計(jì)算機(jī)控制技術(shù)信號(hào)處理視角第6章.

離散時(shí)間控制：數(shù)字設(shè)計(jì)方法6.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)定義術(shù)語(yǔ)狀態(tài)（6.6）能控性（6.6）能觀性（6.6）解釋數(shù)字設(shè)計(jì)方法的基本思想（6.2）列舉數(shù)字設(shè)計(jì)的基本步驟（6.2）頻率響應(yīng)法的基本設(shè)計(jì)步驟（6.3）基于Ragazzini法的無(wú)限沖激響應(yīng)濾波設(shè)計(jì)步驟（6.4）基于Ragazzini法的有限沖激響應(yīng)濾波設(shè)計(jì)步驟（6.4）狀態(tài)空間設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)步驟（6.5）6.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)（續(xù)）比較模擬設(shè)計(jì)方法和數(shù)字設(shè)計(jì)方法（6.2）頻率響應(yīng)法、Ragazzini法和狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法（6.3，6.4，6.6）開(kāi)環(huán)觀測(cè)器、預(yù)測(cè)觀測(cè)器和實(shí)時(shí)觀測(cè)器（6.6）能控性和能慣性（6.6）手工（或使用計(jì)算機(jī)**）判斷系統(tǒng)能控性（6.6，6.6）系統(tǒng)能觀性（6.6，6.6）6.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)（續(xù)）手工（或使用計(jì)算機(jī)**）設(shè)計(jì)PID數(shù)字控制器

6.2. 設(shè)計(jì)思想6.2.1.設(shè)計(jì)思想與模擬設(shè)計(jì)方法相比，數(shù)字設(shè)計(jì)方法根據(jù)控制要求直接在離散域求解差分方程，既可以構(gòu)造IIR數(shù)字濾波器，也可以構(gòu)造FIR數(shù)字濾波器。6.3. 頻率響應(yīng)法6.3.1.基本思想

6.3.2.具體步驟

6.4. Ragazzini法6.4.1.基本思想無(wú)限沖激響應(yīng)濾波頻率響應(yīng)法的實(shí)質(zhì)是窗函數(shù)加權(quán)運(yùn)算在z平面可以使用Ragazzini法完成同樣的運(yùn)算有限沖激響應(yīng)濾波受窗函數(shù)影響，無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器的頻率特性會(huì)不可避免地偏離期望為了獲得與期望特性完全一致的輸出，可以考慮使用有限沖激響應(yīng)濾波設(shè)計(jì)控制器6.4.2.Ragazzini法：無(wú)限沖激響應(yīng)濾波確定數(shù)字對(duì)象構(gòu)造系統(tǒng)特征多項(xiàng)式求解特征方程

構(gòu)造系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)

構(gòu)造數(shù)字控制器檢驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)6.4.3.Ragazzini法：有限沖激響應(yīng)濾波確定數(shù)字對(duì)象

確定數(shù)字控制器檢驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)6.5. 狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法6.5.1.極點(diǎn)配置受被控對(duì)象零極點(diǎn)分布的限制，Ragazzini法只能對(duì)數(shù)字化對(duì)象反饋信號(hào)的有限頻率進(jìn)行梳狀濾波狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法則假設(shè)系統(tǒng)的全狀態(tài)向量能夠被檢測(cè)，這樣就可以通過(guò)自由構(gòu)造梳狀濾波器，對(duì)反饋信號(hào)的特定成分進(jìn)行放大或衰減，以獲得與期望完全相同的系統(tǒng)響應(yīng)6.5.1.極點(diǎn)配置：原理

6.5.1.極點(diǎn)配置：求解反饋矩陣極點(diǎn)配置的實(shí)質(zhì)是通過(guò)反饋增益矩陣K將系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)移動(dòng)到期望位置，從而改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。因此，反饋增益矩陣K的求解將是極點(diǎn)配置的重點(diǎn)。最直接的方法是比較閉環(huán)系統(tǒng)特征方程和期望特征方程的系數(shù)，利用待定系數(shù)求解反饋增益矩陣K。這種方法容易理解，但過(guò)程繁瑣,運(yùn)算量大，且不容易通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。也可以先對(duì)被控對(duì)象的描述方程進(jìn)行非奇異變換，轉(zhuǎn)換為所謂的能控標(biāo)準(zhǔn)型后，再計(jì)算反饋增益矩陣。6.5.1.極點(diǎn)配置：求解反饋矩陣（續(xù)）將被控對(duì)象的描述方程變換為能控標(biāo)準(zhǔn)型寫(xiě)出閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程寫(xiě)出閉環(huán)系統(tǒng)的期望特征方程確定反饋增益矩陣6.5.2.狀態(tài)估計(jì)極點(diǎn)配置法需要檢測(cè)控制對(duì)象的所有狀態(tài)，但在實(shí)際工程中，大多數(shù)系統(tǒng)只能測(cè)量輸出變量，無(wú)法滿足全狀態(tài)反饋的要求。這種情況下，需要對(duì)不能直接測(cè)量的狀態(tài)變量進(jìn)行估計(jì)。6.5.2.狀態(tài)估計(jì)：狀態(tài)觀測(cè)器根據(jù)被控對(duì)象可用信息估計(jì)其狀態(tài)的系統(tǒng)就稱為狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)際應(yīng)用中，它是一組通過(guò)計(jì)算機(jī)求解的差分方程，可以根據(jù)系統(tǒng)輸出和控制輸出來(lái)估算或觀測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)變量。最簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)觀測(cè)器是一個(gè)按被觀測(cè)系統(tǒng)復(fù)制的模型，但狀態(tài)變量可以直接輸出。6.5.2.狀態(tài)估計(jì)：狀態(tài)觀測(cè)器（續(xù)）開(kāi)環(huán)觀測(cè)器的構(gòu)造條件往往很難滿足，而且，對(duì)外界干擾的抗干擾性和對(duì)參數(shù)變動(dòng)的靈敏度也很差。實(shí)際系統(tǒng)很多使用預(yù)測(cè)觀測(cè)器，即同時(shí)用輸出量和控制量估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)，并通過(guò)反饋控制估計(jì)質(zhì)量6.5.2.狀態(tài)估計(jì)：有狀態(tài)觀測(cè)的控制器6.5.2.狀態(tài)估計(jì)：實(shí)時(shí)觀測(cè)器

為獲得更好的實(shí)時(shí)性，可以考慮實(shí)時(shí)觀測(cè)器。6.5.3.能控性和能觀性能控性和能觀性是狀態(tài)空間解析和設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本概念。前者討論系統(tǒng)在無(wú)約束控制向量的作用下，是否能夠在有限時(shí)間內(nèi)從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到任意指定狀態(tài)；而后者則是在系統(tǒng)輸出和控制序列已經(jīng)確定的條件下，討論系統(tǒng)狀態(tài)是否可以用有限時(shí)間的輸出序列和控制序列表示。6.5.3.能控性和能觀性：能控性對(duì)線性定常離散系統(tǒng)

6.5.3.能控性和能觀性：能觀性對(duì)線性定常離散系統(tǒng)

施效篇第7章.

從函數(shù)到算法7.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)定義術(shù)語(yǔ)：計(jì)算時(shí)延（7.2）量化（7.2）量化誤差（7.2）列舉時(shí)延問(wèn)題產(chǎn)生的原因與對(duì)策（7.2）精度問(wèn)題產(chǎn)生的原因與對(duì)策（7.2）可控實(shí)現(xiàn)形式的基本構(gòu)成要素（7.3）書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)的可控實(shí)現(xiàn)形式（7.3）繪制系統(tǒng)信號(hào)流圖，包括：基本型（7.4）串聯(lián)型（7.4）并聯(lián)型（7.4）7.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)（續(xù)）比較系統(tǒng)不同運(yùn)算結(jié)構(gòu)，主要考慮以下方面：運(yùn)算精度（7.4）運(yùn)算時(shí)間（7.4）占用資源（7.4）合理選擇系統(tǒng)的采樣周期/運(yùn)算速度（7.4）量化字長(zhǎng)/運(yùn)算精度（7.4）使用LabVIEW編寫(xiě)VI利用給定系統(tǒng)的可控實(shí)現(xiàn)形式計(jì)算控制器輸出（7.5）7.2. 計(jì)算問(wèn)題7.2.1.計(jì)算時(shí)延引起的問(wèn)題用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制律時(shí)，由于硬件和軟件的原因，控制輸出總會(huì)落后于采樣脈沖輸入，這種延遲被稱為計(jì)算時(shí)延，7.2.1.計(jì)算時(shí)延引起的問(wèn)題（續(xù)）計(jì)算時(shí)延會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是計(jì)算機(jī)控制器物理實(shí)現(xiàn)需要考慮的一個(gè)問(wèn)題計(jì)算時(shí)延可以等效為控制器與延遲環(huán)節(jié)的串聯(lián)。與采樣動(dòng)作和施效動(dòng)作等效的延遲環(huán)節(jié)，時(shí)間常數(shù)為ADC或DAC的工作時(shí)間；與控制律運(yùn)算過(guò)程等效的延遲環(huán)節(jié)，時(shí)間常數(shù)由控制算法決定。合理選擇程序結(jié)構(gòu)可以抑制計(jì)算時(shí)延的影響。7.2.2.量化引起的問(wèn)題所謂量化，是把無(wú)限精度數(shù)字表示為有限精度數(shù)值的近似過(guò)程，也是連續(xù)信號(hào)在值域的離散化過(guò)程。具體到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，就是用有限字長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)值表示參與控制運(yùn)算的量程內(nèi)可無(wú)限取值的物理量7.2.2.量化引起的問(wèn)題（續(xù)1）量化過(guò)程中，連續(xù)信號(hào)的無(wú)限取值可以被有限的離散數(shù)值集合代替?？紤]到一個(gè)離散數(shù)值只能對(duì)應(yīng)一個(gè)連續(xù)信號(hào)，則信號(hào)在量化前后必然存在誤差。這種誤差稱為量化誤差，其大小除了與量化區(qū)間的數(shù)量有關(guān)外，還與量化過(guò)程的取整方式有關(guān)。7.2.2.量化引起的問(wèn)題（續(xù)2）量化是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)非線性效應(yīng)的一種，可能來(lái)自模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程，也可能來(lái)自控制律的有限精度運(yùn)算過(guò)程。其直接影響是產(chǎn)生量化噪聲與極限環(huán)前者是一種類似電子噪聲的背景干擾，后者是幅值遠(yuǎn)超量化單位的低頻低強(qiáng)度振蕩。7.3. 可控實(shí)現(xiàn)形式7.3. 1.必要性

為了準(zhǔn)確求解，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器通常不直接使用脈沖傳遞函數(shù)計(jì)算控制輸出，而是將其轉(zhuǎn)換為可控實(shí)現(xiàn)形式再進(jìn)行計(jì)算。7.3. 2.可控實(shí)現(xiàn)形式數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)表示為有理分式形式，即

將等式兩邊有理分式的分子和分母交叉相乘，得

移位，得到計(jì)算當(dāng)前控制器的可控實(shí)現(xiàn)形式

7.4. 運(yùn)算結(jié)構(gòu)7.4.1.基本運(yùn)算單元7.4.2.直接型結(jié)構(gòu)

0型結(jié)構(gòu)

7.4.2.直接型結(jié)構(gòu)（續(xù)）

1型結(jié)構(gòu)

7.4.2.直接型結(jié)構(gòu)（續(xù)）直接型結(jié)構(gòu)（0型）的狀態(tài)空間直接型結(jié)構(gòu)（1型）的狀態(tài)空間7.4.3.串聯(lián)型結(jié)構(gòu)即此前使用的ZPK模型控制律系數(shù)即子環(huán)節(jié)的零極點(diǎn)，且不同子環(huán)節(jié)的零極點(diǎn)互不影響量化誤差較小，對(duì)零極點(diǎn)的漂移也不敏感，但運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)7.4.4.并聯(lián)型結(jié)構(gòu)若干一階環(huán)節(jié)與二階環(huán)節(jié)相加的形式與串行結(jié)構(gòu)比較，運(yùn)算速度更快，量化誤差更小，尤其適合于對(duì)零點(diǎn)位置要求嚴(yán)格的場(chǎng)合控制律系數(shù)同樣是子環(huán)節(jié)的零極點(diǎn)，亦互不影響，但無(wú)法對(duì)消，只能單獨(dú)調(diào)整子環(huán)節(jié)的極點(diǎn)位置，而不能調(diào)整零點(diǎn)位置。7.4.5.不同結(jié)構(gòu)的比較在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的但運(yùn)算結(jié)構(gòu)不同，對(duì)控制系統(tǒng)的影響也不同直接型結(jié)構(gòu)的控制律系數(shù)不具有明顯的物理意義，敏感系數(shù)變化，不便調(diào)試，且運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，量化誤差大，一般不用于二階以上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。串聯(lián)型結(jié)構(gòu)的控制律系數(shù)能夠反映零極點(diǎn)位置，不敏感系數(shù)變化，便于零極點(diǎn)對(duì)消，且對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的需求最小，運(yùn)算時(shí)間居中，量化誤差亦居中。并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的控制律系數(shù)能夠反映零極點(diǎn)位置，不敏感系數(shù)變化，能單獨(dú)調(diào)節(jié)子環(huán)節(jié)的零點(diǎn)位置，但不能調(diào)整零點(diǎn)位置，運(yùn)算時(shí)間最短，量化誤差亦最小。第8章.

計(jì)算機(jī)控制：

軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)8.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)定義術(shù)語(yǔ)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)（8.2）軟件（8.2）硬件（8.2）組件（8.2）接口（8.2）數(shù)字濾波（8.5）標(biāo)度變換（8.5）復(fù)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：信息處理角度（8.2）I/O接口的本質(zhì)：信息處理角度（8.2）線性標(biāo)度變換工作原理（8.5）列舉I/O接口的信號(hào)類型（8.2）I/O接口的信號(hào)處理要求（8.4）I/O接口的存儲(chǔ)器映射方式（8.4）I/O接口的信號(hào)讀寫(xiě)策略（8.4）8.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)（續(xù)）比較數(shù)字濾波和模擬濾波（8.5）數(shù)字濾波算法（8.5）選擇數(shù)字控制器運(yùn)算平臺(tái)（8.3）數(shù)字控制器I/O接口（8.4）設(shè)計(jì)I/O接口地址譯碼（8.4）I/O接口數(shù)據(jù)緩沖（8.4）編寫(xiě)I/O接口數(shù)據(jù)讀寫(xiě)程序（8.6）數(shù)字濾波程序（8.5）標(biāo)度變換程序（8.5）8.2. 從信號(hào)耦合網(wǎng)絡(luò)到能量耦合網(wǎng)絡(luò)8.2.1.軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)控制算法確定之后，需要選擇合適的計(jì)算架構(gòu)以執(zhí)行算法。選擇依據(jù)通常是運(yùn)算復(fù)雜性、實(shí)時(shí)性要求和資源約束，同時(shí)考慮成本最小化和/或能量最小化。這個(gè)過(guò)程可以視作系統(tǒng)建模的逆過(guò)程，也就是說(shuō)，是把抽象數(shù)學(xué)運(yùn)算具體化的過(guò)程。其主要工作是把信號(hào)耦合網(wǎng)絡(luò)還原為能量耦合網(wǎng)絡(luò)，直至具體的物理設(shè)備，使其在滿足控制算法精度要求和速度要求的同時(shí)，也能夠滿足能量要求和成本要求。8.2.1.軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)如果把“軟件”定義為功能可調(diào)整的運(yùn)算設(shè)備，把“硬件”定義為功能固定不變的運(yùn)算設(shè)備，控制算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程就可以定義為將控制算法所需運(yùn)算分配到軟件和硬件的過(guò)程。具體地說(shuō)，就是人為界定軟件和硬件的邊界，將能耗較小且功能多變的運(yùn)算過(guò)程分配為軟件、能耗較高且功能單一的運(yùn)算過(guò)程分配為硬件。8.2.1.軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)是權(quán)衡硬件和軟件以共同實(shí)現(xiàn)滿足多重約束的特定運(yùn)算過(guò)程的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)方法。它關(guān)注的不是硬件或軟件的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)，而是特定算法物理實(shí)現(xiàn)的多目標(biāo)優(yōu)化方案?；蛘哒f(shuō)，軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的目標(biāo)是尋找一種軟件和硬件的組合，使其在滿足算法的功能要求的前提下，同時(shí)滿足精度、速度、能耗、成本等多方面的優(yōu)化指標(biāo)。8.2.1.軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)操作過(guò)程描述如下：整體上，將代表問(wèn)題解決方案的控制算法視為軟件，并用信號(hào)耦合網(wǎng)絡(luò)表示。將其中涉及信號(hào)類型變化（如量綱不同的信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，或量綱相同但量程不同的信號(hào)相互轉(zhuǎn)換）的環(huán)節(jié)替換為能量耦合網(wǎng)絡(luò)，估算并分配性能指標(biāo)。將剩余部分中有明確功率要求的環(huán)節(jié)替換為能量耦合網(wǎng)絡(luò)，估算并分配性能指標(biāo)。將剩余部分逐一替換為能量耦合網(wǎng)絡(luò)，估算并分配性能指標(biāo)，同時(shí)評(píng)估整體性能，如果精度、速度、能耗、成本等均符合要求，則保留為能量耦合網(wǎng)絡(luò)；否則，還原為信號(hào)耦合網(wǎng)絡(luò)。分配方案確定后，按照能量耦合網(wǎng)絡(luò)分配的性能指標(biāo)選擇物理設(shè)備，或設(shè)計(jì)新的物理設(shè)備。聯(lián)結(jié)物理設(shè)備，完成預(yù)設(shè)的控制算法，并測(cè)試系統(tǒng)整體性能。8.2.2.從信息處理的角度看計(jì)算機(jī)控制本質(zhì)上是一個(gè)非線性信息處理系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)都可以用數(shù)據(jù)處理器（P：Processor）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（M：Memory）和數(shù)據(jù)交換器（S：Switch）的組合來(lái)表示8.2.3.組件、接口和信號(hào)組件維基百科的解釋是若干符合某種規(guī)范的可以提供特定功能的系統(tǒng)構(gòu)成要素的模型。它們?cè)谖锢砜臻g上是分立的設(shè)備，但功能相似，處理內(nèi)容相同，操作方法一致，在系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常被歸并考慮。處理器P、存儲(chǔ)器M和數(shù)據(jù)交換器S即是高度抽象的組件。8.2.3.組件、接口和信號(hào)（續(xù)）I/O接口在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，組件設(shè)備表現(xiàn)為映射到計(jì)算機(jī)內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)，I/O接口則是組件設(shè)備數(shù)據(jù)之間可重構(gòu)的數(shù)據(jù)交換通道。8.2.3.組件、接口和信號(hào)（續(xù)）I/O接口的主要作用都是在數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)布的數(shù)據(jù)寫(xiě)入I/O接口相當(dāng)于操作相應(yīng)的外圍設(shè)備執(zhí)行規(guī)定動(dòng)作，從I/O接口讀入來(lái)自外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)則等同于對(duì)相應(yīng)外圍設(shè)備進(jìn)行采樣或檢查它的工作狀態(tài)。8.2.3.組件、接口和信號(hào)（續(xù)）接口信號(hào)數(shù)值信號(hào)是數(shù)據(jù)處理器完成運(yùn)算所需要的輸入和輸出，包括來(lái)自外部設(shè)備的數(shù)值輸入和數(shù)據(jù)處理器發(fā)布的數(shù)值輸出。狀態(tài)信號(hào)反映組件設(shè)備自身的工作狀態(tài)命令信號(hào)配置組件設(shè)備的工作狀態(tài)，保證組件設(shè)備的工作時(shí)序8.3. 運(yùn)算設(shè)備8.3.1.通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)包括個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC:PersonalComputer)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC:IndustryPersonalComputer)，前者用于辦公室環(huán)境，完成信息管理任務(wù)；后者用于工業(yè)場(chǎng)，完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。通用計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)性相對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)要差一些，且體積大，對(duì)環(huán)境要求多，但運(yùn)算能力強(qiáng)，資源豐富，配套設(shè)備完善，在工程中仍得到廣泛應(yīng)用。而工業(yè)控制計(jì)算機(jī)盡管結(jié)構(gòu)與個(gè)人計(jì)算機(jī)相同，但可靠性更高，在安全性、互操作性和互換性方面更適合工程環(huán)境，更是通用計(jì)算機(jī)在工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)的首選。8.3.2.嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)是與應(yīng)用密切相關(guān)的、可嵌入對(duì)象內(nèi)部的、軟硬件可裁剪的專用計(jì)算機(jī)。它以應(yīng)用為中心，能夠很好地滿足計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)可靠性、可維護(hù)性、成本、體積、功耗等方面的要求，特別適合實(shí)時(shí)多任務(wù)應(yīng)用。嵌入式計(jì)算機(jī)有多種結(jié)構(gòu)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。不同結(jié)構(gòu)的嵌入式計(jì)算機(jī)適用于不同領(lǐng)域，彼此之間難以相互代替。8.4. 通用I/O接口8.4.1.技術(shù)指標(biāo)I/O接口的數(shù)學(xué)模型可以用慣性環(huán)節(jié)表示，其幅值反映計(jì)算機(jī)處理的數(shù)值量與組件設(shè)備電量信號(hào)之間的增益，通常用數(shù)位/伏特(I/O輸入接口)或伏特/數(shù)位(I/O輸出接口)表示；相位則反映I/O接口等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定所引入的時(shí)間延遲。理想情況下，前者應(yīng)當(dāng)為1，后者應(yīng)當(dāng)為0。8.4.1.技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）選擇I/O接口應(yīng)盡量使其數(shù)學(xué)模型接近理想特性。影響I/O接口性能的主要因素來(lái)自所連接外圍設(shè)備的性能，主要有三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：精度、分辨率和響應(yīng)速度。8.4.2.存儲(chǔ)器映射直接映射在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間中，外部設(shè)備表現(xiàn)為一組連續(xù)的寄存器，并通過(guò)I/O接口與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)則通過(guò)讀寫(xiě)I/O接口實(shí)現(xiàn)對(duì)組件設(shè)備的操作。8.4.2.存儲(chǔ)器映射（續(xù)）更緊湊的映射一般情況下，I/O接口的命令寄存器和輸出寄存器只需要執(zhí)行寫(xiě)入操作，而狀態(tài)寄存器和輸入寄存器只需要執(zhí)行讀出操作。因此，可以考慮在存儲(chǔ)空間采用更為緊湊的映射模式。8.4.2.存儲(chǔ)器映射（續(xù)）復(fù)用技術(shù)若I/O接口的命令寄存器和輸出數(shù)值寄存器映射到存儲(chǔ)器空間的同一位置（二者地址重合），狀態(tài)寄存器和輸入數(shù)值寄存器映射到存儲(chǔ)器空間的同一位置（二者地址重合），則外部設(shè)備占用的存儲(chǔ)器資源可進(jìn)一步減小。8.4.2.存儲(chǔ)器映射（續(xù)）復(fù)用技術(shù)若I/O接口的命令寄存器和輸出數(shù)值寄存器映射到存儲(chǔ)器空間的同一位置（二者地址重合），狀態(tài)寄存器和輸入數(shù)值寄存器映射到存儲(chǔ)器空間的同一位置（二者地址重合），則外部設(shè)備占用的存儲(chǔ)器資源可進(jìn)一步減小。8.4.3.數(shù)據(jù)傳輸方法訪問(wèn)組件設(shè)備，通常只需要調(diào)用該設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序讀寫(xiě)相應(yīng)I/O接口。如果組件設(shè)備沒(méi)有提供驅(qū)動(dòng)程序，就需要設(shè)計(jì)人員自己編寫(xiě)軟件完成I/O接口的讀寫(xiě)操作。此時(shí)需要注意：雖然I/O接口讀寫(xiě)方式和存儲(chǔ)器讀寫(xiě)方式在軟件上完全相同，但是并不意味著二者的數(shù)據(jù)傳輸性質(zhì)也相同。實(shí)際上，由于I/O接口對(duì)讀寫(xiě)操作順序具有嚴(yán)格要求，某些對(duì)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)無(wú)害的技術(shù)可能會(huì)對(duì)I/O接口讀寫(xiě)產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)故障。8.4.3.數(shù)據(jù)傳輸方法（續(xù)）編寫(xiě)I/O接口讀寫(xiě)程序時(shí)，對(duì)于工程中大量使用的基于通用標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口，包括串行接口、USB接口、GPIB接口和各種總線接口，其數(shù)據(jù)傳輸符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的數(shù)據(jù)協(xié)議。這些協(xié)議規(guī)定了不同物理設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換原則和方法，已作為普遍性解決方案被各種設(shè)備接受。而對(duì)于未遵循通用標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)接口實(shí)際情況，從以下數(shù)據(jù)傳輸方式中選擇一種作為設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換方法。8.4.3.數(shù)據(jù)傳輸方法（續(xù)）同步數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)CPU向外圍設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，需要先把數(shù)據(jù)放置在數(shù)據(jù)總線上，然后通過(guò)寫(xiě)入I/O接口的操作使外圍設(shè)備獲取數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。反過(guò)來(lái)也一樣，當(dāng)CPU需要獲取外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)假設(shè)傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)被外圍設(shè)備放置在數(shù)據(jù)總線上，并通過(guò)讀入I/O接口的操作獲得來(lái)自外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)。8.4.3.數(shù)據(jù)傳輸方法（續(xù)）異步數(shù)據(jù)傳輸計(jì)算機(jī)向外圍設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，同樣需要把數(shù)據(jù)先放置在數(shù)據(jù)總線上，并通過(guò)寫(xiě)入I/O接口操作將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)發(fā)送給外圍設(shè)備。外圍設(shè)備在接收數(shù)據(jù)后必須返回一個(gè)(硬件或軟件的)握手信號(hào)，計(jì)算機(jī)接收握手信號(hào)后，確認(rèn)數(shù)據(jù)被正確接收，才會(huì)清除握手信號(hào)并結(jié)束數(shù)據(jù)寫(xiě)入過(guò)程。如果計(jì)算機(jī)沒(méi)有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)接收到握手信號(hào)，就會(huì)產(chǎn)生超時(shí)錯(cuò)誤，表明數(shù)據(jù)寫(xiě)入失敗，迫使計(jì)算機(jī)采取補(bǔ)救措施。反過(guò)來(lái)，計(jì)算機(jī)從外圍設(shè)備獲取數(shù)據(jù)時(shí)，需要外圍設(shè)備先把傳輸數(shù)據(jù)放置在數(shù)據(jù)總線上，并產(chǎn)生一個(gè)(硬件或軟件的)握手信號(hào)通知計(jì)算機(jī)接收。計(jì)算機(jī)接收到該信號(hào)后，執(zhí)行讀入I/O接口操作，并清除握手信號(hào)，結(jié)束數(shù)據(jù)讀入過(guò)程。8.4.3.數(shù)據(jù)傳輸方法（續(xù)）如果數(shù)據(jù)到達(dá)I/O接口的速率與計(jì)算機(jī)從I/O接口讀取數(shù)據(jù)的速率接近，即便異步數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)丟失數(shù)據(jù)。設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖器可以解決這個(gè)問(wèn)題。8.4.4.接口操作策略輪詢策略要求計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)查詢I/O接口狀態(tài)，一旦接口可用，立即對(duì)接口進(jìn)行讀/寫(xiě)操作其時(shí)間延遲等于I/O接口響應(yīng)速度，可以認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)。8.4.4.接口操作策略（續(xù)）中斷策略采用中斷策略時(shí)，I/O接口會(huì)主動(dòng)發(fā)出操作（中斷）請(qǐng)求，無(wú)需計(jì)算機(jī)額外干預(yù)，故效率比輪詢策略高。計(jì)算機(jī)識(shí)別和響應(yīng)中斷會(huì)引入額外的時(shí)間延遲，從中斷處理程序返回?cái)帱c(diǎn)也會(huì)引入時(shí)間延遲，而嵌套的中斷會(huì)使時(shí)間延遲進(jìn)一步增加。8.5. 處理不一致的數(shù)據(jù)8.5.1.濾波控制系統(tǒng)的濾波控制系統(tǒng)使用濾波技術(shù)以減小噪聲、消除混疊及衰減諧振。與通信應(yīng)用不同，控制應(yīng)用除了要求濾波器在增益穿越頻率處相位滯后最小，更關(guān)心其對(duì)高頻信號(hào)的衰減。其最常用的濾波器是低通濾波器，廣泛使用于控制器、反饋通道以及前向通道中。8.5.1.濾波（續(xù)）數(shù)字濾波數(shù)字濾波是從數(shù)據(jù)序列估計(jì)其真值的軟件算法。它基于統(tǒng)計(jì)原理，具有硬件濾波的性能，卻不需要物理設(shè)備實(shí)現(xiàn)，成本小，可靠性高，使用靈活，容易得到硬件濾波無(wú)法實(shí)現(xiàn)的效果。8.5.1.濾波（續(xù)）數(shù)字濾波程序判斷濾波中值濾波算術(shù)平均濾波

8.5.1.濾波（續(xù)）數(shù)字濾波程序判斷濾波中值濾波算術(shù)平均濾波8.5.1.濾波（續(xù)）數(shù)字濾波程序判斷濾波中值濾波算術(shù)平均濾波

8.5.2.標(biāo)度變換通用I/O接口兩側(cè)的信號(hào)類型是不一樣的。計(jì)算機(jī)一側(cè)的信號(hào)是計(jì)算機(jī)處理所需要的無(wú)量綱的純數(shù)值（如偏差），而外圍組件一側(cè)的信號(hào)是各種表征生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)的有量綱的工程量（如溫度、電壓、流量等）。為了使計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果能與生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，必須在無(wú)量綱的純數(shù)值與有量綱的工程量之間建立映射關(guān)系，即標(biāo)度變換。8.5.2.標(biāo)度變換（續(xù)）線性標(biāo)度變換

8.5.2.標(biāo)度變換（續(xù)）非線性標(biāo)度變換非線性標(biāo)度變換沒(méi)有統(tǒng)一公式，需要根據(jù)信號(hào)具體特征選擇合適的映射關(guān)系。工程中，多使用分段插值法進(jìn)行非線性標(biāo)度變換，具體做法是：首先，將信號(hào)輸入輸出特性曲線分成若干區(qū)間；其次，用不同的直線段對(duì)各區(qū)間特性曲線進(jìn)行逼近；最后，分區(qū)間進(jìn)行線性標(biāo)度變換。第9章.

