Критерии выбора микропроцессоров

9.10.03

Критерии выбора МП

МП рассматривается одновременно как вычислительное устройство и как ИС.

Как вычислительное устройство характеризуется следующими параметрами:

- разрядность обрабатываемых данных и выполняемость команд.

- способность и наращиваемость разрядности

- число команд

- число внутренних регистров (РОН, индексные, вспомогательные, арифметические регистры)

- возможность обеспечивать режим прерываний

- число уровней прерываний

- тип интерфейса

- наличие и объем стека

- объем адресуемой памяти

- наличие канала ПДП

- число входных и выходных шин, их разрядность и т. д.

Как ИС МП характеризуется параметрами:

- тип базовой технологии

- степень интеграции элементов

- число источников питания

- режимы питания

- тип корпуса

- помехоустойчивость

- нагрузочная способность

- стоимость

- устойчивость к механическим, климатическим воздействиям и др.

- надежность и т.д.

Комплексный сравнительный анализ по всем приведенным параметрам, имеющим различную природу и вес, затруднителен, поэтому выбирается наиболее значимые из них в каждом конкретном случае, проводится их оценка, например с помощью весовых коэффициентов.

Структура МПС

Среди различных форм организации современных МП-ных средств можно выделить следующие:

- встраиваемые МП и простейшие микроконтроллеры

- универсальные микроконтроллеры и специализированные ЭВМ

- микро ЭВМ общего назначения

- мультипроцессорные системы ММПС

- аппаратные средства поддержки МПС (расширители).

Встраиваемые МП – запрограммированы на реализацию узкоспециализируемых задач, их программное обеспечение проходит отладку на специальных стендах и универсальных ЭВМ, затем записывается в ПЗУ и в процессе эксплуатации редко изменяется. Встраиваемые средства используют и простейшие внешние устройства: тумблеры, клавиши, переключатели, индикаторы.

Специализированные микроЭВМ – реализуется чаще всего на основании секционных МП, позволяющих адаптировать структуру, разрядность, систему команд микроЭВМ под определенный класс задач. Широкое распространение получили программные микроконтроллеры, представляющие собой ЭВМ, ориентированные на решение задач в системах контроля, управления и регулирования. Важнейшим устройством любой САР – регулятор, задающий основной закон управления исполнительным механизмом. Замена классических аналоговых регуляторов универсальными программными микроконтроллерами, способными программно перестраивается на реализацию любых законов регулирования, записанных в памяти микропроцессоров, обеспечивает больше точности, надежности, гибкости, производительности и меньше стоимости СУ. Достоинство универсальных микроконтроллеров – их способность выполнять рад дополнительных функций, например автоматического обнаружения ошибок, контроль предельных значений параметров, оперативное отображение состояния системы и т. д. В нашей стране ??? и средств, предназначенных для автоматического регулирования непрерывных и непрерывно-дискретных технологических процессов, наибольший интерес представляет разработка и внедрение в производство регулирующих МП-ых контроллеров (ремиконт) и контроллеров на основе комплекса технологических средств для локальных ИУС.

Упрощенная структурная схема ремиконта:

 

МИХ – мультиплексор

АД – элементы аналоговых и дискретных сигналов.

ДЦП и ЦДП – дискретно-цифровой и цифро-дискретный преобразователи.

Средства вв.-выв. ремиконта служат для сопряжения с аналоговыми и дискретными датчиками, с исполнительными механизмами, различными устройствами дискретного и логического управления. МП-ый вычислитель содержит БИС МП, ОЗУ и ПЗУ, узел обработки прерываний, интегральные схемы для организации обмена по внутренней шине.

Панель оператора позволяет выбирать режимы работы прибора, контролировать значение технологических переменных выбирать параметры статической и динамической настройки микроконтроллера, алгоритмы управления и другие функции.

При использовании ремиконта в составе сложных распределенных СУ доступ к его внутрисистемной шине осуществляется через блок сопряжения. Имеется небольшой набор (20-25) типовых алгоритмов, комбинации которых позволяют построить САР технологического процесса практически любой сложности. Эти алгоритмы включаются в библиотеку алгоритмов и записываются в ПЗУ. В зависимости от области применения контроллера его библиотеки не изменяются и наращиваются за счет изменения объема ПЗУ без перестройки аппаратной части. Такой подход упрощает программное обеспечение контроллера, его  отладку и эксплуатацию, делает системы на базе ремиконта доступными широкому кругу специалистов.   

Внутренне ПО ремиконта состоит из программ: диспетчера, рабочих программ, программ обслуживания панели оператор и диагностические программы. Диспетчер координирует работу контроллера, управляет работой других программ. Рабочие программ определяют функциональные возможности контроллера, они реализуют отдельные алгоритмы и составляют библиотеку рабочих алгоритмов. Программа обслуживания оператора выполняет приказы оператора и управляет работой устройств индикации. Диагностическая программа контролирует исправность работы аппаратных и программных средств. Элементарную базу ремиконта составляет в основном  БИС серии К580, с конструктивной точки зрения контроллер представляет собой субблок с встроенными модулями для размещения на пульте оператора.

16.10.03

МикроЭВМ общего назначения – строятся в основном на 16-ти и 32-разрядных МП, преимущественно МП зарубежных фирм. Многие из этих МП имеют похожую архитектуру и обеспечивают практически одинаковые возможности. К отечественным микроЭВМ этого класса относятся СМ1810 и МПК18-10 и К1801.

Мультимикропроцессорные системы – появление МП и микроЭВМ способствовало расширению работ по построению высокопроизводительных вычислительных и управляющих систем. Достаточно низкая стоимость МП обеспечила возможность промышленного использования ММПС, а так же повлияла на способность их организации. Постоянное снижение стоимости и увеличение вычислительной мощности МП делают их менее дорогими компонентами, чем память и периферийные устройства. ММПС можно разделить на:

- распределенные (децентрализованные)

- сосредоточенные (централизованные)

Сосредоточенные ММПС работают по принципу параллельной обработки данных и предназначены для обеспечения высокой производительности систем. МП в них обычно расположены в одном блоке или стойке и используют общую ОС. Одна из наиболее распространенных классификаций ММПС основана на способности организации вычислительного процесса. При этом выделяется следующие признаки: