Шпаргалка по "Программированию"

-высокий  уровень промышленных помех; 

-широкий  диапазон изменения параметров  атмосферной и промышленной сред;

Мощность 

Под обобщённым термином «мощность» понимается разрядность и быстродействие центрального процессора, объём разных видов памяти, число портов и сетевых интерфейсов. Очень часто основным показателем, косвенно характеризующим мощность контроллера и, одновременно, являющимся важнейшей его характеристикой, является число входов и выходов (как аналоговых, так и дискретных), которые могут быть подсоединены к контроллеру.

По  этому показателю контроллеры подразделяются на следующие классы:

-наноконтроллеры  (часто с встроенными функциями), имеющие до 15 входов/выходов;

-малые  контроллеры, рассчитанные на 15-100 входов/выходов; 

-средние  контроллеры, рассчитанные примерно  на 100-300 входов/выходов; 

-большие  контроллеры, рассчитанные примерно  на 300-2000 входов/выходов; 

-сверхбольшие контроллеры, имеющие примерно от 2000 и более входов/выходов.

Область применения

Область применения – один из наиболее важных признаков классификации. Область применения контроллера накладывает целый ряд требований к контроллерам и очень сильно сужает круг поиска при разработке систем управления.

Специализированный  контроллер со встроенными  функциями 

Обычно  им является минимальный по мощности контроллер, программа действия которого заранее прошита в его памяти, а изменению при эксплуатации подлежат только параметры программы. Число и набор модулей ввода/вывода определяется реализуемыми в нем функциями. Часто такие контроллеры реализуют различные варианты функций регулирования. Основные области применения: локальное управление какой-либо малой технологической установкой или механизмом.

Контроллер  для реализации логических зависимостей (коммандоаппарат)

Главные сферы применения такого контроллера: станкостроение, машиностроение, замена релейно-контактных шкафов во всех отраслях промышленности. Он характеризуется прошитой в его памяти развитой библиотекой логических функций и функций блокировки типовых исполнительных механизмов. Для его программирования используются специализированные языки типа релейно-контактных схем. Набор модулей ввода/вывода у такого контроллера рассчитан, в основном, на разнообразные дискретные каналы. Наиболее простыми представителями данного класса контроллеров являются интеллектуальные реле.

Контроллер, реализующий любые  вычислительные и  логические функции 

Наиболее  распространённый универсальный контроллер, не имеющий ограничений по области применения. Центральный процессор контроллера имеет достаточную мощность, разрядность, память, чтобы выполнять как логические, так и математические функции. Иногда, для усиления его вычислительной мощности, он снабжается ещё и математическим сопроцессором (во многих современных процессорах математический сопроцессор интегрирован в сам кристалл). В состав модулей ввода/вывода входят модули на всевозможные виды и характеристики каналов (аналоговых, дискретных, импульсных и т. д.).

Контроллер  противоаварийной защиты

Он должен отличаться от контроллеров других классов:

-особенно  высокой надежностью, достигаемой различными вариантами диагностики и резервирования (например, диагностикой работы отдельных компонентов контроллера в режиме реального времени, наличием основного и резервного контроллеров с одинаковым аппаратным и программным обеспечениями и с модулем синхронизации работы контроллеров, резервированием блоков питания и коммуникационных шин);

-высокой  готовностью, т. е. высокой вероятностью  того, что объект находится в  рабочем режиме (например, не только  идентификацией, но и компенсацией  неисправных элементов; не просто резервированием, но и восстановлением ошибок программы без прерывания работы контроллеров);

-отказоустойчивостью,  когда при любом отказе автоматизируемый  процесс переводится в безопасный  режим функционирования.

Контроллер  цепи противоаварийной защиты должен иметь сертификат, подтверждающий безопасность его работы в цепях противоаварийной защиты.

Контроллер  телемеханических систем автоматизации 

Данный  класс универсальных контроллеров удобен для создания систем диспетчерского контроля и управления распределёнными на местности объектами. В контроллерах данного класса повышенное внимание уделяется программным и техническим компонентам передачи информации на большие расстояния беспроводными линиями связи. В качестве таких линий часто используются УКВ-радиоканалы с обычными или транковыми радиостанциями. При этом возможна передача информации от каждого контроллера в диспетчерский центр, а также эстафетная передача информации по цепи от одного контроллера к другому до достижения диспетчерского центра.

В настоящее  время, в связи с большим скачком  в развитии сотовой связи, всё  большее распространение получает передача информации через сети GSM.

Открытость  архитектуры 

По структуре  контроллеры подразделяются на два класса: контроллеры, имеющие фирменную закрытую структуру, и контроллеры открытой структуры, основанной на одном из магистрально-модульных стандартов.

При закрытой фирменной структуре изменения (модификации) контроллера возможны, обычно, только компонентами производителя. Сами изменения достаточно ограничены и заранее оговорены производителем.

При открытой магистрально-модульной структуре, имеющей стандартный интерфейс для связи центрального процессора с другими модулями контроллера, ситуация кардинально меняется.

