工业电脑系统原理,工业电脑的组成

1.计算机之所以能自动连续运算是由于采用了什么工作原理

2.计算机硬件系统主要有哪几个部分构成？各有什么作用

3.组成计算机系统的两大部分是什么？

4.伺服系统：如何检查是否正常工作？

5.计算机储存原理

6.计算机控制系统的实时性是指什么？

前言

第1章概述

1．1计算机的发展历史

1．1．1计算机的产生与发展

计算机（俗称 电脑）国际术语计算机,是20世纪最伟大的科学技术发明之一

它的发明者是约翰·阿塔那索夫教授。它是一种不需要人工直接干预，能够快速对各种数字信息进行算术和逻辑运算的电子设备，以微处理器为核心，配上大容量的半导体存储器及功能强大的可编程接口芯片，连上外设（包括键盘、显示器、扫描仪、打印机和软驱、光驱等外部存储器）及电源所组成的计算机，称为微型计算机简称微型机或微机，有时又称为PC（Personal Computer）或MC（Micro computer）。微机加上系统软件，就构成了整个微型计算机系统（MSC，简称微机系统）。

计算机对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革。计算机已遍及学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。它是人类进入信息时代的重要标志之一。

计算机按其规模和性能一般可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类。运算速度在每秒几亿次以上的称为超级计算机，其生产难度大，成本高，因此它是衡量一个国家计算机技术水平的重要标志。世界上只有几个国家具有研制巨型计算机的能力，我国就是其中之一。个人计算机是20世纪70年代出现的一种新机型，是微处理器（MPU）为核心组之为“电脑”。当今，计算机有朝着巨型化和微型化两个方向发展的趋势。 1.第1代计算机：电子管数字计算机（1946—1958年）

硬件方面，逻辑元件采用真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用磁带。软件方面采用机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。

2.第2代计算机：晶体管数字计算机（1958—1964年）

硬件方面，逻辑元件采用晶体管，主存储器采用磁芯，外存储器采用磁盘。软件方面出现了以批处理为主的操作系统、高级语言及其编译程序。应用领域以科学计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高。

3.第3代计算机：集成电路数字计算机（1964—1970年）

硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。

4.第4代计算机：大规模集成电路计算机（1970年至今）

硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。特点是1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。

1．1．2微型计算机的出现与发展

1．1．3软件技术的兴起与发展

1．2计算机系统结构组成

1．2．1存储程序原理

1．2．2计算机硬件组成

1．2．3计算机软件组成

1．2．4计算机系统层次结构

1．3程序在计算机中的执行过程

1．3．1计算机执行的简单实例

1．3．2从高级语言到机器语言

1．3．3硬件执行机器语言

1．3．4操作系统和服务程序的作用

1．4计算机性能评价

1．4．1计算机硬件技术指标

1．4．2计算机性能评价准则

1．5计算机的应用与发展

1．5．1计算机的应用

1．5．2计算机的发展

习题

第2章数字电路分析与设计

2．1布尔代数

2．1．1布尔代数及其基本运算

2．1．2布尔代数的基本公式

2．1．3布尔函数及其表示方法

2．1．4布尔函数的化简与实现

2．2组合逻辑电路分析与设计

2．2．1组合逻辑电路的分析

2．2．2组合逻辑电路的设计

2．3同步时序逻辑电路分析与设计

2．3．1引言

2．3．2触发器

触发器（trigger）是个特殊的存储过程，它的执行不是由程序调用，也不是手工启动，而是由事件来触发，比如当对一个表进行操作（ insert，delete， update）时就会激活它执行。触发器经常用于加强数据的完整性约束和业务规则等。 触发器可以从 DBA_TRIGGERS ，USER_TRIGGERS 数据字典中查到。

触发器可以查询其他表，而且可以包含复杂的 SQL语句。它们主要用于强制服从复杂的业务规则或要求。例如：您可以根据客户当前的帐户状态，控制是否允许插入新订单。

触发器也可用于强制引用完整性，以便在多个表中添加、更新或删除行时，保留在这些表之间所定义的关系。然而，强制引用完整性的最好方法是在相关表中定义主键和外键约束。如果使用数据库关系图，则可以在表之间创建关系以自动创建外键约束。 它是Sql Server2005新增的触发器，主要用于审核与规范对数据库中表，触发器，视图等结构上的操作。比如在修改表，修改列，新增表，新增列等。它在数据库结构发生变化时执行，我们主要用它来记录数据库的修改过程，以及限制程序员对数据库的修改，比如不允许删除某些指定表等。

2．3．3同步时序逻辑电路的分析

2．3．4同步时序逻辑电路的设计

习题

第3章运算方法和运算器

3．1数据表示方法

3．1．1数据格式

3．1．2数的机器码表示

3．1．3字符与字符串的表示方法

3．1．4可靠性编码

3．2基本运算

3．2．1逻辑运算

逻辑运算又称布尔运算 布尔用数学方法研究逻辑问题，成功地建立了逻辑演算。他用等式表示判断，把推理看作等式的变换。这种变换的有效性不依赖人们对符号的解释，只依赖于符号的组合规律 。这一逻辑理论人们常称它为布尔代数。20世纪30年代，逻辑代数在电路系统上获得应用，随后，由于电子技术与计算机的发展，出现各种复杂的大系统，它们的变换规律也遵守布尔所揭示的规律。逻辑运算 (logical operators) 通常用来测试真假值。最常见到的逻辑运算就是循环的处理，用来判断是否该离开循环或继续执行循环内的指令。

3．2．2算术运算

算术运算就是数的加、减、乘、除以及乘方开方等数学运算，区别于几何运算。

而对于算术来说，它是数学中最古老,最基础和最初等的部分.它研究数的性质及其运算.把数和数的性质,数和数之间的四则运算在应用过程中的经验积累起来,并加以整理,就形成了最古老的一门数学——算术

3．2．3移位运算

3．3定点运算

3．3．1加减法运算

3．3．2定点乘法运算

3．3．3定点除法运算

3．4定点运算器的组成

3．4．1多功能算术逻辑运算单元

3．4．2内部总线

将处理器的所有结构单元内部相连。它的宽度可以是8、16、32、或64位。

如在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部件之间传输数据所用的总线称为片内总线(即芯片内部的总线)。 ----1．I2C总线

----I2C（Inter-IC）总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。

----2．SPI总线

----串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

----3．SCI总线

----串行通信接口SCI（serial communication interface）也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。

