Схема блока управления: Электрическая принципиальная схема электронного блока управления (ЭБУ) VS5.1.

Содержание

Электрическая схема электронного блока управления вагона РВЗ-7

Электронный блок управления (ЭБУ) предназначен для управления тиристорным регулятором по определенному алгоритму. Схема ЭБУ (рис. 125) включает в себя следующие основные узлы и устройства: высокочастотный задающий генератор ВЗГ, низкочастотный задающий генератор НЗГ, формирователь управляющих импульсов ФУ И, широтно-импульсный модулятор ШИМ, узел задания уставки тока УЗУ, узел ограничения напряжения на двигателях УОН, узел включения регулятора возбуждения тягового двигателя У PB, распределитель импульсов РИ, блок реле управления БР, стабилизаторы напряжения.

Питание ЭБУ осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 28,5 В, которое подводится от провода 116. Элементы ЭБУ размещены в четырех выдвижных кассетах и обозначение элементов в них начинается соответственно с первой, второй, третьей и четвертой сотни.

Высокочастотный задающий генератор представляет собой статический преобразователь постоянного напряжения аккумуляторной батареи в переменное напряжение прямоугольной формы с частотой 800-850 Гц.

Переменное напряжение ВЗГ, снимаемое с обмоток трансформатора Тр2, используется для питания датчиков тока ДТ1, ДТ2, ДТЗ (обмотки 5, 6, 10), датчика напряжения ДНя (обмотка 7), узла задания уставки (обмотка 8), узла включения регулятора возбуждения (обмотка 9) и узла распределителя импульсов (обмотка 11).

Высокочастотный задающий генератор включает в себя транзисторы 1107, 1108, трансформатор 1р2, базовые резисторы R114, R115 для ограничения базовых токов, цепочки запуска R116, R117, диоды, защищающие переход Э-Б от обратного напряжения, и другие вспомогательные элементы. На входе ВЗГ включен сглаживающий конденсатор С104.

При подаче постоянного напряжения по проводам 116, 0 в ВЗГ поочередно включаются транзисторы 1107, 1108, что обеспечивает на всех выходных обмотках трансформатора 1р2 переменное напряжение прямоугольной формы.

Низкочастотный задающий генератор преобразует сигнал, снимаемый с датчика тока тиристорного преобразователя ДТЗ, в переменное напряжение прямоугольной формы, значение и частота которого пропорциональны напряжению на выходе датчика ДТЗ.

Напряжение на выходе датчика ДТЗ зависит от коэффициента заполнения тиристорного регулятора напряжения. Поэтому частота НЗГ также зависит от коэффициента заполнения. В процессе пуска и торможения частота НЗГ меняется от 200 до 400 Гц при номинальном напряжении низковольтного источника питания 28,5 В.

Низкочастотный задающий генератор по принципу действия аналогичен высокочастотному задающему генератору и питается от выпрямительного моста ДЮ8 через регулируемый резистор Я102. С помощью резистора Я101 устанавливается минимальный предел частоты НЗГ — 200 Гц, а резистора Я102- максимальный предел частоты 400 Гц.

Переменное напряжение НЗГ с выходных обмоток трансформа- ‘ тора ТрЗ используется для питания генераторов пилообразного напряжения (обмотки 10, 11), базовых цепей транзисторов формирователей управляющих импульсов (обмотки 5-8) и дросселя временной задержки ДрЗ (обмотка 9).

Формирователь управляющих импульсов предназначен для формирования импульсов определенной амплитуды, длительности и частоты по заданному алгоритму. Эти импульсы с помощью импульсных трансформаторов ИТ31, ИТ32, ИТГ1, ИТГ2, ИТП1, ИТП2, ИТС1 передаются в силовой тиристорный блок на соответствующие трансформаторные модули и далее на силовые тиристоры. Каждый импульс формируется после включения соответствующего тиристора формирователя Т301-Т305. Исключение составляют импульсы трансформаторов ИТП1, ИТП2, каждый из которых формируется сразу после включения соответствующего транзистора Т105, Т106.

Формирователи импульсов включают в себя накопительные конденсаторы С301-С306, импульсные трансформаторы ИТ31, ИТ32, ИТГ1, ИТГ2, ИТП1, ИТП2, ИТС1, синхронизирующие транзисторы Т105, Т106, управляемые Т301-Т305 и неуправляемые Д305, Д308 диоды, развязывающие диоды Д301-Д312.

Базовые обмотки 5-8 генератора НЗГ включены таким образом, что в один полупериод они открывают транзисторы Т104, Т105, а в другой — ТЮЗ, Т106.

В полупериод, когда открыт транзистор ТЮЗ, от провода 116 через дроссель Др, транзистор ТЮЗ и соответствующий развязывающий диод (Д301, Д302, Д306) заряжаются накопительные конденсаторы С301-С303.

В следующий полупериод, когда будет открыт транзистор ТЮ4, аналогично заряжаются конденсаторы С304-С306.

В момент изменения полярности напряжения на обмотках ТрЗ, НЗГ, когда, например закрываются транзисторы ТЮЗ, ТЮ6 и открываются транзисторы ТЮ4, ТЮ5, конденсатор СЗОЗ разряжается на первичную обмотку импульсного трансформатора ЙТП1 через транзистор Т105. Этот разряд длится около 100 мкс, после чего трансформатор ИТП1 насыщается. При разряде конденсатора на первичную обмотку импульсного трансформатора на всех его вторичных обмотках формируются импульсы длительностью 100 мкс.

В этот же полупериод разряжаются конденсаторы С301 и С302, но после включения соответствующих тиристоров Т301, Т302. При разряде конденсаторов С301, С302 на выходных обмотках соответствующих импульсных трансформаторов ИТГ2, ИТ31 формируются импульсы. Аналогично формируются импульсы на выходных обмотках импульсных трансформаторов ИТП2, ИТ32, ИТГ1, ИТС1, но в последующий период, когда будет открыт транзистор ТЮ6.

Конденсатор С305 разряжается и формирует импульс в момент включения тиристора ТЗОЗ, а конденсатор С306 — в момент включения тиристоров Т304 или Т305.

Тиристор 7304 может включаться в любой момент данного полупериода (в том числе оставаться выключенным), в то время как тиристор Т305 включается только в определенный момент данного полупериода (через ~2400 мкс после начала полупериода при частоте 400 Гц). Поэтому в указанный полупериод всегда разряжается конденсатор С306, формируя импульс на трансформаторе ИТГ1 либо ИТС1.

Включение тиристора Т305 с задержкой относительно рабочего полупериода обеспечивает дроссель задержки Дрз параллельно нагрузочному резистору Я225 которого через диоды Д313, Д314 и резистор Я307 включен вход тиристора Т305.

Питание рабочей обмотки 1 дросселя Дрг осуществляется от обмотки 9 трансформатора ТрЗ. Настройка длительности задержки регулируется резистором Я228 в цепи управляющей обмотки 2 дросселя Дрз. Тиристор Т305 включается в момент насыщения дросселя.

Перемагничивание всех импульсных трансформаторов формирователей осуществляется с помощью обмоток перемагничивания 6, которые соединены между собой последовательно и через резистор Я301 подключены к источнику питания.

Моменты включения тиристоров 7301-7304 зависят от режима работы транзисторов выходных каскадов усилителей Э1 и Э5.

Широтно-импульсный модулятор предназначен для преобразования сигнала рассогласования (разности между заданным значением тока и тока в тяговых двигателях) в дискретный сигнал, длительность (или пауза) которого пропорциональна значению рассогласования. ШИМ состоит из усилителя рассогласования, генератора пилообразного напряжения, компаратора и выходного усилителя. Всего в ЭБУ два широтно-импульсных модулятора, каждый из которых управляет своей фазой тиристорного регулятора.

Усилители рассогласования, компараторы и выходные усилители выполнены на стандартных полупроводниковых элементах Э1-Э5 серии «Логика Т». Питание указанных элементов — 12 В, + 6 В и 0 подводится от стабилизатора, выполненного на стабилитронах Д211, Д212 и транзисторе 7201.

Усилители рассогласования ЭЗ-1, ЭЗ-2 представляют собой транзисторные усилители, включенные по схеме с коллекторно-эмиттерной нагрузкой. Эмиттерной нагрузкой являются резисторы Я207, Я229.

На вход усилителей рассогласования подается разность двух сигналов: сигнала, пропорционального уставке тока, и сигнала, пропорционального току в тяговых двигателях. Причем на входе усилителя ЭЗ-1 сигнал уставки сравнивается с сигналом тока двигателей М1, М3, а усилителя ЭЗ-2 — с сигналом тока двигателей М2, М4.

Сигналы, пропорциональные токам в тяговых двигателях, снимаются с соответствующих делителей напряжения Я209, Я210, Я231 и Я216, Я217, Я231, которые совместно с резисторами Я212, Я214 образуют нагрузки для датчиков тока ДТ1, ДТ2. Обмотки управления этих датчиков включены в цепь тяговых двигателей соответственно М1, М3 и М2, М4. Резистор Я231 служит для выравнивания характеристик датчиков ДТ1, ДТ2, разброс которых возникает при их изготовлении, а также из-за разброса параметров используемых резисторов в канале усилителей рассогласования.

По левой части резистора Я231 протекает ток датчика ДТ1, а по правой — ДТ2.

Сигнал, пропорциональный заданной уставке тока, поступает на усилители рассогласования с резисторов Я235-Я238, ток в которых зависит от положения контроллера управления и регулируется водителем. Через диоды Д218, Д219 обеспечивается компенсация статизма в процессе регулирования.

При увеличении тока тяговых двигателей, например М1 и М3, увеличивается напряжение на резисторах Я210, Я231 (левой части). Если это напряжение превысит напряжение на резисторах Я235-Я238, характеризующее заданную уставку, то транзистор усилителя рассогласования закроется.

Открывается указанный транзистор, когда, наоборот, напряжение на резисторах Я235-Я238 станет выше напряжения на резисторах Я210, Я231.

Аналогично работает транзистор усилителя рассогласования ЭЗ-2, но его состояние зависит от соотношения напряжений на резисторах Я235-Я238 и резисторах Я217, Я231 (правой части).

К выходу транзисторов усилителей рассогласования ЭЗ-1, ЭЗ-2 через резисторы Я206, Я219 подключены конденсаторы соответственно С202, С203 и С206, С211, которые заряжаются через диоды Д202, Д203, если транзисторы соответствующих усилителей рассогласования закрыты, и разряжаются через резисторы Я206, Я219 при закрытом состоянии транзисторов.

Таким образом, степень открытого состояния транзисторов усилителей рассогласования зависит от соответствующих сигналов рассогласования и определяет среднее напряжение на конденсаторах С202, С203 и С206, С211.

Напряжение на конденсаторах С202, С203 (С206, С211) сравнивается с напряжением на конденсаторе С201 (С208). Разность напряжений подается на вход компаратора Э2 (Э4). Напряжение на конденсаторе С201 (С208) имеет форму равнобедренного треугольника с переменной полярностью. Это напряжение вырабатывает генератор пилообразного напряжения, включающий обмотку 10 (11) трансформатора ТрЗ низкочастотного задающего генератора, резистор Я204 (Я220) и конденсатор С201 (С208). При смене полярности напряжения в обмотке трансформатора конденсатор перезаряжается током в одном направлении, в следующий полупе-риод — в другом. Причем обмотки 10 и И трансформатора ТрЗ имеют разную полярность включения по отношению к входу своего компаратора Э2 (Э4). Поэтому, когда конденсатор С201, перезаряжаясь, меняет свою полярность на «+. », конденсатор С208 — на «-».

Амплитуда пилообразного напряжения при изменении частоты НЗГ сохраняется практически неизменной, так как при выбранных параметрах ЯС в генераторе пилообразного напряжения ГПН амплитуда треугольного напряжения пропорциональна напряжению на обмотке трансформатора и обратно пропорциональна его частоте. Поскольку частота и напряжение трансформатора ТрЗ связаны законом иЦ = сопэ!:, то и амплитуда напряжения указанного генератора практически мало зависит от частоты НЗГ.

Так как разность напряжений генератора пилообразного напряжения и выхода узла сравнения подается на вход компаратора Э2 (Э4), то в интервале времени, когда напряжение на конденсаторах С202, С203 (С206, С211) будет выше напряжения на конденсаторе С201 (С208), напряжение на выходе компараторов Э2 (Э4) будет равно -12 В. При изменении знака указанной разности на выходе элементов Э2 (Э4) напряжение будет равно 0. Компараторы представляют собой двухкаскадные транзисторные усилители с положительной обратной связью и выполняют роль полупроводникового реле с высоким коэффициентом возврата.

Таким образом на выходе компараторов появляется дискретный сигнал, коэффициент заполнения которого зависит от рассогласования сигналов задаваемого и измеряемого значений токов в тяговом двигателе, т. е. разность напряжений преобразуется во временной параметр по вертикальному принципу.

С выхода компаратора Э2 (Э4) сигнал поступает на вход усилительного элемента Э1 (Э5), который представляет собой каскадное включение двух транзисторов, так что один из указанных транзисторов всегда находится в инверсном (противоположном) состоянии по отношению к другому. Элементы Э1 (Э5) усиливают выходной сигнал компаратора до 125 мА, что достаточно для включения тиристоров формирователей импульсов.

Узел задания уставки тока служит для управления широтноимпульсным модулятором с помощью контроллера управления. Изменение уставки тока тягового двигателя осуществляется изменением напряжения на резисторах Р235-Р238. Это напряжение подается с выпрямительного моста Д402 в зависимости от состояния контактов вспомогательных реле РУ1-РУЗ, РТ, РХ, Р. Так, на первом ходовом положении КУ сигнал уставки задается по цепи: « + » моста Д402, диод Д417, транзистор Т409, замыкающий контакт Р, размыкающий контакт РТ, резисторы Р409, Р419, диоды Д411, Д410, Д408, резисторы Я235-Я238, Я428, Я440. «-» моста Д402. Питается диодный мост Д402 от обмотки 8 трансформатора Тр2.

На последующих ходовых положениях КУ напряжение на резисторах Я235-Р238 увеличивается вследствие шунтирования резисторов Я409, Я419 соответствующими параллельными цепями при замыкании контактов реле уставок РУ1, РУ2, РУЗ. Для плавного изменения сигнала уставок предусмотрены конденсаторы С403, С404. По аналогичным цепям задаются сигналы уставок при торможении. Транзистор Т409, включенный последовательно в цепь уставки, управляется от узла противобоксовочной защиты Э6 и выключается при ее срабатывании, снижая уставку тока. Восстанавливается уставка после прекращения процесса боксования.

Узел ограничения напряжения на двигателях служит для защиты тяговых двигателей от превышения допустимого напряжения на них при торможении с высоких скоростей. У ОН включает в себя транзистор Т407, датчик напряжения двигателей ДНЯ, нагрузочные резисторы R403, R406, R405 и элементы базовой цепи транзистора Т407: резистор R408, опорный диод Д406.

В процессе торможения, если напряжение на последовательно соединенных двигателях превысит напряжение 850 В, напряжение на выходе выпрямительного моста Д401 увеличивается, открываются опорный диод Д406 и транзистор Т407, который шунтирует резисторы R235-R238, снижая сигнал уставки тока. В результате ток в тяговых двигателях уменьшается и напряжение на них снижается. По мере снижения скорости вагона узел ограничения напряжения корректирует (увеличивает) уставку тока под контролем напряжения на двигателях. В этом режиме узел осуществляет стабилизацию напряжения на двигателях.

Узел включения регулятора возбуждения тягового двигателя предназначен для подачи управляющих импульсов на тиристоры регулятора возбуждения двигателя, при определенных условиях, а именно: если контроллер водителя установлен в положение Х4 и только после выхода на автоматическую характеристику полного возбуждения. Момент выхода на указанную характеристику определяется по прекращению формирования импульсов на трансформаторе ИТГ2, ИТГ1. Узел включения регулятора возбуждения питается от обмоток 9, 11 трансформатора Тр2.

Постоянное напряжение с выхода выпрямительного моста Д403 и сглаженное конденсатором С406 подводится через резистор R443 к базам однопереходного транзистора Т408. Напряжение конденсатора С407 подводится к переходу эмиттер-база 1 того же транзистора.

Если напряжение на конденсаторе С407 достигнет некоторого порогового значения, определяемого техническими данными транзистора и напряжением между базами Б1-Б2, открывается переход Э-Б1 и конденсатор С407 разряжается на резистор R442, параллельно которому через диод Д428 включен вход тиристора Т403. В результате последний открывается и, если включены реле РУЗ и РХ, пропускает импульсы с обмоток 3 трансформаторов ИТ31, ИТ32 на входные обмотки 1 трансформаторных модулей силового блока, включающих тиристоры регулятора возбуждения 77, Т8 (см. рис. 122).

Напряжение на конденсаторе С407 определяется временем заряда его от обмотки 9 трансформатора Тр2 через резисторы R437, R444 и диод Д426,

Постоянная времени заряда конденсатора составляет около ОД с. Это время значительно больше полупериода регулирования при частоте низкочастотного задающего генератора 200 Гд.

Поэтому во время работы тиристорного регулятора напряжения, когда на вход тиристора Т404 поступают импульсы с обмоток 5 трансформаторов ИТГ1, ИТГ2 (через резистор Д435), тиристор Т404 включается и не позволяет заряжаться конденсатору С407, шунтируя его через диод Д424.

После выхода тягового двигателя на автоматическую характеристику полного возбуждения прекращают формироваться импульсы на трансформаторах ИТГ1, ИТГ2 и тиристор Т404 остается выключенным после очередной смены полярности на обмотке 9 трансформатора Тр2. Начиная с этого момента, будет заряжаться конденсатор С407 и через 0,1 с включается транзистор Т408 и тиристор Т403, обеспечивая включение регулятора возбуждения. В дальнейшем тиристор Т403 удерживается по цепи «-(-» Д403, Р432, Д423, РХ, РУЗ, Т403, Р, «г-» Д403 во включенном состоянии, даже при повторном включении тиристора Т404 импульсами с транзисторов ИТГ1, ИТГ2. Теперь запретить работу регулятора возбуждения можно, только разомкнув контакт РУЗ в цепи тиристора Т403, вернув КУ из положения Х4 в положение XI-ХЗ.

Распределитель импульсов предназначен для подачи управляющих импульсов с трансформаторов формирователей на трансформаторные модули силового блока по определенному алгоритму. Импульсы с обмоток 2 трансформаторов ИТГ1, ИТС1 поступают на соответствующие трансформаторные модули силового тиристорного блока ЕСТ независимо от режима работы вагона, обеспечивая включение вспомогательных тиристоров первой фазы.

Импульсы обмоток 3 трансформаторов ИТГ1, ИТГ2 на трансформаторные модули, включающие тиристоры регулятора возбуждения, подаются только в режиме торможения, когда замкнут контакт РТ в цепи этих обмоток.

Импульсы с обмоток 2 трансформаторов ИТГ2, ИТ31, ИТ32 поступают на соответствующие трансформаторные модули БСТ только после сборки силовой схемы в режимах пуска или тормоза, когда замкнется контакт Р в цепи этих обмоток. Дополнительным условием прохождения импульсов с обмотки 2 трансформатора ИТ31 в БСТ является включенное состояние тиристора Т402. Последний включается от обмотки 5 трансформатора ИТГ2 через резистор Д430 и удерживается во включенном состоянии током по цепи: « + » Д403, Я431, Д421, Т402, Р, «-» Д403. При торможении тиристор Т402 разрешает включение главных тиристоров первой фазы только после возбуждения второй группы двигателей М2, М4, т. е. появления импульсов на обмотке 5 трансформатора ИТГ2.

Импульсы с обмоток 2 трансформаторов ИТП1, ИТП2, а также импульсы с обмоток 3 трансформаторов ИТ31, ИТ32 поступают на соответствующие трансформаторные модули БСТ только после включения тиристора Т403, разрешающего включение тиристорного регулятора возбуждения тягового двигателя.

Блок реле управления предназначен для обеспечения заданного порядка взаимодействия отдельных функциональных узлов электронного блока управления. Реле управления включаются по команде контроллера управления под контролем состояния силовых контакторов схемы управления вагоном.

Реле хода РХ включено на всех ходовых положениях контроллера управления. Его контакты меняют при пуске емкость интегрирующих конденсаторов, подключая параллельно конденсаторам С202, С206 соответственно конденсаторы С203, С211. Контакты РХ обеспечивают также действие узла включения регулятора возбуждения двигателя только при пуске. Размыкающий контакт РХ обеспечивает быстрый разряд конденсаторов С403, С404 при возврате контроллера управления в нулевое положение. Это необходимо для быстрой подготовки схемы к повторному пуску.

Реле торможения РТ включено на всех тормозных положениях КУ и его контакты используются для пропускания импульсов в БСТ для задания уставки на первом тормозном положении, для отключения цепей уставок пускового режима и для ускорения разряда конденсатора С403 при возврате контроллера управления из тормозного положения в нулевое.

Реле Р включается после сборки ходовой или тормозной схемы. Его контакты обеспечивают подачу управляющих импульсов в БСТ и подключение цепей уставок при пуске и торможении.

Реле уставок РУ1-РУЗ включаются контроллером управления после сборки силовой схемы и включения тиристора Т410. Причем РУ1 включается в положениях контроллера управления Х2-Х4 и Т2-Т5; РУ2 — в положениях ХЗ-Х4 и ТЗ-Т5-, РУЗ — в положениях Х4 и Т4-Т5. Тиристор Т410 включается от обмотки 4 трансформатора ИТГ1 и разрешает включение реле РУ І-РУЗ только после начала работы тиристорного регулятора.

Контакты реле РУ1-РУЗ используются в узле задания уставки тока для изменения сигнала, пропорционального заданному значению тока в двигателе. Контакт РУЗ в цепи тиристора Т403 используется для включения тиристорного регулятора возбуждения только в положении Х4 контроллера управления. В схеме электронного блока управления предусмотрена сигнальная лампа Л101 для контроля работы НЗГ. Выключателем В401 можно исключить влияние узла противобоксовочной защиты на режим задания уставок тока.

Выключатель В9 исключает влияние реле минимального напряжения PH на сигнал уставки тока. В рабочем состоянии выключатель В9 замкнут. При снижении напряжения в контактной сети до 300-350 В реле PH выключается и снижает сигнал уставки тока.

Кнопка КН6 предназначена для увеличения уставки тока при пуске до 350 А, например, при буксировке вагона на подъеме.

Для контроля параметров электронного блока управления в нем предусмотрены контрольные точки, выведенные на лицевые панели каждой кассеты этого блока. На схеме рис. 125 эти точки обозначены с указанием номера контрольного разъема и номера гнезда этого разъема, на который выводится данная точка.

⇐Электрические схемы вагона РВЗ-7 с тиристорно-импульсным управлением | Электрооборудование трамваев и троллейбусов | Электрические цепи напряжением 550 В⇒

Блок управления эпхх, Схема блока управления ЭПХХ

просмотров 17 008 Google+

Блок управления ЭПХХ 50.3761

Для управления клапаном ЭПХХ в карбюраторных двигателях автомобилей ВАЗ 2108 — 2110 используется блок управления ЭПХХ 50.3761. В качестве датчика положения дроссельной заслонки используется датчик-винт, представляющий из себя пластмассовый винт с металлическим наконечником, вкручивающийся в кронштейн, закреплённый на карбюраторе.
При открытии дроссельной заслонке наконечник винта, с прикреплённым к нему проводом, не упирается в рычаг дроссельной заслони. Это приводит к разрыву цепи вывода 5 блока управления с массой. При этом закрывается транзистор VT7, а транзистор VT5 открывается, открывая в свою очередь транзистор VT8. Транзистор VT8 подаёт питание на электромагнитный клапан независимо от числа оборотов коленвала.

На вывод 3 блока управления подходит провод, соединяющий его с выводом первичной катушки зажигания, передающий импульсы, которые поступают на вывод 4 микросхемы А1. На выводе 3 микросхемы формируются импульсы постоянной длительности, повторение которых соответствует импульсам от трамблёра. Транзисторы VT1 и VT2 разряжают времязадающий конденсатор С1. Если частота вращения коленвала меньше 1100 об. /мин., то напряжение на конденсаторе не поднимается, при повышении числа оборотов напряжение возрастает и когда оно превысит 8 В, происходит открытие транзисторов VT3 и VT4 которые через микросхему А2 открывают транзистор VT6 и соответственно VT8.

Блока управления ЭПХХ 25.3761

Схема блока управления ЭПХХ 25.3761 отличается в основном только работой при оборотах коленчатого вала более 1100 об./мин. Это обусловлено применением в качестве датчика положения дроссельной заслонки микропереключателя, подающего питание на электропневматический клапан при открытой заслонке. Работа блока управления на холостом ходу идентична блоку 50.3761.

Блок ЭПХХ 1402.3733.

Блок ЭПХХ 1402.3733 устанавливается на автомобили семейства ГАЗ и УАЗ. Принцип его работы такая же как и блока 50,3761. Отличие блоков только в схеме.

Неисправность блока управления ЭПХХ.

При неисправности блока ЭПХХ двигатель не будет работать на холостом ходу или при отпущенной педали газа, обороты скачут от 900 до 1200. Для поиска неисправности достаточно просто удалить сердечник на клапане или соединить трубки на карбюраторе помимо «баллончика».

admin 19/06/2011 «Если Вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста выделите это место мышкой и нажмите CTRL+ENTER» «Если статья была Вам полезна, поделитесь ссылкой на неё в соцсетях»

Распиновка контактов разъемов блоков ЭБУ двигателей авто

НомерBosch M1.5.4
(1411020 и 1411020-70)
Январь 5.1.1 (71)
Bosch M1.5.4 (40/60)
Январь-5.1 (41/61)
Январь 5.1.2 (71)
Bosch MP7.0
1Зажигание 1-4 цилиндра.Зажигание 1-4 цилиндра.Зажигание 1-4 цилиндра.
2 .Массовый провод зажигания. .
3Реле топливного насосаРеле топливного насосаРеле топливного насоса
4Шаговый двигатель PXX(A)Шаговый двигатель PXX(A)Шаговый двигатель PXX(A)
5Клапан продувки адсорбера.Клапан продувки адсорбера.
6Реле вентилятора системы охлажденияРеле вентилятора системы охлажденияРеле вентилятора левого (только на Нивах)
7Входной сигнал датчика расхода воздухаВходной сигнал датчика расхода воздухаВходной сигнал датчика расхода воздуха
8 .Входной сигнал датчика фазыВходной сигнал датчика фазы
9Датчик скоростиДатчик скоростиДатчик скорости
10 .Общий. Масса датчика кислородаМасса датчика кислорода
11Датчик детонацииДатчик детонацииВход 1 датчика детонации
12Питание датчиков. +5Питание датчиков. +5Питание датчиков. +5
13L-lineL-lineL-line
14Масса форсунокМасса форсунокМасса форсунок. Силовая «земля»
15Управление форсунками 1-4Нагреватель датчика кислородаЛампа CheckEngine
16 .Форсунка 2Форсунка 3
17 .Клапан рециркуляцииФорсунка 1
18Питание +12В неотключаемоеПитание +12В неотключаемоеПитание +12В неотключаемое
19Общий провод. Масса электроникиОбщий провод. Масса электроникиОбщий провод. Масса электроники
20Зажигание 2-3 цилиндраЗажигание 2-3 цилиндра
21Шаговый двигатель PXX(С)Шаговый двигатель PXX(С)Зажигание 2-3 цилиндра
22Лампа CheckEngineЛампа CheckEngineШаговый двигатель PXX(B)
23 .Форсунка 1Реле кондиционера
24Масса шагового двигателяМасса выходных каскадов шагового двигателяСиловое заземление
25Реле кондиционераРеле кондиционера .
26Шаговый двигатель PXX(B)Шаговый двигатель PXX(B)Масса датчиков ДПДЗ, ДТОЖ, ДМР
27Клемма 15 замка зажиганияКлемма 15 замка зажиганияКлемма 15 замка зажигания
28 .Входной сигнал датчика кислородаВходной сигнал датчика кислорода
29Шаговый двигатель PXX(D)Шаговый двигатель PXX(D)Входной сигнал датчика кислорода 2
30Масса датчиков ДМРВ, ДТОЖ, ДПДЗ, ДД, ДПКВМасса датчиков ДМРВ, ДТОЖ, ДПДЗ, ДД, ДПКВВход 2 датчика детонации
31 .Резервный выход сильноточныйВходной сигнал датчика неровной дороги
32 . .Сигнал расхода топлива
33Управление форсунками 2-3Нагреватель датчика кислорода. .
34 .Форсунка 4Форсунка 4
35 .Форсунка 3Форсунка 2
36 .Выход. Клапан управления длиной впускной трубы.Главное реле
37Питание. +12В после главного релеПитание. +12В после главного релеПитание. +12В после главного реле
38 .Резервный выход слаботочный .
39 ..Шаговый двигатель РХХ (С)
40 .Резервный вход дискретный высокий .
41Запрос включения кондиционераЗапрос включения кондиционераНагреватель датчика кислорода 2
42 .Резервный вход дискретный низкий .
43Сигнал на тахометрСигнал на тахометрСигнал на тахометр
44СО — потенциометрДатчик температуры воздуха .
45Датчик температуры охлаждающей жидкостиДатчик температуры охлаждающей жидкостиДатчик температуры охлаждающей жидкости
46Главное релеГлавное релеРеле вентилятора охлаждения
47Разрешение программированияРазрешение программированияВход сигнала запроса включения кондиционера
48Датчик положения коленвала. Низкий уровеньДатчик положения коленвала. Низкий уровеньДатчик положения коленвала. Низкий уровень
49Датчик положения коленвала.Высокий уровеньДатчик положения коленвала.Высокий уровеньДатчик положения коленвала. Высокий уровень
50 .Датчик положения клапана рециркуляции Разрешение программирования
51 .Запрос на включение гидроусилителя руляНагреватель ДК
52 .Резервный вход дискретный низкий .
53Датчик положения дроссельной заслонкиДатчик положения дроссельной заслонкиДатчик положения дроссельной заслонки
54Сигнал расхода топливаСигнал расхода топливаШаговый двигатель РХХ (D)
55K-lineK-lineK-line

БЛОК УПРАВЛЕНИЯ МИНИДРЕЛЬЮ

   Каждому радиолюбителю приходилось сверлить технологические отверстия в п/п, профессиональными или обычными самопальными мини-дрелями, и у каждого ломались свёрла лишь от того, что не рассчитал силу нажима на дрель, или во время не остановил сверло. А бывает и так, что выходили из строя моторы при превышения напряжения и перегрева, ну или невозможно держать его в руках из-за высокой температуры двигателя. Я думаю не только у меня такое случалось, так как в журнале «Радио” за 2009 год, была опубликована схема для управления ДПМ моторов. Придумал её С. Саглаев, г. Москва. Логика этой схемы проста, включаем схему — мотор крутится медлено, начинаем сверлить — прибавляется ход, обороты увеличиваются (и в плате получилось отверстие). По окончанию сверления ход двигателя снижается и обороты уменьшаются.


   В принципе эта схема универсальна и подходит для всех электромоторов с рабочим напряжением до 30 вольт, (если использовать мотор на 30 вольт, то надо поменять конденсатор C2 на 40 вольт с запасом).


   Для сверления использую мотор от видика, на 12 вольт, но питаю схему 20-ю вольтами, так как не боюсь, что мотор выйдет из стороя, ведь повышенное напряжение поступает на него через этот блок управления.


   Итак, перейдём к сути этой схемы, в ней нет дефицитных радиоэлементов, также всего два транзистора и стабилизатор на всеми любимой КРЕН-ке, а всё остальное — рассыпуха. От диодного моста можно отказаться, если схема питается от постоянного напряжения, лично я отказаля, но кондесаторы С1 и С3 оставил (не знаю зачем).

   Перейдём к сборке схемы. Так как транзистора VT1 у меня не оказалось, заменил его на транзистор кт814а. Те резисторы, которые обозначены * подстраиваются под мотор, R1 устанавливает порог механической нагрузки на электромотор для полного его хода. Резистор R2 устонавливает минимальное напряжение холостого хода.


   Печатную плату разработал не очень маленькую — вы можете сделать поменьше. Собранное устройство:

   Для холостого хода установил подстроечный резистор. Сам мотор обмотан изолентой для удобства держания его в руке. С прошлым мотором схема работала некорректно.

   А вот отверстия сделанные минидрелью под управлением этой схемы.

   Питал схему от самодельного блока питания на 24 вольта.

   Ну и переносной вариант, на микросхеме lm317. 


   О блоках питания расскажу в следующей статье. С вами был Denchic.

   Форум по радиолюбительским технологиям

   Форум по обсуждению материала БЛОК УПРАВЛЕНИЯ МИНИДРЕЛЬЮ

схема блока управления двигателем

Приложение к статье: Важнейший станок «деревянного» моделиста.

Схема базируется на рекомендациях фирмы Motorola, указанных в документации на микросхему TDA1085C (см. здесь, российский аналог КС1027ХА4) Эта ИС является контроллером фазового угла управления триаком (симистором), имеющим все необходимые функции для управления скоростью универсального (коллекторного) двигателя переменного тока, например, в стиральных машинах. В состав контроллера входят: внутренний регулятор напряжения для стабилизации питания ИС, встроенный преобразователь частоты в напряжение (детектор скорости), задатчик интенсивности с программируемым генератором темпа разгона, обеспечивающий плавный пуск, ограничитель тока, управляющий усилитель для стабилизации скорости двигателя и генератор импульсов управления триаком. Дополнительно в схеме осуществляется мониторинг напряжения питания Vcc , напряжения задания скорости и импеданса цепи импульсного датчика скорости.

Обычно контроллер работает в конфигурации с замкнутой обратной связью по скорости. Вывод 4 может использоваться для подключения сигнала аналогового тахогенератора. Обычно более предпочтительно использование импульсного датчика скорости, сигнал которого подается на вход 12. Истинное задание скорости, с которым управляющий усилитель сравнивает значение скорости, поступает с выхода генератора темпа разгона (вывод 7). При заданном значении скорости (напряжение V5 на выводе 5) генератор темпа заряжает внешний конденсатор С7, подключенный к выводу 7, до тех пор, пока V4 (истинная скорость) не сравняется с V5. Внутренний источник тока (1,2 мА) генератора темпа обеспечивает разгон до полной скорости примерно за 5 с. Поскольку одна из модификаций TDA1085 специально предназначена для применения в стиральных машинах, в генераторе темпа предусмотрена возможность резко снизить темп разгона в диапазоне скоростей, задаваемом напряжением V6 (на выводе 6). При V6 <>2V6 разгон продолжается с высоким темпом.

Основные характеристики:

  1. Напряжение питания 15 В (возможно питание непосредственно от сети переменного тока через однополупериодный выпрямитель и внешний делитель)

  2. Ток выходного импульса 200 мА

  3. Максимальная рассеиваемая мощность 1 Вт

  4. Рабочий диапазон температур от –10° до +120°C

Схема блока управления двигателем дополнена усилителем сигнала датчика оборотов. Универсальная головка от кассетного магнитофона расположена вплотную к шестерне , закрепленной на обратном (нерабочем) конце вала двигателя. Крепление головки должно допускать возможность ее перемещения относительно шестерни для регулировки. Усилитель сигнала головки выполнен на операционном усилителе DA1. Т. к. шестерня отцентрована не идеально, сигнал с головки модулирован по амплитуде с частотой вращения вала. Для устранения этого эффекта в цепь обратной связи включены диоды VD3-VD8, что позволяет ограничить и тем самым стабилизировать амплитуду импульсов, подаваемых на TDA1085C. Последняя включена согласно рекомендациям изготовителя, к которым хочется добавить  несколько комментариев:

  1. Конденсатор C14 определяет параметры преобразователя частота-напряжение. Его емкость зависит от числа полюсов датчика частоты и требуемой максимальной регулируемой частоты оборотов. В моем случае при максимуме около 2000 об\мин и 16-зубой шестерне емкость получилась 390 пФ. При других исходных данных емкость подбирается экспериментально до получения требуемого диапазона регулировки оборотов двигателя.

  2. Триак VD1 указан для примера ( 800v 8a), можно применить и другие (>400v, > 5a )

  3. Резистор R16 должен быть мощностью не менее 2 Вт.

  4. Операционный усилитель DA1 может быть в принципе любой недорогой (140УД6, 140УД7, 157УД2 и др.), при замене необходимо учитывать то, что другие микросхемы могут иметь другую цоколевку.

Подробное описание применения микросхемы TDA1085C читайте в DataSheet.

Регулятор смонтирован на печатной плате. К сожалению, исходные файлы в формате Eagle Layout Editor не сохранились, поэтому рисунок печатной платы и схема расположения элементов были восстановлены из сохранившихся бумажных копий.

Налаживание устройства несложно. УСТРОЙТВО ИМЕЕТ БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ, ПОЭТОМУ ПРИ НАЛАЖИВАНИИ НЕОБХОДИМО СТРОГО СОБЛЮДАТЬ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ ! После проверки правильности монтажа регулятор подключается  к сети без двигателя и измеряется напряжение на выводе 9 м\сх DA2. Если регулятор напряжения питания работает нормально, на выводе 9 должно быть около 15v. Далее настраивается датчик оборотов. Двигатель включается в сеть через трансформатор мощностью 200w и выходным напряжением 50-70v или через регулятор мощности (в крайнем случае можно и прямо в сеть, но двигатель при этом будет сильно шуметь). К выводу  12 м\сх DA1 подключается осциллограф для наблюдения за формой импульсов датчика. Далее, перемещением магнитной головки относительно шестерни добиваются максимальной и стабильной амплитуды импульсов тахогенератора. После этого к регулятору подключается двигатель и вращением переменного резистора R17 проверяется диапазон регулировки оборотов. Скорее всего, придется подбирать емкость конденсатора C14 для получения требуемого диапазона регулировки.

© Игорь Капинос, 2005


© www.shipmodeling.ru

что это такое, где стоит, как проверить на работоспособность

ЭБУ (электронный блок управления)  — устройство, осуществляющее контроль параметров механизмов в процессе работы. Обычно аббревиатуру ЭБУ используют по отношению к блоку управления двигателем.

На самом деле, в автомобиле есть еще блоки управления тормозной системы (блок ABS), блок управления кузовом, который часто именуется Body Control Module (BCM или BSI), блок управления климатом (климат-контроль) и другие.

Принцип работы

Принцип работы электронного блока управления двигателем построен на стандартной архитектуре микроконтроллера. Данные о параметрах двигателя с различных датчиков поступают в ЭБУ, затем обрабатываются (усиливаются, оцифровываются, кодируются).

Основную обработку данных по определенному алгоритму производит микропроцессор, который по выходной шине дает сигналы на исполнительные устройства. Эти сигналы адаптируются (преобразуются из цифры в аналог, усиливаются) и поступают на разъемы электронного блока управления.

В число задач, решаемых электронным блоком управления двигателя, входит диагностика работы основных узлов. Современные ЭБУ могут определить разнообразные ошибки:

  • отсутствие напряжения питания на электронных узлах двигателя или пониженное питание;
  • обрыв электрических цепей или короткое замыкание;
  • некорректные сигналы на выходе датчиков;
  • пропуски зажигания и впрыска;
  • несоответствие углов зажигания;
  • и многие другие.

Ошибки хранятся в энергонезависимой памяти вплоть до их удаления с помощью диагностических устройств (действующие ошибки удалить нельзя без устранения причины ошибки).

В автомобилях более ранних годов выпуска ошибки можно было удалить временным (около 15 минут) отключением аккумулятора от бортовой сети автомобиля.

ЭБУ совместно с иммобилайзером блокирует работу двигателя в случае несанкционированного доступа. Каждый электронный блок управления двигателем осуществляет эту функцию в соответствии с заложенным производителем алгоритмом.

Блокироваться могут:

  • сигнал зажигания на катушку;
  • импульсы впрыска топлива;
  • разрешение на запуск стартера и др.

В некоторых автомобилях двигатель может запускаться на несколько секунд и глохнуть.

Для многих блоков управления существуют безиммобилайзерные прошивки ЭБУ (immooff). Можно перепрошить память блока управления и забыть о проблемах с иммобилайзером, однако автомобиль становится в таком случае более уязвимым с точки зрения угона.

Схема

Принципиальная электрическая схема самого блока управления двигателем является производственной тайной, и найти ее даже для отечественных автомобилей очень проблематично.

Поэтому ремонт ЭБУ производят только профессиональные электронщики высокого уровня. Обычно в блоках управления выходят из строя транзисторы управления впрыском и зажиганием, стабилизаторы опорных напряжений, слетает прошивка.

Специалисты, занимающиеся чип-тюнингом, иногда специально изменяют программную прошивку с целью увеличения приемистости двигателя либо уменьшения потребления топлива.

Видео — прошивка ЭБУ М74:

Для проведения ремонта электронных узлов двигателя требуется электрическая схема подключения ЭБУ. Такую схему можно найти в руководствах по эксплуатации и ремонту автомобилей, программно-технических комплексах типа AUTODATA и TOLERANCE.

Для примера рассмотрим организацию схемы управления двигателем автомобиля Volksvagen Golf 3 2001 года выпуска, двигатель АЕЕ, блок управления Magneti Marelli 1 AV.

Не углубляясь в схему, можно увидеть, что в качестве датчиков ЭБУ использует сигналы датчиков распредвала, массового расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, дроссельной заслонки, кислорода.

Сигнал, приходящий с датчика распредвала имеет форму:

В качестве исполнительных механизмов ЭБУ управляет сигналами впрыска инжекторов, привода дроссельной заслонки, зажигания на коммутатор катушки:

ЭБУ связан с иммобилайзером, приборной панелью.

Для того, чтобы проверить электрические соединения узлов схемы с электронным блоком управления двигателем необходимо знать расположение выводов контактов (распиновку), которая также приводится в справочниках:

Где стоит блок управления двигателем

В автомобилях вплоть до 90-х годов выпуска наиболее рациональным местом расположения блока управления двигателем считалось пространство в салоне автомобиля возле левой либо правой передней стойки в области ног пассажира или водителя. Прежде всего, считалось, что это наиболее защищенные места с точки зрения механических повреждений и проникновения влаги.

Видео —  перенос ЭБУ на Калине:

С середины 90-х блоки управления двигателем ставят в подкапотное пространство. Это связано со следующими соображениями:

  • под капотом легче производить поиск неисправностей электрических соединений;
  • все коммуникации с датчиками двигателя и исполнительными механизмами становятся короче,  следовательно, надежнее;
  • ЭБУ стали более надежно защищаться от влаги с помощью специальных герметиков.

В случае отсутствия справочников найти электронный блок управления двигателя нетрудно, двигаясь по большому жгуту проводов системы управления двигателем. Он обычно представляет небольшой электронный блок в металлическом кожухе с одним или несколькими разъемами в торцевой части.

Во многих случаях получить доступ во внутреннее пространство блока к электрической схеме непросто: она залита компаундами, которые необходимо удалять. Плата, как правило, содержит небольшое количество компонентов.

Признаки неисправности ЭБУ

Среди автоэлектриков есть мнение, что электронная система управления двигателем выходит из строя в последнюю очередь. Причем, диагностические сканеры не всегда могут определить неисправности блока управления двигателем.

Действительно, ЭБУ может продиагностировать узлы, подключаемые к нему, но произвести диагностику собственной работоспособности в большинстве случае он не в силах.

Что может свидетельствовать о неисправности ЭБУ?

Наиболее частые признаки неисправности — постоянное перегорание предохранителей, обслуживающих блок управления двигателем. В практике эксплуатации нередки случаи переполюсовки подключения аккумуляторной батареи. В схеме ЭБУ есть защитные диоды на этот случай. Если они пробиваются, возникает короткое замыкание по питанию, что и приводит к постоянному перегоранию предохранителей. Неисправные  необходимо менять.

Также неисправность по питанию может вызвать отключение АКБ во время работы двигателя. В таком случае блок управления запитывается только от генератора и, если он неисправен, может возникнуть ситуация некорректно поданного на блок напряжения.

Нельзя на работающем двигателе снимать клеммы АКБ (!), как это делают многие автолюбители при запуске от чужого аккумулятора.

Как проверить ЭБУ на работоспособность

Первый этап проверки работоспособности — контроль всех питающих напряжений.

Второй этап – компьютерная  диагностика. Если диагностирующее устройство связывается с двигателем это уже признак работоспособности ЭБУ.

Компьютерная диагностика может выдать сообщение о блокировке блока иммобилайзером, тогда необходимо привязывать ключи.

В некоторых случаях для определения неисправности необходимо разобрать ЭБУ, то есть удалить герметик и снять крышку, получив доступ к плате. На ней можно обнаружить прогоревшие токопроводящие дорожки, неисправные транзисторы, диоды и другие элементы.

Самый надежный способ проверки – «подбросить» заведомо исправный ЭБУ. Но он должен быть либо безиммовый либо придется заново «подвязывать» ключи и иммобилайзер.

Иногда на разборках продается набор ЭБУ+иммобилайзер+чип ключа. В таком случае проблем нет. Подключаете к схеме ЭБУ и иммобилайзер, чип устанавливаете в торец катушки накачки на замке зажигания, после чего заводите двигатель.

Дополнительная защита

Для более уверенной защиты блока управления двигателем от переполюсовки аккумуляторной батареи и неисправностей генератора можно по питающим цепям установить диоды (лучше мощные стабилитроны с напряжением стабилизации 15 — 17 Вольт) в обратном включении.

Тогда перенапряжение и переполюсовка приведут к выходу из строя предохранителей, обслуживающих цепи питания ЭБУ, повышенное напряжение либо напряжение обратной полярности на блок управления не пройдет, а это самая большая опасность.

В целях защиты ЭБУ от климатических воздействий необходимо следить за качеством герметика. Через пять лет эксплуатации желательно принимать меры по улучшению герметичности, так как прежний герметик может рассохнуться в условиях повышенных температур под капотом.

Видео — защита блока управления двигателем Рено Дастер (Логан, Ларгус):

Нельзя закрывать доступ к блоку дополнительными конструкциями, класть ветошь возле него. Это уменьшает естественную вентиляцию устройства, которое в процессе работы автомобиля нагревается.

Замена блока управления двигателем

Если блок управления вышел из строя, и не подлежит ремонту его следует заменить на аналогичный с таким же номером, указанным на корпусе ЭБУ.

Иногда допускается небольшое отклонение в номере. Например, изменение последних двух-трех цифр может свидетельствовать о другом объеме двигателя либо модификации, что может практически не сказаться на технических характеристиках.

Однако не следует забывать, что при замене ЭБУ требуется привязка ключей либо покупка комплекта ЭБУ+иммобилайзер+чип. Для привязки ключей многие специалисты скачивают прошивку от родного блока управления, если она осталась цела, и «заливают» в новый ЭБУ. Работа не такая дорогая.