По  конструктивному исполнению контроллеры можно разделить на несколько групп:

-встраиваемые;

-размещаемые  в общий конструктив; 

-модульного  типа; 
 
 
 

Встраиваемые  контроллеры 

Как правило  не имеют корпуса, часто конструкция  просто крепится на раме. Требований к  защитным оболочкам таких контроллеров не предъявляются, поскольку контроллеры встраиваются в общий корпус оборудования и являются неотъемлемой частью этого оборудования

Контроллеры, размещаемые в  общий конструктив 

Такие контроллеры характеризуются тем, что вс е модули – процессорный, коммуникационные, модули ввода-вывода – размещаются в одном конструктиве. В таких контроллерах, как правило, предусматривается некая «материнская» плата с разъёмами, в которые вставляются все модули контроллера.

Контроллеры модульного типа

Контроллеры модульного типа не используют общего конструктива. Каждый модуль таких  контроллеров, будь то процессорный модуль или модуль ввода-вывода, имеет собственный  корпус.

Можно выделить две разновидности  контроллеров: с внутренней межмодульной шиной и с внешней шиной.

Модули  контроллеров с внутренней межмодульной шиной на боковых поверхностях имеют  контакты для подключения соседних модулей. А модули контроллеров с  внешней шиной, как правило, используют для связи между модулями какую-нибудь скоростную полевую шину, например CAN 

     3.Сжатие  данных. Определение  и виды. Примеры  кодирования, их  применение в ИТ. Сжатие изображений  и аудиоинформации.  Стандарты JPEG и  МР3.

    Сжатие  данных — процедура перекодирования данных, производимая с целью уменьшения их объёма.

    Сжатие  бывает без потерь (когда возможно восстановление исходных данных без искажений) или с потерями (восстановление возможно с искажениями, несущественными с точки зрения дальнейшего использования восстановленных данных).

Сжатие  без потерь обычно используется при обработке компьютерных программ и данных, реже  для сокращения объёма звуковой, фото- и видеоинформации. При декомпрессии результат будет в точности (бит к биту) соответствовать оригиналу. Большинство методов сжатия без потери качества не учитывают визуальную похожесть соседних кадров видеопотока. Однако при сжатии без потерь невозможно достигнуть высоких коэффициентов сжатия на реальном видео.

     Сжатие  с потерями применяется для сокращения объёма звуковой, фото- и видеоинформации, оно значительно эффективнее сжатия без потерь. С помощью таких методов аудио и видео могут быть сжаты до 5% их оригинального размера, но утраченная информация редко видна невооруженным глазом или определяется на слух. Используют похожесть соседних кадров. Из-за этого максимальная степень сжатия среднестатистического видеофрагмента, достигаемая алгоритмами без потерь, не превышает 3 к 1, в то время как алгоритмы, работающие с потерей качества, могут сжимать вплоть до 100 к 1.По этой причине практически всё широко используемое видео является сжатым с потерями.

    Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки

    Цифровое кодирование

    Аналоговое  кодирование

    Таблично-символьное кодирование

    Числовое  кодирование

Алгоритмы сжатия видео

Данный  вид информации имеет огромный объем  и, как никакая другая информация, нуждается в сжатии.

Сжатие  видео — уменьшение количества данных, используемых для представления видеопотока. Существует симметричная и асимметричная схемы сжатия данных.

При асимметричной схеме информация сжимается в автономном режиме (т.е. одна секунда исходного видео сжимается в течение нескольких секунд или даже минут мощными параллельными компьютерами и помещается на внешний носитель, например CD–ROM). На машинах пользователей устанавливаются сравнительно дешевые платы декодирования, обеспечивающие воспроизведение информации мультимедиа в реальном времени. Использование такой схемы увеличивает коэффициент сжатия, улучшает качество изображения, однако пользователь лишен возможности разрабатывать собственные продукты мультимедиа.

При симметричной схеме сжатие и развертка происходят в реальном времени на машине пользователя, благодаря чему за персональными компьютерами и в этом случае сохраняется их основополагающее достоинство: с их помощью любой пользователь имеет возможность производить собственную продукцию.

Motion-JPEG. Является наиболее простым алгоритмом сжатия видео. В нем каждый кадр сжимается независимо алгоритмом JPEG. Этот прием дает высокую скорость доступа к произвольным кадрам. Легко реализуются плавные "перемотки" в обоих направлениях, аудио-визуальная синхронизация.

Характеристики Motion-JPEG

Cжатие: в 5-10 раз

Плюсы: Быстрый произвольный доступ. Легко редактировать поток. Низкая стоимость аппаратной реализации.

Минусы: Сравнительно низкая степень сжатия.

Алгоритм  обработки данных JPEG

JPEG основан  на схеме кодирования, базирующейся  на дискретных косинус-преобразованиях (DCT). DCT — это общее имя определенного класса операций, данные о которых были опубликованы несколько лет назад. В силу своей природы они всегда кодируют с потерями, но способны обеспечить высокую степень сжатия при минимальных потерях данных.

Схема JPEG эффективна только при сжатии многоградационных  изображений, в которых различия между соседними пикселями, как  правило, весьма незначительны. Практически JPEG хорошо работает только с изображениями, имеющими глубину хотя бы 4 или 5 битов/пиксел на цветовой канал. Основы стандарта определяют глубину входного образца в 8 бит/пиксел. Данные с меньшей битовой глубиной могут быть обработаны посредством масштабирования до 8 бит/пиксел, но результат для исходных данных с низкой глубиной цвета может быть неудовлетворительным, поскольку между атрибутами соседних пикселов будут существенные различия. По подобным причинам плохо обрабатываются исходные данные на основе цветовых таблиц, особенно если изображение представляется в размытом виде.