下载文档原格式
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理是指计算机的硬件和软件组成原理，可以分为以下几个部分：
1.中央处理器(Central Processing Unit, CPU)：负责执行计算机指令和进行数据处理。
CPU包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元(ALU)和寄存器等。
2.存储器：存储器包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存储正在运行的程序和数据，可分为RAM和ROM。
辅助存储器用于长期存储程序和数据，如硬盘、光盘等。
3.输入输出设备：用于与外部设备进行数据交互，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。
4.总线(Bus)：计算机内各个部件之间传送数据和控制信息的通道。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线。
5.指令系统：计算机的指令系统决定了计算机的操作特性和功能。
按照十六位体系结构，指令由16位表示，可以包括逻辑运算、算术运算、存储和转移等操作。
6.中断系统：用于处理紧急情况和异步事件，如异常中断、硬件中断和软件中断等。
7.时钟系统：用于同步计算机内各个部件的工作节奏和时序，提供时钟脉冲。
8.控制单元(Control Unit)：负责控制计算机的操作，根据指令操作码的不同，控制单元产生特定的控制信号和时序信号，控制各个部件的工作。
9.运算器(アrithmetic and Logic Unit, ALU)：负责进行算术运算和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法和与、或、非、异或等逻辑运算。
以上是十六位体系结构计算机组成原理的基本内容，具体实施中可能会有一些差异。
一、微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？硬件部分由主机CPU、接口电路及外部设备组成。
1、.主机(CPU)，指挥部，向系统的各个部分发出命令；对被测参数进行巡回检测、数据处理、控制计算、报警处理及逻辑判断等。
2、I/O 接口，是主机与被控对象进行信息交换的纽带。
主机通过I/O接口与外部设备进行数据交换。
3、通用外部设备：为扩大主机功能而设，显示、打印、存储及传送数据。
4、检测元件及执行机构：1)检测元件：把非电量变成电量（传感器）。
2)变送器：把传感器的输出信号变成CPU 所能接收的电压信号。
3)执行机构：接收CPU 输出的控制量并加以动作，以对生产参数进行控制的机构。
5、操作台和实时时钟：人机对话的联系纽带二、操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？他们之间有和联系和区别？(1)操作指导控制系统：原理：每隔一段时间计算机会进行一次采样，经A/D转换后，送入计算机加工处理，然后再进行报警、打印或显示，操作人员根据此结果进行设定值改变或必要操作。
计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，供操作员参考。
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
(3)计算机监督控制系统(SCC 系统)：原理：由计算机按照过程数学模型计算出最佳给定值送给DDC计算机，最后由DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程处于最优工作状态。
SCC系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。
SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
计算机控制系统课后答案第三章计算机控制系统中的总线技术1、为什么要制定计算机总线标准？采用总线结构有哪些优点？答：为了使插件与插件之间、系统与系统之间能够实现正确的连接和可靠通信，就必须对连接各插件或各系统的基础——总线，制定出严格的规约，即总线标准。
优点：①使结构由面向CPU变为面向总线，简化了系统结构；②可做到硬件、软件的模块化设计与生产；③系统结构清晰明了，便于灵活组态、扩充、改进与升级；④符合同一总线标准的产品兼容性强；⑤用户可以根据自己的需要将不同生产厂家生产的各种型号的模块或模板方便的用标准总线连接起来，构成满足各种用途的计算机应用系统。
2、计算机总线大致可分为几类，其中内部总线又可分为几类？根据总线的功能和应用场合，总线分为内部总线和外部总线。
根据总线的结构总线还可分为并行总线和串行总线。
内部总线分为：数据总线D，地址总线A，控制总线C和电源总线P。
3、总线的功能强弱、适应性好坏取决于什么？控制总线决定了总线的功能强弱、适应性好坏。
4、常见的总线体系结构有哪几种？总线的控制方式又有哪些？常见的总线体系结构有以下三种：单总线体系结构；并发总线体系结构；带Cache的并发总线体系结构。
总线的控制方式：①串行链接式总线裁决②定时查询方式③独立请求式总线裁决。
5、总线的数据传输方式有哪些？①同步式通信②异步式传输③半同步传输6、调制解调器实现远程通信时可分为哪三阶段？并阐述RTS、CTS等信号的变化情况。
调制解调器实现远程通信一般包括呼叫建立、数据传输和拆线三个阶段。
RTS、CTS等信号的变化情况见教材P41。
7、RS-232与RS-485有什么本质的区别？简述其优缺点。
RS-232采用EIA电平，非平衡连接及公用地线，用于数据中断设备DTE和数据通信设备DCE之间的串行异步数据通信，还可作为计算机与计算机，计算机与外设之间的连接标准，通信方式既可全双工，也可半双工；RS-485采用差分驱动电路平衡方式，采用TTL电平，多个发送器，多个接收器，可采用总线方式通信，也可采用环路方式，只能工作在半双工方式。
第一章答案1计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。
答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成。
（2）方块图如下图1.1所示：工业计算机 PIO 设备 生产过程图1.1 计算机控制系统的组成框图1、①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。
其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。
③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
2.计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
4、计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导系统（OIS ）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC)优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC ）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
CPU/MEM 人-机接口 内部总线 系统支持版 磁盘适合器 数字量输出（DO ）通道 数字量输入（DI ）通道模拟量输出（AO ）通道 模拟量输入（AI ）通道 电气开关 电气开关 执行机构 测量变送 被控对象（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
重点习题和思考题第1章计算机控制习题概述1.计算机控制系统中实时性、离线方式、在线方式的含义？答：生产过程和计算机直接连接, 并受计算机控制的方式为在线方式；生产过程不和计算机连接, 且不受计算机控制、而是靠人进行联系并作相应操作的方式为离线方式。
实时: 信号的输入、计算、输出都要在一定的时间范围内完成。
2.计算机控制系统由哪几部分组成？答: 硬件组成: 主机、IO接口、通用外部设备、检测元件和执行机构、操作台。
软件组成: 系统软件和应用软件。
3.计算机控制技术的主要发展趋势是什么？答：（1）综合自动化, 包括CIMS和CIPS；（2）网络化；（3）智能化；（4）虚拟化；（5）绿色低碳化。
第2章工业控制计算机1.什么是总线、内部总线、外部总线答：总线是一种接口信号的标准和协议, 提供通用的电平信号来实现各种电路信号的传递。
内部总线指微机内部各功能模块间进行通信的总线。
外部总线指用于计算机与计算机之间或计算机与其他智能外设之间的通信线路2.哈佛结构和冯诺伊曼结构的区别答：冯诺伊曼结构, 程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构；哈佛结构程序指令存储和数据存储分开的存储结构。
3.工控机和普通PC的区别答：机箱加固、防尘；工业电源, 有时双电源；无源母板；一体化主板第3章 IO接口和过程通道1.什么是接口、接口技术和过程通道？答: 接口是计算机和外部设备交换信息的桥梁, 包括输入和输出接口；接口技术是研究计算机和外部设备之间如何交换信息的技术；过程通道指在计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道。
2.模拟输入通道中信号调理的作用, 为什么需要量程变换, 为什么需要I/U变换？答: 现场过来的信号经过放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、隔离等措施转换成计算机能接收的逻辑信号。
多参数信号采集时, 各路信号电流信号经过长距离传输到计算机接口电路, 经过I/U变换成电压信号才能进行A/D转换进入计算机被处理。
第一章：●1. 智能建筑具有某种“拟人智能”特性及功能。
主要表现在：（1）具有感知、处理、传递所需信号或信息的能力（2）对收集的信息具有综合分析、判断和决策的能力（3）具有发出指令并提供动作响应的能力。
●2.智能建筑的核心技术：现代计算机技术（Computer）、现代控制技术(Control) 、现代通信技术(Communication) 、现代图形显示技术(CRT)。
3.智能建筑的功能：（1）舒适功能（2）安全功能（3）便捷功能。
●4.建筑智能化系统主要由：建筑管理系统BMS、信息网络系统INS、通信网络系统CNS。
5.建筑设备自动化系统BAS定义：将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、电梯、给排水以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。
6.建筑管理系统BMS包括：建筑设备自动化系统BAS、安全防范系统SAS、火灾自动报警与消防联动系统FAS。
7.综合布线系统GCS是建筑物或建筑群内部之间的传输网络。
它能使建筑物或建筑群内部的（语音、数据通信设备、信息交换设备、建筑物物业管理）及建筑物自动化管理设备等系统之间等彼此相联，也能使建筑物内通信网络设备与外部的通信网络相联。
8.通信网络系统包括通信系统、计算机网络、接入系统三大部分，是以数字程控交换机PABX和网络中央集控器为核心，通过网络布线将相关的设备和介质组成一体化的系统，并连接（无线通信系统、卫星通信系统）、有线广播系统、电视会议系统、Internet系统、多媒体通信等，通信网络系统也经常称为通信自动化系统CAS。
9. 建筑设备自动化系统的功能：（1）设备监控与管理（2）节能控制。
10. BMS的自动监视指对建筑物中的配电设备、空调、卫生、动力设备，火灾及安全防范设备，照明设备，应急广播设备，电梯设备等进行监视、测量、记录等。
其自动监视内容如下：（1）状态监视（2）故障、异常监视（3）火灾监视（4）暖通空调系统的监视。
●11.BAS的自动控制包括（建筑设备的起停控制、设定值控制、设备（或系统）的节能控制）和机械防排烟控制等。
《计算机控制技术》复习资料一、填空题1、计算机控制是自动控制发展中的（高级）阶段，是自动控制的（重要分支）。
2、计算机在信息处理、（逻辑分析）、决策判断、（输入输出）管理等各个方面显示出突出的优点。
3、计算机控制系统利用计算机的（硬件）和（软件）代替自动控制系统的控制器。
4、自动控制是指在（没有人）直接参与的前提下，应用（控制装置）自动地、有目的地控制或操纵机器设备或生产过程，使他们具备相应的功能。
5、在控制系统中如果给定值是（恒定不变）的，则此系统称为（定值）控制系统。
6、若系统控制（变量）的变化规律为已知函数，并被事先确定，则此类控制为（程序）控制系统。
7、广义上说系统的给定信号和扰动都可以看作是系统外作用信号，给定信号（决定）着系统输出量的变化；而扰动则（破坏）给定信号对系统输出量的控制。
8、计算机控制过程是在（外部）作用下使系统由一个平衡或稳定状态过渡到另一个（平衡或稳定）状态的过程，称为瞬态过程或系统响应。
9、自动控制的瞬态过程有两种典型形式，一种是（收敛）的，对应的系统运行是稳定的；另一种是（发散）的，对应的系统是不稳定的。
10、在计算机控制系统中为了达到控制目标，可以采用（模拟）化设计方法和（离散）化设计方法来设计控制器。
11、工业控制计算机是一种面向工业控制、采用标准（总线）技术和开放式( 体系)结构的计算机。
12、计算机各功能模板之间的内部总线可以分为：（数据）总线、( 地址)总线、控制总线、电源总线。
13、外部总线是计算机与计算机或计算机与其他（智能）设备之间进行( 通信)的连线。
14、典型的工业控制计算机IPC应具备抗（电磁）干扰、防震、防潮、( 耐高温)等性能。
15、可编程序控制器是（继电器）逻辑控制系统与( 微型)计算机技术相结合的产物。
16、大多数PLC采用继电控制形式的（梯形图）编程方式，继承了传统(控制)线路的清晰直观容易掌握。
17、整体式的（PLC）把电源、CPU、内存、I/O系统都( 集成)在一个小箱体内构成一台完整的PLC。
计算机控制系统习题集目录一各章习题 (1)二填空题练习 (6)三简答题练习 (8)四综合题练习 (11)一各章习题1.1 第1章绪论1. 计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？2. 什么是过程控制通道，过程控制通道主要有哪几种？3. 根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可分为哪6类，各有何特点？4. 计算机控制系统从深度和广度两方面各有何发展趋势。
1.2 第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构1. 什么叫传感器及变送器？2. 简述压力检测的主要方法和分类。
3. 简述温度检测的主要方法和分类。
4. 简述热电偶测温的原理。
2. 物位仪表分为哪几类？6. 简述电容式差压变送器的工作原理。
7. 简述常用执行机构和执行器的工作原理。
8. 简述TT302温度变送器的结构和工作原理。
9. 简述交流、直流伺服电机的工作原理。
10.简述步进电机的工作原理。
1.3 第3章计算机总线技术1.什么叫总线？为什么要制定计算机总线标准？2.计算机总线可以分为哪些类型？3.评价总线的性能指标有哪些？4.STD总线有哪些特点？5.常用的PC总线有哪些？各有什么特点？6.简述PCI总线的性能特点。
7. 简述IEEE-488总线的工作过程。
8. 详述RS-232C 、RS-485和RS-422总线的特点和性能。
9. RS-232C 总线常用的有哪些信号？如何通过该接口实现远程数据传送？10. 什么是平衡方式和不平衡传输方式？试比较两种方式的性能。
11. USB 数据传输方式有哪几种？USB 协议中是如何区分高速设备和低速设备的？12. 简述USB 总线的枚举过程1.4 第4章 过程通道与人机接口1．什么是过程通道？过程通道由哪几部分组成？2．画出数字量输入输出通道的结构。
3．在数字量输入调理电路中，采用积分电容或RS 触发器是如何消除按键抖动的？4．数字量输出驱动电路有哪三种形式？各有什么特点？5．画出D/A 转换器原理框图，并说明D/A 转换的原理。
