一2微机系统组成

.计算机系统的基本组成：
计算机系统是由硬件系统和软件系统组成。

硬件系统：
计算机硬件是物理装置，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

其中，运算器和控制器及其相关部件已被集成在一起，统称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）。

CPU是硬件系统的核心，用于数据的处理加工，能够完成各种算术、逻辑运算及控制功能。

软件系统：
计算机软件是由程序、数据和相关文档的组合。

软件是计算机系统中的重要组成部分，通常可将软件分为系统软件、中间件和应用软件。

系统软件如操作系统，它负责协调计算机各部分的工作及内存与外设的访问；中间件如数据库管理系统，它负责数据的存储和管理；应用软件如办公软件，它负责特定的应用任务。

第4章微型计算机的硬件组成4.1 微型机系统微型计算机包括多种系列，多种档次、型号的计算机。

一个完好的微机系统同样也是由硬件系统和软件系统组成的。

微型机的核心局部是由一片或几片超大规模集成电路组成的，称为微处理器。

例如英特尔公司的Pentium IV。

所谓微型机就是以微处理器为核心，配上大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路，以及系统总线所组成的计算机。

下面我们介绍微型机的硬件构成。

微型机的根本构成都是由显示器、键盘和主机构成。

在主机箱内有主板、硬盘驱动器、CD ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示适配器〔显示卡〕等。

1. 主板主板也叫系统板或母板，在个人电脑诞生的20多年来，主板一直是个人电脑的主要组成局部。

其中主要组件包括：CMOS、根本输入输出系统〔BIOS〕、高速缓冲存储器、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〔ISA，PCI 等扩展槽〕、串行接口〔COM1，COM2〕、并行接口〔打印机接口LPT1〕等。

如下图。

图微型机主板2. 中央处理器〔Central Processing Unit，简称CPU〕是一个体积不大而集成度非常高、功能强大的芯片，也称为微处理器〔Micro Processor Unit，简称MPU〕，是微型机的核心，微型计算机的硬件组成16中央处理器主要包括运算器和控制器两大部件。

计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。

如下图。

图1.4.2中央处理器3. 内存储器目前，微型机的内存储器由半导体器件构成。

而半导体器件存储器件由只读存储器ROM〔Read Only Memory〕和随机存储器RAM〔Random Access Memory 〕两局部构成。

只读存储器ROM的特点是只能读出不能写入信息，在主板上的ROM里面固化了一个根本输入/输出系统，称为BIOS〔根本输入输出系统〕。

其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的根本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。

1-2计算机的工作原理和组成A理论部分前面，已经涉及了微型计算机系统的组成框图的内容，为了更好的理解计算机的组成，我们先来简要的明确计算机的工作原理：一、计算机工作原理计算机之所以能脱离人的干预，自动进行数据处理、解决问题，是因为人预先将指令输入到计算机存储器（外存），存储器让指令都带有相应的地址；计算机工作后，中央处理器（CPU）中的控制器根据地址通过数据总线将指令送入内存储器，并不断的从内存储器中取指令、在运算器中分析指令（消化理解指令）、把产生的临时信息放在寄存器…此时包括：取指令、分析指令、执行指令，循环往复，直至程序运行结束。

在计算机处理信息中，主要有三种信号在总线上流动：数据流（依赖数据总线，英文是Data Bus）、地址信号（依赖地址总线，英文是Address Bus）、控制信号（依赖控制总线，英文是Control Bus）。

由于CPU的速度越来越快，访问内存速率也越来越快，按目前的技术无法达到理想的数据传输状况。

如用高速、静态RAM，成本太高。

为此在CPU和主存间加上了高速缓冲存储器（Cache），Cache提高了“命中率”和保证Cache的内容与对应的内存的内容一致。

总线（Bus）是信息传送的公共通道。

许多部件间数据传送不是通过分别的不同的线路来传送的，而是输出数据的部件把数据送入总线上（准确的讲是数据总线）,接收数据的部件从Data Bus上取数据。

节省了数据传送的线路，但每一个瞬间，只能有唯一的数据（Data）在Bus上传输，使数据传送速度减慢。

计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。

接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。

依此进行下去，直至遇到停止指令。

程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

第一章微型计算机基础题 1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。

题 1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。

2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。

题 1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1 位、4 位、8 位、32 位和64 位机等。

按功能和机构可分为单片机和多片机。

按组装方式可分为单板机和多板机。

单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。

单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。

题 1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。

运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。

题 1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium 系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4 位或低档8 位微处理器、第二代中高档8 位微处理器、第三代16 位微处理器、第四代32 位微处理器、第五代64 位微处理器、第六代64 位高档微处理器。

Pentium 系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC 技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX 技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB 技术、一级高速缓冲存储器采用双cache 结构、二级高速缓冲存储器达256KB 或512KB、支持多微处理器等。

第五章PID控制算法控制算法5.1 PID控制原理与程序流程5.1.1过程控制的基本概念过程控制一一对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。

一、模拟控制系统模拟调节器图5-1-1基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。

控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。

二、微机过程控制系统微型计算机图5-1-2微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。

控制规律的实现，是通过软件来完成的。

改变控制规律，只要改变相应的程序即可。

三、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC系统构成框图DDC(DireCt Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。

微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算,通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。

由于计算机的决策直接作DDC系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。

5.1.2模拟PlD调节器一、模拟PID控制系统组成图5 —1—4模拟PID控制系统原理框图二、模拟PIDPID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)1、PID调节器的微分方程u(t) =K P e(t) 2 0t e(t)dt T D 警] T I b dt」式中e(t) =r(t) - c(t)2、PID调节器的传输函数D(S)=U(S)= K P 1 +丄+T D SE(S) [ T∣S 一三、PID调节器各校正环节的作用1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。

2、积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。

积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。