PowerPoint プレゼンテーション

Similar documents
出 アーキテクチャ 誰が 出 装置を制御するのか 1

PowerPoint プレゼンテーション

-2 外からみたプロセッサ GND VCC CLK A0 A1 A2 A3 A4 A A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A1 A16 A17 A18 A19 D0 D1 D2 D3 D4 D D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D1 MEMR

ComputerArchitecture.ppt

計算機アーキテクチャ

計算機システム概論

C に必要なコンピュータ知識 C はコンピュータの力を引き出せるように設計 コンピュータの知識が必要

Microsoft PowerPoint - sp ppt [互換モード]

OS

C プログラミング 1( 再 ) 第 5 回 講義では C プログラミングの基本を学び演習では やや実践的なプログラミングを通して学ぶ

コンピュータ工学Ⅰ

020204.入出力制御割込解説

arduino プログラミング課題集 ( Ver /06/01 ) arduino と各種ボードを組み合わせ 制御するためのプログラミングを学 ぼう! 1 入出力ポートの設定と利用方法 (1) 制御( コントロール ) する とは 外部装置( ペリフェラル ) が必要とする信号をマイ

コンピュータ工学Ⅰ

スライド 1

QuartusII SOPC_Builderで利用できるGPIF-AVALONブリッジとは?

Microsoft PowerPoint - No3.ppt

この方法では, 複数のアドレスが同じインデックスに対応づけられる可能性があるため, キャッシュラインのコピーと書き戻しが交互に起きる性のミスが発生する可能性がある. これを回避するために考案されたのが, 連想メモリアクセスができる形キャッシュである. この方式は, キャッシュに余裕がある限り主記憶の

スライド 1

情報工学Ⅰ-02

WLAR-L11G-L/WLS-L11GS-L/WLS-L11GSU-L セットアップガイド

スライド 1

問 2. タイミングチャート以下に示す VHDL コードで記述されている回路に関するタイミングチャートを完成させよ ) レジスタの動作 use IEEE.std_logic_64.all; entity RegN is generic (N : integer := 8 port ( CLK, EN

Microsoft Word - Si Multi Digitalカード.docx

スライド タイトルなし

Nios II - PIO を使用した I2C-Bus (2ワイヤ)マスタの実装

Microsoft PowerPoint - 4回 [互換モード]

PowerPoint Presentation

計算機ハードウエア

Microsoft Word - PCI-X_PCIeバスのデータ転送-ver1.0.docx

前回までの復習 情報処理工学 : 第 5 回 第 4 章コンピュータの基本構成 第 6 回へ 第 2 章ディジタルデータの表し方 2/8/10/16 進数とは? 2/10/16 進数の変換 特に 小数点以下の数字を含む 10 進数の 2 進数表現を学習 2 の補数 : 引き算に必要な考え方 第 3

:30 18:00 9:30 12:00 13:00 17:00

ソフトウェア基礎技術研修

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft Word - マイコン実験 doc

CommCheckerManual_Ver.1.0_.doc

SOPC Builder ペリフェラル 簡易ユーザ・ガイド - PIO (Parallel I/O)

Microsoft PowerPoint - 6.memory.ppt

TF Series with Tio1608-D System Setup Guide

コンピュータの仕組み(1)ハードウェア

BIOSセットアップメニュー 一覧

スライド 1

書式に示すように表示したい文字列をダブルクォーテーション (") の間に書けば良い ダブルクォーテーションで囲まれた文字列は 文字列リテラル と呼ばれる プログラム中では以下のように用いる プログラム例 1 printf(" 情報処理基礎 "); printf("c 言語の練習 "); printf

第 1 回 C 言語講座 1. コンピュータって? だいたいは 演算装置 制御装置 記憶装置 入出力装置から構成されている 演算装置 CPU の一部で実際に計算を行う装置 制御装置 CPU の一部で演算装置や入出力装置 記憶装置の読み書きなどを制御する装置 記憶装置プログラムや情報 データを一時的

2ALU 以下はデータ幅 4ビットの ALU の例 加算, 減算,AND,OR の4つの演算を実行する 実際のプロセッサの ALU は, もっと多種類の演算が可能 リスト 7-2 ALU の VHDL 記述 M use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; 00 : 加算 use IEE

< B8CDD8AB B83685D>

302KC 取扱説明書 Chapter9

テクニカルガイド「増設用HDD」(2007/05/09)

MODBUS ユーザーズマニュアル 페이지 1 / 23

PowerPoint プレゼンテーション

020203.入出力装置問題

Microsoft Word - no02

BIOSセットアップメニュー 一覧

増設用 HDD (2009/1/23)

増設用 HDD (2008/04/16)

赤外線レーザー 360 距離センサ XV-11 LIDAR Sensor 取り扱い説明書 もくじ お使いになるまえに 各部のなまえと扱い方 2 使い方 (Processing GUI で使う ) 必要なソフトのインストール 3 接続方法 3 GUI の操作方法 4 使い方 ( ロボットに組み込む )

Microsoft PowerPoint - 1st

WAGO / / Modbus/RTU対応 バスカプラ クイックスタートガイド

ソフトウェア基礎技術研修

計算機ハードウエア

Microsoft PowerPoint - kougi7.ppt

Microsoft Word - XPC4ソフトマニュアル.doc

タッチパネルの概要

Microsoft PowerPoint - No6note.ppt

4 本体の入力を USB-B 端子に対応する入力に切り換える 下記の画面表示になります 手順 8 の画面になるまでしばらくお待ちください 5 解凍したフォルダー内にある "Setup.exe" をダブルクリックして実行する InstallShield ウィザードが表示されます xxxxxxxxxx.

Microsoft PowerPoint - 3.3タイミング制御.pptx

アナログ・接点変換器

スライド 1

今週の進捗

Microsoft PowerPoint - 09_2008_0619.pptx

PLCシリアル通信 MODBUS通信 データ送信/受信プログラム例

スライド 1

Singapore Contec Pte Ltd. Opening Ceremony

PowerPoint プレゼンテーション

命令セットの構成例 a) 算術 演算命令 例 )ADD dest, source : dest dest + source SUB dest, source : dest dest - source AND dest, source : dest dest AND source SHR reg, c

スライド 1

ic3_lo_p29-58_0109.indd

15群(○○○)-8編

2015/04/01 改定 オムロン DeviceNet ユニット CJ1W-DRM21 に関するコンフィグレーション作業について 1. 概要 DeviceNet ユニット CJ1W-DRM21 を装着したオムロン製 CJ2 シリーズと WAGO-I/0-SYSTEM DeviceNet 対応バスカ

論文番号 分 2-2 平成 24 年度全国情報技術教育研究会第 41 回全国大会 ( 新潟大会 ) Xbee を活用した無線通信の研究 期日平成 24 年 8 月 9 日 ( 木 )~10 日 ( 金 ) 場所長岡市シティホールプラザ アオーレ長岡 香川県立三豊工業高等学校 電子科 本行

Microsoft PowerPoint - OS02.pptx

BIOSセットアップメニュー 一覧

Microsoft PowerPoint - No15›¼‚z‰L›¯.ppt

<4D F736F F D20342E899E D2091E52D81848FAC82D682CC88F8897A2E646F6378>

1. はじめに 本書は スプリット演算器 MFS2 用コンフィギュレータソフトウェア の取扱方法 操作手順 注意事項などを説明したものです Windows の操作や用語を理解している方を前提にしています Windows の操作や用語については それぞれのマニュアルを参照してください 1.1. MFS

Microsoft PowerPoint - OS07.pptx

Microsoft Word - FCTT_CS_Mod( )Jver1.doc

Microsoft PowerPoint - No7note.ppt

LDR-PME8U2LW V01

三菱電機マイコン機器ソフトウエア株式会社

Microsoft Word - TC74HCT245AP_AF_J_P8_060201_.doc

この取扱説明書について USB DAC 端子に USB ケーブルでコンピューターを接続すると コンピューターからの音声信号を再生できます この機能を使って PCM を再生する場合 ドライバーソフトウェアをコンピューターにインストールする必要はありません ただし この機能を使って DSD 音源をネイテ

情報科学概論

目次 1. 概要 動作環境

内容 1. APX-3302 の特長 APX-3312 から APX-3302 へ変更するためには 差分詳細 ハードウェア ハードウェア性能および仕様 ソフトウェア仕様および制限 Ini ファイルの設

XIMERA(Ver1

Microsoft PowerPoint pptx

講義計画 1. コンピュータの歴史 1 2. コンピュータの歴史 2 3. コンピュータの歴史 3 4. 論理回路と記憶, 計算 : レジスタとALU 5. 主記憶装置とALU, レジスタの制御 6. 命令セットアーキテクチャ 7. 演習問題 8. パイプライン処理 9. メモリ階層 : キャッシュ

1. SMDLK1 FA MA500 NestBus PLC PLC 2. PLC PLC DCS PLC PLC SMDL SMDL1 DiDo 512 AiAo 32 PLC1 SMDL PLC SMDLK1 K V AC L V AC R24 V DC

Microsoft PowerPoint - 11Web.pptx

Transcription:

電気 電子計測 第 3 回 第 8 章ディジタル計測制御システムの基礎 http://cobayasi.com/keisoku/3th/3th.pdf

今日の学習の要点 ( テキスト P85~P94). 計算機の基本的なしくみを学ぼう 2. 外部機器とのデータのやりとりについて知ろう 3. 計算機によるディジタル計測制御システムの構成法

物理量. 計算機の基本的なしくみを学ぼう ディジタル計測制御システムセンサから得た情報を コンピュータへ数値化して入力できれば この情報を様々に処理することができ また コンピュータからの数値情報を電気信号に変換できれば モータなどのアクチュエータを制御することもできる こうしたシステムをディジタ ル計測制御システムと呼ぶ アナログ信号 センサー 変換回路 ディジタル信号 コンピュータ 変換回路 電気信号 アクチュエータ

計算機の構成 ( 五大 ) 要素 制御信号 CPU( Central Processing Unit ) 制御部 演算部 主記憶装置 データとプログラム 入力装置 入出力装置 出力装置

計算機の構成要素 中央処理装置 (CPU : Central Processing Unit) 制御部 : プログラムの命令を解釈し 解釈した内容に従って他の装置を制御する 演算部 : プログラムの命令に従って データを演算処理する 主記憶装置 ( メモリ ): データやプログラムを保存する ( 教科書 P86)

入出力装置 : データを入出力する装置全般 入力装置 ( キーボードやマウスなど ) 計算機へデータやプログラムを入力する 出力装置 ( ディスプレイ プリンタなど ) 処理されたデータを出力する 外部記憶装置 ( ハードディスクや光ディスク装置など ) 計算機から出力したデータを保存し 保存したデータを計算機本体に入力する ( 教科書 P86)

2 システムバスと番地 ( アドレス ) CPU や入出力装置などの計算機の各要素の間で データやプログラムを転送するには システムバスを使用する システムバスは アドレスを指定するために使用するアドレスバスとデータ転送に使用するデータバスから構成されている ( アドレス数やデータ数は CPU によって異なる ) センサ 入出力装置 アクチュエータ 入力インタフェース 出力インタフェース CPU システム ( アドレス データ ) バス 主記憶装置 ( メモリ )

CPU が メモリや入出力装置とデータをやり取りするときには メモリ内のデータの記憶場所を アドレスとして指定する 2 入出力装置のデータの送受信場所 ( 入出力ポート ) を アドレスとして指定する センサ 入出力装置 アクチュエータ 入力インタフェース 出力インタフェース CPU 2 アドレスバス 主記憶装置 ( メモリ )

CPU- 入出力装置のデータのやり取り I/O mapped I/O( または Port mapped I/O) 入出力のための専用命令 (IN/OUT 命令 ) と専用信号を使って メモリ空間 ( メモリとやり取りするためのアドレス領域 ) とは別のアドレス空間からシステム ( データ ) バスに直結されている入出力装置を制御する入出力装置を制御するアドレス空間とメモリのアドレス空間が異なるために CPU のアドレス空間のすべてをメモリ空間として使用できる I/O mapped I/O( または Port mapped I/O) の仕組み

現在主流 Memory mapped I/O メモリと同じアドレス空間から 入出力装置を制御する メモリの read/write 命令を入出力装置のデータ転送に使用する 入出力装置を制御するために特別な命令を使用しないため CPU の回路が簡略化でき 高速化や低価格化が容易である Memory mapped I/O の仕組み

センサ 入出力装置 アクチュエータ 入力インタフェース 出力インタフェース システムバス バッファ2 制御線 2 制御線 バッファ 機器側 データ線 out in in out データ線 バス側 図 8 2 3(three) ステートバス 制御線 バッファ out 制御線 2 バッファ 2out テータの転送方向 or Hight Z バス 機器 Hight Z or 機器 バス Hight Z Hight Z 切り離し状態 Hight Z: 高インピーダンス状態

3 データのやり取りの仕組み メモリ CPU アドレスバス データバス制御信号 高位アドレス アドレスデコード回路 機器選択信号 入出力機器 低位アドレス アドレスを復号して機器の選択信号を出力する 表 8 制御信号 ( 教科書 P88) 記号 信号名 内 容 AS アドレス ストローブ アドレスバスに有効なアドレスが出力されていることを示す R/W リード ライト データ転送が読出し ( リード ) なのか? 書込み ( ライト ) なのか? を示す DTACK データ転送アクノリッジ 外部デバイスがデータを読み出し ( リード ) または書き込み ( ライト ) できる状態にあるかを示す INT 割込み要求外部デバイスが割込み要求することを示す