Советы по эксплуатации

Чтобы не возникло ситуаций, связанных с выходом электронного блока управления двигателем из строя следует:

  • ни в коем случае не снимать клеммы аккумуляторной батареи при работающем двигателе;
  • нельзя снимать клеммы АКБ при включенном зажигании, так как это может привести к уничтожению прошивки ЭБУ и связи с ключами, не отключайте блок, датчики и исполнительные узлы при включенном зажигании;
  • следите за целостностью проводов, жгутов, обслуживающих блок управления двигателем, в процессе эксплуатации автомобиля они могут разрушаться за счет процесса электролиза, вызывать сбои в работе  устройства;
  • если в результате аварии или иного механического воздействия ЭБУ получил трещину в корпусе, ее немедленно следует залить гермет-клеем;
  • не допускайте нарушений режима естественного охлаждения блока;
  • контролируйте исправность датчиков только при отключенных от ЭБУ разъемах:
  • не вносите изменений в схему управления двигателем и используйте датчики и другие узлы строго по каталогам оборудования для конкретной модели автомобиля.

Смотрите почему кипит аккумулятор на машине и что нужно делать в этом случае.

Можно ли смазать клеммы аккумулятора и чем это лучше делать.

Как правильно снимать АКБ https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/akb/kak-pravilno-snyat-akkumulyator-s-avtomobilya.html с машины.

Видео — установка защиты на ЭБУ Toyota Camry v50:


Схема электронного блока управления температурой для старого холодильника

Как заменить механический регулятор температуры в старом холодильнике на блок электронного контроля с сигнализатором.

Практически во всех старых холодильниках и во многих недорогих новых для поддержания необходимой температуры в морозильной камере используется электромеханическая схема, состоящая из биметаллического вакуумного датчика и электромагнитного реле типа магнитного пускателя для включения двигателя компрессора.

При выходе из строя реле или терморегулятора бывает затруднительно найти в продаже подходящие детали, особенно для старого холодильника.

Кроме того, электромеханическая схема мало надежна, и при выходе из строя самой схемы терморегулятора, реле или при испарении хладагента, компрессор может оказаться постоянно включенным. Что приведет к его перегреву и даже возгоранию.

Поэтому, имеет смысл заменить старую и ненадежную электромеханическую систему управления более современной электронной.

Электронная схема кроме функции терморегулятора, периодически включающего компрессор, должна осуществлять функцию защиты двигателя компрессора от чрезмерно продолжительной непрерывной работы и сигнализировать звуковым сигналом о неисправности морозильного агрегата.

Схема, отвечающая этим требованиям, показана на рисунке в тексте.

Принципиальная схема

Функционально она состоит из терморегулятора, таймера, ограничивающего продолжительность непрерывной работы компрессора, и сигнального устройства со звуковой сигнализацией.

Терморегулятор выполнен на компараторе А1 и термическом датчике VD2. Датчик LM335 представляет собой особый стабилитрон, напряжение стабилизации которого линейно зависит от температуры, и выражается зависимостью 10тV/К.

Таким образом, в диапазоне температур от -10°C до +5°C напряжение стабилизации VD2 изменяется от 2,63V до 2,78V.

Рис. 1. Принципиальная схема электронного блока управления для замены реле в старом холодильнике.

Измерительное напряжение, пропорциональное температуре (согласно выше сказанному), создается цепью R6-VD2. Это напряжение поступает на инверсный вход компаратора на операционном усилителе А1.

На прямой вход данного ОУ поступает опорное напряжение от цепи VD1-R4-R1-R2-R3. Температурный порог, при котором должен срабатывать компаратор устанавливают переменным резистором R2.

Таймер, ограничивающий продолжительность непрерывной работы компрессора выполнен на счетчике D3 и элементах микросхемы D1. На элементах D1.1 и D1.2 сделан мультивибратор, генерирующий импульсы частотой около 1,5 Гц. Они постоянно поступают на счетный вход счетчика D3.

Если в холодильнике температура ниже заданной величины, на выходе компаратора А1 присутствует напряжение высокого уровня. Диод VD3 закрыт и конденсатор C3 заряжен через резистор R8. С него на обнуляющий вход счетчика D3 поступает напряжение высокого уровня.

Так же, напряжение высокого уровня с C3 поступает на один из входов элемента D1.3, поэтому, на его выходе есть низкое напряжение и ключ на VT1 закрыт. Закрыт симистор оптопары U1 и мощный симистор U2. Компрессор К выключен.

Как только температура повышается и превышает заданную величину, напряжение на выходе компаратора А1 падает до нулевого уровня. Диод VD3 открывается и разряжает конденсатор C3. Теперь на C3 напряжение низкого логического уровня, которое поступает на вывод 8 D1.3.

На выходе D1.3 устанавливается напряжение высокого уровня. Ключ VT1 открывается, открывается симистор оптопары U1 и мощный симистор U2, через который подается питание на компрессор К.

В это же время на обнуляющий вход счетчика D3 подается логический ноль, и счетчик начинает считать, поступающие на него импульсы от мультивибратора.

Дальше ситуация может развиваться двумя путями. Если морозильный агрегат исправен, дверца холодильника закрыта и в системе есть хладагент, то спустя время, меньшее 25-ти минут, температура в морозильной камере холодильника понизится до необходимой величины. Компаратор А1 изменит свое состояние.

Диод VD3 закроется и конденсатор C3 медленно зарядится через R8. Как только напряжение на C3 достигнет уровня логической единицы счетчик D3 сбросится в нуль, а компрессор выключится.

Если по какой-то причине, температура в морозильной камере не может достигнуть требуемой величины, то примерно через 25 минут после включения компрессора на выходе счетчика D3 (вывод 1) установится логическая единица. Это приведет к тому, что на выходе D1.3 установится логический ноль и компрессор будет выключен.

Далее, логический ноль с выхода D2.1 запустит мультивибратор D2.2-D2.3, который генерирует импульсы частотой около 800 Гц. Эти импульсы, а так же импульсы от мультивибратора D1.1-D1.2 поступят на входы элемента D2.4, на выходе которого образуются пачки импульсов звуковой частоты.

Динамик В1 станет издавать прерывистый сигнал, говорящий о аварийной ситуации с холодильником. Все это будет продолжаться в течение еще 25 минут. Затем, логический уровень на выходе счетчика сменится на противоположный. Сигнализация выключится и снова включится компрессор К.

Это будет повторяться до тех пор пока в морозильной камере не будет достигнута требуемая температура (например, закроете забытую дверку холодильника) или пока не будет выключен холодильник.

Таким образом, в случае аварийной ситуации, компрессор все равно будет продолжать работать в повторном режиме и не сгорит. Стабилитрон VD1 стабилизирует опорное напряжение, величину которого устанавливают резистором R2.

Цепь R7-VD3-C3-R8 нужна для того, чтобы не возникал, вредный для двигателя режим, при котором компрессор включается на слишком короткое время.

Электроника питается от трансформаторного источника на Т1. Это, совместно с оптопарой U1 гальванически развязывает схему терморегулятора от электросети, обеспечивая условия электробезопасности.

Детали и налаживание

Трансформатор Т1 — миниатюрный, китайский, с вторичной обмоткой на 9V при токе до 300 мА. Можно использовать любой другой аналогичный.

Динамик В1 — любой. Выпрямитель VD4 можно заменить любым маломощным или среднемощным, или собрать его на диодах. Конденсатор С5 должен быть на напряжение не ниже 16V. Конденсатор С6 — на напряжение не ниже 360V.

Счетчик CD4040 можно заменить на К561ИЕ20, К561ИЕ16 или CD4020.

Данное устройство не планировалось делать серийно, поэтому, печатная плата не разрабатывалась. Все смонтировано на покупной макетной печатной плате.

Основной блок расположен сзади холодильника, недалеко от компрессора. Термодатчик помещен в герметичный корпус (стеклянную бутылочку от лекарства, с резиновой пробкой) и расположен внутри морозильной камеры. Датчик связан с основным блоком экранированным кабелем.

Максимальную продолжительность непрерывной работы компрессора можно установить подбором сопротивления R9, но при этом будет изменяться частота прерывания звукового сигнала.

Тон звучания сигнализации можно установить подбором сопротивления R10.

Лыжин Р. РК-07-08.

Общие сведения о блоке управления и его конструкции

Общие сведения о блоке управления и его конструкции

Блок управления является частью центрального процессора (ЦП) компьютера, который управляет работой процессора. Он был включен как часть архитектуры фон Неймана Джона фон Неймана. Блок управления отвечает за то, чтобы сообщить памяти компьютера, арифметическому / логическому устройству и устройствам ввода и вывода, как реагировать на инструкции, отправленные процессору.Он извлекает внутренние инструкции программ из основной памяти в регистр инструкций процессора, и на основе содержимого этого регистра блок управления генерирует управляющий сигнал, который контролирует выполнение этих инструкций.

Блок управления работает, получая входную информацию, которую он преобразует в управляющие сигналы, которые затем отправляются в центральный процессор. Затем процессор компьютера сообщает подключенному оборудованию, какие операции выполнять. Функции, выполняемые блоком управления, зависят от типа ЦП, поскольку архитектура ЦП варьируется от производителя к производителю.Примеры устройств, для которых требуется CU:

  • Управляющие процессоры (ЦП)
  • Графические процессоры (ГП)

Функции блока управления —

  1. Он координирует последовательность перемещения данных в , из множества субблоков процессора и между ними.
  2. Он интерпретирует инструкции.
  3. Управляет потоком данных внутри процессора.
  4. Он принимает внешние инструкции или команды, которые преобразует в последовательность управляющих сигналов.
  5. Он управляет многими исполнительными модулями (например, ALU, буферами данных и регистрами), содержащимися в ЦП.
  6. Он также выполняет несколько задач, таких как выборка, декодирование, обработка выполнения и сохранение результатов.

Типы блоков управления —
Существует два типа блоков управления: фиксированный блок управления и микропрограммируемый блок управления.



  1. Аппаратный блок управления —
    В аппаратном блоке управления сигналы управления, которые важны для управления выполнением инструкций, генерируются специально разработанными аппаратными логическими схемами, в которых мы не можем изменить метод генерации сигналов без физического изменения структуры схемы.Код операции инструкции содержит основные данные для генерации управляющего сигнала. В декодере команд декодируется код операции. Декодер команд составляет набор из множества декодеров, которые декодируют различные поля кода операции команды.

    В результате несколько выходных линий, выходящих из декодера команд, получают значения активных сигналов. Эти выходные линии подключены к входам матрицы, формирующей управляющие сигналы для исполнительных устройств компьютера. Эта матрица реализует логические комбинации декодированных сигналов из кода операции команды с выходами матрицы, которая генерирует сигналы, представляющие последовательные состояния блока управления, и с сигналами, поступающими извне процессора, например.грамм. сигналы прерывания. Матрицы построены аналогично массивам программируемой логики.

    Управляющие сигналы для выполнения инструкции должны генерироваться не в единичный момент времени, а в течение всего временного интервала, соответствующего циклу выполнения инструкции. Следуя структуре этого цикла, в блоке управления организована соответствующая последовательность внутренних состояний.

    Ряд сигналов, генерируемых матрицей генератора управляющих сигналов, отправляется обратно на входы следующей матрицы генератора управляющих состояний.Эта матрица объединяет эти сигналы с сигналами синхронизации, которые генерируются блоком синхронизации на основе прямоугольных шаблонов, обычно поставляемых кварцевым генератором. Когда новая инструкция поступает в блок управления, блоки управления находятся в начальном состоянии выборки новой инструкции. Декодирование инструкции позволяет блоку управления входить в первое состояние, связанное с выполнением новой инструкции, которое длится до тех пор, пока синхронизирующие сигналы и другие входные сигналы, такие как флаги и информация о состоянии компьютера, остаются неизменными.Изменение любого из ранее упомянутых сигналов стимулирует изменение состояния блока управления.

    Это приводит к тому, что для матрицы генератора сигналов управления генерируется новый соответствующий вход. Когда появляется внешний сигнал (например, прерывание), блок управления переходит в следующее состояние управления, которое является состоянием, связанным с реакцией на этот внешний сигнал (например, обработкой прерывания). Значения флагов и переменных состояния компьютера используются для выбора подходящих состояний для цикла выполнения инструкции.

    Последними состояниями в цикле являются состояния управления, при которых начинается выборка следующей инструкции программы: отправка содержимого счетчика программ в буферный регистр адреса основной памяти и затем чтение командного слова в регистр команд компьютера. Когда текущая инструкция является инструкцией остановки, завершающей выполнение программы, блок управления переходит в состояние операционной системы, в котором он ожидает следующей пользовательской директивы.

  2. Микропрограммируемый блок управления —
    Фундаментальное различие между структурой этих блоков и структурой аппаратного блока управления заключается в существовании управляющего хранилища, которое используется для хранения слов, содержащих закодированные управляющие сигналы, обязательные для выполнения инструкции.

    В микропрограммных блоках управления последующие командные слова загружаются в регистр команд обычным способом. Однако код операции каждой инструкции не декодируется напрямую, чтобы обеспечить немедленную генерацию управляющего сигнала, но он содержит начальный адрес микропрограммы, содержащейся в управляющей памяти.

    • С одноуровневым хранилищем управления:
      В этом случае код операции команды из регистра команд отправляется в регистр адреса хранилища управления.На основе этого адреса первая микрокоманда микропрограммы, которая интерпретирует выполнение этой инструкции, считывается в регистр микрокоманды. Эта микрокоманда содержит в своей рабочей части закодированные управляющие сигналы, обычно в виде нескольких битовых полей. В наборах декодеров полей микрокоманды поля декодируются. Микрокоманда также содержит адрес следующей микрокоманды данной микропрограммы инструкции и поле управления, используемое для управления действиями генератора адресов микрокоманды.

      Последнее упомянутое поле определяет режим адресации (операция адресации), который будет применяться к адресу, встроенному в текущую микрокоманду. В микрокомандах наряду с режимом условной адресации этот адрес уточняется с помощью флагов состояния процессора, которые представляют состояние вычислений в текущей программе. Последняя микрокоманда в инструкции данной микропрограммы — это микрокоманда, которая извлекает следующую команду из основной памяти в регистр команд.

    • С двухуровневым хранилищем управления:
      В этом, в блоке управления с двухуровневым хранилищем управления, помимо управляющей памяти для микрокоманд, включена память нано-команд. В таком блоке управления микрокоманды не содержат закодированных сигналов управления. Операционная часть микрокоманд содержит адрес слова в памяти наноинструкций, которое содержит закодированные управляющие сигналы. Память нано-инструкций содержит все комбинации управляющих сигналов, которые появляются в микропрограммах, которые интерпретируют полный набор инструкций данного компьютера, записанный один раз в форме нано-инструкций.

      Таким образом избегается ненужное сохранение одинаковых рабочих частей микрокоманд. В этом случае слово микрокоманды может быть намного короче, чем с одноуровневым хранилищем управления. Это дает намного меньший размер в битах памяти микрокоманд и, как следствие, гораздо меньший размер всей управляющей памяти. Память микрокоманд содержит элемент управления для выбора последовательных микрокоманд, в то время как эти управляющие сигналы генерируются на основе нано-инструкций.В нано-инструкциях управляющие сигналы часто кодируются с использованием метода 1 бит / 1 сигнала, что исключает декодирование.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Изучите все концепции GATE CS с бесплатными живыми классами на нашем канале YouTube.

Конструкция блока управления | Учебник по организации и архитектуре компьютера

Блок управления подразделяется на две основные категории:

  1. Проводное управление
  2. Микропрограммное управление

Проводное управление

Организация Hardwired Control включает логику управления, которая должна быть реализована с помощью вентилей, триггеров, декодеров и других цифровых схем.

На следующем изображении показана блок-схема организации Hardwired Control.

  • Аппаратное управление состоит из двух декодеров, счетчика последовательностей и ряда логических вентилей.
  • Команда, полученная из блока памяти, помещается в регистр команд (IR).
  • Компонент регистра команд включает в себя: I бит, код операции и биты с 0 по 11.
  • Код операции в битах с 12 по 14 кодируется декодером 3 x 8.
  • Выходы декодера обозначены символами от D0 до D7.
  • Код операции в бите 15 передается на триггер, обозначенный символом I.
  • Коды операций с битов с 0 по 11 применяются к логическим элементам управления.
  • Счетчик последовательностей (SC) может вести двоичный счет от 0 до 15.

Микропрограммное управление

Организация микропрограммного управления реализована с использованием программного подхода.

В микропрограммном управлении микрооперации выполняются путем выполнения программы, состоящей из микрокоманд.

На следующем изображении показана блок-схема организации микропрограммного управления.

  • Регистр адреса управляющей памяти определяет адрес микрокоманды.
  • Предполагается, что управляющая память представляет собой ПЗУ, в котором постоянно хранится вся управляющая информация.
  • Регистр управления хранит микрокоманду, извлеченную из памяти.
  • Микрокоманда содержит управляющее слово, которое определяет одну или несколько микроопераций для процессора данных.
  • Во время выполнения микроопераций следующий адрес вычисляется в следующей схеме генератора адресов и затем передается в регистр адреса управления для чтения следующей микрокоманды.
  • Генератор следующего адреса часто называют микропрограммным секвенсором, поскольку он определяет последовательность адресов, считываемую из управляющей памяти.

Блок-схема блока управления.

Контекст 1

… в этой статье мы опишем дизайн и разработку интерфейсной карты на основе микроконтроллера, используемой для управления и мониторинга работы источника высокого напряжения 120 кВ / 50 мА (HVPS). Этот источник питания используется для вывода пучка протонов из микроволнового источника ионов в проекте ADSS. В VECC разрабатывается протонный циклотрон с высокой интенсивностью 10 МэВ и 5 мА.В настоящее время мы разрабатываем микроволновый ионный источник с частотой 2,45 ГГц, который будет доставлять непрерывный пучок протонов 20 мА при 100 кэВ [1]. Наконец, этот пучок будет введен в компактный циклотрон на 10 МэВ для дальнейшего ускорения. Объем проекта ADSS заключается в устранении проблемного долгоживущего компонента отработавшего топлива, а также в использовании огромных ресурсов тория в стране для производства ядерной энергии. Этот проект является небольшой частью более крупных программ разработки ускорителей ADSS в DAE. Пучок протонов выводится путем приложения высокого напряжения (100 кВ) к палубе источника ионов и выводных электродов при потенциале земли.Этот источник питания расположен рядом с источником, где ожидается большое количество излучения. Для надежной и безопасной работы источника питания высокого напряжения была спроектирована и разработана интерфейсная карта на основе микроконтроллера для удаленного управления источником питания высокого напряжения в дополнение к некоторым блокировкам, таким как отказ вакуума, отсутствие воды и т. Д. Связь между картой и ПК осуществляется с использованием Кабель RS232. Пользователь может управлять системой с передней панели компьютера, разработанного с использованием программного обеспечения LABVIEW 7.1.Прошивка карты была разработана с использованием программного обеспечения KEIL-C, а программатор, который используется для развертывания программы в микроконтроллере, — HEX100. Мы также сохранили некоторые положения в выводе микроконтроллера для будущих улучшений, таких как TCP-IP, добавление RS485. Система управления HVPS состоит из интерфейсной платы на основе микроконтроллера, которая содержит два последовательных ЦАП с разрешением 12 бит для обеспечения ссылок на HVPS. Поскольку HVPS требует 0–10 В для линейного изменения от 0 до 120 кВ, тогда как ЦАП обеспечивает выход только от 0 до 5 В, поэтому нам потребовались дополнительные схемы, которые могут преобразовать это 0–5 В в 0–10 В.Для этой цели мы использовали схему усилителя постоянного тока на основе ОУ с коэффициентом усиления «2» или, можно сказать, схему «удвоителей напряжения», которая может подавать требуемые напряжения. Хотя добавление этой схемы снижает разрешение на 1 бит, то есть общее разрешение в 11 бит, таким образом, когда ЦАП выдает напряжение с шагом 1,22 мВ (5/4096), схема удвоителя напряжения, наконец, дает выход с шагом 2,44 мВ. . Таким образом, HVPS получает опорное напряжение с шагом 2,44 мВ и, следовательно, HVPS не может определять напряжение, которое находится в диапазоне от 0 до 2.44 мВ, поэтому разрешение конечного выхода становится 11 бит. Для безопасности получения опорного напряжения не более 10В на конечном выходе схемы удвоителей напряжения предусмотрен стабилитрон 10В. Блок-схема, представленная выше на рисунке 1, дает более понятный подход к усвоению вышеупомянутого пункта. Для получения фактических показаний HVPS обратная связь HVPS была установлена ​​на 0–10 В, что соответствует 0–120 кВ соответственно. Этот 0-10 В далее отправляется в схему делителя напряжения, которая преобразует 0-10 В в 0-5 В, чтобы его мог правильно определить 12-битный последовательный АЦП.Как и последовательный ЦАП, последовательный АЦП может воспринимать только напряжения в диапазоне 0-5 В постоянного тока. Из-за добавления схемы делителя напряжения разрешение здесь также снижено на один бит, то есть общее разрешение составляет 11 бит, что больше требуемого. Итак, наконец, микроконтроллер получает этот 12-битный сигнал, обрабатывает его, совместимый с LABVIEW 7.1, и отправляет его на компьютер через кабель RS232. Существуют некоторые релейные блокировки, которые предназначены для контроля и управления необходимыми параметрами, такими как отсутствие воды, отказ вакуума, блокировки дверей и т. Д.Механизмы блокировки можно понять так, что все реле содержат по крайней мере одно NO (нормально разомкнутое) и одно NC (нормально замкнутое) соединение. Предположим, что должен быть обнаружен сбой воды, тогда один провод реле потока подключен к выводу микроконтроллера, который считывает высокий логический уровень и программирует микроконтроллер для продолжения опроса этого вывода, сделав этот вывод на входном выводе. Когда происходит сбой воды, этот вывод высокого логического уровня переходит в низкий логический уровень, и микроконтроллер может легко обнаружить это и включить реле для зуммера или свечения светодиода.Для управления релейной схемой используется транзистор между выводом микроконтроллера и катушкой реле для включения реле. Поперек катушки реле также установлен диод, который действует как диод свободного хода. Теперь последняя часть, которая представляет собой связь между ПК и микроконтроллером [2, 3], осуществляется путем отправки и получения сигнала с использованием протокола RS232 со скоростью 9600 бод. Пользователь может управлять всей программой и контролировать ее на передней панели компьютера. . Программа передней панели была встроена в LABVIEW 7.1. Он предоставляет очень эффективные и экономящие время инструменты для разработки очень мощной и привлекательной передней панели. Программная часть микроконтроллера была запрограммирована в программном обеспечении KEIL-C, которое поддерживает как язык ассемблера, так и язык C. Мы использовали язык C, поскольку его легко понять и интерпретировать. Использование KEIL-C обеспечивает легкодоступную техническую поддержку через веб-сайт и в меню справочных инструментов. Блок-схема, показанная на рисунке 1, содержит микроконтроллер AT89S8252, основанный на архитектуре 8051 Atmel make [4], имеющий 8 Кбайт загружаемой флэш-памяти, 2 Кбайт EEPROM, 256 байтов ОЗУ, 32-контактные линии ввода-вывода, полнодуплексный последовательный порт. .Кроме того, AT89S8252 имеет статическую логику для работы до нулевой частоты. Он также поддерживает два режима энергосбережения, выбираемых программным способом. В режиме ожидания процессор останавливается, а ОЗУ разрешается; таймеры / счетчики, последовательный порт и система прерываний для продолжения работы. В режиме пониженного энергопотребления содержимое ОЗУ сохраняется, но осциллятор «замораживается», отключаются все другие функции микросхемы до тех пор, пока не появится следующий сигнал прерывания или аппаратный сброс. Ссылка на HVPS предоставляется с использованием 12-битного последовательного ЦАП i.е. МСР-4922 [5]. MCP-4922 — это устройство с 2,7-5,5 В, малым энергопотреблением, низким DNL с выходом с двойной буферизацией и интерфейсом SPI. Он обеспечивает высокую точность и низкий уровень шума. Это устройство также включает схему сброса при включении питания (POR) для обеспечения надежного включения. Изготовлен по микрочиповой технологии; один выход ЦАП используется для обеспечения опорного напряжения, а другой — для подачи опорного тока в HVPS. Считывание с HVPS контролируется с помощью 12-битного последовательного АЦП i.е. MCP 3208 [6], который может принимать 8 каналов ввода-вывода. Устройство MCP 3208 представляет собой 12-битный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения со встроенной схемой выборки и хранения. MCP3208 программируется для обеспечения четырех пар псевдодифференциальных входов или восьми одиночных входов. Дифференциальная нелинейность (DNL) указана на уровне ± 2LSB. В этом АЦП может быть достигнута скорость преобразования до 100 кбит / с. Для правильной работы ЦАП и АЦП мы использовали соответствующую заземляющую пластину в разводке печатной платы.В схемах делителя и удвоителя напряжения находится микросхема LM324, имеющая счетверенный OP-AMP [7]. Все сопротивления, которые используются в этой интерфейсной карте, составляют 0,25 Вт. Правильная заземляющая пластина, соответствующая ширина дорожки и установка фильтрующего конденсатора емкостью 0,1 мкФ между пластиной питания и землей рядом с устройством помогают снизить шум. По возможности использовался экранированный кабель для дальнейшего снижения шума. На рисунке 3 показана интерфейсная карта, изготовленная и протестированная в нашей лаборатории. После тщательного изучения требований и спецификаций управляющей части HVPS был разработан блок управления на основе микроконтроллера и протестирован в автономном режиме.В ближайшее время мы подключим его к HVPS для онлайн-тестирования. Авторы благодарны всей команде ADSS и персоналу PSI за их поддержку и …

Контекст 2

… в этом документе мы опишем дизайн и разработку интерфейсной карты на основе микроконтроллера, используемой для управления и мониторинга работы. источника питания высокого напряжения 120 кВ / 50 мА (HVPS). Этот источник питания используется для вывода пучка протонов из микроволнового источника ионов в проекте ADSS.В VECC разрабатывается протонный циклотрон с высокой интенсивностью 10 МэВ и 5 мА. В настоящее время мы разрабатываем микроволновый ионный источник с частотой 2,45 ГГц, который будет доставлять непрерывный пучок протонов 20 мА при 100 кэВ [1]. Наконец, этот пучок будет введен в компактный циклотрон на 10 МэВ для дальнейшего ускорения. Объем проекта ADSS заключается в устранении проблемного долгоживущего компонента отработавшего топлива, а также в использовании огромных ресурсов тория в стране для производства ядерной энергии. Этот проект является небольшой частью более крупных программ разработки ускорителей ADSS в DAE.Пучок протонов выводится путем приложения высокого напряжения (100 кВ) к палубе источника ионов и выводных электродов при потенциале земли. Этот источник питания расположен рядом с источником, где ожидается большое количество излучения. Для надежной и безопасной работы источника питания высокого напряжения была спроектирована и разработана интерфейсная карта на основе микроконтроллера для удаленного управления источником питания высокого напряжения в дополнение к некоторым блокировкам, таким как отказ вакуума, отсутствие воды и т. Д. Связь между картой и ПК осуществляется с использованием Кабель RS232.Пользователь может управлять системой с передней панели компьютера, разработанного с использованием программного обеспечения LABVIEW 7.1. Прошивка карты была разработана с использованием программного обеспечения KEIL-C, а программатор, который используется для развертывания программы в микроконтроллере, — HEX100. Мы также сохранили некоторые положения в выводе микроконтроллера для будущих улучшений, таких как TCP-IP, добавление RS485. Система управления HVPS состоит из интерфейсной платы на основе микроконтроллера, которая содержит два последовательных ЦАП с разрешением 12 бит для обеспечения ссылок на HVPS.Поскольку HVPS требует 0–10 В для линейного изменения от 0 до 120 кВ, тогда как ЦАП обеспечивает выход только от 0 до 5 В, поэтому нам потребовались дополнительные схемы, которые могут преобразовать это 0–5 В в 0–10 В. Для этой цели мы использовали схему усилителя постоянного тока на основе ОУ с коэффициентом усиления «2» или, можно сказать, схему «удвоителей напряжения», которая может подавать требуемые напряжения. Хотя добавление этой схемы снижает разрешение на 1 бит, то есть общее разрешение в 11 бит, таким образом, когда ЦАП выдает напряжение с шагом 1,22 мВ (5/4096), схема удвоителя напряжения, наконец, дает выходной сигнал с шагом 2.44 мВ. Таким образом, HVPS получает опорное напряжение с шагом 2,44 мВ и, следовательно, HVPS не может определять напряжение, которое находится в диапазоне от 0 до 2,44 мВ, поэтому разрешение конечного выхода становится 11 бит. Для безопасности получения опорного напряжения не более 10В на конечном выходе схемы удвоителей напряжения предусмотрен стабилитрон 10В. Блок-схема, представленная выше на рисунке 1, дает более понятный подход к усвоению вышеупомянутого пункта. Для получения фактических показаний HVPS обратная связь HVPS была установлена ​​на 0–10 В, что соответствует 0–120 кВ соответственно.Этот 0-10 В далее отправляется в схему делителя напряжения, которая преобразует 0-10 В в 0-5 В, чтобы его мог правильно определить 12-битный последовательный АЦП. Как и последовательный ЦАП, последовательный АЦП может воспринимать только напряжения в диапазоне 0-5 В постоянного тока. Из-за добавления схемы делителя напряжения разрешение здесь также снижено на один бит, то есть общее разрешение составляет 11 бит, что больше требуемого. Итак, наконец, микроконтроллер получает этот 12-битный сигнал и обрабатывает его, совместимый с LABVIEW 7.1 и отправляет его на компьютер через кабель RS232. Есть несколько релейных блокировок, которые предназначены для мониторинга и управления необходимыми параметрами, такими как отсутствие воды, отказ вакуума, блокировки дверей и т. Д. Механизмы блокировок можно понять так, что все реле содержат по крайней мере одно нормально разомкнутое (нормально разомкнутое) и одно нормально замкнутое ( нормально закрытый) соединение. Предположим, что должен быть обнаружен сбой воды, тогда один провод реле потока подключен к выводу микроконтроллера, который считывает высокий логический уровень и программирует микроконтроллер для продолжения опроса этого вывода, сделав этот вывод на входном выводе.Когда происходит сбой воды, этот вывод высокого логического уровня переходит в низкий логический уровень, и микроконтроллер может легко обнаружить это и включить реле для зуммера или свечения светодиода. Для управления релейной схемой используется транзистор между выводом микроконтроллера и катушкой реле для включения реле. Поперек катушки реле также установлен диод, который действует как диод свободного хода. Теперь последняя часть, которая представляет собой связь между ПК и микроконтроллером [2, 3], осуществляется путем отправки и получения сигнала с использованием протокола RS232 со скоростью передачи 9600 бод.Пользователь может управлять и контролировать всю программу на передней панели компьютера. Программа передней панели была встроена в LABVIEW 7.1. Он предоставляет очень эффективные и экономящие время инструменты для разработки очень мощной и привлекательной передней панели. Программная часть микроконтроллера была запрограммирована в программном обеспечении KEIL-C, которое поддерживает как язык ассемблера, так и язык C. Мы использовали язык C, поскольку его легко понять и интерпретировать. Использование KEIL-C обеспечивает легкодоступную техническую поддержку через веб-сайт и в меню справочных инструментов.Блок-схема, показанная на рисунке 1, содержит микроконтроллер AT89S8252, основанный на архитектуре 8051 Atmel make [4], имеющий 8 Кбайт загружаемой флэш-памяти, 2 Кбайт EEPROM, 256 байтов ОЗУ, 32-контактные линии ввода-вывода, полнодуплексный последовательный порт. . Кроме того, AT89S8252 имеет статическую логику для работы до нулевой частоты. Он также поддерживает два режима энергосбережения, выбираемых программным способом. В режиме ожидания процессор останавливается, а ОЗУ разрешается; таймеры / счетчики, последовательный порт и система прерываний для продолжения работы.В режиме пониженного энергопотребления содержимое ОЗУ сохраняется, но осциллятор «замораживается», отключаются все другие функции микросхемы до тех пор, пока не появится следующий сигнал прерывания или аппаратный сброс. Ссылка на HVPS предоставляется с использованием 12-битного последовательного ЦАП, то есть MCP-4922 [5]. MCP-4922 — это устройство с 2,7-5,5 В, малым энергопотреблением, низким DNL с выходом с двойной буферизацией и интерфейсом SPI. Он обеспечивает высокую точность и низкий уровень шума. Это устройство также включает схему сброса при включении питания (POR) для обеспечения надежного включения. Изготовлен по микрочиповой технологии; один выход ЦАП используется для обеспечения опорного напряжения, а другой — для подачи опорного тока в HVPS.Считывание с HVPS контролируется с помощью 12-битного последовательного АЦП, то есть MCP 3208 [6], который может принимать 8 каналов ввода-вывода. Устройство MCP 3208 представляет собой 12-битный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения со встроенной схемой выборки и хранения. MCP3208 программируется для обеспечения четырех пар псевдодифференциальных входов или восьми одиночных входов. Дифференциальная нелинейность (DNL) указана на уровне ± 2LSB. В этом АЦП может быть достигнута скорость преобразования до 100 кбит / с. Для правильной работы ЦАП и АЦП мы использовали соответствующую заземляющую пластину в разводке печатной платы.В схемах делителя и удвоителя напряжения находится микросхема LM324, имеющая счетверенный OP-AMP [7]. Все сопротивления, которые используются в этой интерфейсной карте, составляют 0,25 Вт. Правильная заземляющая пластина, соответствующая ширина дорожки и установка фильтрующего конденсатора емкостью 0,1 мкФ между пластиной питания и землей рядом с устройством помогают снизить шум. По возможности использовался экранированный кабель для дальнейшего снижения шума. На рисунке 3 показана интерфейсная карта, изготовленная и протестированная в нашей лаборатории. После тщательного изучения требований и спецификаций управляющей части HVPS был разработан блок управления на основе микроконтроллера и протестирован в автономном режиме.В ближайшее время мы подключим его к HVPS для онлайн-тестирования. Авторы благодарны всей команде ADSS и персоналу PSI за поддержку и …


4. Компьютерный блок управления

Блок управления компьютером — это блок управления, который является частью процессора компьютера. Блок управления извлекает внутренние инструкции программ из основной памяти в регистр инструкций процессора (компьютера) и на основе этого содержимого вырабатывает управляющие сигналы, которые контролируют выполнение этих инструкций.Управляющие сигналы распределяются по всем меньшим и большим элементам компьютера, которые участвуют в выполнении инструкций и нуждаются в управлении. Управляющие сигналы обычно передаются частью общей системной шины, называемой шиной управления .

В компьютерах есть два типа блоков управления:

  • проводные блоки управления
  • микропрограммируемые (микропрограммируемые) блоки управления.

Общая блок-схема проводного блока управления показана на рисунке ниже.

Блок-схема проводного блока управления компьютера

Название — проводной блок управления происходит от того, что часть блока управления — генератор управляющих сигналов — является проводным. Это означает, что управляющие сигналы, необходимые для управления выполнением инструкций, генерируются специально разработанными аппаратными логическими схемами, в которых мы не можем модифицировать метод генерации сигналов без физического изменения (перепроектирования) структуры схемы.

Основные данные для генерации сигнала управления содержатся в коде операции (код операции) инструкции. Код операции декодируется в декодере команд. Декодер команд составляет (в общем) набор из множества декодеров, которые декодируют различные поля операционного кода команды. В результате обычно несколько выходных линий, выходящих из декодера команд, получают значения активных сигналов. Эти линии подключены к входам матрицы, формирующей управляющие сигналы для исполнительных устройств компьютера.Эта матрица реализует логические комбинации декодированных сигналов из операционного кода инструкции с выходами из матрицы, которая генерирует сигналы, представляющие последовательные состояния блока управления, и с сигналами, поступающими извне процессора, например сигналы прерывания. Матрицы строятся аналогично программируемым логическим массивам (см. Лекцию III).

Управляющие сигналы для выполнения инструкции должны генерироваться не в единичный момент времени, а в течение всего временного интервала, соответствующего циклу выполнения инструкции.Следуя структуре этого цикла, в блоке управления организована соответствующая последовательность внутренних состояний. Ряд сигналов, генерируемых матрицей генератора управляющих сигналов, отправляется обратно на входы следующей матрицы генератора управляющих состояний. Эта матрица объединяет эти сигналы с сигналами синхронизации, генерируемыми блоком синхронизации, на основе прямоугольных шаблонов, обычно поставляемых кварцевым генератором. Когда новая инструкция поступает в блок управления, блоки управления находятся в начальном состоянии выборки новой инструкции.Декодирование инструкции заставляет блок управления входить в первое состояние, связанное с выполнением новой инструкции, которое длится до тех пор, пока синхронизирующие сигналы и другие входные сигналы, такие как флаги и информация о состоянии компьютера, остаются неизменными. Изменение любого из упомянутых сигналов стимулирует изменение состояния блока управления. Это приводит к тому, что для матрицы генератора сигналов управления генерируется новый соответствующий вход. Когда появляется внешний сигнал, например прерывание, блок управления переходит в следующее состояние управления, которое является состоянием, связанным с реакцией на этот внешний сигнал, например.грамм. обработка прерывания. Значения флагов и переменных состояния компьютера используются для выбора соответствующих состояний для цикла выполнения инструкции. Последними состояниями в цикле являются состояния управления, которые инициируют выборку следующей инструкции программы: отправка содержимого счетчика программ в буферный регистр адреса основной памяти и затем чтение командного слова в регистр команд компьютера. Когда текущая инструкция является инструкцией остановки, завершающей выполнение программы, блок управления переходит в состояние операционной системы, в котором он ожидает следующей пользовательской директивы.

Блок-схемы микропрограммных блоков управления показаны на следующих двух рисунках. Основное различие между этими структурами блоков и структурой аппаратного блока управления заключается в существовании управляющей памяти ( микропрограммной памяти ), которая используется для хранения слов, содержащих закодированные управляющие сигналы, необходимые для выполнения инструкции. В микропрограммных блоках управления последующие командные слова загружаются в регистр команд обычным образом.Однако код операции каждой инструкции не декодируется напрямую, чтобы обеспечить немедленную генерацию управляющего сигнала, но он составляет начальный адрес микропрограммы, содержащейся в управляющей памяти.

Теперь обсудим функционирование микропрограммного блока управления с блоком управления одним уровнем (см. Блок-схему ниже).

Операционный код команды из регистра команд отправляется в регистр адреса хранилища управления. На основе этого адреса первая микрокоманда микропрограммы, которую интерпретирует выполнения этой инструкции, считывается в регистр микрокоманды.Эта микрокоманда содержит в своей рабочей части закодированные управляющие сигналы, обычно в виде нескольких битовых полей. Поля декодируются в декодерах полей набора микрокоманд. Помимо полей сигнала управления кодированием, микрокоманда содержит адрес следующей микрокоманды данной микропрограммы инструкций и поле управления, используемое для управления действиями генератора адресов микрокоманды. Последнее упомянутое поле определяет режим адресации (операцию адресации), который будет применяться к адресу, встроенному в текущую микрокоманду.В микрокомандах с режимом условной адресации этот адрес модифицируется с использованием флагов состояния процессора, которые представляют состояние вычислений в текущей программе. Последняя микрокоманда в микропрограмме данной инструкции — это микрокоманда, которая извлекает следующую инструкцию из основной памяти в регистр команд.

Микропрограммный блок управления с одноуровневым накопителем управления

В блоке управления с двухуровневым хранилищем управления, помимо управляющей памяти для микрокоманд, имеется память наноинструкций (см. Рисунок ниже).В таком блоке управления микрокоманды не содержат закодированных сигналов управления. Операционная часть микрокоманд содержит адрес слова в памяти наноинструкций, которое содержит закодированные управляющие сигналы. Память наноинструкций содержит все комбинации сигналов управления, которые появляются в микропрограммах, которые интерпретируют полный набор команд данного компьютера, записанный один раз в форме наноинструкций. Таким образом избегается избыточное хранение одних и тех же рабочих частей микрокоманд.Слово микрокоманды в этом случае может быть намного короче, чем при одноуровневой памяти управления. Это дает гораздо меньший объем в битах памяти микрокоманд и, как следствие, гораздо меньший объем всей управляющей памяти. Память микрокоманд содержит элемент управления для выбора последовательных микрокоманд, при этом управляющие сигналы генерируются на основе наноинструкций. В наноинструкциях управляющие сигналы часто кодируются с использованием метода 1 бит / 1 сигнала, что исключает декодирование.Однако кодирование сигнала в многобитовых полях, требующих декодирования, также возможно.

Микропрограммный блок управления с двухуровневым накопителем управления

Микропрограммные блоки управления часто используются в конструкции современных микропроцессоров. Микропроцессоры серии INTEL x86 (США), применяемые в персональных компьютерах типа IBM PC, имеют микропрограммные блоки управления с одноуровневым хранилищем управления. Микропроцессоры Motorola серии 68xxx (США), использованные при создании персональных компьютеров Mackintosh компании Apple, имеют микропрограммные блоки управления с двухуровневыми накопителями управления.Микропроцессоры типа RISC, разработанные компаниями DECAlpha, Hewlett-Packard, Compaq, SUN, имеют зашитые блоки управления.


МИКРОПРОГРАММИРУЕМЫЕ БЛОКИ УПРАВЛЕНИЯ В ОТНОШЕНИИ АППАРАТНЫХ БЛОКОВ УПРАВЛЕНИЯ;

МИКРОПРОГРАММИРУЕМЫЕ БЛОКИ УПРАВЛЕНИЯ И АППАРАТНЫЕ УПРАВЛЕНИЯ; МИКРОПРОГРАММИРУЕМЫЕ БЛОКИ УПРАВЛЕНИЯ И АППАРАТНЫЕ УПРАВЛЕНИЯ:
КАК ДЕЙСТВИТЕЛЬНО РАБОТАЮТ КОМПЬЮТЕРЫ
Ричард Р. Эккерт
Кафедра компьютерных наук
Государственный университет Нью-Йорка
Бингемтон, Нью-Йорк 13901
Многое взято из бюллетеня SIGCSE, Vol.20, No. 3, сентябрь 1988 г., стр. 13–22

Введение

Для слишком большого числа студентов, изучающих информатику, уровень понимания того, как цифровые компьютеры на самом деле выполняют программы, никогда не выходит за рамки что «черная магия». Многие из они знают, что такое основные части компьютера и какие действия встречаются в каждом. Но в очень многих случаях они не могут собрать все воедино. и сформулировать четкую «общую картину» о том, что на самом деле происходит внутри машины. В этой статье мы представляем простую компьютерную архитектуру и подробно опишите два альтернативных способа в котором может быть организован его контрольный участок.

Базовый компьютер

Каждый студент, изучающий информатику, знает, что все традиционные цифровые компьютеры имеют две основные функциональные части: раздел пути данных в какая обработка происходит и секция управления, отвечающая за декодирование инструкций и оставление правильной последовательности управляющих сигналов чтобы обработка происходила в пути к данным. В основном есть два типы блоков управления: контроллеры с проводным подключением и микропрограммные контроллеры.Чтобы оценить разницу и увидеть, как на самом деле работают компьютеры, представляем очень простой компьютер. Блок-схема его участков пути к данным показан на рисунке 1.

Одна 12-битная шина обеспечивает обмен информацией между пары регистров в разделе пути данных. Регистры и Память RAM 256 X 12 бит управляется 16 сигналами управления. Большинство из регистры имеют сигналы загрузки (L) и включения (E). Активный L-сигнал для регистр заставляет содержимое шины синхронизироваться в этот регистр при следующем нарастающем импульсе системных часов.Активный сигнал E позволяет выходы регистра с тремя состояниями, тем самым делая его содержимое доступным в автобус. Таким образом, регистровый перенос, например, из регистра A для регистрации B потребуются активные управляющие сигналы EA и LB.

Обработка данных выполняется арифметико-логическим блоком (ALU), схемой который способен складывать или вычитать 12-битные числа, содержащиеся в его два входных регистра: аккумулятор (ACC) и регистр B. выполняется ALU, выбирается с помощью элемента управления Add (A) или Subtract (S). сигналы.Аккумулятор также содержит один триггер, который устанавливается всякий раз, когда его содержимое отрицательное (т.е. всякий раз, когда установлен ведущий бит, то есть отрицательное дополнение до 2). Значение этого «отрицательного флажка» обеспечивает ввод в контроллер / секвенсор и, как мы увидим, разрешает реализация инструкций условного перехода.

Оперативная память аппарата доступ к нему осуществляется путем помещения 8-битного адреса в регистр адреса памяти. (МАР). Активный управляющий сигнал чтения (R) в ОЗУ вызовет выбранное слово из RAM, которое должно появиться в регистре данных памяти (MDR).С другой стороны, активный сигнал записи (W) приведет к тому, что слово, содержащееся в в MDR для хранения в RAM по адресу, указанному MAR. Поскольку в этом простом компьютере нет портов ввода или вывода, все операции ввода / вывода отображается память. Другими словами, несколько ячеек памяти зарезервированы. для устройств ввода / вывода. Чтение памяти из любого из этих мест будет вызвать появление данных от соответствующего устройства ввода в видеорегистраторе; объем памяти запись в них приведет к отправке данных из MDR на соответствующий устройство вывода.Слово, хранящееся в любой заданной ячейке памяти, может быть данными для управляться компьютером или закодированной инструкцией, которая определяет действие, которое следует предпринять.

Раздел пути данных также содержит программный счетчик (ПК), функция которого он указывает на адрес в ОЗУ следующей инструкции, которая должна быть выполнена. Управляющий сигнал счетчика программы увеличения (IP) вызывает содержимое ПК увеличить на единицу. Поскольку, как мы увидим, инструкции по этому машины длиной в одно слово, это обеспечивает простой механизм для последовательного выполнение инструкции.Кроме того, есть регистр инструкций (IR). который содержит инструкцию, которая должна быть выполнена, и предоставляет ее код операции к контроллеру / секвенсору.

Компьютерная инструкция Комплект

Инструкция на нашем простом компьютере состоит из одного 12-битного слова. В ведущие четыре бита образуют код операции (код операции), который определяет действие, которое необходимо предпринять, а оставшиеся 8 бит, когда они используются, указывают на память адрес одной из инструкций операнды.Для тех инструкций, у которых есть два операнда, другой операнд всегда содержится в аккумуляторе.

Таблица 1 дает восемь инструкций, которые формируют набор инструкций, который мы имеем выбрал для нашей машины. В таблице также показана последовательность управления. сигналы, необходимые для выполнения каждой из инструкций в машине набор инструкций и для получения следующей инструкции. В каждом случае показаны переводы регистров, необходимые для выполнения каждого шага. Например, в случае инструкции LDA (аккумулятор нагрузки) первый шаг состоит из копирования адреса операнда, содержащегося в наименее значимых 8 бит командного регистра в адресный регистр памяти.Таким образом сигналы управления EI (разрешение IR) и LM (нагрузка MAR) активны. Следующий Шаг заключается в считывании операнда из памяти в регистр данных памяти. Активный сигнал R (чтение из памяти) выполняет эту задачу. Требуется последний шаг выполнение инструкции LDA означает копирование содержимого данных памяти зарегистрируйтесь в аккумулятор. Активный ED (включить MDR) и LA (аккумулятор нагрузки) сделать трюк.

Проводной блок управления

Рисунок 2 — это блок-схема, показывающая внутреннюю организацию проводного блок управления для нашего простого компьютера.Вход в контроллер состоит из 4-битного кода операции инструкции, которая в настоящее время содержится в инструкции Регистр и отрицательный флаг от аккумулятора. Контроллер выход представляет собой набор из 16 управляющих сигналов, которые поступают в различные регистры и в память компьютера, в дополнение к сигналу HLT, который активируется всякий раз, когда ведущий бит кода операции равен единице. Контроллер состоит из следующих функциональных блоков: счетчик звонков, инструкция декодер и матрица управления.

Счетчик звонков выдает последовательность из шести последовательных активных сигналов. этот цикл непрерывно. Синхронизируется системными часами, счетчик звонков сначала активирует свою линию T0, затем свою линию T1 и так далее. После Т5 активен, последовательность снова начинается с T0. На рисунке 3 показано, как кольцо счетчик может быть организован внутри.

Декодер команд принимает свои четырехбитные входные данные из поля кода операции. регистра команд и активирует один и только один из 8 выходов линий.Каждая строка соответствует одной из инструкций в компьютерной набор инструкций. На рисунке 4 показана внутренняя организация этого декодера.

Самая важная часть проводного контроллера — это управление матрица. Он принимает входные данные от счетчика звонков и декодера команд. и обеспечивает правильную последовательность сигналов управления. Рисунок 5 — это схема. о том, как можно подключить управляющую матрицу для нашей простой машины. Понимать как эта диаграмма была получена, мы должны внимательно посмотреть на машину набор инструкций (таблица 1).В таблице 2 показано, какие управляющие сигналы должны быть активен при каждом импульсе счетчика звонков для каждой инструкции в компьютере набор инструкций (и для операции выборки инструкций). Стол был подготовить, просто записав инструкции в левом столбце. (В схеме это будут выходные линии декодера). Различные управляющие сигналы размещаются горизонтально вдоль верхней части стола. Записи в таблицу состоят из моментов (импульсы кольцевого счетчика T0, T1, T2, T3, T4 или T5), при котором каждый управляющий сигнал должен быть активен, чтобы выполнить инструкцию.Эту таблицу очень легко подготовить, прочитав от информации для каждой инструкции, приведенной в Таблице 1. Например, Операция выборки имеет управляющие сигналы EP и LM, активные при подсчете количества звонков. 1, а ED, LI и IPC активны при подсчете количества звонков 2. Следовательно, первая строка (Выборка) таблицы 2 имеет T0, введенное ниже EP и LM, T1 ниже R и T2 ниже IP, ED и LI.

После подготовки таблицы 2 логика, необходимая для каждого элемента управления сигнал легко получается. Для каждого оператора И выполняется между любые активные сигналы счетчика звонков (Ti), которые были введены в сигнал столбец и соответствующая инструкция, содержащаяся в крайнем левом столбец.Если столбец имеет более одной записи, результат операции И будет ИЛИ вместе для получения окончательного контрольного сигнала. Например, LM столбец имеет следующие записи: T0 (выборка), T3, связанный с LDA инструкция и T3, связанный с инструкцией STA. Следовательно логика для этого сигнала:

LM = T0 + T3 * LDA + T3 * STA

Это означает, что управляющий сигнал LM будет активирован всякий раз, когда любой из выполняются следующие условия: (1) вызывной импульс T0 (первый шаг выборка инструкций) активна, или (2) инструкция LDA находится в IR и счетчик звонков выдает импульс 3 или (3) и команда STA в ИК и кольцевой счетчик выдает импульс 3.

Записи в строке JN (Jump Negative) этой таблицы требуют некоторых дальнейшее объяснение. Сигналы LP и EI активны в течение T3 для этого. инструкция тогда и только тогда, когда аккумулятор установлен отрицательный флаг. Поэтому записи, которые появляются над этими сигналы для инструкции JN — T3 * NF, что означает, что состояние отрицательный флаг должен быть установлен И для управляющих сигналов LP и EI.

На рисунке 6 приведены логические уравнения, необходимые для каждого элемента управления. сигналы, используемые на нашей машине.Эти уравнения взяты из таблицы 2, как объяснено выше. Принципиальная схема управляющей матрицы (рисунок 5) строится непосредственно из этих уравнений.

Следует отметить, что строка HLT из декодера инструкций не попадает в контрольную матрицу, вместо этого этот сигнал поступает прямо в схема (не показана), которая остановит часы и, таким образом, прекратит выполнение.

A Микропрограммируемый блок управления

Как мы видели, контроллер заставляет инструкции выполняться выдача определенного набора управляющих сигналов при каждом ударе системных часов.Каждый набор выдаваемых управляющих сигналов вызывает одну базовую операцию (микрооперацию), например, передача регистров, чтобы происходить в разделе пути данных компьютер. В случае блока управления с проводным подключением матрица управления отвечает за отправку необходимой последовательности сигналов.

Альтернативный способ генерации сигналов управления — микропрограммируемый контроль. Чтобы понять этот метод, удобно подумать о наборы управляющих сигналов, которые вызывают определенные микрооперации, как являясь «микрокомандами», которые могут храниться в памяти.Каждый бит микрокоманда может соответствовать одному управляющему сигналу. Если бит установить означает, что сигнал управления будет активен; если очищен сигнал будет неактивным. Последовательности микрокоманд могут быть сохранены в внутренний контроль» объем памяти. Тогда может быть вызвано выполнение инструкции на машинном языке. путем выборки правильной последовательности микрокоманд из управляющей памяти и отправляя их в раздел пути данных компьютера. Последовательность микрокоманд, реализующих инструкцию на внешнем компьютере известен как микропрограмма.Таким образом, набор команд компьютера определяется набором микропрограмм, «микропрограммой», хранится в памяти контроллера. Блок управления компьютера с микропрограммным управлением — это, по сути, компьютер внутри компьютера.

На рисунке 7 представлена ​​блок-схема микропрограммного блока управления, который может использоваться для реализации набора команд описанного нами компьютера выше. Сердцем контроллера является управляющая память 32 X 24 ROM в которые могут быть сохранены до 32 24-битных микрокоманд.Каждый состоит двух основных полей: поля управляющего сигнала шириной 16 бит и поля сигнала управления шириной 8 бит поле следующего адреса. Каждый бит в поле управляющего сигнала соответствует один из управляющих сигналов, рассмотренных выше. Поле следующего адреса содержит биты, которые определяют адрес следующей микрокоманды, которую нужно выбрать из ПЗУ управления. Мы скоро увидим детали того, как эти биты работают. Слова, выбранные из ПЗУ управления, поступают в регистр микрокоманд. Этот 24-битный регистр аналогичен регистру внешней машины. регистр инструкций.В частности, ведущие 16 бит (управляющий сигнал поле) регистра микрокоманд подключаются к управляющему сигналу линии, которые идут к различным компонентам внешней машины раздел пути к данным.

Адреса в управляющее ПЗУ поступают из регистра микросчетчика, что аналогично внешней машине счетчик команд. Микросчетчик, в свою очередь, получает входные данные от мультиплексор, который выбирает из: (1) выхода адресного ПЗУ, (2) инкремент текущего адреса или (3) адрес, хранящийся в следующем адресе поле текущей микрокоманды.Логика выбора одного из них Вскоре будут объяснены три альтернативы.

Адресное ПЗУ контроллера питается от внешнего компьютера регистр инструкций. Адресное ПЗУ отображает код операции инструкции в настоящее время содержится в поле кода операции регистра команд для начальный адрес соответствующей микропрограммы в ПЗУ управления. Нулевой адрес адресного ПЗУ содержит адрес ПЗУ управления процедура получения; адреса друг друга в адресном ПЗУ соответствуют одному кодов операций компьютера набор инструкций.В таблице 3 показано содержимое адресного ПЗУ для набор инструкций нашего простого компьютера. Чтобы увидеть, как работает адресное ПЗУ, предположим, что инструкция ADD была загружена во внешний компьютер регистр инструкций. Поскольку код операции инструкции ADD равен 3, число, хранящееся в ячейке 3 адресного ПЗУ (а 9), является начальным адресом в управляющем ПЗУ микропрограммы, реализующей инструкцию ADD.

Детали микрокоманды Следующее поле адреса показано на рисунке 8.5-битный CRJA (Control ROM Jump Подполе Address) содержит адрес микрокоманды. Таким образом, адрес следующей микрокоманды можно получить из текущей микрокоманды. Это позволяет переходить к другим разделам микропрограммы. Комбинация бит MAP, бит CD (условие) и отрицательный флаг из аккумулятор внешней машины обеспечивает вход в логику, которая питает выберите строки мультиплексора и тем самым определите, как адрес следующей микрокоманды.

Если бит MAP равен единице, логика, подключенная к мультиплексору select lines производит 01, который выбирает адресное ПЗУ. Следовательно адрес микропрограммы, соответствующей инструкции во внешнем регистр команд машины будут перенаправлены в управляющее ПЗУ. Должно быть ясно, что бит MAP должен быть установлен в последней микрокоманде «выборки» микропрограмма, так как именно в этот момент мы хотим инструкция к исполнению.

Если бит MAP равен нулю, а бит CD равен нулю (безусловный переход), логика мультиплексора выдает 10, которое выбирает поле CRJA текущая инструкция.Следовательно, следующая инструкция будет исходить из адрес, содержащийся в текущей инструкции поле следующего адреса. При MAP = 0 и CD = 1 (условная ветвь) логика который питает мультиплексор, будет выдавать либо 00, либо 10, в зависимости от от значения отрицательного флага. Если флаг установлен, это 10, что выбирает адрес перехода, содержащийся в текущей микрокоманде. Если отрицательный флаг сброшен, строки выбора мультиплексора получают 00, который вызывает выбор инкрементора.Следующая микрокоманда будет приходить со следующего адреса по порядку. Следует отметить, что с этой схемой, если мы не делаем ветвление, поле CRJA должно содержать адрес следующей микрокоманды, а бит CD должен быть очищенным. Это вызовет «ветвь к следующей микрокоманде » происходить. Единственное исключение из этого правила — последняя микрокоманда. в рамках микропрограммы. Обычно мы хотели бы вернуться к «принести» микропрограмма. Поскольку эта процедура начинается в ячейке ПЗУ управления 00000, этот адрес должен содержаться в поле CRJA, а CD должен быть 0.

Бит HLT используется для завершения выполнения. Если он установлен, часы который синхронизирует действия на всей машине, остановлен.

Обратите внимание, что микросчетчик запускается по нарастающему фронту тактового сигнала, и микрокоманда регистрируется по спаду. Таким образом, мы видим, что на каждом положительный фронт, микросчетчик получает адрес микрокоманды и представляет его в ПЗУ управления, у которого до следующего отрицательного фронта для вывода адресуемого управляющего слова в регистр микрокоманд.Поскольку все операции в секции пути данных запускаются по положительному фронту, есть достаточное время для сигналов, указанных в содержащемся управляющем слове в регистре микрокоманд выходить на все разделы внешнего машина. Последовательность фиксации адреса микрокоманды i + 1 в микросчетчик во время выполнения микрокоманды i (положительный фронт) и затем представление контрольного слова микрокоманды i + 1 микрокоманде регистр (отрицательный фронт) продолжается до тех пор, пока установленный бит HLT не остановит часы.

В таблице 4 показана микропрограмма, которая при загрузке в управляющее ПЗУ будет реализовывать набор команд компьютера, который мы описывали. Для каждой микрокоманды адрес ПЗУ управления был выражен в шестнадцатеричный, а содержимое — двоичное. Порядок битов в элементе управления Поле сигнала такое же, как показано в таблице 2: IP, LP, EP, LM, R, W, LD, ED, LI, EI, LA, EA, A, S, EU, LB, чтение слева направо. Последний четыре столбца таблицы 4 отображают состояние битов CD, MAP и HLT, и адрес перехода ПЗУ управления, выраженный в шестнадцатеричном формате.Чтобы уточнить, как работает микропрограмма, теперь дано описание «выборки» и JN (переход на негатив) микропрограммы.

«Привязка» микропрограмма занимает управляющие адреса ПЗУ 0, 1 и 2. Активный EP и биты управляющего сигнала LM в его первой микрокоманде вызывают регистр передача из программного счетчика в регистр адреса памяти должна произойти. MAR теперь будет содержать адрес в RAM следующей инструкции. С CD и MAP оба равны нулю (безусловная ветвь), следующая микрокоманда придет с адреса, хранящегося в поле CRJA (01) — следующее последовательное место.Микрокоманда, хранящаяся в этом месте активен только бит R. Таким образом, слово, хранящееся в ячейке памяти доступ к MAR (предположительно следующая инструкция) будет заблокирован в регистр данных памяти (MDR). Нули в CD и MAP снова вызывают микрокоманда, которую нужно получить с адреса, указанного в CRJA поле, (02). Биты активного управляющего сигнала для этой микрокоманды — ED, LI и IP. Первые два передают слово из MDR в Инструкцию. Зарегистрируйте, и последнее увеличивает счетчик программы.Новая инструкция безопасно находится в ИК, и ПК указывает на следующую инструкцию в последовательность. Мы завершили выборку инструкций. Поскольку поле MAP в последняя микрокоманда этой «выборки» микропрограмма равна 1, адрес следующей микрокоманды равен определяется адресным ПЗУ, которое, в свою очередь, зависит от кода операции инструкции, только что загруженной в регистр инструкций.

При выполнении инструкции JN предполагается, что управление передается по адресу, указанному младшими восемью битами числа содержится в регистре команд, если установлен отрицательный флаг.Если отрицательный флаг не установлен, выполнение должно продолжиться со следующей инструкции в последовательности. Давайте посмотрим, как микропрограмма хранится в ячейках ПЗУ управления. 0F, 10 и 11 реализуют этот условный переход. В первой микрокоманде ни один из битов сигнала управления не установлен. Таким образом, в раздел пути данных компьютера. Однако тот факт, что бит CD set означает, что ЕСЛИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ФЛАГ УСТАНОВЛЕН, следующая микрокоманда будет извлекаться из адреса управляющего ПЗУ, указанного в поле CRJA (11 в таком случае).Микрокоманда, хранящаяся в этом месте, имеет EI и биты управляющего сигнала LP установлены. Таким образом, содержимое регистра инструкций (младшие восемь битов) будут переданы в счетчик программы. Нули, хранящиеся в битах CD и MAP, вызывают следующую микрокоманду. быть полученным с адреса, содержащегося в поле CRJA — 00 в этом дело. Это начало «выборки» микропрограмма. Таким образом, мы видим, что если установлен отрицательный флаг, микропрограмма JN помещает адрес перехода в счетчик программы и передает в выборку рутина.Когда эта выборка будет выполнена, управление будет передано на адрес перехода.

Если, с другой стороны, отрицательный флаг НЕ УСТАНОВЛЕН, когда микропрограмма JN выполняется, то установленный бит CD в его первой микрокоманде вызывает текущий адрес, хранящийся в микросчетчике, будет увеличиваться. Таким образом следующая микрокоманда будет извлечена из ячейки 10. Эта микрокоманда также не имеет битов активных сигналов управления, но при CD = 0 и CRJA = 00 следующая микрокоманда будет первой в «выборке» рутина.Обратите внимание, что в этом случае инструкция JN просто возвращает нам к следующей выборке. Поскольку программный счетчик не был изменен, это выборка будет, как обычно, из следующей последовательной ячейки памяти.

Проводные и микропрограммные компьютеры

Следует отметить, что сегодня большинство компьютеров микропрограммируются. Причина в основном в гибкости. Как только блок управления проводной компьютер спроектирован и построен, практически невозможно изменить его архитектуру и набор инструкций.В случае микропрограммного компьютер, однако мы можем изменить компьютер набор команд, просто изменяя микропрограмму, хранящуюся в его элементе управления объем памяти. Фактически, взяв в качестве примера наш базовый компьютер, мы замечаем, что его четырехбитный код операции позволяет использовать до 16 инструкций. Следовательно, мы могли добавьте еще семь инструкций к набору инструкций, просто расширив свою микропрограмму. Для этого с проводной версией нашего компьютера потребует полной модернизации аппаратной части схемы контроллера.

Еще одним преимуществом использования микропрограммного управления является тот факт, что задача проектирования компьютера в первую очередь упрощается. В процесс определения архитектуры и набора инструкций теперь является одним из программное обеспечение (микропрограммирование) в отличие от проектирования оборудования. Тем не менее, для некоторых приложений все еще используются компьютеры с проводным подключением. Если скорость является соображением, может потребоваться проводка, так как быстрее получить оборудование выдает необходимые управляющие сигналы, чем иметь «программу» сделай это.

Сводка

Целью данной статьи было представить на примере различие между проводными и микропрограммными компьютерами. В процессе, есть надежда, что читатель понял, что на самом деле происходит внутри цифрового компьютера во время выполнения программы.

ЦИФРЫ:


Рис. 1. Простой базовый компьютер с одной шиной.


Рис. 2. Блок-схема проводного управления базового компьютера. единица

Рисунок 3.Внутренняя организация счетчика звонков


Рисунок 4. Внутренняя организация проводной инструкции Декодер


Рис. 5. Внутренняя организация проводной матрицы управления

IP = T2
Вт = T5 * STA
LP = T3 * JMP + T3 * NF * JN
LD = T4 * STA
LA = T5 * LDA + T4 * ДОБАВИТЬ + T4 * SUB
EA = T4 * STA + T3 * MBA
EP = T0
S = T3 * SUB
A = T3 * ДОБАВИТЬ
LI = T2
LM = T0 + T3 * LDA + T3 * STA
ED = T2 + T5 * LDA
R = T1 + T4 * LDA
EU = T3 * ADD + T3 * SUB
EI = T3 * LDA + T3 * STA + T3 * JMP + T3 * NF * JN
LB = T3 * MBA

Рисунок 6.Логические уравнения, необходимые для каждого из зашитых управляющие сигналы на базовом компьютере. Матрица управления станком разработан из этих уравнений.

Рис. 7. Микропрограммный блок управления для простого компьютера

ТАБЛИЦЫ:

Таблица 1. Набор инструкций для базового компьютера

Операционный код инструкции Реестр исполнения Кольцо активного контроля
Мнемоника Передача действий Импульсные сигналы
————————————————- ————————————————— ———————————
LDA 1 ACC <- (RAM) 1.MAR <- IR 3 EI, LM
(нагрузка ACC) 2. MDR <- RAM (MAR) 4 R
3. ACC <- MDR 5 ED, LA

STA 2 (RAM) <- ACC 1. MAR <- IR 3 EI, LM
(Магазин ACC) 2. MDR <- ACC 4 EA, LD
3. RAM (MAR) <- MDR 5 Вт

ДОБАВИТЬ 3 ACC <- ACC + В 1.ALU <- ACC + B 3 А
(добавить B в ACC) 2. ACC <- ALU 4 ЕС, Лос-Анджелес

ПОД 4 АКК <- АКК - B 1. ALU <- ACC - B 3 S
(Sub. B от ACC) 2. ACC <- ALU 4 ЕС, Лос-Анджелес

МБА 5 Б <- АКК 1. B <- A 3 шт., Фунт
(переместить ACC в B)

JMP 6 ПК <- RAM 1. ПК <- IR 3 EI, LP
(Перейти к
Адрес)

JN 7 ПК <- RAM 1.ПК <- IR 3 NF: EI, LP
(Перейти, если если отрицательный, если установлен NF
Отрицательный) установлен флаг

HLT 8-15 Секундомер

«Извлечь» ИК <- Далее 1. MAR <- ПК 0 EP, LM
Инструкция 2. MDR <- RAM (MAR) 1 р
3. IR <- MDR 2 ЭД, ЛИ, ИП

Таблица 2.Матрица моментов времени, в которые каждый управляющий сигнал Должен быть активен, чтобы получить
Выполните инструкции проводного базового компьютера

Управляющий сигнал: IP LP EP LM R W LD ED LI EI LA EA A S EU LB
Инструкция:
————————————————- —————————-
«Принять» Т2 Т0 Т0 Т1 Т2 Т2
LDA Т3 Т4 Т5 Т3 Т5
STA Т3 Т5 Т4 Т3 Т4
МБА Т3 Т3
ДОБАВИТЬ Т4 Т3 Т4
SUB Т4 Т3 Т4
JMP Т3 Т3
JN T3 * NF T3 * NF


Таблица 3.Адрес микропрограммированного базового компьютера ROM

Инструкция Адрес-ПЗУ Адрес Адрес-ПЗУ Содержание
Мнемоника (код операции инструкции) (Control-ROM Микро-
Обычный начальный адрес)
————————————————- ——————————
«Принять» 0 00
LDA 1 03
STA 2 06
ДОБАВИТЬ 3 09
SUB 4 0B
МБА 5 0D
JMP 6 0E
JN 7 0F
Доступно для 8-E 12-1E
Новые инструкции
HLT F 1F

Таблица 4.Микропрограмма, реализующая базовую компьютерную инструкцию Комплект

Микропрограмма Адрес-ПЗУ Микро- Сигналы управления: CD MAP HLT Адрес комментария
Имя Адресная инструкция ILELRWLELELEASEL бит бит бит следующий микро-
(Мнемоника) (Операционный код) Адрес PPPM DDIIAA UB Инструкция
————————————————- ————————————————— —————————-
«Принять» 0 00 0011000000000000 0 0 0 01 Следующий адрес CR = 01
01 0000100000000000 0 0 0 02 Следующий адрес CR = 02
02 1000000110000000 0 1 0 xx Получить адрес CR из адресного ПЗУ

LDA 1 03 0010000001000000 0 0 0 04 Nexr CR Address = 04
04 0000100000000000 0 0 0 05 Следующий адрес CR = 05
05 0000000100100000 0 0 0 00 Следующий адрес CR = 00 (выборка)

STA 2 06 0010000001000000 0 0 0 07 Следующий адрес CR = 07
07 0000001000010000 0 0 0 08 Следующий адрес CR = 08
08 0000010000000000 0 0 0 00 Следующий адрес CR = 00 (выборка)

ДОБАВИТЬ 3 09 0000000000001000 0 0 0 0A Следующий адрес CR = 0A
0A 0000000000100010 0 0 0 00 Следующий адрес CR = 00 (выборка)

ПОД 4 0B 0000000000000100 0 0 0 0C Следующий адрес CR = 0C
0C 0000000000100010 0 0 0 00 Следующий адрес CR = 00 (выборка)

МБА 5 0D 0000000000010001 0 0 0 00 Следующий адрес CR — 00 (выборка)

JMP 6 0E 0100000001000000 0 0 0 00 Сменить ПК; следующий адрес CR — 00 (выборка)

JN 7 0F 0000000000000000 1 0 0 11 NF = 0: INC CRJA; NF = 1: следующий адрес CR = 11
10 0000000000000000 0 0 0 00 Следующий адрес CR = 00 (выборка)
11 0100000001000000 0 0 0 00 Сменить ПК; следующий адрес CR — 00 (Принести)

Доступно для 8-E 12-1E Здесь можно добавить новые микроинструкции

HLT F 1F 0000000000000000 0 0 1 хх Остановить часы

Сроки и управление | ПадаКуу.com





Синхронизация всех регистров базового компьютера управляется генератором тактовых импульсов. Тактовые импульсы подаются на все триггеры и регистры в системе, включая триггеры и регистры в блоке управления. Тактовые импульсы не изменяют состояние регистра, если регистр не активируется управляющим сигналом. Управляющие сигналы генерируются в блоке управления и обеспечивают управляющие входы для мультиплексоров на общей шине, управляющие входы в регистрах процессора и микрооперации для аккумулятора.

Существует два основных типа контролирующих организаций:

  1. проводное управление и
  2. микропрограммное управление.

В аппаратной организации логика управления реализована с помощью вентилей, триггеров, декодеров и других цифровых схем. Его преимущество состоит в том, что его можно оптимизировать для обеспечения быстрого режима работы. В микропрограммированной организации управляющая информация хранится в управляющей памяти. Управляющая память запрограммирована на запуск необходимой последовательности микроопераций.Проводное управление, как следует из названия, требует изменения проводки между различными компонентами, если необходимо изменить или изменить конструкцию.

В микропрограммном управлении любые требуемые изменения или модификации могут быть выполнены путем обновления микропрограммы в управляющей памяти.

Блок-схема блока управления представлена ​​на рис. 5.6.

Состоит из двух декодеров,

  1. счетчик последовательности и
  2. ряд логических вентилей управления.

Команда, считываемая из памяти, помещается в регистр команд (IR). Положение этого регистра в системе общей шины показано на рис. 5.4.

Регистр команд снова показан на рис. 5.6, где он разделен на три части:

  1. 1 бит,
  2. код операции и
  3. биты с 0 по 11.

Код операции в битах с 12 по 14 декодируется декодером 3 x 8.Восемь выходов декодера обозначены символами от D 0 до D 7 . Десятичное число с нижним индексом эквивалентно двоичному значению соответствующего кода операции. Бит 15 команды передается на триггер, обозначенный символом I. Биты с 0 по 11 применяются к логическим элементам управления. Счетчик 4-битной последовательности может вести двоичный счет от 0 до 15. Выходы счетчика декодируются в 16 сигналов синхронизации с T 0 по T 15 .

Счетчик последовательности SC может увеличиваться или очищаться синхронно. В большинстве случаев счетчик инкрементируется, чтобы обеспечить последовательность сигналов синхронизации из декодера 4 x 16. Время от времени счетчик сбрасывается до 0, в результате чего следующий активный сигнал синхронизации будет T 0 .

В качестве примера рассмотрим случай, когда SC увеличивается для предоставления сигналов синхронизации T 0 , T 1 , T 2 , T 3 и T 4 последовательно.В момент времени T 4 SC сбрасывается в 0, если выход декодера D 3 активен. Это символически выражается в заявлении

.

D 3 T 4 : SC < __ 0

Временная диаграмма на рис. 5-7 показывает временную зависимость управляющих сигналов.

Счетчик последовательности SC реагирует на положительный переход часов. Изначально вход CLR SC активен. Первый положительный переход тактового сигнала очищает SC до 0, что, в свою очередь, активирует сигнал синхронизации T 0 из декодера.T 0 активен в течение одного такта. Положительный переход синхросигнала, обозначенный на схеме T 0 , будет запускать только те регистры, управляющие входы которых являются переходными, на сигнал синхронизации T 0 . SC увеличивается с каждым положительным переходом тактовой частоты, если его вход CLR не активен. Это создает последовательность сигналов синхронизации T 0 , T 1 , T 2 , T 3 , T 4 и так далее, как показано на диаграмме. (Обратите внимание на взаимосвязь между синхронизирующим сигналом и и его соответствующим положительным тактовым переходом.) Если SC не очищен, сигналы синхронизации продолжатся с T5, T 6 до T 15 и обратно до T 0

Последние три формы сигнала на рис. 5-7 показывают, как SC очищается, когда D 3 T 4 = 1. Выход D 3 из операционного декодера становится активным в конце сигнала синхронизации T 2 . Когда сигнал синхронизации T 4 становится активным, становится активным выход логического элемента И, который реализует функцию управления D 3 T 4 .Этот сигнал подается на вход CLR SC. При следующем положительном переходе синхросигнала (помеченный на схеме T 4 ) счетчик сбрасывается до 0. Это приводит к тому, что сигнал синхронизации T 0 становится активным вместо T 5 , который был бы активен, если бы SC были увеличены, а не очищены.

Цикл чтения или записи памяти будет инициирован нарастающим фронтом сигнала синхронизации. Предполагается, что время цикла памяти меньше, чем время цикла часов.Согласно этому предположению, цикл чтения или записи памяти, инициированный сигналом синхронизации, будет завершен к тому времени, когда следующий тактовый сигнал пройдет положительный переход. Затем тактовый переход будет использоваться для загрузки слова памяти в регистр. Это временное соотношение не действует на многих компьютерах, потому что время цикла памяти обычно больше, чем тактовый цикл процессора. В таком случае необходимо обеспечить циклы ожидания в процессоре, пока слово памяти не станет доступным. Для облегчения презентации предположим, что на базовом компьютере период ожидания не требуется.

Чтобы полностью понять работу компьютера, очень важно понимать временные отношения между тактовым переходом и тактовыми сигналами. Например, выписка о переводе регистра

T 0 : AR < __ PC

определяет передачу содержимого ПК в AR, если активен сигнал синхронизации T 0 . T 0 активен в течение всего интервала тактового цикла. В это время содержимое ПК помещается на шину (с S 2 S 1 S 0 = 010) и вход LD (нагрузка) AR включен.Фактическая передача не происходит до конца тактового цикла, когда тактовый сигнал проходит через положительный переход. Этот же положительный переход тактовой частоты увеличивает счетчик последовательности SC с 0000 до 0001. В следующем тактовом цикле T 1 активен, а T 0 неактивен.



Часто задаваемые вопросы



PadaKuu

Его компьютерная архитектура состоит из блока управления, арифметического и логического блока (ALU), блока памяти, регистров и входов / выходов.

Архитектура фон Неймана основана на концепции компьютера с хранимой программой, где данные команд и данные программы хранятся в одной и той же памяти. Эта конструкция до сих пор используется в большинстве компьютеров, производимых сегодня.

Центральный процессор (ЦП)

Центральный процессор (ЦП) — это электронная схема, отвечающая за выполнение инструкций компьютерной программы.

Иногда его называют микропроцессором или процессором.

ЦП содержит ALU, CU и множество регистров.

Регистры

Регистры — это области высокоскоростной памяти в ЦП. Все данные должны храниться в регистре, прежде чем их можно будет обработать.

Арифметико-логический блок (ALU)

ALU позволяет выполнять арифметические (сложение, вычитание и т. Д.) И логические (И, ИЛИ, НЕ и т. Д.) Операции.

Блок управления (CU)

Блок управления управляет работой ALU компьютера, памяти и устройств ввода / вывода, сообщая им, как реагировать на программные инструкции, которые он только что прочитал и интерпретировал из блока памяти.

Блок управления также обеспечивает синхронизирующие и управляющие сигналы, необходимые для других компонентов компьютера.


Шины

Шины — это средства, с помощью которых данные передаются из одной части компьютера в другую, соединяя все основные внутренние компоненты с ЦП и памятью.

Стандартная системная шина ЦП состоит из шины управления, шины данных и шины адреса.

Адресная шина Переносит адреса данных (но не данных) между процессором и памятью
Шина данных Переносит данные между процессором, блоком памяти и устройствами ввода / вывода
Шина управления Передает управляющие сигналы / команды от ЦП (и сигналы состояния от других устройств) для управления и координации всех действий внутри компьютера

Блок памяти

Блок памяти состоит из ОЗУ , иногда называемая первичной или основной памятью.В отличие от жесткого диска (вторичной памяти), эта память работает быстро и напрямую доступна для ЦП.

Оперативная память разбита на разделы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *