分程控制

2.5 分程控制系统2.5.1 分程控制系统的基本概念1．分程调节系统一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。

图2.5-1表示了分程控制系统的简图。

图中表示一台调节器去操纵两只调节阀，实施（动作过程）是借助调节阀上的阀门定位器对信号的转换功能。

例如图中的A、B两阀，要求A阀在调节器输出信号压力为0.02～0.06MPa变化时，作阀得全行程动作，则要求附在A阀上的阀门定位器，对输入信号0.02～0.06MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa，而B阀上的阀门定位器，应调整成在输入信号为0.06～0.1 图2.5-1 分程控制系统示意图MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa。

按照这些条件，当调节器（包括电/气转换器）输出信号小于0.06MPa时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于0.06MPa时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。

分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种，见图2.5-2和图2.5-3。

图2.5-2 调节阀分程动作（同向）图2.5-3 调节阀分程动作（异向）一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要求；反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求。

2．分程控制系统的应用1）为扩大调节阀的可调范围。

调节阀有一个重要指标，即阀的可调范围R 。

它是一项静态指标，表明调节阀执行规定特性（线性特性或等百分比特性）运行的有效范围。

可调范围可用下式表示：min maxC C R = （2.5-1）式中 max C ——阀的最大流通能力，流量单位。

min C ——阀的最小流通能力，流量单位。

国产柱塞型阀固有可调范围R =30，所以max min %30C C =。

须指出阀的最小流通能力不等于阀关闭时的泄漏量。

一般柱塞型阀的泄漏量S C 仅为最大流通能力的0.1～0.01%。

分程控制的操作方法
分程控制是一种操作方法，用于将程序划分为多个独立的进程或线程，并通过协调它们的执行来完成任务。

下面是一些分程控制的操作方法：
1. 进程创建：使用操作系统提供的系统调用，创建新的进程。

新进程的执行可以是通过复制现有进程的内容，也可以是通过加载新的可执行文件。

2. 进程终止：使用操作系统提供的系统调用或执行完成后，进程被终止。

终止时，进程会释放占用的资源，并返回结果。

3. 进程等待：一个进程可以等待其他进程的执行完成。

等待可以通过轮询或阻塞等方式实现。

4. 进程通信：进程之间可以通过共享内存、消息队列、管道、套接字等方式进行通信。

这些通信机制可以实现进程之间的数据传递和同步操作。

5. 进程同步：在多进程环境下，不同进程之间可能存在竞争条件和资源争用的问题。

同步机制如互斥锁、条件变量、信号量等可以用来解决这些问题。

6. 进程调度：操作系统会根据一定的调度算法，为不同的进程分配执行时间和资源。

进程调度的目标是提高系统的吞吐量和响应速度。

7. 进程间通信：不同进程之间可以通过共享内存、消息队列、管道、套接字等实现数据交换，以完成协同工作。

8. 进程间互斥和同步：为了避免多个进程同时访问共享数据造成的数据不一致问题，可以使用互斥锁、条件变量等机制实现进程间的互斥和同步。

需要注意的是，分程控制是一种复杂的编程技巧，需要合理地设计和管理进程之间的关系和通信方式，以避免死锁、竞争条件等并发编程问题。

常用串级和分程控制串级和分程控制是计算机体系结构中常用的两种控制方式，用于实现复杂的计算任务和优化计算机性能。

本文将从定义、原理、应用和优势等方面进行详细介绍串级和分程控制。

一、串级控制1.定义串级控制是一种计算机控制方式，即计算机按照任务的流程依次执行每个子任务，完成整个计算过程。

串级控制适用于不需要并行处理的任务，其执行过程是顺序的，每个子任务的输出作为下一个子任务的输入，直至完成整个计算过程。

2.原理串级控制的工作原理可以概括为以下几个步骤：(1)初始化：计算机初始化相关寄存器和内存等资源。

(2)获取输入：将计算任务所需的输入数据从外部存储器或者输入设备中获取到计算机内存中。

(3)执行子任务：按照任务的流程依次执行每个子任务，将每个子任务的计算结果保存在内存或寄存器中。

(4)输出结果：将最后一个子任务的计算结果输出到外部存储器或输出设备中。

(5)结束：释放占用的资源，结束本次计算过程。

3.应用串级控制适用于那些具有明确的计算流程，并且各个子任务之间有依赖关系的计算任务。

常见的应用包括图像处理、信号处理、编码和解码、数值计算等。

以图像处理为例，串级控制可以实现对图像进行预处理、滤波、特征提取和后处理等多个子任务的有序执行。

例如，可以先进行灰度化、然后进行边缘检测，最后再进行图像的二值化。

这样的有序执行可以保证每个子任务都有正确的输入数据，并且前一个子任务的输出数据是下一个子任务的正确输入。

4.优势串级控制的优势主要包括以下几个方面：(1)简单易实现：串级控制模式相对简单，容易实现和调试。

(2)便于任务管理：串级控制可以明确任务的执行流程，并且便于任务管理和维护。

(3)适用范围广：串级控制适用于那些具有依赖关系的计算任务，应用领域广泛。

二、分程控制1.定义分程控制是一种计算机控制方式，即将一个大的计算任务拆分为多个子任务，并且将这些子任务分配给不同的处理器进行并行计算。

分程控制可以提高计算机系统的性能和响应时间。

分程控制的应用场合
分程控制的应用场合有很多，以下是一些常见的应用场景：
1. 操作系统：操作系统使用分程控制来实现进程管理和线程管理。

每个进程或线程都被视为一个独立的执行单位，它们之间互不干扰，在不同的程序计数器和堆栈空间中执行。

这样可以实现并发执行和提高系统的资源利用率。

2. 并发编程：在多线程编程中，分程控制可以用于实现任务的并行执行。

不同的线程可以同时执行不同的任务，通过合理调度和同步机制，可以提高程序的执行效率。

3. 批处理系统：分程控制可以用于实现批处理系统中的作业处理和作业调度。

每个作业被当作一个独立的分程，在分程控制下可以并发地执行多个作业，提高作业的处理速度。

4. 网络通信：分程控制可以用于实现网络通信中的多任务处理。

不同的数据包可以被视为独立的分程，通过分程控制可以实现多个数据包的并发处理，提高网络传输效率。

5. 嵌入式系统：分程控制可以用于实现嵌入式系统中的任务调度和资源管理。

在一个有限的资源环境下，通过合理的分程控制可以充分利用系统资源，提高系统的实时性和稳定性。

总的来说，分程控制适用于需要并发执行、提高系统资源利用率、增加系统吞吐量和响应速度的应用场景。

分程控制原理及应用分程控制原理是指计算机系统在执行程序时，将程序分成若干个独立的子任务，在每个子任务的执行过程中，通过切换上下文的方式来实现多任务的并发执行。

分程控制可以实现同一时间处理多个任务，提高计算机系统的处理能力和效率。

分程控制的基本原理是程序的分段和分调度。

首先，将程序分段，将任务划分成若干个较小的子任务，每个子任务都拥有自己的程序段和数据段。

然后，通过分时调度算法，将这些子任务按照一定的时间片轮转方式分配给CPU进行执行。

当一个子任务的时间片用完后，系统会把CPU的控制权切换到下一个子任务上，以保证每个子任务都能有机会被执行。

分程控制应用广泛，主要有以下几个方面：1. 多任务操作系统：分程控制是实现多任务操作系统的基础。

多任务操作系统可以在同一时间内处理多个任务，提高系统的利用率。

通过分程控制，操作系统可以将任务划分成多个子任务，实现任务的并发执行。

2. 用户界面交互：分程控制可以使用户界面交互更加流畅。

例如，在一个图形界面操作系统中，鼠标的移动、键盘的输入、应用程序的响应等都是由不同的子任务来完成的。

分程控制可以使这些任务并发执行，减少用户等待时间，提高用户体验。

3. 服务器负载均衡：在分布式环境下，服务器负载均衡是一种常见的应用场景。

通过将任务划分成多个子任务，并将这些子任务分配给多台服务器进行处理，可以实现服务器间的负载均衡。

这样可以避免某台服务器过载，提高整个系统的性能。

4. 并发编程：在并发编程中，可以通过分程控制来实现多线程或多进程的并发执行。

通过将任务划分成多个子任务，并并发地执行这些子任务，可以利用多核处理器的优势，提高程序的执行效率。

总结起来，分程控制原理通过将程序分段、分时轮转调度等方式，实现了多任务的并发执行。

它广泛应用于多任务操作系统、用户界面交互、服务器负载均衡和并发编程等领域，提高了系统的处理能力和效率，同时也改善了用户体验。

分程控制是计算机系统设计和并发编程的重要概念，对于提高系统性能和开发并发程序具有重要意义。