дополнительными внешними устройствами связи с объектом управления (УСО); устройства контроля на основе одноплатных компьютеров с набором необходимых внешних устройств. Понятие «архитектура МПС » включает в себя состав, схему соединений и протокол обмена информацией между элементами системы. Наиболее характерным классификационным признаком различия МПС по архитектуре является принадлежность к классу централизованных или к классу распределенных МПС.

Пример централизованной структуры МПС приведен на рис.1. 5.

Система имеет один центр обработки данных, поступающих с объектов по аналоговым и дискретным линиям от удаленных датчиков. Управляющие воздействия также по аналоговым и дискретным линиям передаются на исполнительные устройства объектов управления.

Исторически – централизованные микропроцессорные системы – это первые, более ранние версии, спроектированные с учетом относительно высокой стоимости вычислительных устройств.

Сегодня данная структура применяется, когда число объектов контроля или управления не велико и связи между центром обработки и первичными датчиками или исполнительными устройствами не столь протяженны, чтобы можно было опасаться влияния помех, наведенных на линии обмена данными.

Для устранения указанных недостатков целесообразно максимально сократить длину аналоговых линий связи, а значит, устанавливать вычислительные устройства (контроллеры) не только вблизи объектов управления, но и у каждого объекта.

Таким образом, предварительная обработка, например аналого-цифровое преобразование, сравнение с пороговыми уставками, усреднение, регулирование и т. д., может выполняться непосредственно на объекте, т. е. с помощью интеллектуальных контроллеров или даже с помощью замкнутых локальных систем.

При необходимости, обмен данными между локальными узлами и центральным пультом осуществляется уже только дискретными сигналами через значительно более простой и помехозащищенный последовательный канал. На рис.1. 6 показана структура такой системы. Следует отметить, что распределенной называется система, в которой не только число процессоров больше одного, они могут быть расположены на значительном расстоянии друг от друга, но и одна и та же информация может обрабатываться в разных вычислителях, по своим алгоритмам, т. е. имеет место параллельная обработка данных.

Относительно простыми распределенными системами являются системы сбора и обработки данных с компьютером и несколькими контроллерами предварительной обработки, применяемые на судах и промышленных объектах:

- -системы предупредительной сигнализации и автоматического пожаротушения;

- -системы контроля уровней и перекачки жидкостей в танках и цистернах;

- -системы визуального контроля и охранной сигнализации;

- системы автоматизированного учета электроэнергии и регистрации аварий в электросетях промышленных предприятий и т. д.

Сложной МПС является мультипроцессорная система на основе транспьютеров – базовых вычислительных элементов, ориентированных на использование в массово-параллельных вычислительных системах. \

По замыслам авторов, транспьютерная сеть способна моделировать нейросети и мыслительные процессы мозга.