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CPU 的基本功能是監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)輸入，并根據(jù)控制邏輯接通或斷開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)輸出設(shè)備。 本章介紹

了有關(guān)程序執(zhí)行、使用的各種存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器如何保持等方面的一些概念。

4.1 控制邏輯的執(zhí)行

CPU 連續(xù)執(zhí)行程序中的控制邏輯和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。基本操作非常簡(jiǎn)單：

  CPU 讀取輸入狀態(tài)。

  存儲(chǔ)在 CPU 中的程序使用這些輸入評(píng)估控制邏輯。

  程序運(yùn)行時(shí)，CPU 更新數(shù)據(jù)。

 CPU 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸出。

此圖顯示了電氣繼電器圖與 CPU 關(guān)

系的簡(jiǎn)圖。在本例中，用于啟動(dòng)電機(jī)

的開(kāi)關(guān)的狀態(tài)與其它輸入的狀態(tài)相結(jié)

合。這些狀態(tài)的計(jì)算結(jié)果決定用于控

制電機(jī)啟動(dòng)執(zhí)行器的輸出的狀態(tài)。 

掃描周期中的任務(wù)

CPU 反復(fù)執(zhí)行一系列任務(wù)。這種任務(wù)循環(huán)執(zhí)行稱(chēng)為掃描周期。用戶(hù)程序的執(zhí)行與否取決

于 CPU 是處于 STOP 模式還是 RUN 模式。在 RUN 模式下，執(zhí)行程序；在 STOP 模式

下，不執(zhí)行程序。

表格 4- 1 CPU 在掃描周期中執(zhí)行任務(wù)

掃描周期 說(shuō)明

讀取輸入：CPU 將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到過(guò)程映像

輸入寄存器。

執(zhí)行程序中的控制邏輯：CPU 執(zhí)行程序指令，并將

值存儲(chǔ)到不同存儲(chǔ)區(qū)。

處理任何通信請(qǐng)求：CPU 執(zhí)行通信所需的所有任

務(wù)。

執(zhí)行 CPU 自檢診斷：CPU 確保固件、程序存儲(chǔ)器

和所有擴(kuò)展模塊正確工作。

寫(xiě)入輸出：將存儲(chǔ)在過(guò)程映像輸入寄存器的數(shù)值寫(xiě)

入到物理輸出。

4.1.1 讀取輸入和寫(xiě)入輸出

讀取輸入

數(shù)字量輸入： 每個(gè)掃描周期開(kāi)始時(shí)，會(huì)讀取數(shù)字量輸入的電流值，然后將該值寫(xiě)入到過(guò)

程映像輸入寄存器。

模擬量輸入：CPU 在正常掃描周期中不會(huì)讀取模擬量輸入值。而當(dāng)程序訪問(wèn)模擬量輸入

時(shí)，將立即從設(shè)備中讀取模擬量值。

寫(xiě)入輸出

數(shù)字量輸出：掃描周期結(jié)束時(shí)，CPU 將存儲(chǔ)在過(guò)程映像輸出寄存器的值寫(xiě)入數(shù)字量輸

出。

模擬量輸出：CPU 在正常掃描周期中不會(huì)寫(xiě)入模擬量輸出值。而當(dāng)程序訪問(wèn)模擬量輸出

值時(shí)，將立即寫(xiě)入模擬量輸出。

4.1.2 立即讀取或?qū)懭?I/O

CPU 指令集提供立即讀取或?qū)懭胛锢?I/O 的指令。這些立即 I/O 指令可用來(lái)直接訪問(wèn)實(shí)

際輸出或輸入點(diǎn)，即使映像寄存器通常用作 I/O 訪問(wèn)的源地址或目的地址。使用立即指令

來(lái)訪問(wèn)輸入點(diǎn)時(shí)，不改變相應(yīng)過(guò)程映像輸入寄存器單元。使用立即指令來(lái)訪問(wèn)輸出點(diǎn)時(shí)，

將同時(shí)更新相應(yīng)過(guò)程映像輸出寄存器單元。

說(shuō)明

讀取模擬量輸入時(shí)，可立即讀取到相應(yīng)的值。向模擬量輸出寫(xiě)入值時(shí)，會(huì)立即更新該輸

出。

在程序執(zhí)行期間，使用過(guò)程映像寄存器比直接訪問(wèn)輸入或輸出點(diǎn)更有優(yōu)勢(shì)。使用映像寄存

器共有三個(gè)原因：

  在掃描開(kāi)始時(shí)對(duì)所有輸入進(jìn)行采樣可在掃描周期的程序執(zhí)行階段同步和凍結(jié)輸入值。

程序執(zhí)行完成后，使用映像寄存器中的值更新輸出。這樣會(huì)使系統(tǒng)更穩(wěn)定。

  程序訪問(wèn)映像寄存器的速度比訪問(wèn) I/O 點(diǎn)的速度快得多，從而可以更快地執(zhí)行程序。

  I/O 點(diǎn)是位實(shí)體，必須以位或字節(jié)的形式訪問(wèn)，但可以采用位、字節(jié)、字或雙字的形

式訪問(wèn)映像寄存器。因此，映像寄存器更為靈活。

4.1.3 執(zhí)行用戶(hù)程序

在掃描周期的執(zhí)行階段，CPU 執(zhí)行主程序，從第一條指令開(kāi)始并繼續(xù)執(zhí)行到最后一個(gè)指

令。 在主程序或中斷例程的執(zhí)行過(guò)程中，使用立即 I/O 指令可立即訪問(wèn)輸入和輸出。

如果在程序中使用子例程，則子例程作為程序的一部分進(jìn)行存儲(chǔ)。 主程序、另一個(gè)子例

程或中斷例程調(diào)用子例程時(shí)，執(zhí)行子例程。 從主程序調(diào)用時(shí)子例程的嵌套深度是 8 級(jí)，

從中斷例程調(diào)用時(shí)嵌套深度是 4 級(jí)。

如果在程序中使用中斷，則與中斷事件相關(guān)的中斷例程將作為程序的一部分進(jìn)行存儲(chǔ)。

在正常掃描周期中并不一定執(zhí)行中斷例程，而是當(dāng)發(fā)生中斷事件時(shí)才執(zhí)行中斷例程（可以

是掃描周期內(nèi)的任何時(shí)間）。