并發(fā)實(shí)時(shí)調(diào)度9.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)定義術(shù)語(yǔ)期限（9.2）任務(wù)（9.2）可靠性（9.4）失效（9.4）噪聲（9.4）干擾（9.4）設(shè)計(jì)模式（9.5）解釋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)（9.2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是并發(fā)事務(wù)管理系統(tǒng)（9.2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)（9.2）列舉硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)的期限要求（9.2）計(jì)算機(jī)軟件常用的任務(wù)調(diào)度方法（9.2）事件到達(dá)模式（9.2）任務(wù)匯合模式（9.2）并發(fā)實(shí)時(shí)調(diào)度的設(shè)計(jì)原則（9.2）并發(fā)實(shí)時(shí)調(diào)度可能產(chǎn)生的問(wèn)題（9.2）共享數(shù)據(jù)的保護(hù)方法（9.2）9.1. 學(xué)習(xí)目標(biāo)（續(xù)）列舉（續(xù)）影響計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性的主要因素（9.4）保障可靠性設(shè)計(jì)可以采用的系統(tǒng)架構(gòu)（9.4）抗串模干擾的基本措施（9.4）抗共模干擾的基本措施（9.4）比較噪聲和干擾的異同（9.4）串模干擾和共模干擾的異同（9.4）設(shè)計(jì)使用狀態(tài)圖設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（9.3）編寫(xiě)使用簡(jiǎn)易狀態(tài)機(jī)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件（9.5）9.2. 并發(fā)實(shí)時(shí)調(diào)度9.2.1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制器在決策過(guò)程中并不與被控對(duì)象直接接觸，而是依賴多個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)算器的協(xié)作進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，從中挖掘被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而預(yù)測(cè)、調(diào)整和優(yōu)化被控對(duì)象行為，完成既定控制目標(biāo)。于是，計(jì)算機(jī)控制器可以視作一個(gè)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的系統(tǒng)。它將理論分析得到的先驗(yàn)?zāi)Ｐ捅４嬖跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，并在邏輯控制器的驅(qū)動(dòng)下，以先驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑橐罁?jù)，利用數(shù)據(jù)運(yùn)算器收集、分析被控對(duì)象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的監(jiān)控、預(yù)報(bào)、決策、調(diào)度、評(píng)價(jià)、診斷和優(yōu)化。9.2.2.基本概念守時(shí)性計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要時(shí)刻監(jiān)測(cè)和控制物理過(guò)程。其動(dòng)作不是自發(fā)產(chǎn)生的，而是對(duì)外部激勵(lì)的響應(yīng)，或是隨運(yùn)行時(shí)間變化而發(fā)生的預(yù)期動(dòng)作。因此，相較于一般的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)依賴數(shù)據(jù)的時(shí)間相關(guān)性有更嚴(yán)格的要求。其響應(yīng)必須在事先約定的時(shí)間內(nèi)完成，否則，系統(tǒng)將不可避免地出現(xiàn)某種程度的失效。一般來(lái)說(shuō)，守時(shí)性由外部需求決定，理論上可以通過(guò)事件響應(yīng)動(dòng)作序列的端到端性能來(lái)確定。當(dāng)采用上述方法描述守時(shí)性時(shí)，最需要關(guān)注的是事件的動(dòng)作時(shí)間、期限、到達(dá)模式和同步模式。9.2.2.基本概念（續(xù)）并發(fā)調(diào)度現(xiàn)實(shí)中，環(huán)境變化產(chǎn)生的外部事件通常是不可預(yù)測(cè)的，外部事件何時(shí)發(fā)生、如何發(fā)生都是不可預(yù)知的，不會(huì)以設(shè)計(jì)者的意志為轉(zhuǎn)移。于是，為了防止系統(tǒng)失效，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須提供一種確定事件響應(yīng)動(dòng)作路徑的有效方法，以確保系統(tǒng)在事件發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)，而不是在事件過(guò)后再做出反應(yīng)。若定義響應(yīng)事件的順序動(dòng)作集合為術(shù)語(yǔ)“任務(wù)”，則守時(shí)性可以用任務(wù)的性能特征描述。而當(dāng)多個(gè)任務(wù)準(zhǔn)備就緒時(shí)，選擇任務(wù)響應(yīng)路徑的過(guò)程則被稱為調(diào)度。9.2.2.基本概念（續(xù)）任務(wù)接口并發(fā)調(diào)度需要任務(wù)提供以下信息：發(fā)生事件到達(dá)的模式、任務(wù)的匯合模式以及共享資源的控制訪問(wèn)方法。這些信息是多任務(wù)協(xié)作不可忽視的因素，對(duì)系統(tǒng)的功能需求和性能需求有重要影響。由于消息負(fù)責(zé)記錄任務(wù)和與之相關(guān)的對(duì)象之間的交互，所以，上述信息可以用任務(wù)間的消息來(lái)描述。為了將并發(fā)調(diào)度需要的信息映射到任務(wù)，需要定義每一個(gè)任務(wù)接口消息的具體實(shí)現(xiàn)。9.2.3.實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度實(shí)時(shí)調(diào)度設(shè)計(jì)提供一種確定系統(tǒng)潛在性能問(wèn)題的方法，能夠幫助設(shè)計(jì)人員盡早發(fā)現(xiàn)不能滿足期限要求的任務(wù)，使其有時(shí)間做出備選的軟件設(shè)計(jì)或?qū)τ布渲眠M(jìn)行調(diào)整，對(duì)硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)都很重要。9.2.3.實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度（續(xù)）周期任務(wù)調(diào)度

9.2.3.實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度（續(xù)）非周期任務(wù)調(diào)度

