Beschreibung
Die Prozeßrechentechnik gewinnt besonders durch die rasche Entwicklung der Mikroelektronik zunehmend an Bedeutung. In Form von Mikroprozessorsystemen finden Prozeßrechner breiten Eingang in Fachgebiete, die über das Gebiet der Elektrotechnik weit hinausgehen: Industrielle Anlagen, Laborgeräte, Hausheizungen, Autos und Fernsehgeräte sind Beispiele für technische Prozesse, welche heute durch Prozeßrechner automatisiert werden. Das vorliegende Buch baut auf einer über mehrere Jahre abgehaltenen Vorlesung auf. Schwerpunktmäßig werden Prozeßrechnerspezifische Systemeigenschaften behandelt, etwa die Aufgabe der schritthaltenden Verarbeitung, die Prozeßperipherie oder die Basisstruktur von Echtzeit-Betriebssystemen. Die Einführung in die Hardware (Prozessoren, Ein-/Ausgabesysteme, Prozeßperipherie) erfolgt an konkreten Beispielen (einschließlich Mikroprozessoren), die Struktur der Basissoftware wird aus den Anforderungen abgeleitet. Zahlreiche Einsatzbeispiele u.a. aus den Gebieten Industrie, Labor, Medizin, Verkehr machen die Einsatzbreite dieser Schlüsseltechnologie deutlich.
Autorenporträt
Inhaltsangabe1 Prozeßautomatisierung mit Rechnern.- 1.1 Einführung.- 1.2 Technische Prozesse und Rechenprozesse.- 1.3 Besondere Kennzeichen von Prozeßrechnern.- 1.4 Einsatzgebiete und Beispiele.- 1.4.1 Industrielle Produktion.- 1.4.2 Energietechnik.- 1.4.3 Verkehrstechnik.- 1.4.4 Labor-Automatisierung.- 1.4.5 Medizin.- 1.4.6 Entwicklungstrends.- 2 Prozeßrechner-Hardware.- 2.1 Übersicht.- 2.2 Rechnerkern-Architektur.- 2.2.1 Rechnerinterne Darstellung von Prozeßgrößen.- 2.2.2 Grundfunktionen des Prozessors.- 2.2.3 Multitasking-Unterstützung.- 2.2.4 Prozessor-Speicher-Schnittstelle.- 2.2.5 Trends der Rechnerkern-Entwicklung.- 2.3 Ein-/Ausgabe-Systeme.- 2.3.1 Programmgesteuerte Ein-/Ausgabe.- 2.3.2 Programmunterbrechungs-Systeme.- 2.3.3 Direkter Speicher-Zugriff.- 2.3.4 Prozeßrechner-Bus-Systeme.- 2.4 Prozeßperipherie.- 2.4.1 Übersicht.- 2.4.2 Digitalausgabe.- 2.4.3 Digitaleingabe.- 2.4.4 Analogausgabe.- 2.4.5 Analogeingabe.- 2.4.6 Echtzeituhren.- 2.4.7 Prozeßverkabelung.- 2.5 Zuverlässigkeit und Sicherheit.- 2.5.1 Verfügbarkeit.- 2.5.2 Maßnahmen zur Zuverlässigkeitsverbesserung.- 2.5.3 Fehlertolerante Prozeßrechnersysteme.- 2.5.4 Sicherheitsaspekte.- 3 Echtzeitverhalten.- 3.1 Schritthaltende Verarbeitung.- 3.2 Modellierung des Zeitverhaltens.- 3.2.1 Zeitliche Charakterisierung der Prozesse.- 3.2.2 Prozessor-Zuteilungsstrategie.- 3.2.3 Überprüfung der Echtzeitbedingungen.- 3.2.4 Spezielle Probleme.- 3.3 Echtzeit-Betriebssysteme.- 3.3.1 Aufgaben des Echtzeit-Betriebssystems.- 3.3.2 Elemente eines Echtzeit-Betriebssystems.- 3.3.3 Betriebssystem-Realisierung und Anwendungs-Beispiel.- 3.3.4 Betriebssystem-Erweiterungen.- 3.3.5 Plattenorientierte Echtzeit-Betriebssysteme.- 4 Technische Ausprägung von Prozeßrechensystemen.- 4.1 Embedded Systems.- 4.2 Steuerungen.- 4.2.1 Speicherprogrammierbare Steuerungen.- 4.2.2 Numerische Steuerungen.- 4.2.3 Digitale Steuer- und Regelgeräte.- 4.3 Modulare Prozeßrechnersysteme.- 4.3.1 Systeme auf PC-Basis.- 4.3.2 VME-Bus-Systeme.- 4.4 Verteilte Prozeßrechnersysteme.- Anhang A: Mikroprozessor 68010.- Anhang B: VMEbus Signal Identification.