3，4．3定点运算器的基本结构

3．5浮点运算方法和浮点运算器

3．5．1浮点加(减)法运算

3．5．2浮点乘(除)法运算

3．5．3浮点运算器

习题

第4章指令系统与汇编语言程序设计

4．1指令系统概述

4．28088微机硬件结构简介

4．2．18086CPU及其寄存器

4．2．28086微机系统的主存储器与堆栈

4．2．38086CPU能直接处理的数据及其存放形式

4．3指令格式

4．3．1指令长度

4．3．2操作码结构

4．3．3地址码结构

4．3．48086CPU指令格式

4．4寻址方式

4．4．1概述

4．4．28086汇编语言与寻址方式有关的一些定义和约定

4．4．3立即(数)寻址

4．4．4直接寻址

4．4．5寄存器寻址

4．4．6寄存器间接寻址

4．4．7基址寻址

4．4．8变址寻址

4．4．9相对寻址

4．4．10基址变址寻址

4．5指令与指令类型

4．5．1传送类指令

4．5．2算术运算类指令

4．5．3位操作类指令

4．5．4串操作类指令

4．5．5程序控制类指令

4．5．6处理器控制类指令

4．68086汇编语言

4．6．1概述

4．6．2汇编语言源程序的结构

4．6．3伪指令

4．7子程序设计

4．8系统功能调用

习题

第5章存储器

5．1存储器概述

5．1．1存储器的基本概念

5．1．2存储器的分类

5．1．3存储器的层次结构

5．2主存储器

5．2．1概述

5．2．2随机存储器

5．2．8只读存储器

5．2．4半导体存储器的连接

5．8高速缓存

5．8．1高速缓存的工作原理

5．3．2高速缓存一主存地址映射

5．3．3高速缓存的分类

5．8．4高速缓存的替换策略

5．4辅助存储器

5．4．1概述

5．4．2硬磁盘存储器

5．4．3光盘存储器

5．4．4闪存

习题

第6章控制器

6．1构造一个计算机

6．1．1实例计算机结构

6．1．2指令系统

6．1．3指令格式

6．1．4计算机执行过程

6．2控制器基本设计方法

6．2．1指令周期

6．2．2控制器基本组织

6．2．8微操作

6．2．4控制器设计方法

6．8微操作技术

6．3．1微操作安排

6．3．2微操作控制信号设计

6．3．3微操作组合电路实现

6．4微程序技术

6．4．1基本原理

6．4．2微程序控制器构成

6．4．3微程序控制器设计

习题

第7章输入输出系统

7．1输入输出设备

7．1．1I/0设备概述

7．1．2I/O设备的工作特点

7．2输入输出接口

7．2．1I/O接口的基本作用

7．2．2I/O接口的基本组成

7．2．3I/O接口的输人输出控制方法

7．2．4I/O接口的编址

7．3中断方式的输入输出

7．3．1中断的基本问题

7．3．2中断控制器

7．3．8中断系统

7．4DMA方式的输入输出

7．4．1DMA的基本问题

7．4．2DMA控制器

7．5使用输入输出接口与设备

7．5．1定时/计数器8253

7．5．2异步串行通信接口8250

7．5．8并行接口芯片8255A简介

习题

第8章总线

8．1总线概述

8．1．1总线的概念

8．1．2总线的分类

8．2总线的基本问题

8．2．1总线的性能参数

8．2．2总线设备

8．2．3总线控制器

8．2．4总线连接方式

8．2．5总线复用

8．2．6总线定时

8．2．7总线仲裁

8．2．8总线数据传送方式

8．3常用的I/O总线

8．3．1I/O总线标准

8．3．2常用的I/O总线简介

习题

第9章操作系统

9．1操作系统概述

9．1．1什么是操作系统

9．1．2操作系统的发展史

9．1．3操作系统的分类

9．1．4常见操作系统介绍

9．2操作系统的功能与结构

9．2．1操作系统的功能

9．2．2操作系统的结构

9．2．3Windows操作系统结构剖析

9．3操作系统运行机制

9．3．1中断与异常

9．3．2核心态与用户态

9．3．3实例程序的执行

9．4处理机管理

9．4．1进程的概念

9．4．2进程的表示

9．4．3进程的控制

9．4．4进程间通信

9．4．5进程间同步与互斥

9．4．6进程与线程

9．5存储管理

9．5．1存储管理的概念

9．5．2连续存储管理方法

9．5．3非连续存储管理方法

9．5．4虚拟存储器

9．6设备管理

9．6．1设备管理的概念

9．6．2设备管理的方法

9．6．3Windows设备管理

9．7文件管理

9．7．1文件系统的概念

9．7．2文件系统的组织

9．7．3文件系统的使用

9．8作业管理

9．8．1用户使用界面

9．8．2资源管理接口

9．9操作系统的安全

9．9．1操作系统的安全设计目标

9．9．2操作系统的安全设计原则

9．9．3Windows操作系统的安全设计

习题

附录A汇编语言程序的上机实习指导

附录BASCII字符编码表

参考文献

……

计算机之所以能自动连续运算是由于采用了什么工作原理

计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。

硬件包括中央处理机、存储器和外部设备等；软件是计算机的运行程序和相应的文档。计算机系统具有接收和存储信息、按程序快速计算和判断并输出处理结果等功能。

扩展资料

①按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息的机器系统。计算机是脑力的延伸和扩充，是近代科学的重大成就之一。

②计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断,而且通用性好,使用容易，还能联成网络。

计算机硬件系统主要有哪几个部分构成？各有什么作用

演示工具：

电脑型号：华硕adolbook14 2020

系统版本：windows10

计算机之所以能实现自动连续运算，是由于采用了存储程序原理。就是把计算过程描述为由许多条命令按一定顺序组成程序，然后把程序和所需的数据一起输入计算机存储器中保存起来，工作时由控制器执行程序，控制计算机自动连续进行运算。

：

计算机俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

计算机由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

计算机的发明者是约翰.冯.诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革。

组成计算机系统的两大部分是什么？

计算机硬件的基本组成：运算器、控制器、储存器、输入设备和输出设备。

运算器的主要功能是算术运算和逻辑运算。

控制器是控制整个计算机，向计算机的其 他部件发出控制信号，使它们协调一致工作的部件。

储存器的主要功能是存放程序和数据。?

输入设备和输出设备用于输入和输出信息。输入设备是将程序、数据和指令转换成计算机 能够接收的代码信息的设备。

输出设备是将计算机处理的中间结果和最终结果，以人们通常能够识别的字符、表格、图形和图像等形式表示出来的设备。

扩展资料

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。

伺服系统：如何检查是否正常工作？

一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

硬件系统是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、电、磁器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。如CPU、存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等。

软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。系统软件由操作系统、实用程序、编译程序等组成。操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设，如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序。

扩展资料：

计算机的发展历程：

1、第一代计算机（1945-1955）：真空管和插件板

40年代中期，美国哈佛大学、普林斯顿高等研究院、宾夕法尼亚大学的一些人使用数万个真空管，构建了世界上第一台电子计算机。

2、第二代计算机（1955-1965）：晶体管和批处理系统

这个时期计算机越来越可靠，已从研究院中走出来，走进了商业应用。但这个时期的计算机主要完成各种科学计算，需要专门的操作人员维护，并且需要针对每次的计算任务进行编程。