9.2.3.實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度（續(xù)）實(shí)時(shí)調(diào)度問(wèn)題的對(duì)策這些問(wèn)題的本質(zhì)是不同任務(wù)對(duì)共享數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)沖突。因此，常見(jiàn)的解決方法是確保共享數(shù)據(jù)在某一時(shí)刻僅能被一個(gè)任務(wù)訪問(wèn)。一般操作是通過(guò)臨界區(qū)或互斥信號(hào)量實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)的安全訪問(wèn)。9.2.3.實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度（續(xù)）設(shè)計(jì)工具：狀態(tài)圖實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度的本質(zhì)是選擇任務(wù)響應(yīng)路徑。而狀態(tài)圖能夠描述模型元素實(shí)例行為，非常適合表示任務(wù)狀態(tài)及其變化順序，是常見(jiàn)的任務(wù)調(diào)度設(shè)計(jì)工具。9.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：使用狀態(tài)圖9.3.1.功能描述系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，技術(shù)人員首先要識(shí)別待解決問(wèn)題本身及其特征，從而把系統(tǒng)中關(guān)鍵的與具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的任務(wù)功能及其關(guān)系抽象出來(lái)，以便于求解。為了準(zhǔn)確描述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與外部環(huán)境的實(shí)時(shí)互動(dòng)，詳細(xì)定義計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)，在設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)度軟件之前，設(shè)計(jì)人員需要將客戶以非形式化自然語(yǔ)言描述的功能轉(zhuǎn)化為以形式化規(guī)范模型嚴(yán)格定義的功能。在這一階段，設(shè)計(jì)人員的主要任務(wù)是分析系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能是什么，而不是考慮具體實(shí)現(xiàn)的步驟。9.3.1.功能描述（續(xù)）用例模型是達(dá)成這一目標(biāo)的常見(jiàn)方法。它把系統(tǒng)表示為被參與者(現(xiàn)實(shí)世界中存在于系統(tǒng)外部的對(duì)象)包圍的黑箱，把參與者與系統(tǒng)之間的交互作用描述為系統(tǒng)的輸入和響應(yīng)，并依據(jù)交互作用序列的抽象描述系統(tǒng)功能。用例的實(shí)例被稱為場(chǎng)景，通常由一個(gè)對(duì)象集合和一個(gè)有序的消息交換列表組成，是用例特定的實(shí)現(xiàn)方式。場(chǎng)景通常會(huì)包含若干分支。在這些分支上，參與者或系統(tǒng)可能有多個(gè)響應(yīng)。因此，完整地細(xì)化一個(gè)用例往往需要多個(gè)場(chǎng)景，一般從十幾個(gè)到幾十個(gè)不等?？梢杂脿顟B(tài)圖表示場(chǎng)景，以展示給定用例對(duì)象間的不同交互方式，檢驗(yàn)用戶期望問(wèn)題的陳述是否完備，揭示用戶未明確表述的隱含功能。同時(shí)，也可以提供驗(yàn)證測(cè)試集合，以保證所交付的系統(tǒng)符合規(guī)格說(shuō)明要求。9.3.2.功能分解用例雖然明確了系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，但沒(méi)有規(guī)定它們的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)一步討論系統(tǒng)的宏觀組織策略，包括功能分解策略、任務(wù)構(gòu)建策略、構(gòu)件分布策略及其協(xié)作等。這些策略會(huì)決定系統(tǒng)的狀態(tài)圖，為更低層的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。在這個(gè)過(guò)程中，為了降低復(fù)雜度，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)往往被分解為若干子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)可以看作一組功能彼此依賴的對(duì)象組合，能相對(duì)獨(dú)立地完成某個(gè)主要功能。它們彼此之間的耦合度較低，但內(nèi)部聯(lián)系密切。子系統(tǒng)在某些應(yīng)用中很容易區(qū)分，但在另一些應(yīng)用中則不容易識(shí)別。為了快速準(zhǔn)確地構(gòu)造子系統(tǒng)，可以考慮從用例開(kāi)始進(jìn)行功能分解。因?yàn)橛美齼?nèi)部的對(duì)象彼此相關(guān)，且耦合度較高；而它們與其他用例的對(duì)象則幾乎不相關(guān)。9.3.2.功能分解（續(xù)）控制子系統(tǒng)協(xié)調(diào)者子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)服務(wù)器子系統(tǒng)用戶界面子系統(tǒng)I/O控制子系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)子系統(tǒng)9.3.3.任務(wù)構(gòu)建系統(tǒng)分解為子系統(tǒng)之后，系統(tǒng)功能也分配到各個(gè)子任務(wù)。這時(shí)，各個(gè)子系統(tǒng)將表示為若干組通過(guò)消息彼此通信的協(xié)作對(duì)象，并通過(guò)并發(fā)任務(wù)來(lái)完成所負(fù)責(zé)的功能。如前所述，任務(wù)指的是由線程控制的主動(dòng)對(duì)象。將對(duì)象正確打包并分配給不同線程的過(guò)程即任務(wù)構(gòu)建。9.3.3.任務(wù)構(gòu)建（續(xù)）對(duì)于軟件組件而言，線程可以定義為順序執(zhí)行動(dòng)作的集合，而動(dòng)作是在特定序列中以相同優(yōu)先級(jí)執(zhí)行的語(yǔ)句，這些語(yǔ)句可以屬于多個(gè)對(duì)象。因此，任務(wù)可以用狀態(tài)圖表示，得到的組件可以是一個(gè)單線程順序?qū)崿F(xiàn)的進(jìn)程，也可以用一個(gè)多線程并發(fā)實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程。9.3.3.任務(wù)構(gòu)建（續(xù)）構(gòu)建任務(wù)的關(guān)鍵是對(duì)這些事件進(jìn)行合理的劃分，分到同一組的事件將執(zhí)行同一個(gè)任務(wù)。9.3.3.任務(wù)構(gòu)建（續(xù)）常見(jiàn)分組策略單事件分組策略在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中，可以為每個(gè)外部事件和內(nèi)部事件指定一個(gè)獨(dú)立任務(wù)。該方案簡(jiǎn)單可行，但對(duì)于擁有幾十個(gè)甚至幾百個(gè)事件的復(fù)雜系統(tǒng)，這種做法會(huì)增加大量的額外系統(tǒng)開(kāi)銷。順序處理分組策略當(dāng)一系列事件嚴(yán)格依照預(yù)定順序觸發(fā)執(zhí)行時(shí)，可以為這組事件指定一個(gè)獨(dú)立任務(wù)，以確保滿足順序執(zhí)行的需要。事件源分組策略可以為具有共同來(lái)源的事件指定一個(gè)獨(dú)立任務(wù)。對(duì)于包含明確定義的子系統(tǒng)，如果這些子系統(tǒng)幾乎按相同的周期產(chǎn)生事件，事件源策略可能是最簡(jiǎn)單的方法。接口設(shè)備分組策略可以為每一個(gè)I/O接口指定一個(gè)獨(dú)立任務(wù)。這種策略是事件源分組策略的特例，能夠在一個(gè)任務(wù)中處理與特定I/O接口相連接的所有設(shè)備，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用分組策略。9.3.3.任務(wù)構(gòu)建（續(xù)）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用的任務(wù)構(gòu)建設(shè)備接口任務(wù)異步設(shè)備I/O接口任務(wù)周期I/O設(shè)備接口任務(wù)被動(dòng)I/O設(shè)備接口任務(wù)資源監(jiān)視任務(wù)控制任務(wù)周期任務(wù)其他內(nèi)部任務(wù)9.3.4.系統(tǒng)配置構(gòu)件是存在于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)刻的事物，是執(zhí)行任務(wù)并提供信息的軟件制品。構(gòu)件是二進(jìn)制可替換的，有實(shí)例，也有接口。該接口被稱為實(shí)現(xiàn)接口，大尺度的接口則稱為應(yīng)用程序接口。調(diào)用構(gòu)件時(shí)必須通過(guò)接口。系統(tǒng)配置關(guān)心的是構(gòu)件的實(shí)例化。也就是說(shuō)，如何將構(gòu)件映射到多個(gè)地理上分散的物理節(jié)點(diǎn)并使之互連通信。其主要內(nèi)容是確定系統(tǒng)中硬件設(shè)備的類型、數(shù)目以及將它們連接到一起的物理通信介質(zhì)。9.4.