Undervisning om vold og overgrep

Nenhum computador digital pode trabalhar diretamente com o processo analógico. Deve se ter uma grande

quantidade de circuitos condicionadores de sinal entre o processo e o computador. Coletivamente, os equipamentos e os circuitos eletrônicos que fazem o

condicionamento adequado dos sinais são chamados de interface. A interface pode ser dividida em interface de entrada e interface de saída do computador, bem como em interface analógica e digital. Bus de Entrada do Computador

Há uma avenida para o computador acessar todas as milhares de entradas individuais. Muitas destas entradas são multiplexadas juntas para sistema de conversão A/D. Multiplexar significa ter várias entradas e uma única saída no dispositivo, de modo que um único conversor pode ser compartilhado por estas milhares de entrada.

Os computadores digitais pessoais (microcomputadores) possuem algumas limitações práticas. Devido ao uso de circuitos integrados, os microcomputadores possuem uma grande capacidade de computação matemática, pequeno

tamanho físico e relativamente baixo custo. Eles são construídos com somente um conjunto de lógica para executar cada uma de suas funções. Assim, ele tem a

capacidade de fazer somente uma operação ou função em um momento. Porém, eles executam estas numerosas

tão alta que parece que elas foram feitas simultaneamente, mas não o foram.

Com estas realidades em mente, pode se pensar que são necessárias muitas avenidas de entrada para o computador e que estes muitos caminhos requererem uma lógica digital extensa e cara. Porém, como o computador pode trabalhar apenas com um equipamento de entrada por vez, é praticamente possível e conveniente multiplexar todos os equipamentos de entrada para a mesma estrutura de bus de entrada do computador. Esta estrutura bus age simultaneamente como um

multiplexador para todos os equipamentos de entrada do computador e como uma avenida única e comum da informação a ser transferida diretamente no computador digital em si.

Desde que há necessidade de somente um único bus de entrada para o

computador, a interface de entrada deve fornecer todo o condicionamento de sinal necessário para cada equipamento de entrada, de modo a se poder bloquear este equipamento no computador.

O sistema de conversão A/D tem a capacidade de multiplexar todos os sinais analógicos para uma linha comum de dados para cada conversor A/D. Este bus comum de dados digitais do conversor A/D deve ter níveis lógicos que sejam

compatíveis com a estrutura do bus de entrada do computador. Certamente, as especificações reais da estrutura do bus serão determinadas economicamente de modo a otimizar a distribuição dos circuitos entre a interface e o computador. A

interface da informação de entrada digital paralela tem circuito na interface para manter temporariamente a informação, de modo que ela permaneça constante quanto esteja realmente presente no bus de entrada do computador. Tipicamente os circuitos de interface são simplesmente registros buffer flip-flop, que realizam esta função. O registro flip-flop tem a habilidade de ignorar a informação presente em usa entrada até que um comando de memória seja recebido. Ele então armazena a informação presente em sua entrada quando o comando de memória é dado e retém esta informação até que seja recebido outro comando de memória.

A interface entre os sinais de entrada digitais individuais, cada um contendo um bit valioso de informação, tais como os reles é um pouco mais complicado. Cada entrada pode requerer deslocamento do nível, casamento de impedância ou filtro. O problema agora é que, para o computador adquirir a informação de apenas este equipamento, se requer um ciclo completo das entradas do computador. Todos os computadores para controle de processo são equipamentos paralelos, em que eles ordinariamente não executam operações em um bit digital simples em um momento, mas eles tomam muitos simultaneamente, dependendo do tamanho da palavra do computador.

O tamanho da palavra é o termo que descreve o número de bits que o

computador manipula em uma única operação. O tamanho da palavra não foi considerado quando discutindo as entradas analógicas, desde que as entradas analógicas são normalmente convertidas com apenas 10 ou 12 bits de precisão, o que é aceitável dentro da capacidade da maioria dos computadores de controle de processo.

O computador tem a capacidade de receber informação acerca de um grupo de 16 sinais de entrada de reles,

simultaneamente. Assim, a interface normalmente multiplexa 16 entradas para serem manipuladas pelo computador como um grupo; ainda o registro buffer flip-flop é usado para sincronizar todos os 16 sinais independentes, enquanto o computador estiver realmente recebendo na entrada estas informações.

