Режим реального времени

В ряде применений вычислительных систем (напр. управление воздушным движением и т.п.) на обработку вводимых данных и выдачу результата накладываются жесткие временные ограничения, диктуемые темпом процессов в управляемом объекте. Такие системы работают в реальном масштабе времени.

Такая система соединена с некоторым внешним объектом и обрабатывает поступающую в нее информацию о его состоянии достаточно быстро для того, чтобы результат обработки мог использоваться для воздействия на процесс в объекте.

Общая схема такой системы показана на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3.

На рисунке 3 обозначены:

{x_i} – измеряемые параметры:

{y_i} – регулируемые параметры;

{f_i} – нерегулируемые и неизменяемые параметры (изменяющиеся со временем характеристики оборудования, шумы и т. п.);

Д – датчики;

ИМ – исполнительный механизм;

АЦП – аналоговый цифровой преобразователь;

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;

ДП – датчик прерывания.

На вход ЭВМ от датчика поступает измерительная информация о текущих значениях параметров x₁ … x_n. Цифровой вычислительный комплекс вырабатывает управляющие воздействия u₁ … u_m, для изменения регулируемых параметров y₁ … y_m с тем, чтобы управляемый процесс протекал оптимальным образом.

Датчики обычно выдают сигнал в аналоговой форме. Управляющие воздействия {u_i} также должны быть в аналоговой форме. Преобразования выполняют АЦП и ЦАП. Для уменьшения оборудования АЦП и ЦАП выполняются многоканальными. С помощью коммутатора преобразователь поочередно подключается к каждому датчику и осуществляет преобразование. Аналогично производится преобразование управляющих воздействий. Это управляющее воздействие аналоговое, например, напряжение. Оно фиксируется в данной цепи, то есть сохраняется неизменным до следующего цикла управляющего воздействия. Наибольшее распространение получил синхронный принцип связи, при котором процесс управления разбивается на циклы равной продолжительности, тактируемые таймером.

В ряде случаев необходима более тесная связь объекта с УВК. Тогда используется асинхронный способ связи. Вместо тактируемых сигналов в УВК поступают сигналы от датчиков прерывания, непосредственно связанных с объектом (например, конечных выключателей, датчиков аварийного состояния и т.д.).