微型计算机控制系统的组成共24页文档
微型计算机硬件系统的基本组成
微型计算机硬件系统的基本组成微型计算机是由硬件和软件两部分组成的，其中硬件系统是微型计算机的基本组成部分之一。
一般来说，微型计算机硬件系统主要包括以下几个方面：
1.中央处理器（CPU）：中央处理器是微型计算机的心脏，它承担着所有计算和处理的任务。
CPU由控制单元和算术逻辑单元组成，其中控制单元控制CPU的操作流程，算术逻辑单元则执行具体的数学、逻辑运算。
2.存储器：存储器是微型计算机的重要组成部分，它用来存储程序和数据，为CPU提供必要的信息。
存储器一般包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
其中RAM用来存储程序和数据，ROM则用来存储不变的程序代码和数据。
3.输入设备：输入设备用来接受用户的输入信息，为计算机提供数据和指令。
常用的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
4.输出设备：输出设备用来将计算机处理的结果显示给用户。
常用的输出设备包括显示器、打印机、音箱等。
5.存储设备：存储设备是用来存储长期数据的设备。
常见的存储设备包括硬盘、光盘、U盘等。
6.总线：总线是用来传输信息的通路，包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用来传输数据，地址总线用来指定数据的存储位置，控制总线用于控制各种设备的操作。
以上是微型计算机硬件系统包括的基本组成部分，这些组成部分相互连接，构成一个完整的计算机系统。
在计算机中，硬件系统起着至关重要的作用，而软件则是微型计算机得以发挥作用的关键。
因此，掌握计算机硬件系统组成结构和工作原理是计算机专业人士的必修课程，对学习和应用计算机技术具有重要的指导意义。
微型计算机控制系统的组成
1.3 微型计算机控制系统的发展趋势
1．可编程控制器（PLC） 2．采用新型的控制系统（集散控制系统）
3．人工智能
4．神经网络控制系统
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第一章 绪论
1．可编程控制器（PLC）
PLC 与传统的继电器控制相比，具有 如下一些特点：
（1）抗干扰能力强
（2）适应性好
（3）编程直观、简单
（4）功能完善，接口功能强
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第一章 绪论
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束， 谢谢您的光临！
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（1）SCC+模拟调节器控制系统 该系统原理图，如图1-7所示。 （2）SCC+DDC控制系统 SCC+DDC控制系统原理图，如下图1-8所示。
第一章 绪论
管理命令 管理命令 报告 人工监管 人工监管 给定值 给定值 测量值 测量值 报告
.
.
DDC A/D D/A 多路开关
A/D
多路开关
. .
检测元件 生产过程
第一章 绪论
1.2 微型计算机控制系统分类
1．操作指导控制系统 2．直接数字控制系统（DDC） 3．计算机监督系统（SCC） 4．分级计算机控制系统
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第一章 绪论
1．操作指导控制系统
图1-5 操作指导控制系统组成框图
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第一章 绪论
2．直接数字控制系统（DDC）
管理命令 报告 人工监管 给定值 测量值
反多路开关 检测元件
..
生产过程
..
图1-7 SCC+模拟调节器控制系统原理图
图1-8 SCC+DCC控制系统原理图
微型计算机系统的组成
CPU主频、外频和倍频系数关系如下： CPU主频 = CPU外频 × 倍频系数 （5）前端总线频率。前端总线（FSB：Front Side Bus） 指主板芯片组中的北桥芯片与CPU之间传输数据的通 道，因此也可以称为是CPU的外部总线。
图 2-5 80486
图 2 -6 P en tiu m P ro
微型计算机系统的组成
2.2 中央处理器CPU
2.2.1 CPU主要指标、技术和发展 3、CPU的发展
几种CPU的外观图如下所示。
图 2 -7 C elero n
图 2 -8 P en tiu m 4
图 2 -9 Itan iu m
微型计算机系统的组成
输出设备
机 外存储器
系
统
操作系统
的
语言处理系统
系统软件
组
系统服务程序
成
软件系统
数据库管理系统
文字处理软件
应用软件
表格处理软件 辅助设计软件
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微型计算机系统的组成实时控制软件
2.2 中央处理器CPU
2.2.1 CPU主要指标、技术和发展 1、CPU主要性能指标 （1）CPU字长：CPU的字长（位数）通常是指
2.1 概述
