Prozeßrechentechnik

Bereits in den frühen 60er Jahren wurden elektronische Rechenanlagen zur Steuerung von technischen Prozessen eingesetzt: Prozeßsignale konnten direkt aufgenommen, verarbeitet und wieder an den Prozeß ausgegeben werden. Die hohen Kosten dieser Rechner führten jedoch — zusammen mit einigen technischen Mängeln dieser frühen Modelle — dazu, daß vielen Installationen der durchschlagende Erfolg versagt blieb. Um die Wirtschaftlichkeit der Rechner nachweisen zu können, mußten viele, auch voneinander unabhängige Anwendungen auf ein und demselben Rechner realisiert werden. Die Realisierungszeiten wurden dadurch oft sehr lang, und manche Systeme, deren Verwirklichung mit viel Begeisterung begonnen wurde, kamen gar nicht oder nur mit sehr eingeschränkten Funktionen zum Einsatz.

Ziel dieses Kapitels ist es, einen Überblick zu geben über die Hardware-Architektur und Gerätetechnik von Prozeßrechnersystemen. Abb. 2.1 zeigt die schematische Darstellung eines klassischen, zentral organisierten Prozeßrechners:

Unter schritthaltender Verarbeitung (Realtime-Betrieb, Echtzeit-Betrieb) versteht man die Betriebsweise einer Rechenanlage, welche die durch den Prozeß gestellten Aufgaben zeitlich schritthaltend verarbeiten kann (vgl. Abschnitt 1.3): Ein bestimmter Rechenprozeß muß also typisch innerhalb einer maximal zulässigen Zeit ausgeführt werden können. Abb. 3.1 zeigt die prinzipiellen zeitlichen Verhältnisse für die Wechselwirkung zwischen Prozeß und Prozeßrechner, wobei hier nur von einem einzigen Prozeß ausgegangen wird. Durch Vorgänge auf der Prozeßseite (etwa eine ENDE-Anzeige bei der Bewegung eines Motors) wird eine Reaktion des Prozeßrechners erforderlich. Der Prozeß löst eine Programmunterbrechung (Alarm) aus, so daß dort entsprechende Rechenprozesse gestartet werden können.

Embedded Systems sind meist sehr kleine Ausprägungen von Prozeßrechnersy-stemen mit folgenden Eigenschaften: