Причины непредсказуемого поведения аппаратуры

Причины неприменимости Ethernet для передачи данных в СРВ

Рассмотрим ситуацию: два или более узлов одновременно определяют, что шина свободна и начинают передавать свои кадры. Это ведет к конфликтной ситуации (коллизии) на шине. В Ethernet при столкновении передающие узлы обнаруживают эту ситуацию (Collision Detected) и прекращают передавать кадры, чтобы позже попытаться снова передать свои сообщения. Это ведет к потере времени и уменьшении пропускной способности сети. В принципе возможна такая ситуация, когда никто из узлов не уступает дорогу - сеть Ethernet повисает.

15. Как решается вопрос предсказуемости в Isohronous Ethernet промсети Profinet?

PROFINET-стандарт промышленного Etherner’a, который используется в системах промышленной автоматизации

Предсказуемость по времени достигается за счет добавления в Ethernet специального поля Tag-field(4 байта)

DMA(Direct Memory Access)-контроллер прямого доступа к памяти мешает ЦПУ заниматься своими делами

-DRAM(обновление оперативной памяти): периодические события обновления(генерируемые DRAM) и события доступа к памяти(генерируемые CPU) не синхронизированы друг с другом

17. Что послужило стимулом для применения шины CAN в автомобильной промышленности?

Промышленная шина CAN (Controller Area Network) - это последовательная шина специально разработанная для объединения в сеть как интеллектуальных устройств, так и различных датчиков, сенсоров, сервоприводов и т. д. в составе систем или подсистем. На аппаратном уровне шина представляет из себя дифференциальную пару физически реализованную в современных автомобилях в виде витой пары.

Цель: замена громоздких пучков проводов(до 7,5см в диаметре) в автомобилях Мерседес

(История этого протокола началась в начале 80-х годов, когда технология создания и эксплуатации современных транспортных средств потребовала установки на них большого числа датчиков, увязываемых в единую информационную сеть с замыканием на бортовом компьютере автомобиля.)

18. Почему промышленная шина CAN может использоваться для передачи данных в предсказуемых по времени режимах?

-развитой механизм обнаружения ошибок (одна незамеченная ошибка за тысячу лет при ежедневной 8-часовой работе сети на скорости 500 кбит/с), повтору ошибочных сообщений, самоизоляции неисправных узлов, иммунитету к электромагнитным помехам)

-механизм работы описывается моделью децентрализованного контроля за доступом к шине CSMA/CM(Неразрущающий порядковый арбитраж)

-Каждый блок данных в CAN содержит доп. 11байтовый идентификатор, кот. является приоритетом сообщения(0-доминантный, 1-рецессивный)

19. Что такое временные аномалии?

Временные аномалии – это аномалии, возникающие по причине того, что в процессоре имеются ресурсы(общее обозначение устройств, входящих в процессор), доступ к которым на основе самого принципа работы процессора может осуществляться в порядке, отличном от заданного программой.

20. Какая доля ежегодно производимых микропроцессоров используется в аппаратуре, не относящейся к ПК?

В 2007 году мировой рынок полупроводников оценивался в 273 млрд. долларов. Не менее 40 млрд. из них приходится на долю микропроцессоров (МП) для персональных компьютеров. А отдельной статьей идет производство микроконтроллеров (МК), которое составляет в стоимостном выражении около трети от производства МП - примерно 14 млрд.

21. Сколько микропроцессоров используется в современных автомобилях?

В современном автомобиле используется в среднем более 50 микропроцессоров, управляющих подушками безопасности, тормозами, двигателями, стеклоподъемниками, блокираторами дверей, бортовыми компьютерами.

22. Какие классы устройств (микроконтроллеры и т.п.) используются во встроенных системах РВ?

-Процессоры QNX: ARM, MIPS, PPC, SH, x86

-Одноплатные компьютеры(представляют собой функциональный компьютер, все компоненты которого интегрированы на одной плате

-Промышленные компьютеры(компьютеры, предназначенные в жестких условиях эксплуатации)

-Микроконтроллеры

-Программируемые логические контроллеры(это электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютерного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов

-Система на кристалле(Soc-System on a chip)

-Программируемая логическая интегральная схема(ПЛИС)

23. Почему промышленные компьютеры дороже бытовых?

