CPU-metr.pdf

P R O J E K T Y

CPU−meter do PC−ta

Przedstawiony tutaj

sprzÍtowy wskaünik obci¹øenia

procesora PC-ta wykorzystuje

prosty i†³atwo dostÍpny

sprzÍt (port Centronics) oraz

dosyÊ z³oøony niskopoziomowy

software w†Delphi. Na

szczÍúcie wiÍkszoúÊ pracy

zosta³a juø wykonana i†tylko

czeka na po³¹czenie

w†dzia³aj¹c¹ ca³oúÊ...

Rekomendacje : dla osÛb

chc¹cych rozbudowaÊ swÛj

komputer o†prosty, lecz

efektowny wskaünik

obci¹øenia, bÍd¹cy rÛwnieø

doskona³¹ baz¹ dla dalszych

eksperymentÛw.

Miernik obci¹øenia procesora

jest obecny w†niemal kaødym sys-

temie operacyjnym, czÍsto bywa

wrÍcz zintegrowany z†pow³ok¹, jak

w†przypadku Sun Solaris. Popu-

larne Windowsy rÛwnieø standar-

dowo wyposaøone s¹ w† Monitor

Systemu i† Miernik ZasobÛw . Pro-

ponujemy tutaj pewn¹ alternaty-

wÍ dla typowego, programowego

wyúwietlania czasu zajÍtoúci pro-

cesora przez przeniesienie aktual-

nego wskazania wraz z†wykresem

na zewn¹trz komputera. Idealnym

rozwi¹zaniem wydaje siÍ zastoso-

wanie powoli odchodz¹cego

w†niepamiÍÊ interfejsu Centronics

do sterowania wyúwietlaczem al-

fanumerycznym LCD. Ma to tym

wiÍkszy sens, øe port rÛwnoleg³y

bardzo czÍsto bywa niewykorzys-

tany, jako øe jego rolÍ przejmuje

powoli USB. Ca³oúÊ projektu zo-

sta³a przygotowana dla wyúwiet-

laczy LCD kompatybilnych ze

standardem HD44780. DostÍpnoúÊ

tego typu wyúwietlaczy obecnie

nie jest øadnym problemem. Tak

wiÍc kluczem obwodu elektrycz-

nego jest interfejs portu rÛwnoleg-

³ego z†wyúwietlaczem. SposÛb re-

alizacji tego interfesju pokazano

na rys. 1 . Jak widaÊ, schemat nie

jest szczegÛlnie skomplikowany,

komentarz do niego nie musi byÊ

zbyt obszerny.

Magistrala danych D0...D7 jest

sterowana bezpoúrednio przez wyj-

úcia danych portu Centronics. Bit

prze³¹czaj¹cy miÍdzy zapisem

i†odczytem z†wyúwietlacza (R/!W)

zosta³ sprzÍtowo ustawiony na

zapis. Powodem tego jest brak

moøliwoúci prostego odczytu da-

nych z†wyúwietlacza, poniewaø

z†magistrali danych portu rÛwno-

leg³ego w†standardowym trybie

(SPP) nie moøna czytaÊ. Dlatego

implementacja odczytu danych

z†LCD (w tym rÛwnieø dosyÊ

przydatnej flagi zajÍtoúci) bardzo

by siÍ skomplikowa³a i†zosta³a

od³oøona na przysz³oúÊ. Pozosta³e

bity steruj¹ce prac¹ wyúwietlacza,

tzn. prze³¹czanie dane/komenda

(RS) oraz taktowanie (E), s¹ ob-

s³ugiwane przez odpowiednie syg-

na³y portu rÛwnoleg³ego (SELECT

IN oraz STROBE). Standardowy

wyúwietlacz alfanumeryczny LCD

wymaga jeszcze podania dodatko-

wego napiÍcia steruj¹cego kontra-

stem na wejúcie oznaczone Vo.

W†niektÛrych modelach wystarcza

napiÍcie bliskie 0V, a†w†innych

niezbÍdne jest wrÍcz napiÍcie

ujemne. W†tym celu do obwodu

elektrycznego dodany zosta³ op-

cjonalny modu³ zasilania -5 V†zbu-

dowany w†oparciu o†przetwornicÍ

ICL7660. Potencjometr 10 k

Ω

umoøliwia p³ynn¹ regulacjÍ na-

Elektronika Praktyczna 5/2003

CPU−meter do PC−ta

CPU−meter do PC−ta

List. 1. Program odpowiedzialny

za wysyłanie danych do portu

I/O

procedure prt(portn: word; val: byte);

begin

asm

mov al,val

mov dx,portn

out dx,al

end;

