Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
С помощью микропроцессорных устройств значительно расширяются возможности аппаратуры в системе КАМА К. На базе микропроцессоров создают управляющие блоки-контроллеры. Благодаря микропроцессору такой контроллер принимает на себя многие функции вычислительной машины. Он не только управляет каркасом или ветвью, но и ведет предварительную обработку информации. Поэтому такое устройство часто называют интеллектуальным контроллером.
В системе KAMAK микропроцессорный контроллер обычно выполняют в виде нескольких модулей. В качестве примера на рис. 7.13 приведена структурная схема контроллера на базе микропроцессора Intel 80-80, входящего в состав спектрометрической установки для контроля TO1^ncn в атомном реакторе. Контроллер состоит из модулей центрального процессора, памяти и ввода — вывода. Эти модули охвачены дополнительной магистралью и имеют выход на магистраль КАМАК.
В модуль централы,ого процессора входят также генератор тактовых импульсов ГТИ и дешифратор команд. Модуль памяти состоит из программируемого запоминающего устройства ПЗУ емкостью 5 кбайт и оперативного запоминающего устройства ОЗУ емкостью 1 кбайт. Связь контроллера с магистралью* KAMAK ведется через модуль ввода — вывода. Выполнение устройства в нескольких модулях позволяет легко развивать систему, в частности увеличивать, емкость памяти.
Рассмотренный микропроцессорный контроллер управляет экспериментом к собирает данные от гамма-спектрометров. При этом на модули системы КАМАК. поступают команды в виде сигналов кодов NAF (см. § 7.3). Работа контроллера управляется командами, поступающими от мини-ЭВМ, на которую в обратном направлении приходят экспериментальные данные для обработки. Нетрудно заметить, 410 микропроцессорный контроллер расширяет возможности системы с
[Модуль памяти.
ПЗУ (5 к) 03У(1к)
Дешифратор адреса
Регистр
т
Модуль центрального про
це ссора — ----------
Регистр
прерывания
ГТИ
Intel 8( 0-80
Адреса Дешифратор команд
Данные <
Y '
Буфер магистрали
Модуль ввода-вывода
ИФ
магистраль
КАМАК
б:
Дешифратор адреса
Передатчик
магистрали
—E=
тт
Дополнительная магистраль
1“
*
Рис. 7.13. Структурная схема контроллера на базе микропроцессора Intel 80-80 346
чти ЭВМ, включенной на линию с экспериментом. Заметим, что внешние усі-рпііства ввода — вывода здесь подключены к ЭВМ.
В стандарте КАМАК выполняют также микро-ЭВМ, предназначенные для управления системами. В них ЗУ имеют больший объем памяти, чем в микропроцессорном контроллере, и имеют свои внешние устройства ввода—вывода.
В качестве примера рассмотрим конфигурацию управляющей системы на основе контроллера с микро-ЭВМ (рис. 7.14). Контроллер с ЭВМ занимает три модуля: I) KM 001 — собственно микро-ЭВМ, содержащий микропроцессор, устройство системного управления, постоянную память, память с произвольным доступом, контроллер прерываний и последовательный интерфейс для подключения ввода — вывода; 2) KK 006 — модуль управления магистралью каркаса. Он уп-¦ равляется командами, полученными от блока микро-ЭВМ по шине процессора. Модуль содержит также дополнительную память микро-ЭВМ и дешифратор адресов для этой памяти и каналов ввода — вывода, находящихся в блоке; а .3) KJI 007 — оперативное запоминающее устройство динамического типа с про-* извольным доступом емкостью 24 кбайт.
Исполнительные каркасы системы подсоединяют через соответствующие регистры ввода — вывода (KP, КИ). Алфавитно-цифровой дисплей связан непосредственно с модулем микропроцессора. Другие внешние устройства: графический
дисплей, перфоратор, считыватель с перфоленты, матричное алфавитно-цифровое устройство, имеют свои интерфейсы (КИ). Предусмотрен также блок последо-. шательной связи КИ 021, через который каркас может быть соединен с ЭВМ, >находящейся на большом расстоянии.
Внедрение микропроцессоров в систему КАМАК расширяет tee возможности и во многих задачах позволяет обойтись без дорогостоящих ЭВМ. В развитых экспериментальных установках микропроцессорные контроллеры позволяют создать иерархические системы, в которых мощная ЭВМ занимает более высокий уровень . ;Н связана с несколькими контроллерами, подключенными к разным экспериментам.
Ж ЭВМ
К исполнительным каркасам
Qi N0 ? 05 V- V— Qi Qi N0 V— 05 N0 Qi Oi Qi 5 Qi 05 Qi
55 § 3
Графический
дисплей.
Перфо-
ратор
Алфавитно-
цифровой
дисплей
_Z3 > >
Дисплей Матричное АЦПУ
Рис. 7.14. Конфигурация управляющей системы на основе контроллера с микро-ЭВМ
12* 347
§ 7.5. КОМПЛЕКСНЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ И ИХ ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
7.5.1. ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Работа автоматизированных систем в ,экспериментальной ядерной физике состоит из накопления данных, их обработки и управления ходом эксперимента. При этом окончательный результат* поручают разными путями: либо во время измерений сначала накапливают данные, а затем, после проведения эксперимента, их обрабатывают, либо данные обрабатывают непосредственно в ходе эксперимента — в реальном времени. Работа в реальном времени предпочтительнее, так как в этом случае не только сокращается время получения результатов, но и появляется возможность активно влиять на ход эксперимента. Поэтому в экспериментальной ядерной физике широко применяют автоматизированные системы с обработкой данных в реальном времени. Эти системы строят на базе ЭВМ, микропроцессоров и программно-управляемой модульной аппаратуры. Они обеспечивают сбор информации, ее накопление, сортировку, обработку полученных данных, управление экспериментом, а также диалоговый режим работы экспериментатор— эксперимент. Существуют различные тенденции в организации систем реального времени, зависящие как от их назначения, так и от уровня и возможностей вычислительной техники. Можно выделить три основных типа систем реального времени.
