На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаМикробиология и биотехнологии → Автоматизация биотехнологических исследований

Микропроцессорные анализаторы в биотехнологических исследованиях


Для биохимических исследований используются микропроцессорные анализаторы, характеризующиеся быстрыми и точными измерениями, экономным расходованием реагентов. Примером может служить анализатор Chem Research Model 1560 (фирма Instrumentation Specialities). Для определения микроколичеств органических веществ разработан биохемилюминометр на основе микропроцессора серии КР580. Микропроцессорная система выполняет подсчет импульсов хемилюминесценции, вычисление концентрации анализируемого вещества.


При построении систем управления и высокопроизводительных систем обработки данных используются десятки, сотни МП (мультимикропроцессорные системы), которые выполняют определенные функции (управления, обработки, обслуживания периферийных устройств и т. д.); причем появляется возможность устанавливать их непосредственно на обслуживаемых установках. Это приводит к повышению быстродействия, экономичности и надежности всей системы в целом.


Количество выполняемых процессором операций невелико (сложение, вычитание, ряд логических процедур), множество более сложных операций в процессоре организуется программным путем. Применение микропроцессоров позволяет схемотехнически реализовать любую самую сложную операцию или набор следующих друг за другом операций процессора, что резко уменьшает время реализации функции. Использование нескольких МП для выполнения одной и той же операции или функции позволяет осуществить разветвление вычислительного процесса в ЭВМ и тем самым повысить ее производительность в десятки и сотни раз.


Микропроцессоры можно разделить на два больших класса: микропроцессоры с фиксированной разрядностью слова и фиксированной системой команд (выполняются в виде одной БИС) и микропроцессоры с изменяемой разрядностью слова и микропрограммным управлением (разрабатываются на нескольких БИС).


Схема МП второго типа представлена на рис. 6, а. Такие МП обычно состоят из нескольких модулей, каждый из которых выполнен на кристалле и включает следующие основные блоки: центральный процессор, блок микропрограммного управления, блок постоянной памяти микропрограмм. В литературе по МП приняты следующие обозначения системной шины: адресная шина (АВ), выходная шина данных (DOB), входная шина данных из ОЗУ (DIBM), входная шина данных от устройств ввода-вывода (DIBP). При этом под шинами понимают проводники (сигнальные линии), которые связывают между собой функциональные элементы системы, обеспечивая обмен однородными сигналами между ними.


Структура микропроцессора (а) и центрального процессора на микропроцессорах с программным управлением (б)

Рис. 6. Структура микропроцессора (а) и центрального процессора на микропроцессорах с программным управлением (б): MFB — шина микроопераций


Центральный процессор выполняется на отдельном кристалле (например, серии 589) и содержит арифметико-логическое устройство, состоящее из сумматора и регистра-аккумулятора; дешифратор микрокоманд; блок регистров (рис. 6, б). Арифметико-логическое устройство, как и в процессоре мини-ЭВМ, предназначено для выполнения арифметических и логических операций с числами. Арифметические операции в МП производятся в сумматоре, а для логических операций используются комбинационные схемы и регистр-аккумулятор.


Этот регистр также применяется для пересылки данных и служит основным рабочим регистром в арифметических и логических операциях. Дешифратор предназначен для формирования управляющих сигналов в соответствии с кодом микрооперации из блока памяти микрокоманд. В регистре хранится адрес выполняемой в данный момент команды. Остальные регистры используются для хранения данных, поступивших из сверхоперативной памяти МП, перед их обработкой в арифметико-логическом устройстве, и адреса возврата к выполнявшейся команде при прерывании программы и некоторых промежуточных результатов вычислений.


Блок микропрограммного управления преобразует код команды, поступившей из оперативного запоминающего устройства МП, в последовательность микрокоманд. Блок памяти микропрограмм содержит набор микропрограмм, необходимый для организации управления работой данного МП. Каждая микропрограмма состоит из микрокоманд. Микрокоманда, в свою очередь, представляет набор полей, содержащих информацию как о микрооперациях, выполняемых данной микрокомандой, так и о формировании адреса следующей микрокоманды.


Одним из наиболее существенных достоинств МП с модульной структурой является простота замены блока, памяти микропрограмм. Это позволяет использовать один и тот же процессор для решения различных задач, определяемых соответствующим набором микропрограмм.