2.1.2 软件系统
系统软件
监控程序 操作系统 编辑程序 解释程序 编译程序 诊断程序
软件 程序设计语言
机器语言 汇编语言 高级语言
应 用 软 件 ：如 软 件 包 、数 据 库 等
微型计算机系统的组成
主机
中央处理器
运算器 控制器
内存储器
(整理)第三节微型计算机的系统组成
项目三选购和维护一台计算机第三节微型计算机的系统组成【教学目标】⏹了解微机主机的组成⏹了解微机外存储器的分类及特点⏹了解微机输入设备的分类及特点⏹了解微机输出设备的分类及特点【教学时序】一、微型计算机的系统组成下图所示为一台多媒体微型计算机的系统组成，它包括主机、显示器、键盘、鼠标、音箱和耳机等。
1．主机微机的主机箱内一般安装着系统主板（包括CPU和内存等）、外存（软盘、硬盘和光盘）、总线扩展槽、输入输出接口电路（显示适配卡、打印适配卡、声音卡、视频卡和Modem卡）等。
（1）主板主板也称系统主板或母板，它是一块电路板，用来控制和驱动整个微型计算机，是微处理器与其他部件连接的桥梁。
主板主要组成：■CPU插座■内存插槽■总线扩展槽■外设接口插座■串行和并行端口（2）CPU■CPU是微型计算机的心脏，主要包括运算器和控制器。
■微型计算机的处理功能是由CPU来完成的。
■CPU芯片决定了计算机的档次，CPU的性能直接决定了微型计算机的性能。
■CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。
字长(位)：指CPU一次能处理的二进制数的位数。
CPU字长越长，性能越强。
PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I／O用8位)发展到现在的32位、64位。
主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率，单位为MHz（兆赫兹）。
主频越高处理数据速度越快。
如Pentium III 800表示CPU型号为Pentium III，主频为800MHz。
Pentium 4 2.0G表示CPU型号为Pentium 4，主频为2.0GHz。
（3）内存（主存储器或主存）内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。
其特点是：读写速度快，但容量较小，价格也较高。
内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（Random Access Memory，随机存储器）和ROM（read only Memory，只读存储器）两类。
微型计算机控制技术
Q2
BT
T 0
(
t 0
eAT d )Q1(
t 0
e
A
d
)dt
B
Q2T
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3．最优控制规律计算
u(k) L(k)x(k)
L(k) Q2 GT S(k 1)G 1 GT S(k 1)F Q1T2
S(k) F GL(k)T S(k 1)F GL(k) LT (k)Q2 L(k)
态变量不必通过估计获得。因此，只要估计其余的状态变量就可以
了，这种阶数低于全阶的观测器称为降阶观测器。
将原状态向量分成两部分
x(k)
xa
xb
(k) (k )
状态方程
xa
xb
(k (k
1) 1)
Faa Fba
Fab Fbb
xa xb
(k (k
) )
Ga Gb
u(k
)
xb (k 1) Fbb xb (k) Fba xa (k) Gbu(k)
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举例
二阶单输入单输出系统，其状态方程为
x
(t
)
Ax(t )
Bu(t )
y(t ) Cx(t )
A
1
1
0 0
B
1 0
C 0
1
采样周期T=1秒，试设计最少拍无纹波控制器D(z)。
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5.2 采用状态空间的极点配置设计法
在计算机控制系统中，除了使用输出反馈控制外， 还较多地使用状态反馈控制，因为由状态输入就可以完 全地确定系统的未来行为。
x(k 1) F
GL x(k)
x(k
1)
KC
F
第2章微型计算机系统的组成及工作原理
2.5.6 ISA总线的定义与应用
2. ISA总线的信号线定义 ——98芯插槽，包括地址线、数据线、控制线、时钟和电源线 (1)地址线：SA019和LA1723 (2)数据线：SD015 (3)控制线：AEN、BALE、 IOR 和 IOW、 SMEMR和 SMEMW
MEMR 和 MEMW、 MEM CS16 和 I/O CS16 、SBHE
2.1.2 微机系统的软件配置
系统软件、工具软件、应用软件、用户应用程序
.3 微机系统中的信息流与信息链
1. 微机系统中信息流与信息链的构成 信息流：存储器中的数据、程序代码；接口寄存器中的I/O数据、 状态、I/O命令 信息链：信息流在系统中流动的路径； 包括物理(硬件)环节和逻辑(软件)环节 2. 微机系统中信息流与信息链 ——早期微机系统/现代微机系统中的信息链 3. 研究信息流与信息链的意义 ——通过信息流从整体上认识微机体系结构和组成微机系统的各 部件之间的关系