Промышленные компьютеры, используемые в системах автоматизации промышленных предприятий, отличаются от своих "бытовых" собратьев высоким уровнем надежности. При функционировании в промышленных условиях компьютеры подвергаются воздействию негативных факторов внешней среды. В зависимости от типа помещения и производства к таким факторам можно отнести: высокую влажность, высокую запыленность, повышенный уровень вибраций, наличие паров химически активных веществ и многое другое. Для достижения высокой надежности промышленных компьютеров к их конструкции применяют очень высокие требования. Степень пыле и влагозащищенности, вибростойкости, химической стойкости должна быть очень высокой. По этой причине их называют еще защищенные компьютеры.

24. Что означает термин fieldbus?

Промышленная сеть (Fieldbus) — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Термин употребляется преимущественно в АСУ ТП.

Устройства используют сеть для:

ñ Передачи данных;

ñ Настройки, ввода в эксплуатацию и диагностики оборудования АСУ ТП;

ñ Питания датчиков и исполнительных механизмов;

ñ Передачи данных между датчиками и исполнительными механизмами минуя центральный контроллер;

ñ Связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК, и АСУ ТП верхнего уровня;

ñ Связи между контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса.

Термин полевая шина является дословным переводом английского термина fieldbus. Термин промышленная сеть является более адекватным переводом и в настоящее время именно он используется в профессиональной технической литературе.

Достоинства:

ñ В несколько раз снижается расход на кабель и его прокладку

ñ Увеличивается допустимое расстояние до подключаемых датчиков и исполнительных устройств

ñ Упрощается управление сетью датчиков и исполнительных механизмов

Недостатки:

ñ При обрыве кабеля теряется возможность получать данные и управлять не одним, а несколькими устройствами

ñ Для повышения надёжности приходится резервировать каналы связи

Виды промышленных сетей:

ñ Modbus/RS-485 — самая простая, дешёвая и широко распространённая промышленная сеть;

ñ Промышленный Ethernet;

ñ HART — сеть для аналоговых датчиков и их настройки;

ñ AS-Interface — дешёвая и помехозащищённая сеть для дискретных датчиков малой производительности;

ñ CAN — промышленная сеть для транспорта и машиностроения автоматики;

ñ ProfiBus — промышленная сеть, международный стандарт, созданный Siemens AG.

25. Что такое Конкурентное Программирование?

Конкурентное программирование – разделение ресурсов ЭВМ (память, процессорное время и т.п.) между несколькими задачами. Пример: в классе 20 учеников(процессов) и один учитель(процессор). Учитель подходит к каждому ученику, отвечает на вопрос и переходит быстро к следующему. Конкурентный подход.

26. В чём различие между истинным- и псевдопараллелизмом?

Псеводпараллелизм – у компьютера в основном только один процессор. Происходит очень быстрое переключение между процессами, потому и кажется, что они выполняются параллельно (Пример: в классе 20 учеников(процессов) и один учитель(процессор). Учитель подходит к каждому ученику, отвечает на вопрос и переходит быстро к следующему. Конкурентный подход).

Истинный паралеллизм – процессы выполняются в один момент времени на разных процессорах (Пример: В классе 20 учеников(процессы) и 20 учителей(процессоры). У каждого ученика свой учитель, который не покидает ученика. Параллельный подход).

27. Что такое эффект гонок в многозадачной среде?

Состоя́ние го́нки (англ. race condition) — ошибка проектирования многозадачной системы, при которой работа системы зависит от того, в каком порядке выполняются части кода.

Недетерминированный порядок исполнения двух путей кода, работающих с одними и теми же данными и исполняемыми в двух различных нитях. Приводит к зависимости порядка и правильности исполнения от случайных факторов.

Гонки – если одна из задач захватывает ресурс и в течение длительного времени не обеспечивает доступ для всех задач, на узле функционирования возникают ошибки, которые называются гонками за ресурсами. «Гонка» - ситуация по захвату доступа к ресурсу задачей с немаксимальным приоритетом. Понятие «гонка» связано с операционной системой реального времени. В данной ситуации необходимо обеспечить распределение ресурсов или сервер ресурсов.

28. В чём причины возникновения гонок в многозадачной среде

Состояние гонки возникает тогда, когда несколько потоков многопоточного приложения пытаются одновременно получить доступ к данным, причем хотя бы один поток выполняет запись.

Дата добавления: 2014-12-24