materiały wspierające wykład na studiach II stopnia na kierunku ACR pod tytułem komputerowe systemy automatyki

1. Sprzęganie magistrali systemu komputerowego z obiektem sterowania. Sprzężenie proste i z wzajemnym potwierdzeniem, idea, algorytmy, przekazywania potwierdzenia

2. Warianty realizacji przekazywania potwierdzenia: programowy, z wykorzystaniem systemu przerwań oraz wejścia wymuszającego wyczekiwanie. Kryteria doboru optymalnego rozwiązania

3. Przykłady realizacji sprzężenia z wykorzystaniem typowych portów wejścia-wyjścia

4. Warianty realizacji systemów przerwań w komputerowych systemach sterujących: przeglądanie, systemy wektoryzowane, kontrolery rozproszone i łańcuchowe

5. Systemy przerwań jednopoziomowe i wielopoziomowe, algorytmy arbitrażu przerwań, problemy maskowania, maskowanie specjalne, typowe rozwiązania

6. Przykłady wykorzystania systemu przerwań w układach sterowania, ocena czasu reakcji, opóźnień, czasu realizacji i intensywności przerwań na efektywność komputera sterującego

7. Systemy wieloprocesorowe i wielokomputerowe. Architektura,
warunki zwiększenia efektywności w stosunku do systemu jednoprocesorowego

8. Magistrale systemów wieloprocesorowych. Podział zasobów na lokalne i wspólne, konsekwencje istnienia zasobów wspólnych.

9. Typowe rozwiązana magistral wieloprocesorowych systemów sterowania: STE, MULTIBUS, VME, PCI, COMPACT PCI

10. Arbitraż dostępu do zasobów wspólnych, przykłady rozwiązań sprzętowych skupionych i łańcuchowych, algorytmy arbitrażu

11. Przykłady rozwiązań arbitrażu

12. Idea współpracy procesor główny - koprocesor

13. Wpływ istnienia zasobów wspólnych na oprogramowanie systemów sterowania,
semafory, blokady dostępu

14. Systemy wielokomputerowe, zasady wymiany informacji, stosowane
rozwiązania sprzętowe, architektura systemów wielokomputerowych

15. Sprzężenie systemu komputera sterującego z obiektem z wykorzystaniem DMA, rozwiązania sprzętowe, programowe aspekty wykorzystania idei DMA, przerwania a transmisja DMA

16. Magistrala jako system komunikacji między wieloma użytkownikami, protokół komunikacyjny, hierarchia warstwowa protokółów komunikacyjnych.

17. Model odniesienia protokółów komunikacyjnych ISO 4 i 7 warstwowy

18. Warstwy protokółu komunikacyjnego, zakres precyzowanych ustaleń, odniesienie do przykładów typowych magistral RS232, I2C i innych.

19. Sens i korzyści wynikające ze standaryzacji protokółów, kryteria wyboru standard czy
rozwiązanie dedykowane

20. Sprzętowe metody zwiększania niezawodności łączy komunikacyjnych,
rodzaje i kryteria doboru medium transmisji danych, operacje wykonywane na sygnale związane z dostosowaniem do medium transmisyjnego, stosowany sprzęt – nadajniki i odbiorniki linii

21. Programowe metody zwiększania niezawodności protokółów komunikacyjnych, metody detekcji i korekcji błędów

22. Przykłady rozwiązań protokółów bitowo-równoległych i bitowo-szeregowych

23. Organizacja protokółów zorientowanych bitowo, liczących znaki i sterowanych znakowo, przy-kłady standardowych rozwiązań

24. Wykorzystanie mikrokontrolerów w układach sterowania

25. Rodzina mikrokontrolerów INTEL MCS-51. Model podstawowy, zasoby i język programowania

26. Architektura i zasoby rozbudowanych wersji mikrokontrolerów rodziny MCS-51 oferowane przez firmy PHILIPS, DALLAS i ATMEL

27. Realizacje sprzężenia mikrokontrolera z obiektem sterowania, konstrukcje bramy czasu rzeczywistego, sprzętowe wspomaganie zmiany kontekstu

28. Systemy sprzęgu wspomagające współpracę z operatorem, konsola operatorska, współpraca systemu komputerowego z elementami zestykowymi (klawiatury), z elementami wskazującymi (myszki, manipulatory)

29. Zobrazowanie stanu procesu, współpraca z układami wyświetlaczy cyfrowych i alfanumerycznych, zasada działania monitorów CRT i LCD, programowa współpraca z monitorami, akceleratory graficzne

30. Rodzaje pamięci stosowanych w komputerowych systemach sterowania: pamięci buforowe FIFO, bufor cykliczny, pamięci dwubramowe

31. Pamięci nieulotne rodzaje podtrzymywane bateryjnie, pamięci typu FLASH, programowe konsekwencje stosowania pamięci nieulotnych

32. Systemy bezobsługowe, techniki zwiększania niezawodności systemów bezobsługowych, techniki zapewniające energooszczędność systemów autonomicznych

33. Techniki sprzęgania systemów komputerowych z układami o działaniu ciągłym. Przetworniki A/C i C/A, kryteria doboru rodzaju przetwornika do rozwiązywanych problemów, układy próbkująco-pamiętające i ekstrapolatory, układy z wyjściem PWM, przetworniki napięcie-częstotliwość

34. Komputery klasy PC w układach sterowania, przemysłowe standardy komputerów PC, rozwiązania modułowe

35. Pamięć dyskowa, organizacja i jej programowa obsługa jako przykład sterowania układu elektromechanicznego oraz programowe mechanizmy kompensacji  iedoskonałości tego układu

36. Budowa wielozadaniowego systemu operacyjnego czasu rzeczywistego, statyczny i dynamiczny opis zadania, mechanizmy tworzenia, usuwania i przełączania zadań, system przerwań a system przełączania zadań

37. Przykłady typowych systemów operacyjnych stosowanych w komputerowych systemach sterowania: DOS, WINDOWS, LINUX, QNX – ich wady i zalety

38. Podstawy tworzenia oprogramowania dla systemów dedykowanych

39. Struktury danych wykorzystywane w systemach sterowania komputerowego, kryteria i sposobu optymalizacji struktur danych

40. Problemy tworzenia oprogramowania wielowątkowego, współbieżność procesów, reguły dostępu do zasobów wspólnych, systemy blokad i zarządzanie nimi,  rozwiązywanie problemów typu blokada lub impas

41. Problem poprawności wykonania współbieżnego zadań, kryteria szeregowalności zadań, przykładowe algorytmy sprawdzania szeregowalności zadań

42. Mechanizmy sprzętowe mikroprocesorów wspierające wielozadaniowość i ochronę dostępu do zasobów prywatnych zadań

43. Przykłady rozwiązań sprzętowych komputerowych systemów sterowania

44. Przykłady istotnych fragmentów rozwiązań programowych komputerowych systemów sterowania