List. 2. Procedura wysyłająca

dane i polecenia do sterownika

wyświetlacza LCD

procedure write_LPT(a: byte; sterowanie:boo-

lean);

begin

if sterowanie=TRUE then

begin

prt(LPT+$02,$09); { RS=0, E=0 }

prt(LPT+$00,a); { rozkaz }

prt(LPT+$02,$01); { RS=0, E=1 }

prt(LPT+$02,$09); { RS=0, E=0 }

end else

begin

prt(LPT+$02,$08); { RS=1, E=0 }

prt(LPT+$00,a); { dana }

prt(LPT+$02,$00); { RS=1, E=1 }

prt(LPT+$02,$08); { RS=1, E=0 }

end;

List. 3. Procedury realizujące:

konfigurację podczas inicjalizacji,

czyszczenie ekranu, powrót

kursora, przesunięcie kursora,

wpisywanie znaków do CGRAM

procedure

lcd_define(d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7:byte);

{ definicja znaku do CGRAM }

begin

sleep(10);

write_LPT(d0,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d1,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d2,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d3,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d4,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d5,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d6,FALSE);

sleep(10);

write_LPT(d7,FALSE);

sleep(10);

end;

procedure lcd_init;

{ inicjalizacja wyswietlacza LCD }

begin

sleep(10);

write_LPT(32+16+8,TRUE);

sleep(10);

write_LPT(16+4,TRUE);

sleep(10);

write_LPT(8+4,TRUE);

sleep(10);

write_LPT(4+2,TRUE);

sleep(10);

write_LPT(1,TRUE);

sleep(1000);

write_LPT(64,TRUE);

sleep(10);

lcd_define(0,0,0,0,0,0,0,31);

lcd_define(0,0,0,0,0,0,31,31);

lcd_define(0,0,0,0,0,31,31,31);

lcd_define(0,0,0,0,31,31,31,31);

lcd_define(0,0,0,31,31,31,31,31);

lcd_define(0,0,31,31,31,31,31,31);

lcd_define(0,31,31,31,31,31,31,31);

lcd_define(31,31,31,31,31,31,31,31);

sleep(10);

end;

procedure lcd_clear;

{ czyszczenie ekranu wyswietlacza }

begin

write_LPT(1,TRUE);

end;

piÍcia kontrastu pomiÍdzy -5 V

a†+5 V. W†przypadku pominiÍcia

przetwornicy naleøy drugi zacisk

potencjometru zewrzeÊ zwork¹ do

masy. W†tym wypadku oczywiúcie

nie jest moøliwa generacja napiÍÊ

ujemnych, ale w†wielu nowych

typach wyúwietlaczy nie ma to

znaczenia.

Podstawow¹ procedur¹ przy

obs³udze portu jest wys³anie da-

nej wartoúci na port I/O (odpo-

wiada za to program pokazany na

list. 1 ), zaimplementowany dla

jÍzykÛw Pascal firmy Borland (np.

Turbo Pascal i†Delphi) dziÍki

wbudowanemu asemblerowi. Pa-

rametrami tej procedury s¹ oczy-

wiúcie konkretna wartoúÊ oraz

adres I/O, na ktÛry wartoúÊ ta ma

zostaÊ wys³ana.

DziÍki powyøszej procedurze

moøna wysy³aÊ dane lub rozkazy

do wyúwietlacza. Wys³anie danej

od rozkazu rÛøni siÍ de facto

tylko stanem sygna³u steruj¹cego

RS, w†zwi¹zku z†czym warto zin-

tegrowaÊ obie te funkcje w†jedn¹

procedurÍ, pokazan¹ na list. 2 .

W†procedurze tej zmienna global-

na LPT oznacza adres bazowy

wybranego portu.

Jak juø stwierdzono wczeúniej,

dzia³anie portu rÛwnoleg³ego

w†trybie podstawowym nie po-

Teraz oprogramowanie

Po omÛwieniu prostego w†re-

alizacji obwodu elektrycznego po-

ra zaj¹Ê siÍ ìinteligencj¹î urz¹-

dzenia, ktÛra oczywiúcie zosta³a

zaszyta w†oprogramowaniu. Op-

rogramowanie to moøna podzieliÊ

na dwie czÍúci: procedury steru-

j¹ce wyúwietlaczem oraz modu³

pomiaru obci¹øenia procesora.

Podstaw¹ obs³ugi wyúwietlacza

jest oczywiúcie umiejÍtnoúÊ pro-

gramowania poszczegÛlnych syg-

na³Ûw steruj¹cych. W†tym przy-

padku moøna to osi¹gn¹Ê przez

pisanie do przestrzeni adresowej

portu LPT. PrzestrzeÒ ta rozci¹ga

siÍ przez kilka kolejnych bajtÛw

adresu bazowego, typowo 278h

lub 378h i†jest krÛtko podsumo-

wana w† tab. 1 .

procedure lcd_home;

{ powrot kursora }

begin

write_LPT(2,TRUE);

end;

procedure lcd_shift;

{ przesuniecie zawartosci wyswietlacza }

begin

write_LPT(16+8+4+1,TRUE);

end;

Rys. 1. Schemat elektryczny interfejsu

zwala na odczyt danej przez

magistralÍ D0...D7. Nie moøna

w†zwi¹zku z†tym odczytaÊ statusu

sterownika wyúwietlacza, a†kon-

kretnie czy jest gotowy do przy-

jÍcia kolejnej danej (bit BF). Roz-

wi¹zano ten problem w†nieco pry-

mitywny, aczkolwiek skuteczny

sposÛb, mianowicie przez opÛü-

nienie o†ustalanej programowo

d³ugoúci. D³ugoúÊ tego opÛünienia

moøna zoptymalizowaÊ w†ostat-

niej fazie testÛw dla konkretnego

komputera. OpÛünienie to nie jest

jednak obci¹øeniem dla systemu

(nie wliczaj¹c inicjalizacji), bo-

wiem jest zrealizowane w†Delphi

za pomoc¹ timerÛw, ktÛre uak-

tywniaj¹ siÍ tylko w†okreúlonych

interwa³ach czasowych.

Elektronika Praktyczna 5/2003

CPU−meter do PC−ta

List. 4. Najważniejsze fragmenty programu

{ zmienne globalne }

var

TestForm: TTestForm;

buffer: string;

akt,LPT,bufl: integer;

procedure TTestForm.TimerTimer(Sender: TObject);

{ procedura obslugi timera glownego, okres ustawiany przez użytkownika }

var i : Integer;

j : Double;

s : string;

begin

CollectCPUData;

j := GetCPUUsage(0)*100;

s := Format(‘%1.0f%% ‘,[j]);

TestForm.Caption:=’CPU Usage ‘+s;

Application.Title:=’CPU Usage ‘+s;

for i := 1 to 4 do buffer[i]:= s[i];

for i := bufl+6 downto 6 do buffer[i]:= buffer[i-1];

buffer[5]:= chr(trunc(j/13)+8);

lcd_home;

akt:= 1;

Timer1.Enabled:= true;

end;

procedure TTestForm.FormCreate(Sender: TObject);

{ procedura przy inicjalizacji programu }

var i : Integer;

f : TIniFile;

begin

f := TIniFile.Create(‘CpuUsage.Ini’);

with f do

begin

LPT:= ReadInteger(‘Configuration’,’Address’,$278);

bufl:= ReadInteger(‘Configuration’,’Buffer’,20);

Timer.Interval:= ReadInteger(‘Configuration’,’Refresh’,5000);

end;

akt:= 0;

lcd_init;

SpinEdit1.Value:= bufl;

SpinEdit2.Value:= Timer.Interval div 1000;

buffer:= ‘ ‘;

if LPT = $278 then RadioButton1.Checked:= true

else RadioButton1.Checked:= false;

if LPT = $378 then RadioButton2.Checked:= true

else RadioButton2.Checked:= false;

f.Free;

end;

procedure TTestForm.CzasNaZnak(Sender: TObject);

{ procedura obslugi timera taktowania LCD, okres np. 10ms }

begin

if (akt < bufl+6) then

begin

write_LPT(ord(buffer[akt]),FALSE);

akt:=akt+1;

end else Timer1.Enabled:= false;

end;

procedure TTestForm.set278(Sender: TObject);

{ procedura obslugi przycisku 278h }

begin

LPT:=$278;

lcd_init;

end;

procedure TTestForm.set378(Sender: TObject);

{ procedura obslugi przycisku 378h }

begin

LPT:=$378;

lcd_init;

end;

procedure TTestForm.buf_change(Sender: TObject);

{ procedura przy zmianie wartosci SpinEdita długości bufora }

begin

bufl:=SpinEdit1.Value;

end;

procedure TTestForm.refresh_change(Sender: TObject);

{ procedura przy zmianie wartosci SpinEdita interwału pomiaru }

begin

Timer.Interval:= SpinEdit2.Value * 1000;

end;

procedure TTestForm.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

{ procedura przy zakończeniu aplikacji }

var

f : TIniFile;

begin

f := TIniFile.Create(‘CpuUsage.Ini’);

with f do

begin

WriteInteger(‘Configuration’,’Address’,LPT);

WriteInteger(‘Configuration’,’Buffer’,bufl);

WriteInteger(‘Configuration’,’Refresh’,Timer.Interval);

end;

f.Free;

end;

Rys. 2. Wygląd interfejsu aplikacji

sterującej

Przyk³ady procedur realizuj¹-

cych powyøsze operacje przedsta-

wiono na list. 3 .

Internetowe open-source s¹ nie-

przebranym ürÛd³em pomys³Ûw

i†niemal gotowych projektÛw.

RÛwnieø dziÍki tej idei uda³o siÍ

prosto i†bezboleúnie zrealizowaÊ

pomiar obci¹øenia procesora. Klu-

czem okaza³ siÍ tutaj gotowy

komponent do Delphi realizuj¹cy

tego typu pomiar. SpoúrÛd paru

testowanych modu³Ûw najlepiej

chyba w†tej roli spisa³ siÍ pakiet

Alexeya Dynnikova ( aldyn@-

chat.ru ) o†nazwie adCPU . Modu³

ten jest dostÍpny jako freeware

pod adresem http://www.aldyn.ru .

Instalacja modu³u praktycznie

ogranicza siÍ do do³¹czenia pliku

ürÛd³owego do projektu. Dostaje-

my do dyspozycji trzy funkcje do

pomiaru obci¹øenia dowolnego

procesora w†systemie:

- GetCPUCount - zwraca liczbÍ

procesorÛw w†systemie,

- CollectCPUData - zbiera infor-

macje o†aktualnym obci¹øeniu

kaødego procesora,

- GetCPUUsage(n) - zwraca po-

przednio zebrany pomiar obci¹-

øenia dla procesora n.

Tab. 1. Przestrzeń adresowa portu

Centronics

Offset

Odczyt/ Numer

Numer Opis

Opis

Zapis bitu

bitu

" #$ %

%$$$

&'(

) $$

"$*

Za pomoc¹ przytoczonych pro-

cedur moøna ³atwo realizowaÊ

podstawowe funkcje wyúwietlacza

LCD, takich jak:

- konfiguracja podczas inicjali-

zacji,

- czyszczenie ekranu,

- powrÛt kursora,

- przesuniÍcie,

- definicja znakÛw do CGRAM

(niezbÍdna do wykresu s³upko-

wego).

%+ &'(

" &

"$+

Elektronika Praktyczna 5/2003

Offset

Offset Odczyt/

Odczyt/

Numer

Zapis

CPU−meter do PC−ta

Rys. 3. Przykładowe wskazanie na

wyświetlaczu

d³ugoúÊ bufora (przydatne przy

wyúwietlaczach o†rÛønej liczbie

znakÛw), adres portu oraz inter-

wa³ cyklu pomiarowego.

Po kaødorazowym pomiarze ob-

ci¹øenia procesora, aktualizowany

jest bufor, w†ktÛrym znajduj¹ siÍ

poprzednie wartoúci pomiarÛw. Na-

stÍpnie aktualna wartoúÊ pomiaru

jest transmitowana do wyúwietlacza

w†postaci numerycznej (np. 56%)

oraz poprzednie wartoúci z†bufora

w†postaci wykresu s³upowego (dziÍ-

ki znakom zdefiniowanym do

CGRAM). Przyk³adowe wskazanie

na wyúwietlaczu mog³oby wiÍc

wygl¹daÊ jak na rys. 3 . D³ugoúÊ

wykresu jest oczywiúcie zaleøna od

d³ugoúci bufora oraz iloúci dostÍp-

nych pÛl na wyúwietlaczu.

Jak juø wspomniano, kluczowe

fragmentu kodu ürÛd³owego pro-

jektu przedstawiono na list. 4.

Kod ten zawiera rÛwnieø wiele

dodatkowych elementÛw, ktÛre

z†punktu widzenia tego projektu

s¹ mniej istotne, a†s³uø¹ g³Ûwnie

ergonomii uøycia aplikacji. S¹ to

m.in. zapamiÍtywanie i†odtwarza-

nie poprzednich ustawieÒ w†pliku

CpuUsage.Ini oraz formatowanie

bufora i†tytu³u aplikacji. Czytelni-

cy bardziej zainteresowani stron¹

programistyczn¹ z†pewnoúci¹ ³at-

wo zrozumiej¹ sens tego kodu

i†byÊ moøe wzbogac¹ go o†w³asne

pomys³y. AplikacjÍ tÍ moøna

w†prosty sposÛb rozbudowaÊ o†ko-

lejne elementy, jak chociaøby wy-

úwietlanie innych danych w†dru-

giej linijce wyúwietlacza (np. ak-

tualny czas systemowy). Dodatko-

wo moøna j¹ rozbudowaÊ o†moø-

liwoúÊ pracy w†systemie wielo-

procesorowym, np. przez cyklicz-

ne wyúwietlanie wskazaÒ dla ko-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1: 10k

Nie wnikaj¹c w†zasadÍ dzia³a-

nia procedur autorstwa Alexeya

Dynnikova (ktÛre moøna poznaÊ,

analizuj¹c niezbyt d³ugi kod ürÛd-

³owy), moøna w†prosty sposÛb

zmierzyÊ obci¹øenie procesora.

Praktyczna realizacja w†projekcie

Delphi sk³ada³aby siÍ z†czÍúci ini-

cjalizacyjnej oraz cyklicznie wy-

wo³ywanej procedury pomiaru

i†wyúwietlania. Kluczem jest cyk-

liczny pomiar wartoúci obci¹øenia,

ktÛry moøe byÊ wywo³ywany syg-

na³em timera. Po zebraniu danych

naleøy rÛwnieø zaktualizowaÊ bu-

for poprzednich wartoúci w†celu

stworzenia wykresu. By³aby to

bardzo dobra koncepcja, gdyby nie

koniecznoúÊ stosowania sztywnych

opÛünieÒ przy sterowaniu wyúwiet-

laczem. Taki czas bezczynnoúci

by³by duøym obci¹øeniem dla sys-

temu. W†zwi¹zku z†tym wprowa-

dzono drugi timer, ktÛry z†czÍstot-

liwoúci¹ wielokrotnie wiÍksz¹ tak-

tuje dane dla wyúwietlacza po

pomiarze obci¹øenia. Timer ten

jest aktywny przez parÍ cykli po

pomiarze, po czym po przetrans-

mitowaniu ca³oúci danych sam siÍ

deaktywuje. Realizacja programo-

wa nie jest skomplikowana i†moø-

na j¹ natychmiast zrozumieÊ spo-

jrzawszy w†kod ürÛd³owy projektu

(kluczowe fragmenty s¹ przedsta-

wione na list. 4 ).

Na rys. 2 przedstawiono wy-

gl¹d formy surowego projektu

w†Delphi oraz gotowej aplikacji

po skompilowaniu. Jak widaÊ,

z†poziomu GUI moøna zmieniaÊ

F/16V

Półprzewodniki

U1: ICL7660/7660S

Różne

W1: dowolny wyświetlacz LCD

2x20 znaków

Zl1: wtyk DB25

JP1: goldpiny 1x2 + jumper

lejnych procesorÛw. W†niektÛrych

komputerach rÛwnieø adres portu

rÛwnoleg³ego nie jest ustawiony

na øadn¹ z†ìhistorycznychî war-

toúci 278h lub 378h. W†zwi¹zku

z†tym, sposÛb ustawiania adresu

moøna rÛwnieø ³atwo zmodyfiko-

waÊ. Delphi daje w†tym wzglÍdzie

wrÍcz nieograniczone moøliwoúci.

Montaø i†uruchomienie urz¹dze-

nia nie powinny przysparzaÊ øad-

nych trudnoúci. Ca³y uk³ad bez

wyúwietlacza mieúci siÍ wewn¹trz

obudowy z³¹cza DB25. Otwart¹

kwesti¹ pozostaje zasilanie, ktÛre

niestety nie jest wyprowadzone na

port Centronics, w†zwi¹zku z†czym

niezbÍdne jest do³¹czenie zasilacza

zewnÍtrznego. Aby tego unikn¹Ê,

moøna zastosowaÊ sztuczkÍ polega-

j¹c¹ na ìpodczepieniuî siÍ do

zasilania komputera na z³¹czu kla-

wiaturowym, gameporcie lub USB.

W†praktyce polecam rzadko wyko-

rzystywany gameport (zasilanie na

wszystkich skrajnych stykach - na-

piÍcie +5†V wystÍpuje na stykach

1, 8, 9 i†15, masa to styki 4 i†5).

Jarek Paluszyñski

jarekp@ict.pwr.wroc.pl

Elektronika Praktyczna 5/2003

Ω

Kondensatory

C1: 100

C2: 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: