4.4 Расчет быстродействия микропроцессора

Расчет быстродействия процессора системы произведем аналитическим методом. В соответствии с данным методом, для критичных к времени выполнения участков алгоритма выбирается наиболее длинная ветвь, составляется граф программы для данной ветви и производится подсчет нормированных операций Nоп, выполняемых за время T. Затем вычисляется требуемое быстродействие

P=Nоп/Т [оп/сек],

а также длительность нормированной операции

t_оп=1/P [сек].

В данной системе критичными к времени выполнения являются алгоритмы аппаратно-программного АЦП (время одного кванта времени T1=10 мкс), алгоритм определения периода импульсов датчика частоты (минимальное значение периода T2=1,875 мс).

Можно утверждать, что если быстродействие микропроцессора обеспечит выполнение критичных ко времени участков алгоритма за заданное время, то полученное значение быстродействия также будет удовлетворять выполнению других участков алгоритма (так как частоты поступления сигналов с датчика скорости и часов намного меньше).

В качестве нормированной операции выберем простую операцию из системы команд MCS-51, которая выполняется за 1 цикл процессора или 12 тактов задающего генератора.

В цикле АЦП выполняются следующая последовательность команд:

результат (9 бит) в A,R1

начало цикла счетчика квантов

xrlA,A;(1 такт)

mov R1,A;(1)

M1:jbEOC,M2;(2)проверка конца цикла

incA;(1)увеличение счетчика квантов

jz M3;(2)проверка 256 квантов

NOP;(1)выравнивание по времени

NOP;(1)

NOP;(1)

sjmpM1;(2)

M3:incR1;(1)формирование 9-го бита

cjneR1,#02,M4;(2)проверка на переполнение

sjmpM1;(2)

M2:...; обработка данных

M4:...; переполнение АЦП

Таким образом, в цикле АЦП выполняется

N_ц=2+2+1+1+1+1+2=2+1+2+1+2+2=10 циклов процессора.

Время выполнения одного цикла выбрано равным (см. п.4.1.3) 10 мкс, то есть требуемое быстродействие процессора составит

P=10/10 мкс=10⁶ оп/сек

Время выполнения одной операции

tоп=1/P=1 мкс.

Это соответствует частоте тактового генератора микроконтроллера семейства MCS-51 12 МГц.