Лабораторная 1. ЦОС. ЦОС.Лабораторная работа 1. Лабораторная работа 1. Изучение программы Proteus 2 (Демоверсия) Контрольные вопросы
 Скачать 245.72 Kb.
|
|
Лабораторная работа №1. Изучение программы Proteus 7.2 (Демо-версия) Контрольные вопросы: 1. Каким образом можно запустить программу Proteus 7.2? Программу Proteus 7.2 можно запустить двойным кликом по ярлыку. 2. Основные свойства программы? а) Программа Proteus состоит из 2 основных модулей: 1) ISIS — это графический редактор принципиальных электронных схем, который служит для ввода проектов с дальнейшей имитацией и передачей на разработку различных печатных плат в ARES. После общей отладки устройства можно развести имеющуюся печатную плату в ARES, которая имеет поддержку автоматического размещения и трассировки по существующей схеме. 2) ARES — это графический редактор печатных плат со встроенным автотрассировщиком ELECTRA, автоматической расстановкой компонентов на печатной плате и отличным менеджером библиотек. б)Программа PROTEUS имеет отличные возможности: COMPIM — этот компонент позволяет вашему виртуальному устройству подключиться к РЕАЛЬНОМУ COM-порту вашего ПК. USBCONN — этот инструмент позволяет подключиться к реальному USB порту компьютера. 3. Каким образом можно произвести отладку собранной схемы? Отладка собранной схемы производится посредством симуляции построенной электронной схемы. 4. Как происходит редактирование объектов? Редактирование объектов производится посредством двойного правого клика по ним. После через вспомогательное окно выбираем параметры, которые хотим отредактировать. 5. Каким образом можно запустить проект? Запустить ранее созданный проект можно, нажав на кнопку Open Project при запуске программы. 6. Типовая система на базе ЦПОС  Типовые системы на базе ЦПОС состоят из кристалла ЦПОС, памяти, возможно аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), а также каналов связи. Не все системы имеют такую же архитектуру с такими же компонентами. Выбор компонент в системе ЦОС зависит от ее назначения. Например, звуковая система, совершенно ясно, потребует аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей, в то время как система обработки изображений может их не иметь. 7. Цифровые вычислительные машины (Гарвардская архитектура) Гарвардская архитектура — архитектура ЭВМ, отличительными признаками которой являются: хранилище инструкций и хранилище данных представляют собой разные физические устройства; канал инструкций и канал данных так же физически разделены. Классическая гарвардская архитектура: Типичные операции (сложение и умножение) требуют от любого вычислительного устройства нескольких действий: выборку двух операндов; выбор инструкции и её выполнение; сохранение результата. Идея, реализованная Эйкеном, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных. В первом компьютере Эйкена «Марк I» для хранения инструкций использовалась перфорированная лента, а для работы с данными — электромеханические регистры. Это позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие компьютера. В гарвардской архитектуре характеристики устройств памяти для инструкций и памяти для данных не обязательно должны быть одинаковыми. В частности, ширина слова, тактирование, технология реализации и структура адресов памяти могут различаться. В некоторых системах инструкции могут храниться в памяти только для чтения, в то время как для сохранения данных обычно требуется память с возможностью чтения и записи. В некоторых системах требуется значительно больше памяти для инструкций, чем памяти для данных, поскольку данные обычно могут подгружаться с внешней или более медленной памяти. Такая потребность увеличивает битность (ширину) шины адреса памяти инструкций по сравнению с шиной адреса памяти данных. Отличие от архитектуры фон Неймана В чистой архитектуре фон Неймана процессор в каждый момент времени может либо читать инструкцию, либо читать/записывать единицу данных из/в памяти. Оба действия одновременно происходить не могут, поскольку инструкции и данные используют один и тот же поток (шину). В компьютере с использованием гарвардской архитектуры процессор может считывать очередную команду и оперировать памятью данных одновременно и без использования кэш-памяти. Таким образом, компьютер с гарвардской архитектурой при определенной сложности схемы быстрее, чем компьютер с архитектурой фон Неймана, поскольку потоки команд и данных расположены на раздельных физически не связанных между собой аппаратных каналах. Исходя из физического разделения шин команд и данных, разрядности этих шин (следовательно, и адресные пространства) могут различаться и физически не могут пересекаться. 8. Цифровые вычислительные машины (архитектура Фон Неймана) Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают принцип хранения данных и инструкций в одной памяти. 9. Архитектура TMS320C5X Гарвардская архитектура позволяет одновременно осуществлять выборку данных и команд. Это повышает производительность, поскольку процессоры могут выполнять обе функции в одно и то же время. Исчезает необходимость прерывания потока данных для выборки команды. Компромисс между производительностью и стоимостью достигается за счет модифицированной гарвардской архитектуры. Стоимость кристалла удерживается низкой благодаря использованию только одного набора внешних выводов для адреса и данных, а высокая производительность достигается разделением всех внутренних шин адреса и данных. Применение неполной гарвардской архитектуры, конечно, приводит к незначительной потере производительности, однако она существенно перекрывается снижением стоимости. Разделение шины данных и шины программ показано на простейшей блок-схеме процессора TMS320C5X. Внешне процессор ’C5x может быть ошибочно принят за процессор с архитектурой фон-Неймана, поскольку он имеет только один четко выраженный комплект данных и шин. В действительности внутри процессора шины данных и программ разделены. 10. Разработка системы ЦОС Цифровая обработка сигналов (ЦОС) уже давно перестала быть только разделом радиотехники и теории связи. Методы циф-ровой обработки сигналов используются в самых разных областях: от медицинской диагностики (компьютерная томография) до кос-мического мониторинга (обработка данных дистанционного зон-дирования Земли), от фото- и видеосъемки (обработка изображе-ний) до обеспечения информационной и физической безопасности. 11. Достоинства цифровой обработки сигналов В настоящее время ЦОС все более широко используется в различных радиотехнических устройствах с целью повышения их эффективности. Требуемые алгоритмы ЦОС могут быть реализованы либо на однопроцессорных вычислителях (программным путем), либо на многопроцессорных (аппаратно-программная реализация). Многопроцессорная реализация позволяет обрабатывать процессы с любой заранее заданной полосой частот. При этом реализация алгоритмов ЦОС требует учета особенностей, присущих многопроцессорным системам. К основным достоинствам ЦОС можно отнести: возможность реализации различных алгоритмов обработки на однотипной микроэлектронной базе; возможность длительного накопления слабых сигналов; стабильность характеристик; большой динамический диапазон; высокую точность выполнения арифметических операций; высокую надежность; малые веса, габариты; отсутствие необходимости настройки электрических цепей. 12. Специальные функции ЦПОС Некоторые специальные функции обработки сигналов могут быть реализованы только цифровыми методами. Аналоговая электроника просто не может выполнять их эффективно. а) Компрессия без потери качества Каналы связи весьма дорогостоящи. Имеется существенная разница в цене между 20-минутным и 2-минутным телефонным разговором для одних и тех же абонентов. Память системы связи также дорогая, и хотя цены на нее постоянно падают, потребности в увеличении количества сохраняемой информации неуклонно растут примерно с той же скоростью. Эти две противоположные тенденции дают почти прямую линию для цены той памяти, которая необходима в конкретном случае. Таким образом, следует внимательно относиться к проблеме хранения данных. Компрессия без потери качества является одним из способов решения задач хранения и передачи данных. Рассмотрим пример канала передачи данных. Один мегабайт данных сжимается до половины мегабайта и передается. При поступлении в приемник данные восстанавливаются. Фантастика! Передающая линия знает только половину мегабайта, а переданным оказывается полный мегабайт данных без потери его содержания. Цифровой процессор может реализовать это «волшебство» без проблем. С помощью аналоговых систем такого достичь невозможно. б) Режекторные фильтры и фильтры с линейной фазой Режекторный фильтр с полным подавлением на единственной частоте может быть реализован цифровыми методами. Нереально достичь подобных результатов с помощью аналоговых методов. Фильтры этого типа используются в системах подавления шума, производимого двигателем. Вибрации, вызываемые двигателем, являются главными источниками шума в автомобилях, кабинах самолетов т.д. С целью подавления шума в кабинах цифровые режекторные фильтры берут за эталон скорость вращения двигателя и оценивают соответствующий «вырез» для устранения вибрационного шума. Звуковые волны, поступающие от двигателя на установленные вблизи источников шума микрофоны, анализируются и на основе полученных измерений оценивается новый «вырез»; процедура осуществляется до тех пор, пока не будет достигнуто удовлетворительное устранение шума. Если скорость вращения двигателя изменяется, цикл подавления начинается заново. Что касается фильтров с линейной фазой, то их реализация с помощью цифровых методов довольно проста. Хотя аналоговый фильтр с линейной ФЧХ также возможен, он будет более громоздким. Фильтры с линейной фазой более подробно рассматриваются в лекции по фильтрации. 13. Системы, реализуемые на ЦПОС Системы, реализуемые на ЦПОС: Аппаратура класса HI-FI Игрушки Видеотелефоны Модемы Телефонные системы 3-мерная графика Обработка изображений И т.д. С момента своего появления на рынке цифровые процессоры нашли разнообразное применение. Они используются в бытовой аппаратуре класса HI-FI), а также в высокопроизводительных VR-системах). Как правило, производство ЦПОС не является дорогостоящим. |