外部デバイスのアドレス空間が CPU のアドレス空間よりも小さいときには アドレスデコーダにアドレスの一部を入力し ある特定のアドレスが指定したときに 外部デバイスにアクセスできるようにする 例えば 外部デバイスの動作するアドレスの範囲を CPU のアドレス空間の 4H(A=,A=,A2=,A3=,A4=,A5=,A6=,A7=)~7H(A=,A=,A2=,A3=,A4=,A5=,A6=,A7=) に割り当てた場合は 以下のような回路になる C P U から ~ アドレスデコーダ 選択信号 G G 2A G 2B = のときデコーダが有効で A,B,C の 3 ビットに対応した Y~Y7 のいずれかに を出力する ( 教科書 P89)

データを外部デバイスから読み出すときのタイミング CPU が R/W 信号を読出し (=) にする アドレスバスに外部デバイスのアドレス A n を送出し AS = にして有効なアドレスであることを 外部デバイスに通知する ( 教科書 P89)

2 外部デバイスは AS = であることから アドレスをデコードして 自らが選択されたかを知る 選択された外部デバイスは データバスにデータを送出すると同時に DTACK = にして CPU にデータが存在していることを通知する ( 教科書 P89)

3 CPU は DTACK = であることを確認して データを読み込む その後 AS = にしてデータ読み込み作業を終了する ( 教科書 P89)

4 外部デバイスは AS = であることを確認して データ送出を止め DTACK = にして作業を終了する ( 教科書 P89) このような方法で データをやり取りすることを非同期通信 ( ハンドシェイク ) 方式という

2. 外部機器とのデータのやりとりについて知ろう 非同期通信 ( ハンドシェイク ) 方式 CPUの稼働率が低いポーリング方式 割込みに基づく方式 CPUの稼働率が高い ( データの発生と同時に読出しできる方式 ) ポーリング方式外部機器のデータ送出の準備ができると インタフェース回路内のレジスタに そのことが通知される CPU からはレジスタの番地を送出して 逐次 準備されたデータを読み出す データ有? No CPU データ有? No データ有? yes レジスタ 外部機器 データ 図 8 6 ポーリング方式の概要 ( 教科書 P9)

2 割込みに基づく ( データ読出し ) 方式 割込み信号の発生外部機器は データ送出の準備ができると 割込み信号を発生させて CPU に知らせる 2 割込みベクタテーブル参照 CPU は 割込み信号を受け取ると メモリ上の割込みベクタテーブルに書かれている データ読出し用の割込みルーチンの開始アドレスを調べる 3 割込みプログラムのアドレス取得割込みルーチンの開始アドレスに従って割込みルーチンを実行する ( 教科書 P9)

3 DMA( Direct Memory Access ) による高速転送 CPU を介さずに 外部機器とメモリの間でデータ転送する DMA コントローラ (DMAC) と呼ばれる専用回路を使用する DMAC の動作 2 3 DMAC は データ転送に必要な命令 ( 入出力命令 ) や情報 ( データの先頭アドレス データ数など ) を CPU から受け取り 入出力装置を起動させる DMAC は 外部機器とメモリの間で高速にデータを転送する データ転送の完了を CPU に対して割込み処理として通知する CPU DMAC MEMORY 3 システムバス 2 外部機器 図 8 8 DMA によるデータ転送 ( 教科書 P92)

DMA では データ転送にソフトウェアを使わないので 高速にデータを転送することが可能であるが ソフトウェアから指定したデータのサイズや回数で転送するため 細かいチェックができず 単純なデータ転送になる DMA の特徴 データ転送にソフトウェアが介在しないため 他の転送方式と比較して転送処理時間は短い ソフトウェアにより DMA コントローラに対して転送元 転送先 転送サイズを指定する必要があるため 少量のデータ転送時はトータル時間が PIO(Port mapped I/O) 転送より遅くなることがある DMA コントローラが転送処理を行うため ソフトウェアはより多くのメイン処理を実行できる

3. 計算機によるディジタル計測制御システムの構成法 外部機器を接続するための接続規格 ( インタフェース ) がある USB や IEEE394 など 各種センサ 計算機 インタフェース 外部機器 A-D 変換ボード D-A 変換ボード

< 有線インタフェース規格 > インタフェースの種類 USB(Universal Serial Bus) 一番よく使われているインタフェースで USB ハブを使って最大 27 台接続可能 ホットプラグ機能 ( 電源を入れたまま抜き差し可能 ) がある USB2.(48Mbit/s),USB3.(5Gbit/s),USB3.(Gbit/s) IEEE394(FireWire,i.LINK) USB よりも転送速度が速いので デジタルカメラやビデオなどで利用されている 最大で 63 台接続可能 ホットプラグ機能 ( 電源を入れたまま抜き差し可能 ) がある 拡張規格 :IEEE394a(FireWire4:4Mbps),IEEE394b(FireWire8:8Mbps) シリアル ATA 光ディスクなどの周辺機器を PC 本体内部で接続するための高速インタフェース ホットプラグ機能 ( 電源を入れたまま抜き差し可能 ) がある SCSI ハードディスクやプリンタなどを PC 本体と外付接続するためのインタフェース 現在は USB に置き換わっている IDE 光ディスクなどの周辺機器を PC 本体内部で接続するためのインタフェース 現在は シリアル ATA に置き換わっている

< 無線インタフェース規格 > Bluetooth 電波を使って 数十メートルの距離で対応機器を接続する スマートフォンやゲーム機器でも利用されている ver.5(2mbps) IrDA(Infrared Data Association) 赤外線を使って 数メートルの距離で対応機器を接続する スマートフォンなどでも利用されている IrDA DATA.4(6Mbps)

計算機を用いたディジタル計測制御システムの利点 ディジタル信号 ( データ ) は 伝送や処理の過程で雑音などの外来の影響を受けにくく 安定している ディジタル信号 ( データ ) は メモリやディスクなどの記憶装置に保存しやすく 読出し易い また 保存や読み出すときの誤りについても 信号を再生しやすい ディジタル信号 ( データ ) は プログラムを使って様々な形 ( データ ) に変更することができる このことで 用途に応じて計測制御システムの取扱いを容易に変更することができる

問題 計算機の構成要素で 役割が プログラムの命令を解釈し その内容に従って 他の構成要素を制御する である装置を何と呼ぶか? 次の a.~c. より選べ a. 主記憶装置 b. CPU c. 入出力装置

問題 2 計算機の構成要素間で データやプログラムを転送するための通路を何と呼ぶか? 次の a.~c. より選べ a. アドレスバス b. データバス c. システムバス

問題 3 計算機のシステムバスと入出力装置の間に使われ 入出力装置とシステムバス間のデータ転送の制御するための通路を何と呼ぶか? 次の a.~c. より選べ a. 3( スリー ) ステートバス b. データバス c. システムバス

問題 4 3( スリー ) ステートバスで 入出力装置をシステムバスと切り離した状態にするには 3 ステートバスのバッファの出力端子 (out) をどのようにすれば良いか? 次の a.~c. より選べ a. ハイ レベル () b. ロー レベル () c. ハイ インピーダンス (Hi-Z)

問題 5 CPU が 入出力装置とデータをやり取りする方式で メモリと同じアドレス空間の一部を使って 入出力装置へのデータを転送する メモリのリード ライト命令を入出力装置にも利用する こうした方法を何と呼ぶか? 次の a.~c. より選べ a. I/O mapped I/O b. Port mapped I/O c. Memory mapped I/O

問題 6 CPU を介さずに 外部機器とメモリの間でデータをやり取りする転送方式を何と呼ぶか? 次の a.~c. から選べ a. ポーリング方式 b. 割込み方式 c. DMA 方式

問題 7 DMA 方式で メモリと外部機器の間でデータ転送するときに使用する DMAC(DMA Controller) の動作を正しい順番に並べよ 2 3 a. DMAC は 外部機器とメモリの間で高速にデータを転送する b. データ転送の完了を CPU に対して割込み処理として通知する c. DMAC は データ転送に必要な命令 ( 入出力命令 ) や情報 ( データの先頭アドレス データ数など ) を CPU から受け取り 入出力装置を起動させる

本日の提出課題 問題 8 外部デバイスをCPUからの8ビット (A~A7) のアドレスがCh~Fh(6 進数 ) で動作するようにデコード回路を設計せよ 下の回路図を完成させよ CPU からのアドレスを Ch(A=,A=,A2=,A3=,A4=,A5=,A6=, A7=)~Fh(A=,A=,A2=,A3=,A4=,A5=,A6=,A7=) に割り当てると CH FH ~