随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展,微处理器的性能不断提高,功能不断增强.微型计算机日趋完善,价格大幅度下降,便逐步形成了多微机测量、控制系统(如D5系统),和深入到当今社会各个领域的计算机网络;在微机化仪器仪表方面则形成了多微处理器结构的设计方法,并逐渐向现场总线和VXl总线方向发展。多微机测量、控制系统一般指由多个微机按分级结构组成的系统。最下级是进行测量、转换和控制的仪表。它们只与控制站联系,彼此并不通信。每个控制站控制几个或几十个回路,与其它控制站或操作站通信联络。这样,系统将控制功能相对分散了,而将操作、监视功能相对集中了(操作站有C只显示屏,打印绘图机,键、杆操作台和数据库,管理信息系统等),因此又被称为集散系统。
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。在计算机网络环境下,计算机是互联起来的,能互相传递信息,在一个区域乃至全球实现资源共享,又是相互独立自治的,可以独立自主地进行自己的工作(运行用户程序)。显然,计算机网络既不同于一合计算机带多台终端的多用户系统,也与一台主机控制多台从机的多微机测控系统有很大区别。现场总线(Fddbu)是现场通信网络与控制系统的集成。现场总线的节点是现场仪表或其它现场设备。这些仪表是具有综合功能的微机化仪表。现场总线用于构成现场仪表、控制室、控制系统之间的全分散、全数字化、智能双向、多变量、多点、互联的通信系统,这里特别强调“互联”。看来,现场总线不同于集散系统,也有别于计算机网络。多微处理器仪器仪表是指由多个微处理器按一定形式连接构成的多微处理器系统。各微处理器有统一的目标和各自的分工任务,有各自的应用程序和时钟、复位电路,带有独立的存储器和I/O接口,不一定都有外部设备。多微处理器系统包括根据特定用途将多个微处理器设计安装在一块电路板上的形式,也包括在通用微机(如PC机、STD工控机)上安置带微处理器的接插件的形式。人们往往还将由多台微机化仪器仪表连接构成的测量系统(如浆纱机测量系统)也称为多微处理器系统。
在多微处理器系统中,各微处理器必须进行通信,交流信息.才能为了一个统一的目标发挥各自的能力,形成整体的优势。可见,通信是多微处理器系统必须具备的技术。这一点与集散系统、计算机网络相似。微机间数据通信形式很多,其中不少涉及到通信总线问题,只有正确地选用通信总线标准,才能获得好的通信效果。多微处理器系统与单CPU系统比较,具有以下具体的优越性。
①较高的工作速度。单CP系统只能分时进行工作,无法满足快速实时测量、实时处理的要求,无法执行有较强并行性、同行性的任务。多微处理器系统居于多指令流和多数据流并行处理系统,而并行处理是提高微处理器速度的主要办法。多微处理器系统由于任务分散,各微处理器能并行地进行数据采集、加工处理、测量与控制计算、外设管理等若干工作,因此大大提高了工作速度。
②便于设计和修理。由于任务功能分散,多微处理器系统大都采用模块化结构。经合理分配,各模块具有独立的功能,根据要求变化,可以增、减模块,也可以增、减模块的任务,很容易重构整个系统。这种模块化结构,使得硬放件的设计都能简单明了,并可独立调试,方便维护,具有良好的适应性和扩展性。
③较高的可靠性。多微处理器系统任务分散后,故障也分散,局部失效造成的损失减少,更换维护容易。由于多微处理器系统包含多个微处理器,因而可以构成微处理器一级的硬件冗余系统,正常工作时,各微处理器并行完成各自的任务,一旦某一微处理器发生故障,可在系统内部进行重构、重排任务,或动用备用的微处理器投入工作,以保证系统不中断工作,这样,系统的可靠性得以进一步提高。
④性能价格比高。随着微电子技术的发展,微处理器芯片价格不断下降。与选用复杂的高速外围电路芯片比较,多微处理器系统具有性能价格比高的优点。精度、速度、可靠性和操作特性(是否友善)等要求也是设计多微处理器系统仪器仪表必须首先考虑的。另外,多微处理器系统的结构与通信,资源的安排和有效利用,以及在共享部分可能出现的竞争则是本章要解抉的比较独特的问题。http://www.zhsysb.cn