Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

Информация о состоянии  процессора отбирается с элементов  подверженных изменениям при переходе к другой команде (программе). Совокупность значений этих информационных элементов получило название вектора состояния или слово состояния процессора. Вектор состояния в каждый момент времени содержит информацию необходимую для продолжения выполнения программы или повторного пуска программы с точки соответствующей моменту формирования вектора состояния. При этом остальная информация, характеризующая состояние процессора, или сохраняется или восстанавливается по копии, сохраненной в памяти. Вектор состояния формируется в соответствующем регистре процессора и претерпевает изменения после выполнения каждой команды.

Рассмотрим вектор состояния 8миразрядного микропроцессора серии  К580, который содержит 4 8миразрядных  слова, из которых 2 последних содержат признаковые биты по состоянию процессора.

 

 

 

 

 

 

 

Схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные типы и каналы ввода-вывода.

Способ организации  взаимодействия ПУ с каналом определяется соотношением быстродействия ОП и ПУ.

В каналах ввода-вывода реализуется 2 режима: монопольный и  разделение времени (мультиплексирование).

Монопольный режим: после установления связи между каналом и ПУ последнее монополизирует канал на всё время пока не завершится сеанс инициируемый ПУ и вся передаваемая информация не пройдет через канал ввода-вывода. На всё время выполнения операции передачи информации канал оказывается занятым для других устройств.

Режим разделения времени: несколько ПУ разделяют во времени канал ввода-вывода, при этом каждое из параллельно работающих с данным каналом ПУ связывается с каналом на короткие промежутки времени. Сеанс связи производится только для готового состояния ПУ. Сеансы связи различных ПУ чередуются между собой. Во время сеанса связи одного из устройств с каналом другие могут выполнять работу не требующую использование средств канала.

Для данных режимов различают каналы ввода-вывода: мультиплексный и селекторный.

Мультиплексный или  байтмультиплексный канал одновременно обслуживает несколько параллельно работающих ПУ, попеременно организуя с ними сеансы связи для передачи небольших порций информации между памятью и внешним устройством. Если несколько ПУ подготовились к очередному сеансу связи и запрашивают обслуживание со стороны мультиплексного канала, то канал выбирает одну из них согласно поставленного приоритета. Остальные устройства будут ожидать своей очереди. Если в системе в очередь будет поступать запрос на связь приоритетного устройства, остальные будут ждать.

Канал предназначен для  работы со сравнительно медленными устройствами способными ожидать обслуживание без  потерь информаций.

Селекторный канал предназначен для монопольного обслуживания одного из ПУ.

При работе с селекторным  каналом ПУ после  инициализации  операции связи остается связанным  с каналом до окончания программы  обмены данных. До завершения программы  селекторный канал по отношению к микропроцессору представляется занятым устройством. Канал обладает высокой степенью готовностью к обслуживанию и предназначен для работы с быстродействующими устройствами, которые могут терять информацию вследствие задержек в обслуживании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямой доступ к памяти.

Для быстрого «ввода-вывода»  блоков данных и разгрузки микропроцессора  от управления операциями «ввода-вывода»  используется прямой доступ к памяти – способо обмена данными, обеспечивающий автономно от процессора установление связи и передачу данных между оперативной памятью и периферийным устройством.

Структурные схемы построения операций ПДкП.

А)

Б)

Прямой доступ к памяти освобождает микропроцессор от управления операциями «ввода-вывода» и позволяет осуществить параллельно во времени, выполнение микропроцессором программы обмена данных между ОП и ПУ, производить этот обмен со скоростью ограничиваемой только пропускной способности ОП или ПУ.

Прямым доступом к  памяти управляет контроллер ПДП, выполняющий следующие функции:

1. управление, инициирование микропроцессором или периферийным устройством передачи данных между ОП и ПУ.
2. задание размера блока данных, которой подлежит передаче обл-ти памяти, используемой при передачи.
3. формирование адресов ячеек ОП, участвующих в передаче.
4. Подсчет числа единиц данных передаваемых в ОП или ПУ и определение момента завершения заданной операции «ввода-вывода».

Структурная схема контроллеров ПДП.

 

Указанные функции реализация контроллером ПДП с помощью одного или нескольких буферных регистров, регистра счетчика текущего адреса данных (PrТАД) и счетчика текущих данных (ТСЧД).

При инициировании операции «ввода-вывода» в ТСЧД заносятся  размер подлежащего передаче блока  данных, а в PrТАД начальный адрес области памяти используемый при передачи.

При передачи каждого  байта содержимое PrТАД увеличивается на 1, при этом формируется адрес очередной ячейки памяти, участвующей в обмене.

Одновременно уменьшается  на 1, содержимое ТСЧД.

Обнуление ТСЧД указывает  на завершение передачи данных. Контроллер ПДП обычно имеет более высокий приоритет в занятии цикла памяти по сравнению с микропроцессором. Управление памятью переходит к контроллеру ПДП как только завершится цикл ее работы, выполняемый для текущей команды микропроцессором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Буферы данных.

В организации систем ввода-вывода важное место занимают буферы данных, которые располагаются  в канале ввода-вывода, и через  которые протекает информация от памяти к внешнему устройству или  наоборот.

Буферы данных выполняют функции:

1. согласование форматов данных, с которыми работают передающие и принимающие информацию устройства
2. согласование скоростей работы передающего и принимающего устройства
3. виртуальное изменение количественных и качественных характеристик ПУ

схема

буферы данных связывают перифирийное устройство с памятью ЭВМ. Независимо от направления передачи данных в сторону буфера, обращенную к памяти ЭВМ назовем внутренней, а сторону обращенную к ПУ- внешней.

Так как буфер выполняет  преобразование форматов данных с некоторым коэффициентом преобразования, то коэффициент определяется следующим выражением согласно рисунку сверху.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема

 

На рисунке представлена структура буфера с коэффициентом  преобразования форматов к_ф=4, принимающего поток байт от ПУ и передающего 4хбайтные слова в ОП. Структура буфера позволяет представить функционирование буферного регистра РгСИ в каналах ввода-вывода. Каждый поступивший с шины интерфейса в буфер байт сопровождается сигналом, подаваемым на вход счетчика числа байт СчБ, который переходя из одного состояния в другое последовательно открывает группы вентилей, пропускающих байты в соответствующие позиции РгСИ. При поступлении 4го байта в РгСИ завершается формирование 4хбайтного слова и СчБ переходит в нулевое состояние. Одновременно формируется сигнал запроса на передачу слова в ОП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передача информации.

Используется 2 основных метода передачи дискретных сигналов:

• Синхронный метод
• Асинхронный метод

Синхронный  метод

             τ≥Т     τ≥Т  

Л₀: У₁ →У₂

Τ- период передачи инф-ии

При использовании данного метода передающее устройство У₁ устанавливает одно из двух возможных состояний сигнала: 0 или 1.  И поддерживает его в течение заранее выбранного времени, по истечении которого состояния сигнала на передающей стороне может быть изменено.

Время передачи сигнала, которое складывается из времени распространения сигнала  по линии Л₀ и времени распознавания и фиксации сигнала в регистре приемного устройства У₂ зависят от параметров линии связи и характеристик приемного и передающего устройств.

Если обозначить через Т- максимальное время передачи сигнала, то для периода  синхронной передачи информации должно выполняться условие τ≥Т.

Асинхронный метод

        τ≥2t   τ≥2t          

При асинхронной передаче устройство У₁ устанавливает соответствующее передаваемому коду состояние сигнала на линии Л₀, а устройство У₂ после приема нового состояния сигнала информирует об этом устройство У₁ изменением состояния сигнала на линии Л₁.

Передающее устройство, получив сигнал о приеме, снимает  передаваемый сигнал. Таким образом  период, в течение которого предающее  устройство должно поддерживать состояние  сигнала является переменным и зависит  от характеристик конкретной линии связи и устройств, участвующих в передаче.

Если обозначить через t- время передачи нового состояния сигнала в один конец линии связи, то при асинхронной передаче выполняется условие τ≥2t.

Обычно время 2t значительно меньше времени Т, которое приходится выбирать исходя из максимального возможных расстояний между устройствами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АЦП.

АЦП- устройство, преобразующее  входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП.

Как правило, АЦП- электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые  неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей.

Разрешение АЦП- минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП. Обычно измеряется в вольтах, поскольку для большинства АЦП входным сигналом является электрическое напряжение. В случае единичного измерения без учета шумов разрешение напрямую зависит от разрядности АЦП. Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. Измеряется в битах. Например, АЦП, способный выдать 256 дискретных значений (0…255), имеет разрядность 8 бит, поскольку 28=256.

Разрешение по напряжению равно  разности напряжений, соответствующих  максимальному и минимальному выходному  коду, деленной на количество выходных дискретных значений.

Типы преобразования

Линейные АЦП

Большинство АЦП считаются  линейными, хотя аналого-цифровое преобразование по сути является нелинейным процессом. Термин линейный применительно к  АЦП означает, что диапазон входных  значений, отображаемый на выходное цифровое значение, связан по линейному закону с этим выходным значением, то есть выходное значение k достигается при диапазоне входных значений от m(k+b) до m(k+1+b), где m и b- некоторые константы. Константа b, как правило, имеет значение 0 или -0,5.

Нелинейные  АЦП

Если бы плотность  вероятности амплитуды входного сигнала имела равномерное распределение, то отношение сигнал/шум (применительно к шуму квантования) было бы максимально возможным. По этой причине обычно перед квантованием по амплитуде сигнал пропускают через безынерционный преобразователь, передаточная функция которого повторяет функцию распределения самого сигнала. Это улучшает достоверность передачи сигнала, так как наиболее важные области амплитуды сигнала квантуются с лучшим разрешением. Соответственно, при цифро-аналоговом преобразовании потребуется обработать сигнал функцией, обратной функции распределения исходного сигнала.

Точность

Имеется несколько источников погрешности АЦП. Ошибки квантования  и нелинейности присущи любому аналого-цифровому  преобразованию. Кроме того, существуют так называемые апертурные ошибки которые являются следствием джиттера тактового генератора, они проявляются при преобразовании сигнала в целом. Эти ошибки измеряются в единицах, называемых МЗР- младший значащий разряд.

Ошибки квантования  являются следствием ограниченного разрешения АЦП. Этот недостаток не может быть устранен ни при каком типе аналого-цифрового преобразования. Абсолютная величина ошибки квантования при каждом отсчете находится в пределах от нуля до половины МЗР.

Всем АЦП присущи  ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика отличается от линейной (точнее от желаемой функции, так как она не обязательно линейна). Ошибки могут быть уменьшены путем калибровки. Важным элементом, описывающим нелинейность, является интегральная нелинейность и дифференциальная нелинейность.

Частота дискретизации

Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в  АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП. Непрерывно меняющийся сигнал с ограниченной спектральной полосой подвергается оцифровке (то есть значения сигнала измеряются через интервал времени Т- период дискретизации) и исходный сигал может быть точно восстановлен из дискретных во времени значений путем интерполяции. Точность восстановления ограничена ошибкой квантования. Однако в соответствии с теоремой Котельникова-Шеннона точное восстановление возможно только если частота дискретизации выше, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала.