Brodska procesna računala i informacijski sustavi

7/30/2019 Brodska procesna raunala i informacijski sustavi

1/119

Brodska procesna raunala i informacijski sustavi

Literatura:

Knjiga 1) Gabro Smiljani: Mikroraunala, kolska knjiga Zagreb,1991. u slobodnoj prodaji.

Knjiga 2) Gabro Smiljani: Raunala i procesi, kolska knjigaZagreb, 1991. u slobodnoj prodaji.

Skripta 1) Antun Brumi: Uvod u raunarske komunikacije i mreestr. 1-56, str. 70-78, str. 118-136.- dostupno u skriptarnici Pomorskogfakulteta Zrinjsko Frankopanska 38.

Skripta 2) Brodski vatrodojavni sustavi magistarski rad Dr. Keziastr. 32 80, str 91. 130. -dostupno u skriptarnici Pomorskogfakulteta Zrinjsko Frankopanska 38.


2/119

Udaljenost broja ododreuje teinsku vrijednost TEINSKISUSTAV

6.1 DECIMALNI BROJNI SUSTAV

342,248=3x102+4x101+2x100+2x10-1+4x10-2+8x10-3=300+40+2+0,2+0,04+0,008 = 342,248

Baza sustava = 10Znamenki = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

6.2 BINARNI BROJNI SUSTAV

101,101(2)=1x22+0x21+1x20+1x2-1+0x2-2+1x2-3= 4+1+0,5+0,125=5,625(10)

Baza sustava = 2Znamenki = 0,1

6.3 BINARNO DECIMALNA KONVERZIJA


3/119

Zbrajaju se brojevi iznad jedinica

6.4 DECIMALNO BINARNA KONVERZIJA

6.5 BROJENJE U BINARNOM SUSTAVU

6.6 PRIKAZ NEGATIVNIH BROJEVA

Negativni brojevi poinju sa jedinicom, a pozitivni sa nulom


4/119

Negativni binarni broj pretvaramo u decimalni da zbrojimo teinskevrijednosti iznad 0 i rezultatu pribrojimo 1.

6.7 ZBRAJANJE BINARNIH BROJEVA

Pravila zbrajanja

Primjer:

6.8 ODUZIMANJE BINARNIH BROJEVA (metoda dvojnogkomplementa)

Primjer: 10010(2) - 01101(2)=18(10)- 13(10)

a) Stvaranje jednostrukog komplementa ( zamjeni jedinice i nule )

01101(2) = 10010(2)b) Jednostrukom komplementu dodaj 1(2) i dobije se dvostrukikomplement10010(2) + 1(2)=10011(2)= -13(10)c) Zbroji se10010(2) + 10011(2) = 100101(2)d) Odbaci se preliv u estom bitu i dobije se 00101(2)= 5(10)

6.9 OKTALNI BROJNI SUSTAV

423(8)=4x82+2x81+3x80=4x64(10)+2x8(10)+3x1(10)=5275(10)Baza sustava = 8Znamenki = 0,1,2,3,4,5,6,7


5/119

6.10 HEKSADECIMALNI BROJNI SUSTAV7E(16)=7x16

1+14x160=4x16(10)+14x1(10)=126(10)Baza sustava = 16Znamenki = 0,1,2,3,4,5,6,7

6.11 BINARNO KODIRANE DEKADE

Sa etiri bita se moe prikazati 16 razliitih brojeva. etiri bita se mogu prikazati i za prikaz decimalnih brojeva BCD

dekada


6/119

6.12 BIT,RIJE,BAJT,PODATAK

Bit-jedan binarni podatak 1 ili 0Rijevie bitova koji oznaavaju cjelovit podatak ( 8,12,16,32 bita )Byte-8 bitovaPodatak-binarni broj od vie bitova koji moe znaiti broj, znak,instrukciju

6.13 DVOSTRUKA I TROSTRUKA PRECIZNOST ( FIXED POINT )

Sa jednom rijei od 12 bitova moe se zapisati 212-1 pozitivnih i istotoliko negativnih brojeva ( -2048 do 2047 )

Sa dvije rijei od 12 bitova moe se zapisati 224-1 pozitivnih i isto tolikonegativnih brojeva ( -8388608 do 8388607 ) DVOSTRUKAPRECIZNOST


7/119

Sa tri rijei od 12 bitova moe se zapisati 236-1 pozitivnih i isto tolikonegativnih brojeva TROSTRUKA PRECIZNOST

6.14 ZAPISIVANJE U POKRETNOM ZAREZU ( FLOATINGPOINT )

Broj se izraava u NORMALIZIRANOM obliku (mantisa i eksponent)

Raunalo mora imati posebne dodatne sklopove da bi mogaoraunati u pokretnom zarezu ( ne treba voditi rauna o pozicionomzarezu, mogue raditi sa velikim brojevima )


8/119

6.15 PRIKAZ NENUMERIKIH VELIINA I KODOVA


9/119

7.1 LOGIKI SKLOPOVI7.1.1 I SKLOP

7.1.2 ILI SKLOP

7.1.3 NE SKLOP

7.1.4 EXILI SKLOP


10/119

7.1.5 NI SKLOP

7.1.6 NILI SKLOP

7.2 BISTABILBistabil je memorijski sklop, imaja dva trajno stabilna stanja.Promjena stanja mogua vanjskim impulsom


11/119

7.3 REGISTARRegistar pretstavlja niz nepovezanih bistabila poredanih poziciono.Svaki od njih zapisuje odgovarajui bit binarnog podatka premateinskoj vrijednosti binarnog broja

7.4 PRENOENJE PODATAKA IZMEU REGISTARA

7.4.1 PRENOS PODATAKA IZMEU BISTABILA


12/119

7.4.2 PRIJENOS PODATAKA IZMEU REGISTARA

7.5 DEKODERIDekoder je sklop koji za odreenu kombinaciju binarnog broja naulazu daje logiku jedinisu SAMO na jednom izlazu


13/119

7.6 MEMORIJEMemorija je veliki broj registara povezanih u cijelinu. U njoj se pamteradni podaci i instrukcije programa.

Svaki registar ima LOKACIJU Svaka lokacija mora imati ADRESU Sadraj lokacije prestavlja podatak koji se pamti u memoriji ADRESNI REGISTAR registar u kojemu se biljei adresa

lokacije REGISTAR MEMORIJSKIH PODATAKA registar u kojeg se

prenosi podaci iz memorije i obratno u memoriju ACCESS TIME (vrijeme pristupa) vrijeme potrebno da se dobije

sadraj lokacije od kada se postavi njena adresa CYCLE TIME (ciklus memorije) Vrijeme da se podatak proita

iz memorije i ponovo u nju zapie

7.7 BROJILA Brojila pretstavljaju niz meusobno povezanih bistabila. Brojilo

broji broj impulsa koje doe na njegov ulaz. Stanja bistabila ubrojilu iskazuje binarni broj ukupnog broja impulsa koje su dolina njegov ulaz.


14/119

7.8 ZBRAJALAHalf-adder (polusumator) sklop koji zbraja dva bita

Full adder (potpuni sumator) moe se spojiti u kaskadu tako dazbraja vie bitova.


15/119

Povijesni razvoj raunala:

1. generacija elektronske cijevi2. generacija tranzistori, diskretni poluvodiki elementi3. generacija SSI i MSI4. generacija LSI i VLSI ( tu spadaju mikroraunala )

Mikroraunala su raunala vrlo malih dimenzija graena suelementima VLSI ( CMOS tehnologija, mala disipacija, 5 milijunatranzistora po ipu ). Nain kako se od digitalnih sklopova nainiraunalo naziva se ARHITEKTUROM RAUNALA

Razvoj mikroraunala kota nekoliko milijuna dolara velike serijepa je i niska cijena

Djelovi mikroraunala su mikroprocesor, ROM, RAM, U/I jedinica


16/119

1) MIKROPROCESOR dio mikroraunala koji iz memorije itaprogram, uzima instrukciju po instrukciju, protumai je i izvodi radnik u mikroraunalu.Svaki mikroprocesor ima set instrukcija koje razumije. Instrukcije

se upisuju kao binarni brojevi ( kompajler prevodi mnemonikeinstrukcije asemblerskog programskog jezika u binarne brojeve )2) ROM Read only memory ispisna memorija u nju proizvoa

upisuje programe za voenje procesa. Mikroprocesor izvodi upisanprogram itajui naredbe iz ROM-a. Podaci se ne briu nestankomnapajanja.

3) RAM Random access memory upisno ispisna memorija. unju se piu i itaju podaci dobiveni iz procesa i izraunati podaci sakojima se djeluje u proces. Poluvodika memorija osjetljiva na

gubitak napajanja.4) U/I sklopovi ( interface) sklopovi koji omoguavaju povezivanjeraunala sa vanjskim svijetom. Postoje PIO (paralelni interface),UART (serijski asinkroni interfejs) i USRT (serijski sinkroniinterfejs)

5) Razni specijalni sklopovi PIC (Priority Interrupt Controller) omoguuje prekidanje programa sa prioritetom u sluaju da su namikroraunalo prikljuen vei broj vanjskih jedinica.


17/119

6) DMAC (Direct Memory Access Controller upravlja radom

direktnog pristupa memoriji kod prijenosa velike koliinepodataka. Za to vrijeme suspendira se rad procesora, tako da sepodaci ne prenose preko procesora izvoenjem naredbi procesorave elektrinim signalima direktno iz vanjske jedinice u memorijuili obratno. Prijenosom upravlja najee vanjska jedinica.


18/119

7) Sklopovi za upravljanje raznim vanjskim jedinicama (disk,tastatura, ekran)

7) Vanjske sabirnice prenos podataka izmpeu djelovamikroraunala ( P, ROM, RAM, U/I ).Da bi djelovi mikroraunala

mogli komunicirati povezani su sa tri vrste sabirnica centarorganizacije mikroraunala:

1. Adresna sabirnica (16 bitna jednosmjerna) na njoj se nalazibinarni broj koji odreuje adresu elementa (uredjaja ili lokacijememorije) koji sudjeluje u prijenosu podataka jednosmjernasabirnica

2. Sabirnica za podatke (8 bitna dvosmjerna) na njoj se nalazibinarni broj koji predstavlja podatak koji se prenosi dvosmjerna

sabirnica3. Upravljaka sabirnica (razliiti broj vodova) rasporeuje razneupravljake signale za sve sklopove raunala dvosmjernasabirnica

Mikroprocesor posjeduje unutranje sabirnice koje su iste ili slinekao i vanjske sabirnice i obavljaju istu funkciju.

Unutranje sabirnice prenos podataka izme

u djelovamikroprocesora (akumulatora, registara, ALU )

.1 OSNOVNI TIPOVI ORGANIZACIJE MIKROPROCESORA

9.1 Organizacija Mikroprocesora oko jedne sabirnice


19/119

Po internom BUS-u za podatke prolaze svi podaci izmeu djelovamikroprocesora sistemom vremenskog multipleksiranja

Djelovi mikroprocesora organiziranog oko jednog BUS-a:a) AKUMULATOR registar u kojem se dobivaju rezultati razliitih

aritmetikih operacija sa binarnim brojevima

b)BUFFER REGISTRI privremeno pamte podatke da bi podacibili pripremljeni za momenat izvrenja raunske operacije uaritmetiko logikoj jedinici

c) ALU obavlja aritmetiko logike operacije s binarnim

brojevime te njihovo rotiranje ( zbrajanje, logiko I i ILI )

d)REGISTRI OPE NAMJENE ima ih 8 do 16. Na njima seprivremeno pamte razliiti podaci isto kao i memorija, samoprocesor bre dohvaa podatke iz registara nego iz memorije.

e) REGISTAR STATUSA sastoji se od niza neovisnih bistabila.Svaki od bistabila signalizira neko stanje koje nastaje tijekomobrade ( rezultat jednak nuli, omoguen prekid ). Ti registri

omoguavaju korisniku da njihovom provjerom usmjeri odvijanjeprograma.

Primjer naredbe R0 = R0 + R1-prenesi sadraj registra R0 u desni buffer-prenesi sadraj registra R1 preko akumulatora u lijevi buffer-ALU obavlja zbrajanje- zbroj prenosi u R0

ako prilikom zbrajanja dodje do nekog stanja koje trebasignalizirati postavljaju se odreeni bistabili u status registru


20/119

Za mikroprocesor sa jednim BUS-om za podatke karakteristino jeda u jednom trenutku moe obavljati samo jedan prijenos podatakaizmeu dva registra preko BUS-a za podatke

9.1.2 Organizacija mikroprocesora oko dvije ili tri sabirnice

Ova organizacija omoguuje bri rad jer se podaci po raznimsabirnicama mogu prenositi istovremeno.


21/119

9.2 ORGANIZACIJA KOLSKOG MIKROPROCESORAProuavati emo kolski 8 bitni mikroprocesor organiziran oko jednesabirnice

REGISTRI OPE NAMJENE 8 bitni registri. Neka raunalaomoguavaju adresiranje osim pojedinanih i para registara tako da semoe zapisati i 16 bitna rije.

IFTER slui za pomicanje ili rotiranje binarnih podataka ulijevo iliudesno

REGISTAR STATUSA sastoji se od niza nepovezanih bistabila odkojih svaki indicira odreeno stanje u obraenom podatku. Svi sebistabili odreenim naredbama mogu testirati.

Bit C (Carry) slui kod rada iftera i kao detekcija preljeva priaritmetikim operacijama

Bit O (Overflow) postavi se u stanje 1 kad se premai kapacitet zazapisivanje brojeva u aritmetici dvojnog komplementa tj kad se prioperacijama promjeni krajnji lijevi bit koji oznaava predznak broja(neto nije uredu)Bit N (Negative) oznaava da je broj negativan, direktno je vezan zakrajnji lijevi bitBit Z (Zero) oznaava da je broj jednak nuliBit H prelazi u stanje 1 kad postoji jedan dalje izmeu treeg ietvrtog bita gledano zdesnaBit P oznaava greku u paritetuBit ION stanjem 1 signalizira da je omoguen prekid ako doe dotakovog zahtjeva


22/119

PROGRAMSKO BROJILO (Program counter) registar kojisadrava adresu lokacije memorije slijedee instrukcije u ROM-uodnosno slijedee po redu naredbe koju e mikroprocesor izvesti(ukoliko nema skoka progarma) Ima 16 bitova s kojima moe

adresirati 64 Kbajta memorije.

POKAZIVA ADRESE (Stack Poniter) slui za adresiranjememorije organizirane u STACK (Stog)INDEX REGISTAR slui za ineksno adresiranje. Pri takvom nainuadresiranja adresa se dobije kombiniranjem sadraja index registra iodgovarajue veliine koju sadrava instrukcija.UPRAVLJAKI SKLOPOVI upravljaju svim operacijama unutarmikroprocesora, moraju biti povezani sa svim sklopovima

9.3 IZVOENJE INSTRUKCIJA

Instrukcije su zapisane u memoriji u obliku 8 bitnih rijei.Instrukcija se moe sastojati od 1 , 2 ili 3 bajta.Prvi bajt operacijski kod ili cijela instrukcijaDrugi bajt dio adrese ili operandTrei bajt dio adrese


23/119

Izvoenje instrukcije

adresa prvog bajta instrukcije se nalazi na programskom brojilu ialje se preko vanjskog 16 bitnog BUS-a na ROM memoriju.Odmah se sadraj PC uveava za 1 i time se priprema adresa noveinstrukcije

alje se signal itaj


24/119

instrukcija se ita iz ROM-a i preko 8 bitne sabirnice BUS-a zapodatke dovodi se u mikroprocesor u INSTRUKCIJSKIREGISTAR. Prvi bajt svake instrukcije predstavlja operacijski kod(binarni broj koji govori to se s odreenom instrukcijom eli

napraviti) INSTRUKCIJSKI REGISTAR je zaduen za pamenje

operacijskog koda instrukcije. Binarni broj INSTRUKCIJSKOG REGISTRA dovodi se na

dekoder koji dekodira broj (deifrira o kojoj se naredbi radi) iaktivira odgovarajue upravljake sklopove koji pokrenu niz akcijau mikroraunalu potrebnih da se ta instrukcija realizira

9.4 IZBOR STRUKTURE TIPINOG KOLSKOG

MIKRORA

UNALA

Instrukcija moe jednostavno izbrisati jedan registar ( sastoji se samo


25/119

iz jednog bajta ) ili moe zatraiti da se iz memorije brie odreenipodatakija se adresa nalazi u slijedea dva bajta instrukcijie. Prematome za izvrenje kompletne instrukcije potrebno je uitati najmanjetri bajta.

Registri B, C, D, E, H, L su registri ope namjene. Programer moemjenjati sadraj tih registara. Koriste se i u parovima BC, DE, HL.Adrese ovih registara dio su proirenog operacijskog koda (ukljuene su u prvi bajt instrukcije )

Registi W,Z nisu dostupni programeru, slue za unutranji radprocesora

MUX spaja sve registre na 8 bitnu sabirnicu za podatke i na 16bitnu adresnu sabirnicu

BUFER REGISTRI privremeno pamte podatke, slue da bi seuskladio rad procesora i veeg broja vanjskih jedinica

ACT, TEMP bufer registi. Potrebni za unutranji rad raunala.9.5 SINKRONI NAIN RADA

Sve operacije u raunalu odvijaju se sinkrono u tono odreenimdiskretnim vremenskim taktovima

Kristalni oscilator CLOCK ( tip 100 MHz ) Svaki takt oscilatora pretstavlja STANJE ( T1, T2 T3 T4 i eventualnoT5) Vie stanja ini jedan CIKLUS ( M1 M2 M3 M4 ) Svaka instrukcija se obavlja u jednom ili vie memorijskih u

kojima se izvode odreene karakteristine operacije

1. CIKLUS M1 obuhvaa T1, T2 T3 T4 i eventualno T5U ovom ciklusu se u stanjima T1, T2 T3 dohvaa prvi bajtinstrukacije koji sadri operacijski kod koji raunalu kae o kojojvrsti instrukcije je rije. Ako se radi o jednostavnoj instrukciji ondase instrukcija izvri u stanju T4 i eventualno T5..

2. CIKLUS M2 obuhvaa T1, T2 T33. CIKLUS M3 obuhvaa T1, T2 T3

Ako se radi o kompleksnijoj instrukciji za koju treba dohvati jojedan ili dva bajta to se obavlja u ciklusima M2 i M3 .


26/119

4. CIKLUS M4 obuhvaa T1, T2 T3U ovo se ciklusu izvraava instrukcija

9.6 IZVO

ENJE JEDNOSTAVNIH ASEMBLERSKIH NAREDBI

Instrukcija se izvodi u ciklusu M1 na slijedei nain: STANJE T1 (PC) van

Sadraj programskog brojila na adresni bus

STANJE T2 (PC)+1 (PC)

Uveaj sadraj programskog brojila ( dok se eka access timememorije )

STANJE T3 op. kod IR


27/119

Operacijski kod se iz memorije prenosi u instrukcijski registar imomentalno dekodira, tako da uprtavljaki sklopovi funkcionirajunakon ovog stanja STANJE T4 i eventualno T5 izvrenje jednostavne instrukcije

recimo CLA (komplementiranje akumulatora) ili uveavanjesadraja registra ope namjene za 1

9.7 PRIMJERI KARAKTERISTINIH SLOENIH FUNKCIJA INJIHOVO IZVOENJE ASEMBLERSKE NAREDBE

9.7.1. Instrukcija prenesi sadraj registra r2 u r1 ili (r2) r1

Simboliki oblik: MOV r2,r1 Binarni oblik:01DDDSSSS Source D - Destination

Svaki registar ima svoje adrese

Primjer: Sadraj (C) BBinarni oblik naredbe

01 000 001 proireni operacijski kod

ui dio operacijskogkoda bin adresa reg B bin adresa reg C


28/119

STANJE T1 (PC) vanSadraj programskog brojila na adresni busSTANJE T2 (PC)+1 (PC)Uveaj sadraj programskog brojila ( dok se eka access time

memorije )STANJE T3 op. kod IROperacijski kod se iz memorije prenosi u instrukcijski registar imomentalno dekodira, tako da uprtavljaki sklopovi funkcionirajunakon ovog stanjaSTANJE T4 (C) TEMPSadraj registra C prenosi se u bufer TEMPSTANJE T5 (TEMP) DSadraj registra TEMP prenosi se u registar D

9.7.2. Instrukcija pribroj sadraju akumulatora sadraj registra r ili(A)+(r) A

Simboliki oblik: ADD r Binarni oblik:10000SSS ( Adresa registra r je eksplicitno navedena,

a adresa akumulaora se ne navodi, ona je implicitno odreena )


29/119

Primjer: Sadraj (A) + (E) ABinarni oblik naredbe

10 000 011 proireni operacijski kod

ui dio operacijskogkoda bin adresa reg E

STANJE T1 (PC) vanSadraj programskog brojila na adresni busSTANJE T2 (PC)+1 (PC)Uveaj sadraj programskog brojila ( dok se eka access time

memorije )STANJE T3 op. kod IROperacijski kod se iz memorije prenosi u instrukcijski registar imomentalno dekodira, tako da uprtavljaki sklopovi funkcionirajunakon ovog stanjaSTANJE T4 (E) TEMP i (A) ACTSadraj registra E prenosi se u bufer TEMP, a istovremeno se sadrajakumulatora prenosi u bufer ACT

STANJE T5 (TEMP) + (ACT) ASadraj bufera TEMP se zbraja sa sadrajem bufera ACT, a rezultatse prenosi u akumulator


30/119

9.7.4. Instrukcija pribroj sadraju akumulatora neposredni podatak ili (B2INSTRUKCIJE)+(A) A

Binarni oblik:11000110 ( Drugi bajt instrukcije pribraja sesadraju akumulatora i rezultat se stavlja u akumulator )


31/119

9.7.5. Instrukcija prenesi u akumulatora sadraj adresirane lokacijememorije ili [(B2 INSTRUKCIJE)+ (B3 INSTRUKCIJE)] A

U akumulator se prnosi sadraj lokacije memorije ija je adresazapisana u drugom i treem bajtu instrukcije

Binarni oblik:00111010

Primjer:


32/119


33/119

7.6. Instrukcija skoi na odreenu adresu

Binarni oblik:11000011

Primjer:


34/119

10 PROGRAMIRANJE Kniga 1, poglavlje 6

10.1 IZRAAVNJE NAELNOG RJEENJA DIJAGRAMOMTIJEKA

10.1.1 Pravcortno odvijanje programa

Primjer pribrajanja tri broja koji se nalaze na tri uzastopne lokacijememorije.Nakon izvoenja jedne naredbe izvrava se druga bez obzira na ishodprethodne


35/119

10.1.2 Programska petlja

Program na temelju nekog postavljenog kriterija odluuje odaljnjem smjeru odvijanja.

tedi se broj instrukcija, prostor u memoriji, vrijeme programera Nema uteda u vremenu izvrenja programa


36/119

10.1.3 Potprogram

Potprogrami su manji programi kojima se rjeavaju neki cjelovitizadaci, a koji se esto ponavljaju.

Potprogram se napie samo jednom, a moe se izvesti bilo koji brojputa.

Skok sa glavnog programa i povratak na glavni program mogu jebilo gdje upisom instrukcije za skok u glavnom programu.

10.1.4 Prekid programa, uvijetni i bezuvjetni prenos

Vanjska jedinica moe zatraiti da se prekine izvoenje glavnogprograma i da se izvri potprogram za nju (servisna rutina).


37/119

Vanjska jedinica po jednom vodu poalje INTERRUPT i timenaznai da je spremna za prijenos podatka u raunalo, glavniprogram vrlo brzo zavrava tekuu instrukciju, i prelazi naservisnu rutinu za tu vanjsku jedinicu

Ako glavni program inicira ulazno izlazni prijenos moe se :a) izvriti prijenos sa provjerom spremnosti vanjske jedinice takoda se napravi petlja u kojoj program eka vanjsku jedinicuneprestano provjeravajui njezin status loe (UVJETNIPRENOS)

b) izvriti prijenos bez provjere spremnosti vanjske jedinice --(BEZUVJETNI PRENOS) Primjer : ukljui zeleno

10.2 KARAKTERISTINE VRSTE STROJNIH NAREDBI

10.2.1 Naredbe za itanje i pisanje u memoriju ili neku vanjsku jedinicu

LOAD ita podatak iz memorije i prenosi ga u registar procesora(najee akumulator)

SAVE - upisuje podatak u memoriju sa registara procesora(najee akumulatora)


38/119

10.2.2 Naredbe za izvoenje aritmetikih operacija

ADD sadraj nekog registra(najee akumulatora) pribrajasadraju adresirane lokacije memorije ili nekog drugog registra

SUB sadraj nekog registra(najee akumulatora) oduzima odsadraja adresirane lokacije memorije ili nekog drugog registra

Primjer zbrajanja brojeva kod kojega dolazi do prekoraenja:


39/119

10.2.3 Naredbe za logike operacije i pomicanje podataka

AND izvodi logiku operaciju I izmeu pojedinih bitivaakumulatora i odgovarajuih bitova adresirane lokacije memorije

OR izvodi logiku operaciju ILI izmeu pojedinih bitivaakumulatora i odgovarajuih bitova adresirane lokacije memorijeROT naredba za pomicanje bitova akumulatora (mnoenje idjeljenje sa 29Primjer logike operacije I (maskiranje izdvajanje nekih bitova):


40/119

10.2.4 Naredbe za skokove programa

Postoje tri vrste naredbi:

10.2.4.1. JUMP naredba za skok na neku adresu bez povratka naprekinuti program

Primjer:

10.2.4.2. SKIP - Naredbe za skok na neku adresu uz ispunjenje nekoguvjeta

10.2.4.3. JMS naredba za skok na potprogram (omoguuje povrat naglavni program)


41/119

10.2.5 Naredbe koje se odnose na registre

Naredbe koje se brzo izvode (svega u jednom ciklusu ) Naredbe za prebacivanje sadraja izmeu registara, brisanjeregistara, inkrementiranje

PUSH, POP naredbe iza stavljanje i vaenje podatka u STACK(stog)

10.3 RAZLIITI NAINI ADRESIRANJA

Mo mikroraunala odreuju naini adresiranja koje moe podrati

10.3.1 Adresno polje mikroraunala

Adresno polje sve mogue lokacije koje neka procesorska jedinicamoe adresirati ( ne moraju biti iskoritene ba sve adrese )

Sa 1 baytom moe se adresirati 256 lokacija, sa 2 bayta do 64 Klokacija.

Mono mikroraunalo mora imati razliite naine adresiranja10.3.2 Direktno adresiranje


42/119

Direktno adresiranje prvi bajt je operacijski kod koji govori kojase operacija radi sa podatkom, a drugi i trei bajt naredbepokazuju lokaciju memorije gdje se nalazi podatak koji se eliobraditi.

Ovakvim nainom adresiranja moe se dodue adresirati bilo kojalokacija u adresnom polju, ali za dobivanje samo adrese operandapotrebna su dava zahvata memorije (SPORO)

10.3.3. Neposredno adresiranje Neposredno adresiranje naredba sadri sam podatak s kojim se


43/119

radi. Podatak moe biti 8 ili 16 bitni. Za dohvat 2 bayta podatka dovoljna 3 zahvata u memoriju. Vrlo

brz nain adresiranja.

10.3.4. Indirektno adresiranje Indirektno adresiranje drugi i trei bajt naredbe pokazuju adresu

lokacije (pointera) gdje se nalazi adresa podatka koji se obrauje Vrlo neekonomino adresiranje, jer za dohvat podatka treba puno

zahvata u memoriju.Prednost je da se stvarna adresa operanda moe programski mjenjatimjenjanjem sadraja pointera tijekom izvoenja programa bezpotrebe mijenjanja glavnog programa.

10.3.5. Relativno adresiranje s obzirom na programsko brojilo

Relativno adresiranje s obzirom na programsko brojilo drugi ieventualno trei bajt instrukcije (displacement) se pribrajaju ilioduzimaju sadraju programskog brojila. Na taj nain se moeadresirati lokacija unutar odreenog podruja oko adrese naredbezapisane u programskom brojilu.


44/119

Ovo je brzi nain adresiranja ali programer mora smjestiti adresepodatke blizu adresainstrukcija

10.3.6. Adresiranje registara i pomou registara

10.3.6.1 Operacije sa podatkom zapisanog u registruVrlo brzo adresiranje. Ne treba zahvaati memoriju jer je podatak uregistru.Relativno mali broj podataka se moe smjestiti u registre unutarprocesora

10.3.6.2 Operacija sa podatkom ija se adresa nalazi u registru (indirektnoadresiranje)

Isto kao i indirektno adresiranje preko memorije, ali znatno bre.

10.3.6.3 Operacija sa podatkom u memoriji a ija se adresa dobijezbrajanjem sadraja registra i drugog bajta instrukcije (relativnoadresiranje)


45/119

10.3.7. Indeksirano adresiranje

Indeksno adresiranje adresiranje podataka koji su smjeteni u nizuuzastopnih lokacija memorije

10.3.8. Adresiranje po stranicama

Memorija se podijeli na stranice (PAGES). Svaka stranica se moe

adresirati sa 7 bitova (128 lokacija).MSB drugog bajta naredbe definira da li se podatak nalazi na tekuojili nultoj stranici, a ostalih sedam bitova definiraju pomak unutaradresirane stranice s obzirom na poetnu adresu stranice.


46/119

Raunala zauzimaju vaan poloaj u veini ljudskih aktivnosti.

Veina procesa upravlja se raunalom (avion, brod, automobilski

motor) Raunala vode proces po programu Umjetna inteligencija raunalu se davaju odreene ljudske

osobine. Ekspertni sustav raunalo koje zamjenjuje strunjaka (eksperta).

1.1 CILJ KOLEGIJA

Osigurati znanja iz podruja voenja procesa uz pomo raunala To ukljuuje znanja o tehnikim sustavima za voenje procesa,

njihovim osnovnim djelovima, principima rada, arhitekturimikroprocesora, osnove izgradnje takovih sustava s naglaenomprimjenom na brodu

1.2 LITERATURA

Gabro Smiljani: Raunala i procesi, kolska knjiga Zagreb, 1991. Gabro Smiljani: Mikroraunala, kolska knjiga Zagreb, 1987.

1.3 NASTAVA I ISPITI

2+1 sat

On line sustav sustav kod kojeg se podaci izravno elektrinimvodovima unose u raunalo. Raunalo izravno upravlja izvrnimorganima. Vrijeme unosa podataka reda veliine mikrosekunde.Koristi se za upravljanje brzim procesima.

Off line sustav unos podataka runo ili preko diskete. Vrijemeunosa podataka sati, dani, tjedni.PROCESI, MJERNE VELIINE I NAIN RADA SUSTAVA

Proces je odreeno djelovanje na materiju, energiju ili informaciju.Da bi se proces mogao voditi elektronikim raunalom odreeneveliine procesa se moraju pretvoriti u elektrine veliine ( brodskimotor ). Zagaenje se ne moe pretvoriti u elektrini signal (

pijavice ).


47/119

Mjerna sredina je okoli u kojemu se proces odvija (parni kotao sasadajem mjerna sredina, proces regulacija i praenje tlakapare, razine vode ..)

Brzi procesi se uglavnom prate pomou raunala, spori procesi semogu pratiti i na drugi nain.

On line sustav sustav realnog vremena, procesi su brzi pa je zatopotrebna izravna veza procesa i raunala bez posretstva ovjeka

Koraci za izgradnju sustava: definiranje to sustav treba raditi,izrada mjernog i upravljakog algoritma (program), specifikacijasenzora, meusklopova, raunala, izvrnih organa interdisciplinarni pristup suradnja strunjaka je neminovna. (tunel, ok soba ).

2.2 OSNOVNI PRINCIPI I SKLOPOVSKI ELEMENTI SUSTAVA Usporedba ovjek raunalni sustav senzori ( vid, sluh, okus, miris,dodir ) muha

Osnovni sklopovski elementi sustava za mjerenje i praenje procesaSustav se sastoji od mjerne sredine digitalnog raunala i sklopovakoji ih povezuju


48/119

2.2.1. MJERNA SREDINA,SENZORI I IZVRNI ORGANI

Mjerna sredina sredina u kojoj se neto mjenja, u kojoj se odvijaproces koji dovodi do promjene veliina

Senzori pretvarai razliitih fizikalnih veliina ( tlak,temperatura, sila, brzina, kut zakreta, radioaktivno zraenje,vlanost, gustoa dima ) u elektrine signale (analogni, digitalni).

Informacija u elektrinom signalu moe biti sadrana u amplitudi,frekvenciji, fazi, irini impulsa

Izvrni organi pod djelovanjem signala iz raunala vreregulacijsko djelovanje na proces.

2.2.2. ANALOGNA OBRADA SIGNALA

Prije A/D pretvorbe nuno je kondicionirati signal koji sadrimjernu veliinu

Kondicioniranje prilagoivanje razliiti signala koje dolaze sasenzora obliku i veliini koji se moe dovesti na A/D pretvara ( pritome se mora odrati tonost informacije )

Kompenzacija nelinearnosti senzora Kondicioniranje mogue i u samom senzoru

2.2.3 MULTIPLEKSORI Svrha mu je izbjegavanje vie A/D pretvaraa


49/119

A/D pretvarai su brzi a ulazne veliine mjenjaju se relativno sporo Usmjerava vie analognih ulaza iz vie senzora na jedan analogni

izlaz Mux svakom senzoru dodjeljuje odreeno vrijeme Na izlazu Mux-a se u jednom trenutku vremena moe nalaziti signal

samo jednog senzora Razmaci za uzimanje uzoraka mogu biti za razne ulazne veliine

razliiti. Raunalo upravlja multipleksorom i odreuje redosljedprozivanja senzora koji ne mora biti sekvencijalni.

2.2.4 UZIMANJE UZORAKA ANALOGNOG SIGNALA I A/D PRETVARANJE

Analogni siganal iz senzora mora se diskretizirati po vremenu iamplitudi ( otipkavanje i A/D pretvorba ) mana digitalne obradejer se unosi oteenje informacije.

Diskretizacija po vremenu takva da koraci uzimanja uzorakasignala budu dovoljno gusti da se ne izgubiti niti jedan harmonikkorisnog signala i time oteti informacija

Diskretizacija po amplitudi mora imati dobro razluivanje. Tonose mora pratiti amplituda signala A/D pretvara mora imatidovoljan broj bitova kojima se prikazuje analogni signal

A/D pretvara pretvara analogni signal u binarni broj2.2.5 INTERFACE ZA ULAZ I IZLAZ PODATAKA

Interfejs slui da bi se razliiti vanjski sklopovi povezali sraunalom

Interfejs koordinira i usklauje rad raunala sa vanjskimsklopovima u jedinstvenu cijelinu. Raunalo i vanjski sklopoviimaju razliite naine rada

Interfejsi su sklopovski standardizirani. Razliitosti ulazno-izlaznogprijenosa definira se programima ( pune se odreeni registriinterfejsa i time se naui da sklop radi u specifinoj situaciji )

Paralelni interfejsi prijenos cijele rijei odjednom Serijski interfejs prijenos bit po bit udaljena komunikacija

2.2.6 DIGITALNO RAUNALO

Najvaniji element sustava Velika brzina rada, mogunost obrade velike koliine podataka u

kratkom vremenu, davanje kvalitetne informacije voditelju procesa Mjerni i upravljaki algoritam kodira se u odreenom jeziku i

unosi u raunalo


50/119

2.2.7 PRIKAZ IZLAZNIH PODATAKA

Izlazni podaci se mogu proslijediti izvrnim sklopovima koji vreintervenciju u proces koji se upravlja ( rad sa elektriki zatvorenompeljom) ili se samo mogu prezentirati ovjeku preko ekrana ( rad sa

elektriki otvorenom petljom) ovjek moe reagirati na podatke koje mu prezentira raunalo i

intervenirati u proces ( petlja se zatvara preko ovjeka ), ili neintervenirati - mjerenje

Prezentacija je mogua preko terminala (vertikalni tapii),printera. Mogue pamtiti sve promjene na vanjskoj memoriji

2.2.8 DIGITALNO ANALOGNI PRETVARA

Pretvara binarne brojeve u analogni signal ( napon ili struju ) zaupravljanje izvrnim organima

2.2.9 PRILAGOENJE IZLAZNOG ANALOGNOG SIGNALAIZLAZNOM LANU

U procesima se koriste najrazliitiji izvrni organi koji zahtjevajurazliite pobude

Snaga pobude mjeri se u W i kW Izlazi D/A pretvaraa reda veliine nekoliko volti i nekoliko

desetaka mA pa je potrebno izvriti energetsko prilagoenje


51/119

Inteligentno ponaanje mogunost sustava da se prilagodi

novonastaloj situaciji.

Primjer krianja ( magnetski senzori, semafori ) Raunalo koje upravlja krianjem omoguava

-provjeru ulaznih mjernih vrijednosti (brzine od 5 do 75 km/h)-provjera izvrnih organa (da li rade svijetla semafora)-diagnostiki program (detekcija i oznaavanje pokvarenogsklopa)inteligentna zamjena signalizacijskog plana ukoliko je raunalonezadovoljno --protokom prometa-rezervni nain voenja (redundantni sustavi) ili runo voenje

3.1 TERMINOLOGIJA

MJERENJE mjerenje jedne mjerne veliine i prikaz korisniku(rad sa otvorenom petljom ) primjer: infracrveni daljinometar.

REGULACIJA reguliranje jedne veliine koristei elektrinuzatvorenu petlju ( PID mikroprocesorski regulator )

PRAENJE PROCESA istovremeno mjerenje i prikaz velikogbroja razliitih parametara i njihovog meudjelovanja. Raunarski

sistem ne donosi odluko o intervenciji. On samo sugerira odluku (ekspertni sustavi ).


52/119

UPRAVLJANJE PROCESA ukljuuje praenje procesa iautomatsku intervenciju u proces manje sloeni proces , mora semisliti i na nepredviene situacije.

Sloeniji sustav opsluuje vie senzora i izvrnih organa ( brzinapromjene ulaznih veliina u naelu spora, brzina rada raunala unaelu brza ).

Redosljed uzimanja uzoraka sa senzora moe odreivati raunalo.Redosljed ukljuivanja izvrnih organa takoe moe odreivatiraunalo.

4.1 SENZORI

Zadatak senzora je da se odreena mjerna veliina iz procesa izraziu elektrinom obliku ( vrlo sloen zahtjev ).

Postoje senzori s analognim izlazom i senzori sa digitalnim izlazom Analogni senzori poloaj, tlak, temperatura, protok, brzina,

razina i pri tome se primjenjuju razni fizikalno kemijski principiza dobivanje elektrinog signala

Danas postoji vie od 10000 vrsta senzora koji obrauju vie od 100razliitih parametara Svaki je senzor nauka za sebe veoma su skupi

Senzori sa digitalnim izlazom ili digitalni davai Pametni senzori analogni senzori sa mikroprocesorom. Mogu

davati analogni ili digitalni izlaz. Oplemenjeni senzor dajekvalitetnije izlazne signale

Osnovno svojstvo senzora: ne smiju djelovati na sredinu u kojojmjere.

4.1.1 SENZORI S ANALOGNIM IZLAZOM

Osnovna svojstva senzora su tonost i brzina odziva ( sposobnostsenzora da se to vie priblii mjerenoj veliini ). Na tonost senzorautjee:

-statika greka-dinamika greka-greka ponovljivosti dobivenog signala ( reproducibilnost )-mrtvo vrijeme-mrtvo podruje (zona)


53/119

Slika Smiljani str. 52.


54/119

-statika greka odstupanje vrijednosti koje je senzor detektiraood tone vrijednosti fizikalne veliine u sluaju stalne fizikalneveliine. Izraava se u postotcima odstupanja od cijelog mjernog

podruja

-dinamika greka - odstupanje vrijednosti koje je senzor detektiraood tone vrijednosti fizikalne veliine u sluaju promjene fizikalneveliine. Nastaje samo kad se mjerena veliina mjenja i pada nanulu kad se mjerena veliina ustali ( uzrok je to vrijednost kojusenzor mjeri kasni za stvarnom promjenom mjerene veliine ).

-greka ponovljivosti dobivenog signala ( reproducibilnost )

maksimalno odstupanje ponovnih mjerenja od srednje vrijednosti usluaju kad je mjerena vrijednost stalna. Ako senzor ima malugreku ponovljivosti radi se o sistematskoj greki koju je mogueispraviti odreenim ugaanjima. Ako senzor ima veliku grekuponovljivosti onda se radi o sluajnim grekama i nije moguepopraviti senzor ugaanjima.

- -mrtvo vrijeme( dead time )vremenski pomak od trenutka kad semjerena veliina stvarno promijeni da trenutka kada se iskae naizlazu senzora.

-mrtvo podruje (zona) najvea promjena mjerene veliine do kojemoe doi a da se ne promjeni izlazni signal iz senzora (osjetljivostsenzora).

4.1.2 SENZORI S DIGITALNIM IZLAZOM ( DIGITALNI DAVAI )

Najjednostavniji digitalni senzor prekida senzor sajednobitnim izlazom ili ima signala ili ga nema ( moe se aktiviratiruno javlja poara, plovkom, IC zrakom, porastom tlaka -

presostat ) Viebitni digitalni senzor: mjera vremena

prednji brid impulsa start poetak brojenjaprednji brid impulsa stop kraj brojenjazadnji brid impulsa start zahtjev za prekid programa iprijenos podatka u raunalo


55/119

- mjerenje vrlo tono, stabilnost frekvencije- mogua greka kod senzora 1 bit radi nesinhroniziranostistart i stop impulsa sa impulsima u oscilatoru.otklanjanje greke velikom frekvencijom kvarcnog oscilatora idovoljno veliki broj bita brojila

Viebitni digitalni senzor: inkrementni dava


56/119

-disk se zakrene za ogovarajui kut, svaki kut generira binarnibroj koji se unosi u raunalo (tamni djelovi jedinice,svijetli nule )-svaki sektor diska predstavlja odgovarajui binarni broj, apojedini vjenci bit

-mogue registrirati kut pomou etiri para optocouplera ilipomou etkica prikaz azimuta, elektronika vagaLinearni davaiatai bar kodovaInkrementni davai

4.2 OBRADA ANALOGNOG SIGNALAPovezuju senzore i multipleksore odnosno A/D pretvarae

Povezuju izvrne lanove sa D/A pretvaraima Sve ono to treba napraviti sa signalom iz senzora da bi seprilagodio ulazu u A/D pretvara spada u analognu obradu signala.Vaan je oblik i napon analognog signala.

Svoenje svih ulaznih signala u odreeno elektrino podruje kondicioniranje signala

Temperature 0 do 100 stupnjeva se svode na naponski opseg 0 do 10V. To se zove kondicioniranje signala.

Pojaala moraju imati prijenosnu karakteristiku kao na slici. Oniprenose signal u neko drugo naponsko podruje ali ne smijumjenjati njegov oblik ( informaciju )


57/119

Greka nelinearnosti prijenosne karakteristike, greka nule ( utjeestarenje, temperatura ) Linearizacija prijenosne karakteristike korektivnom mreom

ispavlja se greka senzora ( mogua i digitalna linearizacija

raunalo izvodi algoritam lineariziranja )


58/119

Filtriranje analognih signala ( eliminacija smetnji i umova ) analogni idigitalni filtriDigitalna obrada analognih signala procesori se koriste samo zapripremu signala i unos u glavni on line sustav


59/119

-nije potrebno mjenjati sklopove nego samo program

-digitalna korelacija, procesiranje radarskih signala, govora,identificiranje tipa podmornice

-specijalni brzi procesori DSP digital signal procesing koji imajuspecijalan hardware za ubrzavanje-gornja granina frekvencija reda veliine nekoliko desetakakiloherca ( brzina uzimanja uzoraka 20 MHz )-za industrijsku upotrebu nisu potrebni brzi procesori jer jefrekvencija signala malena.

4.3 MULTIPLEKSORI I MULTIPLEKSIRANJE

Usmjerava vie ulaza sa senzora na jedan izlaz ali u razliitimvremenskim trenutcima

Postoje analogni i digitalni multipleksori Analogni multipleksori usmjeravaju analogne signale, a digitalni

multipleksori digitalne signale. Pri tom usmjeravanju ne smije doido oteenja signala ( tee je taj zahtjev ispuniti analognimmultiplekserima nego digitalnim lake je otetiti analogni signal )


60/119

Princip analognog multipleksiranja ( najee zbog potrebe za

jednim A/D pretvaraem )


61/119

Princip multipleksiranja siganla iz razliitih grupa vrlo razliitihsenzora

Princip multipleksiranja kad se odmah vri A/D konverzija i digitalnomultipleksiranje


62/119

Ako se analognom signalu opsega od 0 do 5 V odgovara mjerenatemperatura od 0 do 100 C i uslijed smetnje napon sa 5 V (100 C) sesmanji za 1 V nastaje greka od 20% (80 C).

U sluaju digitalnog signala gornja smetnja uope ne utijee nainformaciju

Greke digitalnih signala su rijetke, ali mogu biti katastrofalne zato postoje metode korekcije greaka ( vie uzastopnih slanjapodataka )

MOS, CMOS, HTL bolji od TTL tehnologije manja imunostna smetnje


63/119

4.4 UZIMANJE UZORAKA IZ KONTINUIRANOG ANALOGNOGSIGNALA

4.4.1 SKLOPOVI ZA UZIMANJE UZORAKA

Uzimaju se uzorci analognog signala u odreenim vremenskimrazmacima najkritiniji korak velika mogunost kvarenjainformacije

Funkcija sklopa je uzimanje trenutne vrijednosti analognog signalai njegovo pamenje dok se ne izvri A/D konverzija

Sample and hold ima dva naina rada slijeenje (tracking) ipamenje (holding)

Funkcionalna elektrina shema sklopa:

- ulazni napon se preko ulaznog operacijskog pojaala dovodina kondenzator

- kondenzator slijedi u stopu ulazni napon- napon sa kondenzatora se preko izlaznog operacijskog

pojaala dovodi na izlaz- u trenutcima uzimanja uzoraka odvaja se prekida i

kondenzator pamti napon neposredno prije iskapanjasklopke


64/119

Idealni sklop za uzimanje uzoraka

- ulazni i izlazni signali su isti jer je sklop idealan- prelaz sa praenja u pamenje je trenutan- zapameni signal se za vrijemme pamenja ne mijenja-

Realni sklop za uzimanje uzoraka

- ulazni i izlazni signali nisu isti jer je sklop nije idealan- postoji kanjenje kod prelaza sa praenja u pamenje ( nepamti se veliina ulaznog napona koja se htijela ) prekida

treba izvjesno vrijeme da se otvori tranzistorska sklopkadesetak nanosekundi

- zapameni signal se za vrijeme pamenja mijenja periodsmirivanja napona, pad napona zbog izbijanja kondenzatora

- za prijelaz iz stanja pamenja u stanje praenja potrebnoodreeno vrijeme kanjenja i smirivanja


65/119

4.4.2 GUSTOA UZIMANJA UZORAKA

Gustoa uzimanja uzoraka ( vremenski razmak izmeu uzoraka )ovisi o karakteru ulaznog signala. Ako je preniska gube se viiharmonici, ako je previsoka dobivaju se redundantni podaci.

Svaka se funkcija moe prikazati kao kombinacija sinusoidaodgovarajuih frkvencija, amplituda i faza FOURIEOVAANALIZA

Teorem o uzorkovanju: Frekvencija uzorkovanja mora biti baremdvostruko vea od frekvencije najvieg harmonika analognogsignala Shanonov teorem

Ako se ove dvije sinusoide uzorkuju svakih T, vidljivo je iz slike daobje u trenutcima uzimanja uzoraka imaju iste vrijednosti dakleiz uzoraka nije mogue rekonstruirati o kojoj sinusoidi se radi trebalo bi ee uzimati uzorke

Ako je

TTfc

===

122

=

+

+

t

Tcos =

+

+

kT

Tcos [ ]=++ kTkcos

[ ]= kTkcos

)cos()cos( xx =

)2cos()cos( xkx +=

[ ]= kTkk2cos [ ]= kTkcos

tT

cos


66/119

Orijentaciono brzina uzimanja uzoraka 5 do 10 puta vea odnajvieg korisnog harmonika

Najveu brzinu uzimanja uzoraka odreuje i brzina konverzije A/Dpretvaraa

Iz korisnog signala obavezno isfiltrirati VF smetnje. VF smetnje seuzorkovanjem mogu preslikati u nie frekventno podruje akogustoa uzoraka nije dovoljno velika da se one prenesu u oblikuoriginalne frekvencije

4.5 ANALOGNO-DIGITALNI I DIGITALNO-ANALOGNI PRETVARAI

4.5.1 OSNOVNE KARAKTERISTIKE ANALOGNO-DIGITALNIHPRETVARAA

Pretvara ulaznu analognu veliinu ( informacija o mjernomparametru ) u digitalnu veliinu ( broj )


67/119

Izlazna veliina iz A/D pretvaraa mjenja je u diskretnim koracima

koje odreuje bit najmanje teine ( least significant bit )

8 bitni A/D pretvara 0 255, a 10 bitni A/D pretvara 0 1023, od0 do 2n+1

Na slici je 3 bitni A/D pretvara koji prikazuje brojanu vrijednostnapona

Naponi od 0,5 do 1,5 V su prikazani na izlazu kao binarna jedinica greka se kree od 0,5 V do + 0,5 V. Ovakova greka se dasmanjiti ali ne naalost i potpuno izbjei svojstvena je A/Dpretvaraima greka kvantizacije ili digitalizacije +/- 0,5 LSB(greka zaokruivanja, grupiranja)


68/119

RAZLUIVANJE (rezolucija) analognog signala po amplitudigovori koliko se mora promijeniti ulazna analogna vrijednost da bise promjenio binarni broj na izlazu (1/2n) doprinos bita najmanjeteine ukupnoj vrijednosti binarnog podatka

to A/D pretvara ima vie bita na izlazu to diskretni naponskikoraci imaju finiju strukturu svaka i najfinija promjenakontinuiranig nalognog signala se odmah odraava kao promjenadigitalnog broja na izlazu manja greka kvantizacije.

GREKE REALNIH A/D PRETVARAA

DIFERENCIJALNA NELINEARNOST nisu jednaka podrujaanalognog signala koji se prikazuju jednim digitalnim brojem

Digitalnim brojem 100 prikazan je raspon napona od 3,5 do 4,9 a neod 3,5 do 4,5 kao kod idealnog A/D pretvaraa. Digitalnim brojem101 prikazan je raspon napona od 4,9 do 5,5 a ne od 4,5 do 5,5 kao

kod idealnog A/D pretvaraa.

ppm62500%25,60625,016

1

2

14

====


69/119

NEPOSTOJEI KODOVI obino se binarni brojevi porastomanalognog signala uveavaju za jedan ( 100, 101, 110, 111 ). Nekadse moe desiti da nastane ekstremno brza promjena ulaznog signalai tada se moe desit da sa 100 odmah skoi na 110, tada je 101

nepostojei kod.

MONOTONOST PROMJENE zahtjeva se da prilikom sporogpoveanja ulaznog analognog signala e se i izlazni digitalnipodatak takoe mijenjati ili u najmanju ruku ostati konstantan ( nenikako smanjivati ) isto tako i za pad analognog signala.

TONOST A/D PRETVARAA ( accuracy ) razlika izmeusredine teorijskog i stvarnog ulaznog analognog signala koji

proizvodi odreeni izlazni kod.

INTEGRALNA NELINEARNOST stepeniasta prijenosnakarakteristika ne presjeca pravac nego povijena krivulja. Kodniskih vrijednosti ulaznog analognog signala velike promjeneizlaznog podatka, a kod visokih vrijednosti ulaznog analognogsignala male promjene izlaznog podatka.

GREKA NULE vrijednost podatka na izlazu kad bi on trebaobiti nula. promjena temperature da se kompenzirati


70/119

GREKA SKALE izlazni podatak ne poprima svoju konanu

pravu vrijednost nego drugu manju ili veu.

OTVORENOST ULAZA ( aperture time ) brzo promjenjivi

ulazni signal se moe znatnije promjeniti na ulazu A/Dpretvaraazavrijeme dok A/D pretvara vri konveziju


71/119

4.5.2 NAIN RADA A/D PRETVARAA

Wilkinsonova metod pretvaranje amplitude analognog signala uvrijeme, a zatim u digitalni broj

Amplitud ulaznog sklopa uzeta u sample and hold krugu se dovodina A/D pretvara i usporeuje se sa pilastim naponom.

Vrijeme A/D pretvorbe ovisi o amplitudi signala


72/119

Vrijeme A/D pretvorbe je mrtvo vrijeme A/D pretvaraa i o tomeovis frekvencija uzorkovanja

Poveavanje broj bitova poveava se razluivanje po amplitudi ismanjuje se razluivanje po vremenu

8 bitni A/D pretvara razluivanje po amplitudi = 1/256 = 0,0039 avrijeme pretvorbe najveeg signala 255 mikrosekundi

10 bitni A/D pretvara razluivanje po amplitudi = 1/210 = 0,00097a vrijeme pretvorbe najveeg signala 1023 mikrosekundi 4 putadue ( ovo vrijedi samo ako su iste f oscilatora, nagib pile )

Metoda sukcesivne aproksimacije mjerni se ulazni naponusporeuje sa sumom stepeniastih naponskih koraka dok ta suma

ne bude jednaka ulaznom signalu

Mjerimo vagom dinju od 13,5 kg, a imamo utege 1, 2, 4, 8 kg1 pokuaj - uteg od 8 kg i pogleda ( dinja tea )2 pokuaj - uteg od 8 +4 kg (12 kg) i pogleda (dinja tea )3 pokuaj - uteg od 8 +4 +2 kg (14 kg) i pogleda (dinja laka)4 pokuaj - uteg od 8 +4 +1 kg (13 kg) i pogleda (dinja tea)

- zakljuak: dinja izmeu 13 i 14 kg (greka kvantizacije +/- 0,5 kg)da imamo uteg od 0,5 kg i izvrimo jo jedan pokuaj dobili bi tono

Princip rada A/D pretvaraa sa sukcesivnom aproksimacijom

8 bitni A/D pretvara vrijeme pretvorbe 8 mikrosec


73/119

10 bitni A/D pretvara vrijeme pretvorbe 10 mikrosec (20%vie)

A/D pretvarai sa pilastim naponom jako toni, vrijeme pretvorbeu milisekundama

A/D pretvarai sa sukcesivnom aproksimacijom vrijeme pretvorbeu milisekundama, tonost ovisi o cijeni

Vrijeme pretvorbe ovisi o broju bitova i brzini sklopova


74/119

4.5.3 DIGITALNO ANALOGNI PRETVARAI

DAC je dio A/D pretvaraa sa sukcesivnom aproksimacijom diokoji generira stepeniasti napon

Bistabili upravljaju strujom ija je vrijednost proporcionalanteinskoj vrijednosti bistabila u binarnom brojnom sustavu

Veoma vana tonost struja napona i otpora ( posebno MSB ) ako se struja MSB kod 8 bitnog pretvaraa promjeni samo za 1 %

to je vie nego utjecaj struje LSB.


75/119

GREKA KVANTIZACIJE grka svojstvean D/A pretvarau dana izlazu ne daje kontinuirani analogni signal nego stepeniasti greka kvantizacije +/- 0,5 LSB

APSOLUTNA GREKA razlika izmeu stvarnog analognogizlaza i izlaza koji se oekuje pri odreenom digitalnom kodu naulazu i to na sredini stepenice. Izvori pogreaka: pogrekarazluivanja, pogreka nule, pogreka pojaanja, pogrekanelinearnosti ( izraavaju se pomou veliine doprinosa bitanajmanje teine )


76/119

NELINEARNOST odstupanje od idealne prijenosnekarakteristike kad krivulja prolazi kroz nulu i maksimalnuvrijednost. Moe se prikazati i kao odstupanje najboljeg pravcaod idealne prijenosne karakteristike.

GLICHES (iljci) mogua pojava negativnog iljka ako bistabil B0prije prebaci iz 1 u 0 nego to B3 pree iz 0 u 1.

- nemaju utjecaja na troila velike tromosti


77/119

4.6 POVEZIVANJE RAUNALA SA VANJSKIM JEDINICAMA

Interfejsi izvravaju ulazno izlazni transfer podataka PARALELNI PRIJENOS odjednom se prenosi vie bitova cijeli

bajt ili rije potrebno vodia koliko ima bitova, ali je brz prenos

velikog broja podataka na male udaljenosti. SERIJSKI PRIJENOS preko jednog vodia se prenosi bit po bit

potreban jedan vodi ali je spor prijenos malog broja podataka navelike udaljenosti.

Neposredni ulazno-izlazni prijenos u raunalo se odvija iskljuivoparalelnim prijenosom

4.6.1 PARALELNI PRIJENOS PODATAKA

adresni bus jednosmjeran raunalo proziva interfacebus za podatke razmjena podataka raunala i interfacestatus interface obavjetava raunalo da li je spreman za prijenosukoliko inicijativa za prijenos dolazi od raunalazahtjev za prijenos - interface ili vanjska jedinica obavjetavaju daele prijenos ukoliko inicijativa za prijenos dolazi od vanjske jediniceIRQitanje i upis signali za strobiranje podataka na BUS-u za podatke

Svrha ovih signala je usklaivanje rada raunala i vanjske jedinice UVJETNI PRIJENOS (raunalo inicira prijenos ) raunalo

adresira interf. preko ADRESNOG BUS-a, a interf raunalo


78/119

obavjesti preko STATUS linije, raunalo postavlja podatke na BUSza podatke i poalje impuls UPIS podaci se iz raunala prebace uinterface. Na slian nain komunicira interface sa vanjskom

jedinicom.

Svaka od Mikroprocesorskih porodica imaju svoje standardiziraneinterface koji se daju programirati

MOTOROLA 6800 PIA (Programmable Interface adapter )

Interfejs ima 2 sekcije PA0-PA i PB0-PB7 vodovi za prijenos podataka ka vanjskoj

jedinicI ( portovi ) CB1 i CB2 su upravljaki signali DRA registar registar za prenoenje podataka DDRA registar za smjer podataka odreuje koji e bit u DRA biti

ulazni u raunalo, a koji izlazni iz raunala ( ako u DDRA pie00000000 onda su svi podaci ulazni, a ako pie 11111111 onda su svipodaci izlazni, a ako pie 11110000 onda su prva etiri bita izlazna,a druga etiri bita ulazna )

Uloga CA1 i CA2 moe se odrediti zapisom podtka u CRA registar


79/119

( uloga interapta i slino )

Podaci se prnose preko buffera i mux na PORT A ili B ( na isti senain i upisuju podaci u pojedine registre )

INTEL 8255A Programable Peripheral Interface


80/119

Interfejs ima tri U/I porta. Ovdje se moe programirati samo cijeliport da bude ulazni ili izlazni. PC se moe podijeliti na dva dijela isvaki njegov dio posebno programirati

Lijeva strana standardna veza sa procesorima 8080 Z80D0 - D7- vodovi podatakaRD - itaj sadraj vanjske jediniceWR pii na vanjsku jedinicu

A0 A7 adresa na koju se ili sa koje se prenosi podatak ( A0 i A1odreuju port unutar ipa, a A2 A6 odreuju ip ) ip jeodabran kada je adresa 111100XX ili od F0 F3

Upis u registre za upravljanje se vri adresom 11.( Obraditi primjer paralelnog prijenosa podataka obraen u

MIKRORA

UNALIMA od Smilljania strana 247 )


81/119

4.6.2 SERIJSKI PRIJENOS PODATAKA

Paralelni prijenos maksimalno do 20m ( problemi sa parazitnimkapacitivnostima ), serijski prenos uz upotrebu modema neograniena udaljenost

Paralelno - serijska i serijsko paralelna pretvorba


82/119

4.6.2.1 ASINKRONI PRIJENOS PODATAKA

Za asinkroni prijenos postoje specijalizirani ipovi ( UniversalAsynchronous Receiver Transmiter ) koji izvrava paralelno

serijsku pretvorbu i jo dodaje START i STOP bitove na poetku ikraju rijei.

Razmaci izmeu pojedinih bajtova mogu biti razliiti

UART

Brzina prijenosa izraava se u bitovima u sekundu


83/119

GREKA PRIJENOSA JEDNOG BITA Provjera parnosti

Izgled sklopa za provjeru pariteta EXILI daje 1 na izlazu kad jena ulazu neparan broj jedinica

Paritetom se nemoe otkriti dvostruka greka u prijenosu GREKA SINKRONIZACIJE nastaje kad UART zbog greke

nemoe prepoznati START bit ga zamjeni sa nekim od bitovapodataka. Tada UART ne moe detektirati ni STOP bit pa odbacujetakav podatak trai se retransmisija


84/119

UNUTRANJA STRUKTURA TIPINOG UART-a


85/119

4.6.2.2 SINKRONI PRIJENOS PODATAKA

Karakteristian za prijenos velikog broja podataka odjednom Ne uokviruje se svaki bajt START i STOP bitovima nego se

nekoliko stotina ili tisua bajtova oukviruje START i STOP

sekvencama Greka jednog bita zahtjeva retransmisiju cijelog okvira

4.6.3 KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA

Kanali su putevi za prijenos podataka (kabel, radio, sateliti, optika) odlikuje ih propusnost za prijenos podataka

MODEM ureaj koji digitalne signale modulira i demodulira u

signale pogodne za prijenos u kanalu.


86/119


87/119

Skripta 1, poglavlje 2 ( Sretstva i naini prijenosa podataka)

4.6.3.1 KOMUNIKACIJSKI KANALI informacijski sustavi str. 2

4.6.3.1.1 KAPACITET KANALA4.6.3.1.2 KVALITET KANALA4.6.3.1.3SMIJER PRIJENOSAsimplex, half- duplex,, duplex4.6.3.1.4BROJ POGREAKA4.6.3.1.5RASPOLOIVOST4.6.3.1.6POUZDANOST4.6.3.1.7VRIJEME PRIJENOSA

4.6.4 SREDSTVA ZA PRIJENOS I NJIHOVA SVOJSTVA

4.6.3.1.8 INI VODOVI4.6.3.1.9 RADIO-RELEJNI VODOVI4.6.3.1.10OPTIKI VODOVI

4.6.5 NAINI PRIJENOSA PODATAKA NA RAZLIITEUDALJENOSTI informacijski sustavi str. 11

4.6.3.1.11 MALE UDALJENOSTI do 100 m4.6.3.1.12 SREDNJE UDALJENOSTI od 100m do nekoliko km4.6.3.1.13 VELIKE UDALJENOSTI vie od nekoliko kilometara

4.6.6 STANDARD RC-232C Knjiga 2, poglavlje 2.8.3

Najvie upotrebljavani standard za povezivanje raunala ( nastaoezdesetih godina )

TTL logika ima naponske nivoe 0 i 5 V ( za udaljenosti 2 5 m imanje brzine prijenosa )

RS-232C standard logika 1 na predaji 3Vmax. smetnje do 2 Vhodovi napona mogu biti i 10, 12duina kabela do 15 m brzina 20 Kbauda

duina kabela do 600 m brzina 1200 bauda


88/119

Pretvaranje naponskih nivoa TTL-a u RS-232C Konektor DB-25P i DB-25S ( 25 pinski konektori ) sl 2.54 Tablica

2.4

Standard RS-232C definira :a) Data terminal equipement (DTE) printeri, terminali ..b)Data Communication equipement (DCE) komunikacijska oprema

Povezivanje DTE i DCE Kada se povezuje DTE i DTE potrebno jeukriati vodie 2 i 3

Standard RS422A i RS423A ( Tablica 2.5 ) RS232C, RS422A, RS423A su naponski standardi standardiziran

je napon signala koji se prenosi po liniji. Izlazna impendancijageneratora mora biti mala prema ulaznoj impendanciji prijemnikada bi se na prijemniku dobio to vei impuls smetnje.

CURENT LOOP standard ( Smiljani 2.56 ) - standardizirana jestruja signala koji se prenosi po liniji (20 mA). Izlaznaimpendancija generatora mora biti velika prema ulaznoj

impendanciji prijemnika da bi se na prijemniku dobio to veistrujni impuls otporniji na smetnje.

GALVANSKO ODVAJANJE ( Smiljani 2.57 )4.6.7 PRIJENOS PODATAKA POMOU MODEMASkripta 1, poglavlje 2 i 3

TELEFONSKI KANAL 300 3400 Hz karakteristika ljudskogglasa ( snaga najvea oko 1,5 KHz )

Pravokutne impulse nemogu se prenositi preko kanala izoblienje MODULACIJA proces kod kojeg se signal nosioc oblikuje nekim

modulirajuim signalom u svrhu dobivanja rezultantnogmoduliranog signala ( informacijski sustavi str 12 )

AMPLITUDNA MODULACIJA mjenja se amplituda nosioca,male brzine 1200 b/s, osjetljiva na smetnje.


89/119

FREKVENCIJSKA MODULACIJA mjenja se frekvencijanosioca, manje osjetljiva na smetnje

FAZNA MODULACIJA mjenja se faza nosioca, najmanjeosjetljiva na smetnje velike brzine

Prikaz standarda Bell 103 full duplex ( Smiljani sl. 2.62 ) MAKSIMALNA BRZINA PODATAKA PREKO TELEFONSKOG

KANALA

- da bi se prenio 1 bit digitalnog podatka na ulazu u modempotrebno je da taj bit bude predstavljen barem jednom

cijelom sinusoidom u kanalu kako bi prijemnik mogaorekonstruirati sinusoidu

- najnia frekvencija u kanalu iznosi 1070 Hz (Bell 103), daklemogue je prenjeti 1070 bit/sec ili najblia standardnavrijednost 600 bit/sec ( ne 1200 bit/sec ).

- U KANALU JE MOGUE PRENJETI 600 podataka usekundi 600 bauda = 600 bit/sec ako jedan bit odgovara

jednoj sinusoidi ( jednom podatku koji se prenaa u kanalu )- Jedan baud predstavlja brzinu od jedanog podataka u

sekundi u kanalu i on se moe sastojati od vie bitova usekundi mogue je vie bitova predstaviti jednomsinusoidom konstantne frekvencije koja se fazno pomie od 0,90, 180, 270, 360. fazna modulacija

- Na prijemnom mjestu se ti fazni pomaci detektiraju i jednasinusoida moe predstaviti 4 razliita stanja odailjau jemogue preko nje poslati informaciju od dva bita DIBIT (sl.2.64)

- BRZINA PRIJENOSA PODATAKA U KANALU JEOSTALA 600 BAUDA ILI 1200 BIT/SEC JER 1 BAUD = 2BITA (ZAHVALJUJUI FAZNOJ MODULACIJI).


90/119

BLOK SHEMA MODEMA Skripta 1, poglavlje 3

Prikaz blok Sekvence uspostave dvoine HALF-DUPLEX veze Sekvence uspostave FULL-DUPLEX veze Modemski standardi po CCITT-u

Primjer: Mjerenje raspodjela energije radioaktivnog zraenja

estice radioaktivnog zraenja imaju razliite energije. Pojavaodreene estice sa odreenom energijom je sluajan dogaaj.Zadatak: Napraviti sustav koji e prikazati ovisnost broja estica oenergiji estica.Broj estica u sekundi govori o intenzitetu zraenja i to se mjeriGeigerovim brojaem (jednostavno mjerenje), a raspodjela energijeradioaktivnog zraenja govori o vrsti zraenja.


91/119

Realizacija sustava

Senzor radioaktivnog zraenja scintilacionibroja pretvararadioaktivno zraenje u svijetlost koja se pretvara u napon

proporcionalan energiji zraenja. Impulsi traju do nekolikomikrosekundi. Postoje i poluvodiki detektori. Sklopovi za analognu obradu signala slue za pojaanje i

eliminaciju od smetnji


92/119

A/D pretvorba amplitudu analognog impulsa pretvara u digitalnibroj (treba voditi rauna da ukoliko stigne novi impuls za vrijemeA/D pretvorbe, podatake biti izgubljen !!!). Nakon A/D konverzijepoalje se INTREQ preko interfacea u raunalo. Raunalo prekida

izvravanje glavnog programa i uita podatak u memoriju. Organizacija RAM memorijeRAM memorija je podjeljena u 256 lokacija memorije (adrese 2000-2255) a to odgovara 256 raznih energija estica (8 bitni A/D pretvara).U svakoj od lokacija upisan je broj detektiranih estica sa energijomkoja odgovara toj lokaciji.

Servisna rutina za prikupljnje podatakaNakon prikupljanja podataka adrese memorije predstavljaju energijuradioaktivnog zraenja, a sadraj lokacije broj dogaaja s tom

energijom Glavni program za prikaz podataka na osciloskopu


93/119


94/119

Glavni program na X registar upisuje adrese lokacija RAMa poredosljedu, a na Y registar sadraj lokacija RAM-a po redosljedu. Zaprikaz 1 podatka raunalu treba 50 sec, a za prikaz 256 podataka 30puta u sekundi potrebno mu je 50x256x30=384 sec. Dakle za mirnu

sliku na ekranu oko treine sekunde raunalo mora izvravati glavniprogram, tako da mu dvije treine vremena ostaje za servisnu rutinu.

Postoje dvije koncepcije povezivanja raunala sa procesom:

14.1 Jedno mono raunalo upravlja cijelim procesomMana sustava je nepouzdanost. To se izbjegava ugradnjomredundantnih sustava

14.2 Vie slabijih raunala upravlja dijelovima procesa .Oni se zajedno povezuju u lokalnu mreu i tvore monevieprocesorske sustave. Ispad jednog raunala ne znai ispad sustava.


95/119

Sustavi su elastiniji, lake se odravaju, mogu se modularno graditi,pouzdaniji su od centralnih sustava.

14.2.1 Decentralizirani sustav s vie procesora (prvi korak)

Svaki mikroraunalo vodi svoj dio procesa, ali ne komunicirajuzajedno (nema mogunosti dogovora ako neto krene po zlu)

14.2.2 Povezivanje prcesora u integrirane hijerarhijske sustave (drugikorak)

Lokalna raunala vode svaki svoj dio procesa samostalno, a aljuzbirne informacije monijem raunalu na viem hijerarhijskom nivou,

te od njga dobijaju koncizne naredbe. Zadatak vieg hijerarhijskognivoa je globalno prikazivanje i optimiranje voenja procesa.


96/119

Globalno raunalo prikuplja sve podatke sa lokalnih raunala, ali ihsve ne prezentira ovjeku. Ono daje zbirne i koncizne infiormacije.ovjek uvijek moe zatraiti uvid u detaljne informacije savkog

lokalnog raunala.

14.2.2.1 kolska standardna upravljaka jedinica na lokalnoj razini(Kontroler) Knjiga 2, poglavlje 4.4

Prednja ploa prikazuje se glavni parametar procesa od 0 do 100,LED mininum i maksimum.Mogue je jo nekoliko displeja i upravljakih dugmeta (reset i slicno )


97/119

14.2.2.2 Povezivanje upravljakih jedinica u kolski hijerarhijskiupravljaki sustav Knjiga 2, poglavlje 4.5.1

Primjer: Sustav za prizvodnju elektrine enerhije RH

Podaci sa svih senzora se proslijeuju najviem hijerarhijskomnivou koj smjesti te podatke u memoriju. Raunalo najvieghijerarhijskog nivoa ima program koji analizira podatke umemoriji i a osnovu tih podataka generira izvedenu informaciju(parametar) koji prezentira dispeeru Sve je uredu satermoelektranom Sisak.

Izvedeni parametri mogu se prikazivati i pomou bar-grafikona.Mogue je promatrati bar grafikone od najnieg do najvieg ranga.

Mogue je promatrati promjene stanja procesnih veliina uvremenu, ako se podaci biljee na disk.


98/119


99/119

10.4 POSTUPAK IZRADE NOVIH PROGRAMA Knjiga 1, poglavlje6.4

ASEMBLERSKI JEZIK jedna simbolika naredba odgovara jednoj

strojnoj naredbi. Neproduktivno programiranje. Nuno poznavanjearhitekture mikroprocesora. Programi brzi, zauzee memorije malo.ASEMBLIRANJE prevoenje asemblerskog programa u strojni kodVII PROGRAMSKI JEZIK jedan simbolika naredba odgovaravie strojnih naredbi . Produktivno programiranje. Nije nunopoznavanje arhitekture mikroprocesora. Programi sporiji, zauzeememorije veliko.KOMPAJLIRANJE prevoenje vieg programskog jezika programau strojni kod

10.4.1. Sustav za pravljenje mikroraunarskih programa

Potrebno je imati razvojni sustav PC na kojemu se nalaziCROSSASSEMBLER program koji prevodi program za nekodrugo procesno raunalo. Na njemu se izvri prevoenje i pomouEPROM programatora se strojne naredbe unose u ROM memoriju.

Dananj trend je uporaba viih programskih jezika C, VISUALBASIC, MACROASEMBLER za programiranje mikroraunala(nema potrebe za tednjom memorije, tedi se vrijeme programera1 instrukcija=10 US$)


100/119


101/119

11.1 ORGANIZACIJA MIKRORAUNALA

8 bitno mikroraunalo u NMOS tehnologiji


102/119

Napajanje: 5VAdresni bus: 16 bitaData bus: 8 bitaRepertuar instrukcija:72 instrukcijeTakt: 1 MHzAdresno polje: 64 KbytaVMA (Valid Memory address) signal memoriji da se procesor nalaziu stanju pisanja ili itanja

R/W (Read/Write) signal za itanje ili pisanjeINTREQ vanjska jedinica zahtjeva prekid programa1 2 faze taktnog signala potrebne za sinkronizaciju rada

RESET signal za resetiranjeNMI (Non Maskable interrupt) zahtjev za prekid koji se ne moezabranitiDBE (Data Bus Enable) signal koji upravlja treim stanjem sabirniceza podatke za DMATSC (Three-State Control) - signal koji upravlja treim stanjem

sabirnice za adrese i vodom R/W - za DMA


103/119

HALT zaustavlja rad mikroprocesora ( sve sabirnice ulaze u stanjevisoke impendancije, VMA je nisko, BA (Bus available) je visoko (signal da su vodovi u stanju visoke impendancije).

11.2 VRSTE NAREDBINaredbe koje se odnose na akumulator i memorijuzbrajanje, oduzimanje, I, ILI, komplementiranje, inkrementiranje,rotiranje, iftanje, umetanje i vaenje iz stacka Naredbe za operacije s index registrom i pokazivaem adrese stackasmanjenje ili poveanje indeks registra i pokazivaa stacka, prenossadraja oba registra u i iz memorije ...Naredbe za skokove programaine naredbe za bezuvjetne i uvjetne skokove programa

Naredbe za operacije sa registromNaredbe sa kojima se moe manipulirati bistabilima u registruzastavica

11.3 NAINI ADRESIRANJAImplicitno adresiranjeNeposredno adresiranjeDirektno adresiranjeRelativno adresiranjeIndeksirano adresiranje

11.4 PREKIDI PROGRAMA


104/119

Postoje tri voda za hardwearski prekid NMI, INTREQ,RESET i jednanaredba SWI za softwaerski interapt.NMI nemaskirani prekid programa koji se uvijek prihvaa ( greke i

slino )


105/119

INTREQ maskirani prekid programa. Ako je bistabil I u CCRregistru 1 ne prihvaa se prekid, a ako je u 0 onda se prihvaaCLI postavlja I u 0, RTI postavlja I u 1RESET uspostavljanje poetnih uvjeta nakon ukljuenja napajanja,

postavljanje registara u poetno stanje.11.5 DMA PRISTUP MEMORIJI

1)DMA uz potpuno zaustavljanje procesora2) DMA uz usporeni rad procesora (kraa ciklusa)3) DMA uz multipleksiranje rada mikroprocesora i DMA

Jednoipni mikrokontroler je kompletno mikroraunalo samemorijama, U/I jedinicama i A/D pretvaraima i ostalim na jednomipu.

8K ROM-a ( mogunost dogradnje na 64 K ), 256 bajta RAM-a( mogunost dogradnje na 64 K ), 8 analognih ulaza, A/D pretvara naprincipu sukcesivne aproksimacije.Takt je 12 MHz., 6 portova za U/Ipovezivanje,


106/119

posebna skripta dostupna na skriptarnici FESB-a


107/119

Raunarske mree su skup raunalase sastoje od dva sustava:1) podsustav raunala i terminala sadri razna velika i mala

raunala2) prijenosni podsistem osnovni zadatak je prijenos podataka bez

pogreaka izmeu elemenata podsustava raunala i terminala.Sastoje se od komunikacijskih puteva (iznajmljene ili komutiraneveze) i vorova u kojima se nalaze komunikacijski raunari

Topologija mree:


108/119

1)Spoj toka toka

Ovo je point to poin veza. Obje jedinice mogu biti ravnopravne ilijedna master a druga slave.

2)Zvijezdasta struktura

3) Struktura pri kojoj se u centru nalazi centralna jedinica koja je savie jedinica povezana nainom toka toka

4) Struktura stabla

Vie raunala je spojeno na jednu sabirnicu. Obino jedno raunalo

upravlja prijenosom podataka sistemom prozivanja (ne mora biti takoETHERNET )


109/119

5)Prstenasta struktura

6)Sloene strukture

Nain upravljanja mree:1) centralizirano sve komunikacijske funkcije upravljaju se s jednog

mjesta2) distribuirano upravljanje je distribuirano

3) kombinirano

Protokoli razmjene podataka:Protokol je skup pravila koja moraju biti defionirana na mrei kao tosu:1) nain uspostavljanja odravanja i prekidanja veze2) oblik i format skupova podataka koji se razmjenjuju3) pravila upravljanja razmjenom podataka


110/119

15.1 SASTAVNI DJELOVI PRIJENOSNOG PODSUSTAVA

15.1.1 Modem

15.1.2 Ureaji za zajedniko koritenje modema (modem sharing device)

Na prvoj slici je prikazana klasina multidrop ( vietokasti ) spojNa drugoj slici veza postaje point to pint, makar raunalo i dalje vidispoj kao vietokasti ( i dalje proziva terminale po redosljedu ).

15.1.3 Ureaji za zajedniko koritenje ulaza u raunalo (port sharingdevice)

Kada su ulazi u raunalo zauzeti, a postoji potrba za povrzivanje vie

terminala. Omoguuje se veza ali ne istovremena. Raunalo tretiraterminale kao da su u vietokastom spoju


111/119

15.1.4 Invertirani multipleksor

Omoguuje prijenos podataka vrlo velikim brzinama koristei vie

paralelnih telefonskih kanala, koji mogu biti komutirani.

15.1.5 Modem sa podjelom toka

Modem sa podjelom toka je kombinacija modema i multipleksora.

Omoguuje viekanalni prijenos podataka na razliite udaljenostijednim komunikacijskim vodom.

15.1.6 Multiplesor sa podjelom frekvencijskog pojasa


112/119

Dijeli frekvencijski opseg komunikacijskog kanala na vie potkanala,tako da se od jednog kanala velike brzine dobije vie potkanala manjebrzine. Svaki potkanal ima frekvenciju 1 i 0.Ovo su jeftiniji multipleksori.

15.1.7 Multipleksor sa podjelom vremena

Ovaj tip mux-a svakom terminalu dodjeljuje cijeli kanal naraspolaganje ali samo odreeni dio vremena

15.1.8 Statistiki multipleksor


113/119

Posebna vrsta multipleksora sa podjelom vremena koji dinamikidodjeljuje komunikacijski kanal samo aktivnim terminalima natemelju praenja statistikih tablica koje ima u sebi pohranjene.

Ima mogunost privremene pohrane podataka u svojoj memoriji.Imaju mogunost kontrole toka podataka.

15.1.9 Ostalo

FEP (elni procesori ) rastereuju glavno raunalokomunikacijskih poslova Koncentrator mala raunala specifine namjene koji dodatno

obrauje pristigle poruke. Funkcija im je slina kao i kodmultipleksora no oni efikasnije iskoritavaju komunikacijski kanal.

Prespojnik poruka mree za prijenos poruka Prespojnik paketa paketske mree Prespojnik vodova mree sa komutacijom vodova

Model koji omoguava povezivanje raznih tipova raunala u mreu.


114/119

OSI model se sastoji od sedam slojeva. Svaki sloj se brine za odvijanjekomunikacije na svojoj razini.

a) Fiziki sloj ovaj sloj se izvodi mehanikim i elektrinimsklopovima. Funkcija mu je slanje bitova komunikacijskimkanalom.

Standardi ovog nivoa definiraju oblik i dimenzije prikljunica, vrstesignala na prikljunicama, trajanje signala, napone

b)Sloj veze ovaj sloj se izvodi elektrinim sklopovima i programima.Funkcija mu je otklanjanje greaka na komunikacijskom kanalu.

c) Sloj mree obavlja funkciju komutiranja i odreivanja putevapodacima koji se razmjenjuju izmeu raunala.

d)Sloj prijenosa ovaj sloj ostvaruje spajanje krajnjih korisnika.Izolira funkcije obrade od karakteristika komunikacijske mreekoja se koristi. Brine se o redosljedu pristiglih poruka.

e) Sloj razgovora brine se o utvrivanju identiteta i ovlatenosti zaodreenu vrstu i tip razgovora obiju strana. Obavlja transparentnioporavak veze bez znanja korisnika ukoliko doe do prekida vezena komunikacijama bez odbacivanja transakcije


115/119

f) Sloj prikaza prikazuje podatke najviem sloju u ispravnomobliku, razumljivom za aplikaciju. (kompresija dekompresija,ifriranje deifriranje .. )

g) Sloj aplikacije Obavlja funkcije koje direktno slue krajnjimkorisnicima mree. ( Skup dozvoljenih poruka izmeu dvaprograma u dva raunala koje komuniciraju ). Osigurava potpunutransparentnost mree za krajnjeg korisnika (FTP).

17.1 Mree fiksnih vodovaRaunarska mreapovezana je fiksnim vodovima koji mogu bitiprivatni ili zakupljeni. U pravilu su kvalitetne, ali im je cijena visoka,potrebno je njihovo intenzivno koritenje da bi bile iskoristive.

17.2 Mree s komutacijomBroj spojnih puteva n izmeu N raunala tako da svako raunalokomunicira sa svakim da se izraunati po relaciji:

Zbog velikog broja skupih fiksnih vodova ekonominija je ostvarivanjeprivremenih veza za vrijeme trajanja komunikacije (komutacija).

17.2.1 Mree sa komutacijom vodova (circuit switching)

Za ostvarivanje komunikacije prethodi faza uspostave veze natemelju odabrane ifre raunala. U komutacijskim centrima sevodovi prespajaju tako da se ostvari fizika veza uesnika. Kada seveza uspostavi ona je direktna i stalna dok traje komunikacija

Ako je pozvani uesnik zauzet, potrebno je ponavljati poziv.

2

2 NNn

=


116/119

Uspostava veze je dugotrajna i neizvjesna Ne postoji vrijeme kanjenja za poruke koje se razmjenjuju. Nakon zavretka komunikacije, veza se raskida i omoguva se

uspostava novih veza.DSE (data switch exchanges ), DCC - (data circuit concetrators)DMX/RMX mux i demux, DTE, DCE

17.2.2 Mree sa komutacijom poruka (message switching)

Kod ove mree se ne uspostavlj a direktna veza izmeu uesnika.Poiljalac alje poruku sa adresom primatelja u zaglavlju poruke

najbliem raunalnom voru, koji sprema poruku i kad je mogueproslijedi poruku slijedeem voru u mrei.

Poruke se primaju bez obzira da li je u tom trenutku slobodnadirektan vod izmeu uesnika ili nije

Centri su odgovorni za slanje poruka i moraju uvijek prihvatitiporuke od primaoca.


117/119

17.2.3 Mree sa komutacijom paketa

Slina je kao mrea za komutaciju poruka, samo mrea sakomutacijom paketa ree poruku u manje djelove i te djelovepakira u pakete, koje alje mreom.

Svaki paket ima fiksni format, odredinu adresu i samostalnoputuje mreom do odredita. Programi u prijemniku slau paketepo redosljedu.

Prednosti:1) Nema dugih poruka i dugotrajnog zauzimanja spojnih puteva2) Paketi se u komutacijskim centrima pamte u radnoj memoriji a ne

na diskovima kao kod mree sa komutacijom poruka (brzina)3) Kanjenja kroz mreu 10-100 msec

U sluaju ispada jednog vora mree, paketi se preusmjeravaju naalternativne puteve

Postoje dvije vrste usluga:1) usluga prijenosa datagramom svaki paket sadri potpunu adresu

odredita i prenosi se mreom potpuno nezavisno. Paketi se nakontoga u prijemniku moraju posloiti po redosljedu. Propagacijapaketa kratka.


118/119


119/119

2) usluga prijenosa virtualnim vodom - ovdje se mrea brine da paketibudu isporueni u redosljedu u kojem su primljeni. Korisnikdoivljava vezu kao direktnu vezu preko fizikog voda. Virtualnivod moe biti stalan ili privremen. Ako padne neki od vorova, pad

i virtualna veza.

17.3 Lokakne mreeMree u okviru jedne zgrade.Postoje tri toplogije:zvjezda, prsten,magistrala.

Documents

Brodska procesna računala i informacijski sustavi