2.5.7 现代微机总线技术的新特点
3. 总线桥 (1) 总线桥 ——总线转换器和控制器，是两种不同总线间的总线接口 内部包含兼容协议及总线信号和数据缓冲电路；把一条总线映 射到另一条总线上 北桥：连接CPU总线和PCI总线的桥 南桥：连接PCI总线和本地总线(如ISA)的桥 (2) PCI总线芯片组 ——实现总线桥功能的一组大规模集成专用电路 保持主板结构不变前提下，改变这些芯片组的设计，即可适应 不同微处理器的要求 4. 多级总线结构中接口与总线的连接
2.4 I/O设备与I/O设备接口
2.4.1 I/O设备及其接口的作用
1. I/O设备的作用 2. I/O设备接口的作用——连接与转换
2.4.2 I/O设备的类型及设备的逻辑概念
微型计算机的硬件组成
微型计算机的硬件组成一、CPU、内存、接口和总线的概念点击折叠视频：CPU、内存、接口和总线的概念1微型计算机的结构微型计算机包含了多种系列、档次和型号等。
这些计算机的共同特点是体积小，适合放在办公桌上使用，而且每个时刻只能一人使用，因此又称为个人计算机（PC）。
图1-3是PC的典型结构。
2主板主板是固定在微型计算机主机箱箱体上的一块电路板。
主板上装有大量的有源电子元件。
其中主要组件有CMOS、基本输入输出系统（BIOS）、高速缓冲存储器（cache）、内存插槽、CPU插槽、键盘接口、软盘驱动器接口、硬盘驱动器接口、总线扩展插槽（提供ISA、PCI 等扩展槽）、串行接口（COM1、COM2）、并行接口（打印机接口LPT1）、USB接口等。
因此，主板是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。
3中央处理器中央处理器（CPU）是计算机的核心，包括运算器、控制器和寄存器等。
计算机的运转是在CPU的指挥控制下实现的，所有的算术运算和逻辑运算都是由它完成的。
因此，CPU是决定计算机速度、处理能力和产品档次的关键部件。
图1-3 PC的典型结构4内存储器存储器分为内存储器和外存储器，通常分别简称为内存和外存。
内存是计算机的主要工作存储器，是计算机用于直接存取程序和数据的地方。
计算机在执行程序前必须将程序和数据装入内存中，这种装入信息的操作称为“写入”；所执行的指令及处理的数据，也必须从内存取出，这种取出信息的操作称为“读出”。
存储器读出信息后，原内容保持不变；向存储器写入信息，则原内容被新内容所代替。
由于内存是由半导体器件构成的，没有机械装置，所以内存的读写速度远远高于外存，但容量也相对较小，主要用来存放计算机正在使用的程序和数据。
内存又分如下两种：（1）只读存储器ROM只读存储器（Read Only Memory，ROM）存储的内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，用户只能从ROM读出原有内容，不能再向其写入新内容，因此称为只读存储器。
微型计算机的基本结构
微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构是指计算机的硬件基本组成部分和它们之间的连接方式。
一个典型的微型计算机由中央处理器（CPU）、主存储器（主存）、输入/输出设备（I/O设备）和系统总线组成。
下面将详细介绍这些基本部分的结构。
1.中央处理器（CPU）：中央处理器是计算机的大脑，负责执行计算机程序中的指令。
它由控制单元（CU）和算术逻辑单元（ALU）组成。
控制单元负责指令的获取、译码和执行控制，而算术逻辑单元则负责实现算术和逻辑运算。
2.主存储器（主存）：主存储器是用于存储计算机程序和数据的地方。
它通常是采用随机访问存储器（RAM）技术实现的，可以随机访问任意位置的数据。
主存被划分为一个个存储单元，每个存储单元都有一个唯一的地址。
3.输入/输出设备（I/O设备）：输入/输出设备用于与外部世界交换数据。
常见的输入设备包括键盘、鼠标和扫描仪，而常见的输出设备包括显示器、打印机和音响系统。
输入/输出设备通过输入/输出接口与计算机相连。
4.系统总线：系统总线是用于连接计算机内部各个部分的数据通道。
它分为三类：地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于传递内存地址，数据总线用于传递数据，而控制总线用于传递控制信号。
除了以上基本部分，还有一些扩展部分和控制器可以增强微型计算机的功能和性能。
1.扩展部分：扩展部分包括扩展插槽、扩展卡和扩展设备。
扩展插槽是用于插入扩展卡的物理插槽，扩展卡则可以增加计算机的功能，例如图形显示卡、声卡和网络接口卡等。
扩展设备指的是通过扩展卡或外部接口与计算机相连的外部设备。
2.输入/输出控制器：输入/输出控制器是用于管理和控制输入/输出设备的硬件。
它负责将数据在主存和输入/输出设备之间传输，以及处理输入/输出设备和主存之间的数据转换。
3.地址译码器：地址译码器是用于将CPU发送的地址信号解码为特定设备的选择信号。
它可以根据CPU发送的地址来选择相应的设备进行数据通信。
4.时钟电路：时钟电路用于提供计时信号，用于同步各个部件的工作。