Finalmente, há um grupo de entradas digitais que são considerados tão

importantes que, quando os seus valores variam, o computador deve parar

imediatamente o processamento de rotina e verificar os seus novos valores, ou são tão insignificante que não é importante o tempo requerido para o computador continuamente verificar os seus valores. Estes sinais devem ter a capacidade de interromper o computador, em algum ponto conveniente, durante o processamento de rotina, de modo que o computador tenha os novos status, o mais rápido possível, normalmente dentro de poucos

computador deve ter provisão de cuidar de cada uma destas entradas individualmente. Estes circuitos eletrônicos são referidos como a estrutura de interrupção de prioridade. Além de realizar a função de interromper o computador durante o processamento normal, os circuitos também fornecem uma estrutura de prioridade entre cada uma destas

entradas, de modo a decidir o que é mais importante quando vários sinais tentam interromper o computador

simultaneamente. Um exemplo de uma interrupção de alta prioridade é a saída de um circuito eletrônico que monitora as tensões de alimentação do computador. Sempre que a alimentação falta, o computador deve ter a capacidade de se desligar com segurança, de modo que o processamento normal possa continuar automaticamente, quando a alimentação volta.

Isto brevemente define as

necessidades para a saída dos circuitos de interface de entrada do computador e simultaneamente as necessidades para os circuitos de entrada do computador, desde que eles devem ser bloqueados e

compatíveis. Em resumo, o computador deve ter uma estrutura de bus de entrada digital paralela de 16 bits, para a qual todos os sinais de entradas possam ser multiplexados. Além disso, deve haver provisão para que certas entradas digitais selecionadas tenham a capacidade de interromper o computador, através de algum esquema de prioridade.

Bus de Saída do Computador Há muitas similaridades entre as interfaces de saída e de entrada do computador.

O conversor D/A (digital para

analógico) requer informação de entrada digital paralela mais memória. Uma estrutura de bus de saída paralela digital com um registro de saída buffer satisfaz todas as necessidades do conversor D/A. Pode haver muitos conversores D/A em um sistema; assim, estes registros buffer devem ser multiplexados em suas

entradas. A definição do registro flip-flop oferecida anteriormente descreve como eles tem esta capacidade, ignorando suas

executado um comando de memória. Em todos os outros tempos, o registro mantém sua saída exatamente igual a entrada, no instante que o comando de memória foi dado, independente das variações em seus terminais de entrada.

Este tipo de interface de saída do computador também é capaz de servir qualquer função de saída digital paralela, desde que o registro flip-flop realmente não se importe com o que está ligado à sua saída. Isto deixa as saídas do tipo trem de pulso e as saídas binárias individuais (1 bit) para serem consideradas.

As saídas de informação binária de 1- bit podem ser tratadas de um modo similar às entradas do computador de 1-bit. Um registro de 16-bit pode ser usado para manipular 16 saídas individuais

simultaneamente. Cada saída do flip-flop é ligada diretamente a um único

equipamento. Freqüentemente, este tipo de saída é usado para ativar relés e assim amplificadores de acionamento de relés também seriam necessários na interface de saída do computador. Um problema aparece quando uma saída do grupo de 16 relés deve ter seu status mudado. O computador deve comandar todos os 16 simultaneamente; porém, se seu novo comando para qualquer relé particular é exatamente o mesmo que o comando anterior, então o relé não é afetado. Assim, mesmo que somente uma saída das 16 esteja sendo comandada para alterar seus contatos, todos os 16 serão comandados simultaneamente, mas somente aqueles comandos para mudar o status serão afetados.

O tipo final de saída de computador a ser considerado é o da saída tipo trem de pulso modulado em freqüência. O

computador pode manipular esta como se fosse um bit individual, simplesmente mudando uma saída bit na freqüência adequada, ou ele poderia jogar a palavra binária de saída para um registro buffer. Este registro é então ligado a um contador binário. O contador, junto com uma fonte de freqüência, é usado para gerar um número predeterminado de pulsos em uma freqüência constante. Este tipo de saída é usado tipicamente para acionar motores de passo digitais. Outra possibilidade é ter o

informação no registro shift é então deslocada, para a direita ou esquerda, para fora do registro até que cada um dos 16 bits tenha sido deslocado, em uma ordem adequada. Isto é um conversor paralelo para serial.

