第1章 微型计算机系统概论

1984年IBM公司推出IBM PC/AT微机。
1985年长城0520微机研制成功，这是中国大陆第一台自行研制 的PC兼容机。
1986年康柏公司推出第一台386微机。 1987年IBM公司推出IBM PS/2微机。 进入Pentium微机时代后，微机的领导权落到了英特尔公司和微 软公司手中。
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四、输入设备 输入设备是计算机用来接收用户输入的程序和数据设 备。PC常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪和数码 相机等。输入设备能把程序、数据、图形、图像、声 音、控制现场的模拟量等信息，通过输入接口转换车 成计算机可以接收的电信号。 五、输出设备 输出设备是将计算机处理后的最后结果或中间结果， 以某种人们能够识别或其他设备所需要的形式表现出 来的设备。PC常用的输出设备有显示仪、打印机和绘 图仪等。
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1.2.1 电脑硬件系统的逻辑构成
按照冯· 诺依曼设计思想，计算机的硬件系统 由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出 设备五大部分组成。
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一、存储器 存储器是计算机系统中的数据存储设备，用来存放指令、数据、运算结果 以及各种需要保存的信息。它是计算机系统中必不可少的重要组成部分。
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第1章 微型计算机系统概述
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1.1 发展概况
世界上第一台计算机是1946在美国推出ENIAC（埃尼阿 克）。 这台计算机耗用 18 800 个电子管，电阻 70000 支、电容 10000 支,开关 6000 个 , 占地170m2，重30t ，耗电 150kw/h ， 运算速度为5 000次/s，价值40万美元。
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1.2.3 微机系统结构 · 微机结构（Architecture）指微机系统的逻辑设计方案。 · 微机组成（Organization）指微机硬件的物理设计方案。 微机的系统结构： ISA总线（第一代）1981-1983 南北桥结构（多总线的设计方案）286-PII 控制中心分层结构（采用三个HUB芯片：MCH，ICH， FWH） PIII-P4 平台管理控制中心（PCH,单芯片阶段）

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操作指导控制系统--是基于数据采集系统的一 种开环结构。计算机根据采集到的数据以及工艺 要求进行最优化计算，计算出的最优操作条件， 并不直接输出控制被控对象，而是显示或打印出 来，操作人员据此去改变各个控制器的给定值或 操作执行器，以达到操作指导的作用。它相当于 模拟仪表控制系统的手动与半自动工作状态。 OGC系统的优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能同时 控制多个回路。
★ 主机（单片机、CPU）
中央处理器（CPU）
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
★过程输入/输出通道（计算机和控制过
程之间信息传递和变换的连接通道）
★外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
模拟量输入通道AI
模拟量输出通道AO
开关量输入通道DI 开关量输出通道DO
计算机控制系统的工作原理
a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬 时值进行采集和输入 ；
b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比 较和处理，按一定的控制规 律运算，进行控制决策；
c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器 发出控制信号，完成监控任 务；
在线方式和离线方式
★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受 计算机控制的方式。
▪ 计算机控制系统原理组成—用控制计算机 代替图1-1的控制器，如图1-2所示；
闭环控制系统
f 干扰
r+ e 给定值 _ 偏差
控制器
z 测量值
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器

应 用
16位个人计算机（PC：Personal Computer）
➢ 32位微处理器
80386，80486，Pentium～Pentium 4
32位PC机，APPLE公司的Macintosh机
➢ 64位微处理器
IA-64结构：Itanium（安腾）
x86结构：AMD的64位处理器、Intel 64处理器
IBM PC/AT机
2020/11/17
8088CPU
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Intel公司产品及标志
微 型 计 算 机 系 统 原 理 与 应 用
Pentium
Pentium 4 80386
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微 ➢软件兼容
型 计
同一个软件可以不加修改地运行于体
算 机
系结构相同的各档机器，结果一样、运行时
放。
存储器的主要功能是存放程序和数据。程序是
计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。
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微机的基本硬件构成(续)
微 ➢输入设备与输出设备
型 计 算
称为外设，其作用是进行信息形式的转换， 即外界的语言、文字、图像、机械动作等信息转
机 系
换成计算机能识别的电信号表示的二进制数形式，
机 系
Intel Inside / Microprocessor Inside
统 原
现代计算机三大主要应用形式的主角
理 与
桌面个人微机（PC机）
应 用
服务器
嵌入式计算机系统
➢微处理器、中央处理单元CPU
计算机的运算和控制核心
采用一块大规模集成电路芯片构成
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现场总线控制系统即FCS--是新一代分布式控制结 构。该系统改进了DCS成本高和由于各厂商的产品通 信标准不统一而造成的不能互联等弱点，采用集管理 控制功能于一身的工作站与现场总线智能仪表的二层 结构模式，把原DCS控制站的功能分散到智能型现场 仪表中去，形成一个彻底的分散控制模式。每个现场 仪表(例如变送器、执行器)都作为一个智能节点，都 带CPU单元，可分别独立完成测量、校正、调节、诊 断等功能，靠网络协议把它们连接在一起统筹工作。
报告
人工监管
给定值
测量值
A/D 多路开关
检测元件 生产过程
管理命令
报告
人监管
给定值
测量值
DDC D/A 反多路开关
A/D 多路开关 检测元件
生产过程
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生 调节 产 测量 过 程
模 拟 设定值
调节器
计
算
(a)
机
调节 生 产 测量 过 程
DDC 计算机
(b)
设定值
计 算 机
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SSC
SSC
接口
A\D
多路开关
变送器 传感器
接口
D\A
反多路开关
执行机构
生
产
对
接口
开关量输入
象
打印机
接口
实时 操作 时钟 台
开关量输出
通用外部设备 主机及操作台 接口
外部通道
检测及变送 控制对象
图1-3 微型计算机控制系统原理图 微机控制系统的组成：微型计算机、接口电路、外部通用设
备和工业生产对象等组成。
计算机控制系统的硬件组成
▪ PLC具有系统构成灵活，扩展容易，编程简单，调试容易， 抗干扰能力强；