第二章 工业控制机体系结构
问题1 微机端口就是微机接口吗？
不是，微机接口英文是Interface，是CPU和输入输出设备之间进行连接、沟通的部件，它包含设备之间信号交换和电气联接的一系列标准，如IDE接口、SCSI接口、USB接口、串行接口。而微机端口英文是Port，是指接口电路中能被CPU直接访问的寄存器或某些特定的连接器，如数据端口、地址端口、状态端口、控制端口等。另外，我们常说的串行端口是指9针或25针的串行接口连接器。
问题2 微机接口其实就是用于CPU和外设之间进行信息交换的硬件电路。
错，微机接口是用于CPU和外设之间进行信息交换的各种电路及其软件。微机系统是硬件和软件技术的结合，硬件是实现各种计算机功能的基础，软件则是实现这些功能的手段和方法，缺一不可。
问题3 微机系统为什么要用接口？
微机是以CPU为核心，通过CPU来控制各种外设进行工作的，CPU的处理能力要通过外设才能展现出来，这就涉及到CPU如何识别外设、如何向外设发指令以及外设如何向CPU发送数据的问题。由于外设的多样性和复杂性，直接相连根本无法工作，一定要进行数据和信号的必要转换。这种数据和信号的转换又叫“匹配”。微机接口就是起到这个转换的作用。
速率匹配：解决CPU与外设之间传输速率不一致的问题； 时序匹配：解决CPU与外设之间时钟信号不一致的问题； 信息匹配：解决CPU与外设之间信息格式不一致的问题；电平匹配：解决CPU与外设之间信号电平不一致的问题；数模匹配：解决CPU与模拟外设之间信号不一致的问题。
问题4 为什么要采用中断方式？
CPU要与很多外设进行联系，但同一时间只能与其中一种设备通信。按照我们的工作思
维，可以有两种方法来实现CPU与外设的联系。
第一种方法：CPU将外设进行编号，一个一个轮询，当发现轮询到的设备需要CPU处理一些请求时，CPU即时进行处理，处理完后又接着继续轮询，就这样不断地重复工作。这就是所谓的查询方式。
第二种方法：CPU不是一个一个轮询，而是等待外设主动发送工作请求。一旦发现有外设请求，即响应并处理该请求，处理完后又继续处在等待状态。如果同时有多个请求，则按顺序或轻重缓急一个一个进行处理。如果正在处理某一外设请求过程中，又有更重要的外设请求处理，那么CPU可以先处理此紧急的请求，处理完后再接着处理前一个未处理完的外设请求。这就是所谓的中断方式。
可以想象，当外设比较多的时候，采用第一种方式一个一个轮询，可能会比较费时间，如果有设备要求比较急的时候便会得不到及时的处理。实时性差是它的一大缺点。而第二种方式是“有求必应”，正好可以克服这个缺点，也更符合人类的工作习惯。 问题5 为什么要采用DMA方式？
DMA方式把I/O操作过程中外设与内存交换信息的控制权从CPU交给了DMA控制器，实质上是在硬件控制下而不是CPU软件的控制下完成数据的传输，所以可以大大提高传输速率，这对大批量数据的高速传送特别有用。而中断方式在传送大批量数据的时候，会因为要对中断进行各种保护处理而使处理效率效率大大降低。 问题6 CPU工作电压为什么越来越低？
根本目的是为了提高CPU的工作稳定性和可靠性。CPU的集成度越来越大，一个芯片已经可以包含上千万的晶体管，发热成了CPU继续发展的大问题。工作电压越小，CPU的耗电就越小，发热也就越少，通过散热风扇和散热片的使用，使CPU的温度保持在一个CPU可正常工作的范围。否则，如果工作电压高，发热就多，则容易造成CPU的晶体管不能正常工作，严重的甚至可能烧坏CPU，CPU工作电压已经降到最低为1.3V。 问题7 CPU外频、主频和倍频有什么联系？
外频是指系统时钟频率，即系统总线频率。主频是CPU运算时的工作频率。倍频是指
CPU外频与主频相差的倍数。主频、外频和倍频三者的关系是：主频=外频×倍频。 问题8 CPU为什么有三种工作模式？
现在的CPU有三种工作模式是为了兼容以前的微机软件和硬件而形成的。
保护模式是为了发挥CPU的高性能和为了提高系统的安全性而提出的，是目前最常用的工作模式。实模式是为了兼容I8086系列的微机系统软件而提出的，使用此模式可以执行以前的一些应用程序。
虚拟实模式则是WINDOWS 32位操作环境能够保持向后兼容的关键。Windows 2000以后已不提供实模式，只有虚拟实模式，即在32位保护模式中运行的虚拟的16位环境。当您运行WINDOWS中的DOS程序时，您就启动了一个虚拟实模式过程。因为保护模式允许真正的多任务，所以可以启动多个实模式过程，每一个上面运行的16位软件都相当于运行在一台虚拟的PC上。在运行16位软件的同时，也允许运行32位的应用程序。 问题9 CPU的工作原理是怎样的？什么是CPU总线？
从存储单元读取数据（程序指令），交由控制单元进行调度分配，然后传送到逻辑运算单元处理，再将处理后的结果数据写入存储单元，最后交由应用程序使用。CPU总线，又称为FSB（前端总线，Front Side Bus），是PC系统中最快的总线，也是芯片组与主板的核心。这条总线主要由CPU使用，用来与高速缓存、主存和北桥（或MCH）之间传送信息。目前可看到的PC系统中使用的CPU总线工作频率为66、100、133或200MHz，宽度为64位（8字节）。
第三章 工业控制计算机总线
问题1 总线的概念
总线是连接计算机有关部件的一组信号线，是计算机中用来传送信息代码的公共通道。面向总线的结构主要有以下优点：
① 简化了系统结构，便于系统设计制造； ② 大大减少了连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性； ③ 便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口； ④ 便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化； ⑤ 便于设备的软件设计，所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作；⑥ 便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。总线的逻辑电路有些是三态的，即输出电平有三种状态：逻辑“0”，逻辑“1”和“高阻”态。
问题2 什么是I/O总线？
I/O总线是用于扩展插卡与CPU通信的总线，主要有7种类型：PC/XT总线、ISA总线、EISA总线、MCA总线、VL局域总线、PCI总线、AGP总线。 问题3 什么是连接器总线？
连接器总线指的是通过I/O总线连接CPU和外设的那些总线，包括串行总线RS-232、并行总线IEEE-1284、USB总线、IDE总线、SCSI总线和IEEE-1394总线等。 问题4 什么叫USB主机？什么叫USB设备？
在任一USB系统中都有且只有一个主机（主控制器）。到主计算机系统的USB接口被称作主控制器。主控制器可采用硬件、固件或软件相结合的方式来实现。根Hub集成在主机系统内，向上与主总线（如 PCI总线）相连，向下可提供一或多个连接点。
USB设备分为 HUB（集线器）和 Function（功能）两大类。Hub提供到USB的附加连接点，功能为主机系统提供附加的性能，如ISDN连接、数字操纵杆或扬声器等。 问题5 总线的分类
总线可以按其功能、性能和级别分类。
1）按传输信号的性质分类
总线按其信号线上传输的信息性质可分为三组：① 数据总线，一般情况下是双向总线；② 地址总线，单向总线，是微处理器或其他主设备发出的地址信号线；③ 控制总线，微处理器与存储器或接口等之间控制信号。通常这部份线的含义和特性最复杂。 2）按照信号的功能分类
① 基本信息总线，包括地址线、数据线及内存和I/O的读写控制信号线等。 ② 数据握手总线，又称联络总线，是控制启动和停止总线操作、实现数据传送同步的信号线， 是为保证总线上能容纳各种存取速度的设备而设计的信号线。③ 判决总线，包括总线判决（总线请求、总线确认线）和中断判决线（中断请求线、中断响应线）等。④ 定时信号总线，包括时钟信号线、复位信号线等。⑤ 电源信号总线，包括电源线和地线 3）按照层次位置分类
① 片内总线：片内总线位于微处理器或I/O芯片内部。 ② 片总线（元件级总线、芯片总线）：用于单板计算机或一块CPU插件板的电路板内部，用于芯片一级的连接。 ③ 系统总线（内总线、板级总线）：用于微机系统中各插件之间的信息传输。 ④ 设备总线（外总线、通信总线）：用于系统之间的连接，如微机、与外设或仪器之间的连接。如通用串行总线RS-232C、智能仪表总线IEEE-488、并行打印机总线Centronics、并行外部设备总线SCSI和通用串行总线USB等。⑤ 局部总线：这是相对较新的概念，许多文献也把它称为片总线。 一般将插件板内部的总线叫做局部总线以区别于系统总线。 问题6 总线体系结构 1）单总线体系结构
所谓单总线体系结构是指微机中所有模块都连到单一总线上，在整个系统中，只有一条数据通路。
2）并发总线体系结构
并发总线体系结构是把存储器和I/O的数据通路分开，所以CPU对存储器访问和对I/O的控制可同时进行，即“并发”。