Os sinais de saída modulados na freqüência de pulsos podem ser também saídas do conversor D/A, a saída contínua que é usada como entrada para um conversor tensão para freqüência.

Em resumo, as necessidades reais da saída do computador digital são muito parecidas com as de entrada:

1. Ambas requerem a capacidade para a transferência paralela de 16 bits.

2. Ambas requerem a capacidade de multiplexar todos equipamentos para os barramentos.

Entrada/Saída do Computador

Desde que as necessidades do bus de transferência de dados de entrada e de saída são aproximadamente idênticas e desde que o computador pode fazer somente uma operação de vez,

normalmente o mesmo bus de 16-bit é usado tanto como entrada para como saída do computador. O arranjo

compartilhado do bus de entrada/saída (E/S) do computador foi usado durante muitos anos. Atualmente, vários novos computadores possuem arquitetura baseada em estruturas de bus separadas de entrada e de saída. Elas permitem que ambos os barramentos sejam

simultaneamente usados, aumentando a capacidade de transferência dos dados de E/S.

Muitos fatores devem ser considerados, quando se decide se uma estrutura de bus simples é preferida a uma dual. O critério de decisão é quase sempre de economia. Economia não se refere apenas aos custos de equipamento (hardware) mas também economia em custos de programação, tempo do computador e uso de memória. A tendência atual mostra que a arquitetura de bus dual tem provado ser a mais econômica e eficiente, quando usada em aplicações de controle de processo.

Isto complica a discussão do projeto interno do computador e seu

funcionamento. A arquitetura dual se torna

popular mas a maioria dos sistemas existentes de controle e dos micro computadores digitais existentes usam a arquitetura de E/S compartilhada. A discussão é simplificada se for

apresentada, assumindo uma estrutura de bus E/S dual, desde que a necessidade para a multiplexagem no tempo do mesmo bus para entrada e saída é eliminada. Assim, é assumido o uso de bus de entrada e de saída separados. De modo a fazer o material aplicável a um bus

compartilhado, simplesmente admite se que os mesmos 16 fios (bus E/S) são alternativamente usados para entrada e para saída, a lógica dentro do computador ora ligando acionadores de linha ou receptores de linha aos terminais destes fios do computador.

Tendo decidido que o computador vê somente registros digitais flip flop

conectados ao bus de entrada de dados com 16-fios (bit) e sai somente sobre uma estrutura de barramento de 16 fios para as entradas dos registros buffer digitais flip flop, o problema agora é identificar qual registro flip flop, em que bus e qual o momento.

6.5. Endereçamento E/S

Cada um dos registros flip-flop de entrada tem atribuído um único número de código binário e é fornecido com uma lógica digital que decodifica apenas este exato número de código. As entradas para esta lógica de decodificação são ligadas a um bus, funcionalmente separado do bus de dados, de normalmente 6 a 8 fios, chamado de estrutura de bus de endereço de entrada. Sempre que a lógica

decodificadora associada com qualquer registro de entrada particular reconhece seu código único, ela ativa um especifico registro buffer do equipamento de entrada do computador. Este código único é

apropriadamente chamado de endereço do equipamento. Sempre que o computador requer informação de qualquer

equipamento, ele coloca este código do equipamento em seu bus de endereço de entrada e a lógica de decodificação de endereço permite que apenas o equipamento endereçado forneça a informação ao computador.

Há uma duplicação exata desta estrutura de bus de endereço e da lógica de decodificação de endereço que é usada para seletivamente permitir que cada equipamento de saída particular (registro buffer) possa receber a informação do computador: é o bus de endereço de saída e a lógica de decodificação de endereço de saída. Este bus adicional e sua lógica decodificadora fornecem os meios para o computador selecionar qualquer

equipamento particular para transferir informação para seu registro buffer ou para alertar o equipamento para receber a informação.

Duas estruturas de bus adicionais devem ser mencionadas para o

endereçamento dos equipamentos. Desde que o computador pode fazer somente uma coisa a um tempo, freqüentemente estas estruturas de bus de endereço são multiplexadas no tempo para os fios do bus de E/S de dados, com o controle e o

sincronismo necessários, de modo que os equipamentos saibam como e quando ligar aos mesmos 16 fios (bus E/S).