3、第三代计算机（1965-1980）：集成电路芯片和多道程序

60年代初，计算机厂商根据不同的应用分成了两个计算机系列，一个针对科学计算，一个针对商业应用。

百度百科-计算机系统

计算机储存原理

伺服系统是现代工业中常用的控制系统，它能够精确控制电机的运动。但是，当伺服系统出现问题时，我们该如何检查呢？本文将为您介绍如何检查伺服系统是否正常工作。

检查报警情况

从伺服驱动器面板检查报警情况，数码管显示的驱动器会给出报警代码。如果没有报警，尝试轻拧伺服电机转动轴，锁住则表明ON伺服系统已激活；未锁住，请检查ON信号并参考手册定位信号端子。

查看输入信号状态

拥有显示和操作面板的伺服驱动器，可直观查看各输入信号状态。具体操作请查阅手册，内有详细指南。

检查脉冲信号

若伺服系统正常，接下来检查脉冲信号（或通讯数据）。示波器可助您一臂之力，伺服系统工作时，接收的是规整方波。关于接线端子，依旧需要手册协助。

查阅手册

精通伺服系统，手册不可或缺。各品牌伺服虽有差异，但基本原理相通。掌握这些知识，您将轻松驾驭伺服系统！

计算机控制系统的实时性是指什么？

动态存储器（DRAM）的工作原理

动态存储器每片只有一条输入数据线，而地址引脚只有8条。为了形成64K地址，必须在系统地址总线和芯片地址引线之间专门设计一个地址形成电路。使系统地址总线信号能分时地加到8个地址的引脚上，借助芯片内部的行锁存器、列锁存器和译码电路选定芯片内的存储单元，锁存信号也靠着外部地址电路产生。

当要从DRAM芯片中读出数据时，CPU首先将行地址加在A0-A7上，而后送出RAS锁存信号，该信号的下降沿将地址锁存在芯片内部。接着将列地址加到芯片的A0-A7上，再送CAS锁存信号，也是在信号的下降沿将列地址锁存在芯片内部。然后保持WE=1，则在CAS有效期间数据输出并保持。

当需要把数据写入芯片时，行列地址先后将RAS和CAS锁存在芯片内部，然后，WE有效，加上要写入的数据，则将该数据写入选中的存贮单元。

由于电容不可能长期保持电荷不变，必须定时对动态存储电路的各存储单元执行重读操作，以保持电荷稳定，这个过程称为动态存储器刷新。PC/XT机中DRAM的刷新是利用DMA实现的。

首先应用可编程定时器8253的计数器1，每隔1⒌12μs产生一次DMA请求，该请求加在DMA控制器的0通道上。当DMA控制器0通道的请求得到响应时，DMA控制器送出到刷新地址信号，对动态存储器执行读操作，每读一次刷新一行。

扩展资料

描述内、外存储容量的常用单位有：?

1、位/比特（bit）：这是内存中最小的单位，二进制数序列中的一个0或一个1就是一比比特，在电脑中，一个比特对应着一个晶体管。?

2、字节（B、Byte）：是计算机中最常用、最基本的存在单位。一个字节等于8个比特，即1 Byte=8bit。?

3、千字节（KB、Kilo Byte）：电脑的内存容量都很大，一般都是以千字节作单位来表示。1KB=1024Byte。?

4、兆字节（MB　Mega Byte）：90年代流行微机的硬盘和内存等一般都是以兆字节（MB）为单位。1 MB=1024KB。?

5、吉字节（GB、Giga Byte）：市场流行的微机的硬盘已经达到430GB、640GB、810GB、1TB等规格。1GB=1024MB。?

6、太字节（TB、Tera byte）：1TB=1024GB。最新有了PB这个概念，1PB=1024TB。

百度百科--计算机工作原理

百度百科-存储器

计算机控制系统的实时性是指工业控制时计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件作出反应的特性。

基本控制器最主要的特征是它的实时性，所谓 “ 实时” 是指微机对输人信息以足够快的速度进行处理。并在一定时间内作出反应或进行控制，超出了这个时间就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

实时系统是能够在规定的时间内执行相应的计算或者处理事务，并同时对外部事件作出反应的计算机系统。很多的嵌入型的系统来说，一个设计优异的实时操作系统会使开发工程师掌握各类关键事件的时间，满足系统的实时性要求。

扩展资料：

实时系统可以分为实时控制系统和实时信息系统，两者的主要区别一是服务对象，二是对响应时间的要求。实时控制系统通常是以计算机为中心的过程控制系统。

实时系统既用于生产过程中的自动控制，包括自动数据采集、生产过程监测、执行机构的自动控制等等。也可以用于监测制导性控制，如武器装备的制导、交通控制、自动驾驶与跟踪、导弹火箭与航空航天器的发射等。

计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和，通常包括系统软件跟应用软件。

百度百科-计算机控制系统

百度百科-实时控制