微型计算机控制技术 教学课件 ppt 作者 赖寿宏 华中理工大学 主编 微型计算机控制技术7
43页1、第七章 多微处理机控制系统,第一节 概 述,第二节 多微处理机控制系统的结构形式,第三节 多微处理机系统的通信,第四节 多微处理机控制系统的软件和控制,第五节 集散控制系统简介,第六节 多微处理机控制系统举例,第一节 概 述,一、多微处理机控制系统的定义及分类,多机系统泛指多微处理器系统和多计算机系统。,所谓多微处理机系统是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个大的给定问题的微机系统;,二、多微处理机控制系统的优点,具有以下优点:,1有较高的处理速度 2提高系统的可靠性,3系统便于扩充和修改 4实现复杂分散控制和管理一体化 5通过多微处理机实现并行处理,是开发超级计算机的重要途径,三、多微处理机控制系统中应解决的问题,1系统的结构形式和通信方案,2任务分割和开发并行性问题,3正确处理资源竞争和死锁问题,4提高系统可靠性和动态重组问题,第二节 多微处理机控制系统的结构形式,一、紧耦合系统,所谓耦合系统是指通过电信号连接在一起的系统,或者说是一个共享公 共硬件资源的系统,1公用总线结构,总线结构是多微处理机系统最简单的一种结构形式,分别示出了单总线连接和多总线连接的多微
2、处理机系统的示意图,公用总线结构具有以下特点:,1)结构简单,价格便宜。 2)系统硬件扩充性好,在系统上增加或减少模块非常灵活方便。 3)系统效率及可靠性均受总线限制,如果总线失效会导致整个系统的失效。 4)由于存在总线控制和竞争的问题,随着微处理机数目的增加,功能的扩 展,系统效率会下降。,2多端口存储器结构,多端口存储器的多微处理机系统的结构如图所示。,它具有以下特点:,1)访问快,吞吐量大,系统效率高。,2)可靠性较高。,3)存储器模块结构复杂,价格较贵。,4)由于系统可利用的存储器端口数有限,因此限制了系统的扩展。,3交叉开关结构,交叉开关结构的多微处理机系统如图所示。,该类系统具有以下特点:,1)系统并行处理能力高,具有最高的传送效率。,2)可采用关键部件的冗余结构,提高系统的可靠性。,3)系统结构复杂,价格昂贵。,4)电子开关难于曝计、制造。,二、松耦合系统,三种主要的结构形式:,1总线型结构,多个微机通过控制装置和公共通信媒体结合成一个总线型网络。,以太网的总线型结构图。,以太网的工作过程实际上是争用和发送交替的过程,各个工作站通过 竞争占用总线,这种竞争总线系统通常采用
3、两种存取控制方法:,一是载波侦听多重访问冲突检测法(CSMACD); 二是时间片法。,2环型结构,一些微处理机或外 围设备通过接口连接到一条高速环型数据通道上,便形成所谓环型系统。 如图所示。,3星形结构,星形结构是将分布于各处的微处理 机连到中央处理机上(主结点)。,如图所示,三、分级结构形式,在这类结构中,各微处理机之间存在着较明显的层次关系如图,图中,中央处理机为系统的最高级、现场处理机为最低级,按系统的大小,中间可能还有一级或二、三级。,如图所示,第三节 多微处理机系统的通信,对多微处理机系统通信的主要要求是:,1)具有高的可靠性,在硬件和软件的设计中,要妥善解决冲突,不出现死锁。在信息中增加冗余码,以便于检错和纠错;采用冗余传送方式等。,2)具有高的传送效率,提高并行处理能力,减少完成一个信息交换所需的通信次数。,3)有足够的缓冲区的容量。为了解决通信过程中的拥挤现象,应根据信息的长短和可能同时通信的微机的多少,而留有足够的缓冲区。,一、数据通信方式,实现计算机之间的数据通信至少有四种方式。,1总线连接的通信方式,如图所示:,2调制一解调连接的通信方式,如图所示:,3用过程输
4、入输出装置连接的通信方式,如图所示,4高速数据通道连接的通信方式,如图所示,二、通信线路总线介绍,总线是计算机系统内各独立模块之间传递各种信息的渠道,它定义了各引线的信号、电气和机械特性。,总线的种类很多,通常按其功能和结构可以分为;单总线结构和多总线结构、内部总线和外部总线等,(一)STD总线,1STD总线引脚分配,STD总线一共有56根线可分为5个功能组,备组引脚及功能如下:,2总线优先级控制,它有两种总线优先级控制方法:,(1)串联总线优先级控制,结构如图,(2)并联总线优先级控制。,并联总线优先级控制如图,3兼容式的总线结构,STD总线具有兼容式的总线结构,该总线支持Intel公司的80系Motorala公司的68系列,ziloG公司的z一80系列和美国半导体公司的NSC800系列。,(二)多总线(MULTIBUS),多总线支持8位和16位的数据通道,具有高达16M字节的内存寻址能力和 64K字节的IO接口的寻址空间,数据传输速率可达10M字节s。目前已推 出了适应32位微机的多总线标准,可支持多达16个总线控制器,适于构成多 微处理器系统。,多总线定义的插件板有P1和P2两个
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