隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,微處理器的性能不斷提高,功能不斷增強(qiáng).微型計(jì)算機(jī)日趨完善,價(jià)格大幅度下降,便逐步形成了多微機(jī)測量、控制系統(tǒng)(如D5系統(tǒng)),和深入到當(dāng)今社會各個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);在微機(jī)化儀器儀表方面則形成了多微處理器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法,并逐漸向現(xiàn)場總線和VXl總線方向發(fā)展。多微機(jī)測量、控制系統(tǒng)一般指由多個(gè)微機(jī)按分級結(jié)構(gòu)組成的系統(tǒng)。最下級是進(jìn)行測量、轉(zhuǎn)換和控制的儀表。它們只與控制站聯(lián)系,彼此并不通信。每個(gè)控制站控制幾個(gè)或幾十個(gè)回路,與其它控制站或操作站通信聯(lián)絡(luò)。這樣,系統(tǒng)將控制功能相對分散了,而將操作、監(jiān)視功能相對集中了(操作站有C只顯示屏,打印繪圖機(jī),鍵、桿操作臺和數(shù)據(jù)庫,管理信息系統(tǒng)等),因此又被稱為集散系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,計(jì)算機(jī)是互聯(lián)起來的,能互相傳遞信息,在一個(gè)區(qū)域乃至全球?qū)崿F(xiàn)資源共享,又是相互獨(dú)立自治的,可以獨(dú)立自主地進(jìn)行自己的工作(運(yùn)行用戶程序)。顯然,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)既不同于一合計(jì)算機(jī)帶多臺終端的多用戶系統(tǒng),也與一臺主機(jī)控制多臺從機(jī)的多微機(jī)測控系統(tǒng)有很大區(qū)別。現(xiàn)場總線(Fddbu)是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成,F(xiàn)場總線的節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)場儀表或其它現(xiàn)場設(shè)備。這些儀表是具有綜合功能的微機(jī)化儀表,F(xiàn)場總線用于構(gòu)成現(xiàn)場儀表、控制室、控制系統(tǒng)之間的全分散、全數(shù)字化、智能雙向、多變量、多點(diǎn)、互聯(lián)的通信系統(tǒng),這里特別強(qiáng)調(diào)“互聯(lián)”?磥,現(xiàn)場總線不同于集散系統(tǒng),也有別于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。多微處理器儀器儀表是指由多個(gè)微處理器按一定形式連接構(gòu)成的多微處理器系統(tǒng)。各微處理器有統(tǒng)一的目標(biāo)和各自的分工任務(wù),有各自的應(yīng)用程序和時(shí)鐘、復(fù)位電路,帶有獨(dú)立的存儲器和I/O接口,不一定都有外部設(shè)備。多微處理器系統(tǒng)包括根據(jù)特定用途將多個(gè)微處理器設(shè)計(jì)安裝在一塊電路板上的形式,也包括在通用微機(jī)(如PC機(jī)、STD工控機(jī))上安置帶微處理器的接插件的形式。人們往往還將由多臺微機(jī)化儀器儀表連接構(gòu)成的測量系統(tǒng)(如漿紗機(jī)測量系統(tǒng))也稱為多微處理器系統(tǒng)。
在多微處理器系統(tǒng)中,各微處理器必須進(jìn)行通信,交流信息.才能為了一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)發(fā)揮各自的能力,形成整體的優(yōu)勢。可見,通信是多微處理器系統(tǒng)必須具備的技術(shù)。這一點(diǎn)與集散系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相似。微機(jī)間數(shù)據(jù)通信形式很多,其中不少涉及到通信總線問題,只有正確地選用通信總線標(biāo)準(zhǔn),才能獲得好的通信效果。多微處理器系統(tǒng)與單CPU系統(tǒng)比較,具有以下具體的優(yōu)越性。
①較高的工作速度。單CP系統(tǒng)只能分時(shí)進(jìn)行工作,無法滿足快速實(shí)時(shí)測量、實(shí)時(shí)處理的要求,無法執(zhí)行有較強(qiáng)并行性、同行性的任務(wù)。多微處理器系統(tǒng)居于多指令流和多數(shù)據(jù)流并行處理系統(tǒng),而并行處理是提高微處理器速度的主要辦法。多微處理器系統(tǒng)由于任務(wù)分散,各微處理器能并行地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、加工處理、測量與控制計(jì)算、外設(shè)管理等若干工作,因此大大提高了工作速度。
②便于設(shè)計(jì)和修理。由于任務(wù)功能分散,多微處理器系統(tǒng)大都采用模塊化結(jié)構(gòu)。經(jīng)合理分配,各模塊具有獨(dú)立的功能,根據(jù)要求變化,可以增、減模塊,也可以增、減模塊的任務(wù),很容易重構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)。這種模塊化結(jié)構(gòu),使得硬放件的設(shè)計(jì)都能簡單明了,并可獨(dú)立調(diào)試,方便維護(hù),具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。
③較高的可靠性。多微處理器系統(tǒng)任務(wù)分散后,故障也分散,局部失效造成的損失減少,更換維護(hù)容易。由于多微處理器系統(tǒng)包含多個(gè)微處理器,因而可以構(gòu)成微處理器一級的硬件冗余系統(tǒng),正常工作時(shí),各微處理器并行完成各自的任務(wù),一旦某一微處理器發(fā)生故障,可在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行重構(gòu)、重排任務(wù),或動(dòng)用備用的微處理器投入工作,以保證系統(tǒng)不中斷工作,這樣,系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高。
④性能價(jià)格比高。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微處理器芯片價(jià)格不斷下降。與選用復(fù)雜的高速外圍電路芯片比較,多微處理器系統(tǒng)具有性能價(jià)格比高的優(yōu)點(diǎn)。精度、速度、可靠性和操作特性(是否友善)等要求也是設(shè)計(jì)多微處理器系統(tǒng)儀器儀表必須首先考慮的。另外,多微處理器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與通信,資源的安排和有效利用,以及在共享部分可能出現(xiàn)的競爭則是本章要解抉的比較獨(dú)特的問題。http://www.gtiwv.com
