第1章计 算 机 控 制 概 论
1.1典型的计算机控制系统
图1.1制冷过程计算机控制系统 计算机控制系统(第2版)
图1.21五机架冷连轧机控制系统
1.2五机架冷连轧机控制系统
1. 过程监控级
2. 操作监控级
3. 设备监控级
计算机控制系统(第2版)
图1.3带钢热连轧机集散型控制系统
图1.4加速器计算机控制系统的分布及其功能
图1.5加速器的计算机控制网络 计算机控制系统(第2版)
图1.6卫星计算机的过程接口原理图
1.2计算机控制系统的分类
1. 计算机控制系统按照功能的分类
图1.7计算机数据处理系统 计算机控制系统(第2版)
图1.8直接数字控制系统
图1.9监督控制系统 计算机控制系统(第2版)
图1.10分级控制系统
图1.11集散型控制系统
图1.12计算机控制网络
2. 计算机控制系统按照控制规律的分类
3. 计算机控制系统按照控制方式可分为开环控制和闭环控制 计算机控制系统(第2版)
1.3计算机控制系统的结构和组成
图1.13飞机单轴自动驾驶连续控制系统
图1.14飞机单轴自动驾驶计算机控制系统
图1.15飞机单轴自动驾驶不同采样周期的计算机控制系统
图1.16轧钢机计算机控制系统示意图
计算机控制系统(第2版)
图1.17轧钢机计算机厚度控制系统方框图
图1.18发电机计算机控制系统方框图
图1.19玻璃熔窑计算机温度控制系统
图1.20典型的连续控制系统的结构
图1.21输出反馈计算机控制系统
图1.22状态反馈计算机控制系统 计算机控制系统(第2版)
1.3.1控制对象
图1.23对象的控制通道和扰动通道
图1.24控制对象的输入与输出
1.3.2执行器
计算机控制系统(第2版)
图1.25调节阀的输入输出特性
1.3.3测量环节 计算机控制系统(第2版)
计算机控制系统(第2版)
1.3.4数字调节器及输入、输出通道
图1.26数字调节器的结构及信息的交换和传递
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1 第一章 计算机控制系统概述
§1．1概述
随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点
1、研究的内容：
主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点：
1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等
2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等
3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等
4）理论与实践相结合
5）实用性强
6）应用广泛等
1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：
计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等
1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势
计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分
1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流
二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
三、 面向测控管一体化设计的DCS系统
四、 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展
五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型 化方向发展 泰格林纸集团卓越学院
第1章 计算机系统概论
本章系统地介绍计算机系统的基本知识，要求学生了解计算机的分类与应用，掌握计算机的硬件组成，软件与硬件的关系以及计算机系统的层次结构。
重点提示：
计算机系统的工作原理
计算机硬件系统的几大部件及其功能
计算机软件系统
1-1重点难点指导
1-1-1计算机系统简介
ENIAC（电子数字积分计算机，Electronic Numerical Integrator And Computer）是第一台正式运转的通用电子计算机。自从这台计算机问世以来，从使用的元器件角度来看，计算机的发展大致经历了4代的变化。
第一代（1946～1954）电子管计算机；
第二代（1955～1964）晶体管计算机；
第三代（1965～1973）集成电路计算机；
第四代（1974～现在）大规模和超大规模集成电路计算机。
在计算机系统发展历史中，摩尔定律（Moore’s Law）是一个很重要的概念。Intel的创始人之一高登·摩尔（Gordon Moore）于1965年提出了著名的摩尔定律，预言单位平方英寸芯片的晶体管数目每过18到24个月就将增加一倍。
计算机的分类方法有很多种，主要的分类方式有：
按所处理的信号分类：⑴模拟计算机；⑵数字计算机。
按硬件的组合及用途分类：⑴专用计算机；⑵通用计算机。
按计算机的规模分类：⑴微型计算机；⑵工作站；⑶小型计算机；⑷主机；⑸小巨型计算机；⑹巨型计算机。
现实中的分类：⑴服务器；⑵工作站；⑶台式机；⑷便携机；⑸手持机。
计算机系统就是按人的要求接收和存储信息，自动地进行数据处理和计算，并输出结果信息的系统。计算机系统由硬件（子）系统和软件（子）系统组成。前者是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合，是系统赖以工作的实体。后者是各种程序和文件，用于指挥全系统按指定的要求进行工作。
在学习计算机组成时，应当注意如何区别计算机体系结构（Computer Architecture）与计算机组成（Computer Organization）、计算机实现（Computer Implementation）这些基本概念。
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《计算机组成原理》教学设计
一、该课程应讲授的内容体系
1．基本描述
【课程中文名称】：计算机组成原理
【课程英文名称】：PRINCIPLES OF COMPUTER ORGANIZATION
【总学时】 ：68
【讲课学时】 ：52
【实验学时】 ：16
【授课对象】 ：计算机科学与技术专业、信息安全专业、生物信息技术专业
【先修课程】 ：数字电路设计
2．教学定位
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课，在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。
3．知识点与学时分配
（ 1 ）第一章计算机系统概论（2.5学时）
计算机软硬件概念、计算机系统的层次结构、计算机的基本组成、冯•诺依曼计算机的特点、计算机的硬件框图及工作过程、计算机硬件的主要技术指标和本书结构及学习指南。
（ 2 ）第二章计算机的发展及应用（0.5学时）
计算机的产生、发展及在各个不同领域的应用。
（ 3 ）第三章系统总线（3学时）
总线的基本概念、总线的分类、总线特性及性能指标、总线结构和总线的判优控制及通信控制。 学习必备 欢迎下载
（ 4 ）第四章存储器（10学时）
存储器分类和存储器的层次结构；主存储器（包括半导体存储芯片简介、静态随机存取存储器和动态随机存取存储器、只读存储器、存储器与CPU的连接、存储器的校验、提高访存速度的措施）；高速缓冲存储器（包括Cache的基本结构及工作原理、Cache--主存地址映像、替换算法）；辅助存储器（包括辅助存储器的特点及主要技术指标、磁记录原理和记录方式、磁盘存储器的结构、光盘存储器的存取原理）。
