PLC的硬件基础知识

第1章PLC的硬件详细介绍

目前市场上主要有德国西门子(SIEMENS);日本三菱(MITSUBISHI)、欧姆龙（OMRON）、富士电机（FUJI）、松下电工；法国施耐德（SCHNEIDER、MODICON）,韩国三星（SAMSUNG）、ABB、GE、日立等公司生产的PLC，虽然厂商不一样，但其PLC的原理基本一致。

1.1 PLC硬件结构和电路

PLC主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源、I/O扩展接口、外设接口以及外围编程设备等几大部分组成。其硬件结构图如图1.1所示。

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图1.1.1 PLC硬件结构图

1.1.1 中央处理器（CPU）

中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储器、输入输出接口电路连接。CPU常用的微处理器通常有通用型微处理器（Intel公司的8086、80186、奔腾等系列芯片）、单片机（Intel公司的MCS-96系列单片机等）和位片式微处理器（AMD2900系列微处理器）等三类。小型PLC多采用单片机或专用CPU，中型PLC大多采用16/32位微处理器或单片机，大型和超大型PLC大多采用高速位片式处理器，具有高速处理能力。CPU的主要功能：

1) 从存储器中读取指令

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2) 执行指令

3) 顺序取指令

4) 处理中断、数据传送、逻辑运算、算术运算等

1.1.2 存储器（RAM、ROM）

PLC的存储器（内部存储器）包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序（机械源代码、BIOS程序等），系统存储器一般是ROM存储器，用户一般不能更改。用户存储器包括用户程序存储区和数据存储区两部分，用户存储器一般是ROM、EPROM或EEPROM存储器。用户程序存储区用来存放用户用编程软件编写的程序，用户根据具体的情况可以更改；数据存储区用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态、数值和数据等中间运算结果。

PLC的存储器由随机存储器RAM、只读存储器ROM、可擦写存储器EEPROM3大部分构成。ROM用于存放系统程序，用户不可以改变，其数据断电后不会消失，PLC在生产过程中就已经将程序固化在其程序中。RAM用于存储用户程序和中间运算数据，其数据断电后消失，在关断PLC的外部电源后，可以用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据（目前已经采用更先进的技术保存其数据）。EEPROM皆有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点，用于存放需要长期保存的重要数据。

其主要功能：

1) 存放模块化应用功能子程序；

2) 存放命令解释程序；

3) 存放功能子程序的调用管理程序；

4) 存放存储系统参数。

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1.1.3 输入输出单元（I/O）

I/O单元实际上是I/O电路，PLC的CPU 模块I/O单元和扩展模块的I/O 单元，一般小型PLC（西门子S7-200、

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三菱F2N系列PLC）的CPU模块I/O口大多数只有开关量I/O口；扩展模块的I/O单元有开关量、模拟量、热电偶等。

PLC内部输入电路将PLC外部电路(开关量信号——从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等输入.模拟量信号——由电位器、热电偶、测速电机和各种变送器等输入),通过光耦合电路送至PLC内部电路。输入单元的作用是接收和采集输入信号，输出单元的作用是控制输出设备，执行装置。

1. 输入接口电路

为了防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，因此输入接口电路必须有很强的抗干扰能力。其抗干扰的方法有：利用光耦合器提高抗干扰能力和利用滤波电路提高抗干扰能力。输入接口电路图1.1.2所示.

图1.1.2 直流高电平有效输入接口电路

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根据输入电路的电压类型和电路形式的不同，可以分为干结式、直流输入式和交流输入式;按电平的有效形式可分为高电平有效型和低电平有效型，上图是直流输入式高电平有效型接口电路。一般直流数字量输入端口电压定额一般接DC24V(PLC西门子S7-200、三菱F2N系列PLC,但三菱F2N系列PLC由于输入接口电路已经带有24VDC电源，因此不再接入电源)。

2. 输出接口电路

根据PLC的输出电路结构的不同可将输出接口电路分为：小型继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型3种。

PLC小型PLC继电器输出电路型允许负载一般是AC250V/DC50V以下，负载电流可达2A，容量可达80～100VA（电压×电流），因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。 PLC继电器输出电路的继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出。继电器输出型电路见下图1.1.3所示。

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图1.1.3 小型继电器输出型电路

晶体管输出型电路相比于继电器输出响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；由于晶体管是无机械触点，因此比继电器型输出电路的寿命长。

晶体管输出型电路的电源只能是直接电源，这是其应用局限的一方面。另外，晶体管输出驱动能力要小于继电器输出，允许负载电压一般为DC5V～30V，允许负载电流为0.2A～0.5A。晶体管输出型电路的主要有两种：NPN和PNP型集电极开路输出。PLC晶体管型输出电路见下图1.1.4所示。

图1.1.4 晶体管输出形式电路

双向晶闸管输出型的驱动能力要比继电器输出型的要小，允许负载电压一般为AC85～242V；单点输出电流为0.2A～0.5A，当多点共用公共端时，每点的输出电流应减小（如单点驱动能力为0.3A的双向晶闸管输出，在4点共用公共端时，最大允许输出为0.8A/4点）。晶闸管输出型电路见图1.1.5所示。

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图1.1.5 晶闸管输出型电路

注意：为了保护晶闸管，通常在PLC内部电路晶闸管的两端并接RC阻容吸收元件（一般为0.015uF/22Ω左右）和压敏电阻，因此在晶闸管关断时，PLC的输出仍然有1～2mA的开路漏电流，这就可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断的情况。

1.1.4 I/O扩展接口

当PLC的CPU基本I/O单元的输入/输出点数不够使用和不能满足使用条件时，用I/O扩展接口接连接扩展模块，以满足输入/输出点数和使用条件。

1.1.5 电源

电源单元是由电源电路构成，电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。PLC使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为各模块提供DC5V、±12V和±24V等直流电源，使PLC能正常工作。PLC通常还可以为外部电路和电子传感器提供24V的直流电压，但使用时要注意其自带电源的容量。

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1.1.6 其他部件和外设接口

通信接口用于与PC机等通信设备相连。外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。

1.2 PLC的工作原理

PLC在本质上是一台微型计算机，其工作原理与普通计算机类似，具有许多相似特点，但其工作方式却与微机有较大的不同，具有一定的特殊性。PLC的工作方式是周期循环扫描，其工作过程是：输入处理

阶段（输入采样）程序执行阶段（程序扫描）

。

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其程序执行原理如图1.2.1所示

图1.2.1 其程序执行原理

PLC执行完上图中所示的所有过程，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。其工作的流程图见图1.2.2所示，其扫描过程图见图1.2.3所示。

图1.2.2 PLC工作的流程图

按钮

按钮

输

入

电

路

输

入

映

象

寄

存

器

输

出

映

象

寄

存

器

输

出

电

路

（ ）

程序执行

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图1.2.3 扫描工作过程图

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1.3 实际使用时PLC的选型原则和注意事项

在实际运用中应根据受控对象的性能、特点和控制系统的要求，选择质量、性价比较高品牌，能满足系统性能要求的PLC 。其选用PLC时主要考虑一下几点：

1.输入点数、输出点数，输入量的形式，输出驱动负载的特点。

输入量有数字量和模拟量两种，一般小型PLC（西门子S7-200、三菱F2N系列PLC）的CPU模块I/O口大多数只有开关量I/O口；扩展模块的I/O单元有开关量、模拟量、热电偶等。当PLC的CPU模块的I/O 口点数不够或不能满足性能要求时，需要增加扩展模块来满足系统的要求。

PLC输出有继电器输出型、晶体管输出型、晶闸管输出型三种。继电器输出型允许负载一般是AC250V/DC50V以下，负载电流可达2A。晶体管输出型相比于继电器输出型响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；比继电器输出型的寿命长，允许负载电压一般为DC5V～30V，允许负载电流为0.2A～0.5A。双向晶闸管输出型允许负载电压一般为AC85～242V；单点输出电流为0.2A～0.5A，当多点共用公共端时，每点的输出电流应减小（如单点驱动能力为0.3A的双向晶闸管输出，在4点共用公共端时，最大允许输出为0.8A/4点）。

2.存储器容量的大小

程序容量应小于存储器容量。存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量应小于存储器容量。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O

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点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

3.PLC的控制功能要满足控制系统的要求

PLC的运算功能、控制功能、指令系统、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性应满足系统的要求。一般在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的ＰＬＣ；其它情况则最好选用模块式结构的ＰＬＣ。对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带Ａ／Ｄ转换、Ｄ／Ａ转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现ＰＩＤ运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。

4.PLC的CPU模块自带电源（DC5V、DC24V）的容量不能过载，PLC的CPU模块能连接扩展模块的数量，其能否满足系统的要求。

当有扩展模块时CPU模块通过I/O总线为其提供DC5V电源，所有扩展模块的5V电源消耗之和不能超过该CPU提供的电源额定，若不够用不能外接5V电源。每个CPU模块都有一个DC24V传感器电源，它为本机输入点、扩展模块输入点和扩展模块继电器线圈提供DC24V。如果电源要求超出了CPU模块的电源定额，你可以增加一个外部DC24V电源来提供给扩展模块。

5.PLC的CPU模块前面板上用两个发光二级管显示当前工作状态，PLC处于运行状态时，绿色指示灯

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点亮；PLC处于停止状态时，红色指示灯点亮；在标有SF的指示灯点亮时表示系统出现故障，PLC停止工作。当PLC输入端口指示灯点亮时，表示PLC输入端有信号输；当PLC的CPU模块和扩展模块的电源指示灯点亮时，表示其工作电源已接通；当PLC输出端口指示灯点亮时，表示PLC输出端有有输出。

6.PLC检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊结存器中会存入出错代码；当PLC出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。

7.清楚的了解PLC的分类有助于合理的选择PLC的型号。按控制规模可以分为大型机、中型机和小型机；按控制性能可以分为高档机、中档机和低档机；按结构可分为整体式、组合式和叠装式。

小型机: 小型机的控制点一般在256点之内,适合于单机控制或小型系统的控制。西门子小型机有S7-200：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量248点；模拟量35路。

中型机:中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统的控制。西门子中型机有S7-300：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量1024点；模拟量128路；网络PROFIBUS；工业以太网；MPI。

大型机：大型机的控制点一般大于2048点,不仅能完成较复杂的算术运算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。西门子大型机有S7-400 ：处理速度0.3ms / 1k字；存贮器512k ；I/O点12672。

低档机：这类可编程序控制器，具有基本的控制功能和一般的运算能力。工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类。

中档机：这类可编程序控制器，具有较强的控制功能和较强的运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算。工作速度比较快，能带的输入输出模块的

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数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-300就属于这一类。

高档机：这类可编程序控制器，具有强大的控制功能和强大的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算，还能进行复杂的矩阵运算。工作速度很快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-400就属于这一类。

整体式PLC：把电源、CPU、存储器、I/O系统都集成在一个单元内，该单元叫做作基本单元。一个基本单元就是一台完整的PLC。控制点数不符合需要时，可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、成本低、安装方便。

组合式PLC：把PLC系统的各个组成部分按功能分成若干个模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。其中各模块功能比较单一，模块的种类却日趋丰富。比如，一些可编程序控制器，除了－些基本的I/O模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通讯模块等等。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。

叠装式PLC：叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。其特点是CPU自成独立的基本单元（由CPU 和一定的I/O点组成），其它I/O模块为扩展单元。在安装时不用基板，仅用电缆进行单元间的联接，各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。

8.在实际选用PLC时，一定要注意PLC的市场状况。目前PLC的适用范围广和发展速度快，PLC的生产厂家很可能在很短的时间内研发出新的PLC取代原有的PLC。

9.三极管类型传感器或编码器与PLC连接时，要注意选择输入形式是PNP型还是NPN型，国内PLC 厂家多采用这样的描述，而三菱则是称之为源型输入与漏型输入。

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10.PLC的基本模块或扩展模块I/O的“.”，表示空端子。注意不能对空端子进行外部接线。

11.I/O电路的常见问题

PLC的控制系统中的输入设备,常见的有按钮、行程开关、转换开关、接近开关、霍尔开关、拨码开关、各种传感器等；输出负载有继电器、指示灯、电磁阀等。正确地连接输入／输出电路,是保证PLC 安全可靠工作的前提。

1）用三极管等有源元件作为无触点开关的输出设备，与PLC输入单元连接是，由于三极管自身有漏电流存在，或者电路不能保证三极管可靠截止而处于放大状态，使得即使在戒截止时，乃会有一个小的漏电流流过，当该电流的值大于1.3mA时，就可能引起PLC输入电路发生误动作。解决办法：在PLC输入端并联一个旁路电阻分流，使得流入PLC电流小于1.3mM。

2）在使用PLC时，应注意在输出回路串联熔断器，避免负载电流过大，损坏PLC的输出电路。

3）由于晶体管、晶闸管型输出端子漏电流和残压的存在，当驱动不同类型的负载时，应考虑电平匹配和误动作等问题。输出触点接感性负载断电时会产生很高的反向电动势，对输出电路产生冲击；因此，对于大电感负载或频繁管关断的感性负载应使用外部抑制电路，一般采用阻容吸收电路或二极管吸收电路（对直流电路，应并接续流二极管，对交流电路，应并接并接阻容电路）。阻容电路中电阻可取51～120Ω，电容可以取0.1～0.47μF。电容的额定电压应大于电源的峰值电压，续流二极管可以选1A 的管子，其额定电压应大于电源电压的3倍其示意图见图1.3.1所示。

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（a）

（b）

图1.3.1 输入输出口的保护

(a)直流输入输出点的保护(b)交流输入输出点的保护

R－51～120Ω；C－0.1～0.47μF

第二章西门子PLC 的硬件详细介绍

西门子公司的PLC产品有SIMATIC S7和LOGO!两大系列。LOGO!逻辑模块可以完美地适用于小型自动化工程，并可通过取代大量的时间开关和继电器、计数器和保护继电器使得自动化系统的建立变得简单。S7系列是传统意义的PLC产品,其包括S7-200、S7-200CN、S7-200 SMART、S7-1200、S7-300、S7-400。

S7—200是小型低档PLC（Micro PLC）,其设计更加小巧、指令执行更加快速、功能性更加提高，新一代的S7—200CN、S7-200 SMART PLC、S7-1200产品可以替代以前的产品。

S7-300是模块化中型中档PLC系统，最多可以扩展32个模块,能满足中等性能要求的应用。各种单

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独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统,与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算有效地实现了更为复杂的算术运算。S7-300 PLC 设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序；具备强大的通信功能，S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等。

S7-400是大型高档PLC，最多可以扩展300个模块,能满足性能要求高的应用。S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

S7-300/400可以组成MPI（多点接口）、PROFIBUS网络和工业以太网等。其特点有如下：可以用C、C++或CFC这类高级语言来对M7-300/400 PLC编程, 由S7-300 PLC、HMI（人机接口）操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成，面向用户配置/编程、数据管理与通信集成在一起，具有很高的性价比SIMATIC_WinAC 基于Windows NT/2000操作系统和标准的接口（ActiveX、OPC），提供软件PLC或插槽PLC。既能独立运行，也可连成网络，实现集散自动化系统的复杂控制功能，应用领域覆盖所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域。

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2.1 SIMATIC S7-200CN小型PLC 的硬件详细介绍

2.1.1 SIMATIC S7-200CN小型PLC的CPU模块详细介绍

SIMATIC S7-200CN小型PLC的CPU模块有CPU221、CPU222CN、CPU224CN、CPU224XP CN、CPU224XPsi CN、CPU226CN，分别有DC/DC/DC和AC/DC/Relay(继电器)两种。继电器输出的工作电源是AC85~264V(47~63Hz),输出触点能接5~250VAC/5~30VDC负载；晶体管输出型的工作电源是DC24V，输出触点只能接直流额定电压24VDC

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负载。其订货号和主要规范见表2.1.1，其CPU模块的主要性能参数见表2.1.2，其CPU模块的其他性能参数见表2.1.3。

本系列PLC有6种基本型号的CPU，在设计上具有如下特点和功能：1）集成的24V负载电源。2）不同的设备类型的数字量输入/输出点。3）模拟量输入/输出点。4)中断输入。5）高速计数器。6)可方便地用数字量和模拟量等扩展模块进行扩展。7)模拟电位器。8)脉冲输出实时时钟。9）EEPROM 存储器模块10）电池模块。

S7-200 CN系列PLC的CPU内部集成的PPI 接口提供了强大的通信功能。PPI 接口物理特性为RS485，可在三种方式下工作：1）PPI 方式：专为S7-200 CN 系列PLC 开发的一个通信协议。2）MPI 方式：S7-200 CN可以通过内置接口连接到MPI网络上，波特率为19.2K/187.5Kbit/s。3)自由通信口方式。

表2.1.1 西门子S7-200CN小型PLC的CPU模块的订货号详细表和主要规范

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硬件电路设计基础知识

硬件电子电路基础

第一章半导体器件 §1-1 半导体基础知识 一、什么是半导体 半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）

二、半导体的导电特性 本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。 硅和锗的共价键结构。（略） 1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 ?掺杂──管子 ?温度──热敏元件 ?光照──光敏元件等 2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴 ?自由电子──受束缚的电子（－） ?空穴──电子跳走以后留下的坑（＋） 三、杂质半导体──N型、P型 （前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 ?N型半导体（自由电子多） 掺杂为＋5价元素。如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增加原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。 o空穴──少子 o自由电子──多子 ?P型半导体（空穴多） 掺杂为＋3价元素。如：硼；铝使空穴大大增加 原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B──＋3价 载流子组成：

o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由B提供的空穴──数量多。 o空穴──多子 o自由电子──少子 结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子； P型半导体中的多数载流子为空穴。 §1-2 PN结 一、PN结的基本原理 1、什么是PN结 将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。 2、PN结的结构 分界面上的情况： P区：空穴多 N区：自由电子多 扩散运动： 多的往少的那去，并被复合掉。留下了正、负离子。 （正、负离子不能移动） 留下了一个正、负离子区──耗尽区。 由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。 方向：N--> P 大小：与材料和温度有关。（很小，约零点几伏）

软件工程基础知识点总结

软件工程基础部分知识点总结 知识点一软件工程的基本概念 1、软件定义：是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，是包括程序、数据以及相关文档的完整集合。 1）程序是软件开发人员根据用户需求开发的、用程序设计语言描述的、适合计算机执行的指令（语句）序列。 2）数据是使程序能够正常操作信息的数据结构。 3）文档是与程序开发、维护和使用有关的图文资料。 国标（GB）计算机软件的定义：与计算机系统的操作相关的计算机程序、规程、规则以及可能有的文件、文档及数据。 2、软件特点： 1）软件是一种逻辑实体，而不是物理实体，具有抽象性,是计算机的无形部分； 2）软件的生产与硬件不同，它没有明显的制作过程； 3）软件在运行、使用期间不存在磨损、老化问题； 4）软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性，受计算机系统的限制，这导致了软件移植的问题； 5）软件复杂性高，成本昂贵； 6）软件开发涉及诸多的社会因素 3、软件的分类： 按照功能可以分为：应用软件、系统软件、支撑软件（或工具软件）

1）应用软件是为解决特定领域的应用而开发的软件。 2）系统软件是计算机管理自身资源，提高计算机使用效率并为计算机用户提供各种服务的软件。 3）支撑软件是介于系统软件和应用软件之间，协助用户开发软件的工具软件。 4、软件危机：是指在软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。软件危机主要体现在以下几个方面： ①软件开发的实际成本和进度估计不准确 ②开发出来的软件常常不能使用户满意 ③软件产品的质量不高，存在漏洞，需要经常打补丁 ④大量已有的软件难以维护 ⑤软件缺少有关的文档资料 ⑥开发和维护成本不断提高，直接威胁计算机应用的扩大 ⑦软件生产技术进步缓慢，跟不上硬件的发展和人们需求增长 5、软件工程：此概念的出现源自软件危机。软件工程是指应用计算机科学、数学及管理科学等原理，以工程化的原则和方法来开发与维护软件的学科。 1）研究软件工程的主要目的就是在规定的时间、规定的开发费用内开发出满足用户需求的高质量的软件系统(高质量是指错误率低、好用、易用、可移植、易维护等)。 2）软件工程的三个要素：方法、工具和过程。 ①方法：完成软件工程项目的技术手段；

电脑硬件基础知识

电脑硬件基础知识（一） 1.了解电脑的基本组成 一般我们看到的电脑都是由：主机（主要部分）、输出设备（显示器）、输入设备（键盘和鼠标）三大件组成。而主机是电脑的主体，在主机箱中有：主板、CPU、内存、电源、显卡、声卡、网卡、硬盘、软驱、光驱等硬件。 从基本结构上来讲，电脑可以分为五大部分：运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。 2.了解电脑系统 电脑系统分为硬件和软件两大部分，硬件相当于人的身体，而软件相当于人的灵魂。 而硬件一般分为主机和外部设备，主机是一台电脑的核心部件，通常都是放在一个机箱里。而外部设备包括输入设备（如键盘、鼠标）和输出设备（如显示器、打印机）等。 软件一般分为系统软件和应用软件。 3.组装一台电脑需要选购哪些基本部件 （1）、机箱，一般电脑的主要零件都放在这里。 （2）、显示器，用来看电脑的工作过程，要不然，你都不知道电脑究竟在做什么。

（3）、键盘和鼠标，向电脑输入有用的命令，让它去为我们工作。（4）、主板，这是一块很重要的东西，虽然它长得有点“丑”，这里是决定你这台电脑性能的重要零件之一哦。 （5）、内存，当电脑工作时，电脑会在这里存上存储数据，相当于人的记忆。 （6）、CPU，也称中央处理器，是电脑运算和控制的核心。（7）、显卡，电脑通过这个玩意传送给显示器。 （8）、声卡，电脑通过这个玩意传送声音给音箱的哦。 （9）、硬盘，平常人们常说我的硬盘有多少G多少G，就是指这个硬盘的容量，而G数越多能装的东西便越多。 （10）、软驱，就是插软盘的玩意，现在一般都用3.5英寸的，古老年代用5.25英寸的，现在我们去买人家都不卖了。 （11）、光驱，听CD当然少不了这个，有时候你要安装某些软件都是在光盘上的，所以这个用处太大。 （12）、电源，主要用于将220V的外接电源转换为各种直流电源，供电脑的各个部件使用 4. 如何评价一台电脑的好和坏 当然，一台电脑的好坏，是要从多方面来衡量的，不能仅看其中某个或者几个性能指标。而一般评价一台电脑的好坏的性能指标有如下几种： （1）、CPU的类型和时钟频率 这是电脑最主要的性能指标，它决定了一台电脑的最基本性能。

软硬件综合设计教学大纲

软硬件综合设计教学大纲 该课程是一门综合案例实践课。在学习该课程之前，学习者应该具备计算机软硬件及编程方面的基础知识。课程中通过3-5个案例的讲解，期望学习者能较全面的了解和掌握有关控制台编程、Web编程及系统硬件及数据分析方面的开发与设计流程，也希望能够帮助学习者尽快地将所学基础知识融入开发实践。 课程概述 《软硬件综合设计》是学习者在学习完计算机软硬件系列课程后必须进行的一项重要的学习与实践环节。通过该课程的学习，一方面，学习者可以系统地回顾前面课程中所学知识，另一方面也是最重要的方面，学习者要能够利用所学知识，独立地完成实际系统的开发，以此达到加深对前期课程知识的复习和巩固、并增强学习者动手能力的目的。 课程在内容组织上以开发案例为主，引入3到5个开发案例，主要涉及系统硬件设计、C控制台编程、基于Web的.NET编程和数据分析等内容。其中各个方向的案例均会由课程主讲老师为大家提供相关的设计与开发思路，帮助学习者尽快地进入设计与开发状态。学习之后，也有专门为学习者留出的项目开发练习。 课程的终极目标是每位学习者实现一个功能较完整、可运行的实际系统。通过对实际项目的设计开发，达到以下目的： 了解项目开发的一般过程； 学习项目开发过程中文档的编写； 完成对系列课程的总体复习； 增强对实际工程问题的认识，并培养学习者利用所学知识分析与解决实际问题的能力。 课程结束时需要学习者提供完整的开发文档和可运行系统的代码。其中设计文档主要包括需求分析报告、系统分析报告、系统设计报告、测试报告等。可运行的系统代码应该能够实现设计要求并调试通过。最后根据设计方案的合理性、程序编制正确性、调试结果准确性、设计报告的完整性等方面确定学习者的最后成绩。 课程按周组织，共8周，涉及4个方向的案例项目开发。包括：基于Web的.NET编程、系统硬件设计、C语言控制台编程和数据分析等内容。 需要特别强调的是：本课程属于“设计型”课程，需要学习者熟悉前面所学课程，并具有一定的程序设计能力和初步的系统开发经验。只有将课程所学知识真正理解并变成了自己的知识，才有可能按照要求去完成系统设计。

电路硬件设计基础

1.1电路硬件设计基础 1.1.1电路设计 硬件电路设计原理 嵌入式系统的硬件设计主要分3个步骤：设计电路原理图、生成网络表、设计印制电路板，如下图所示。 图1-1硬件设计的3个步骤 进行硬件设计开发，首先要进行原理图设计，需要将一个个元器件按一定的逻辑关系连接起来。设计一个原理图的元件来源是“原理图库”，除了元件库外还可以由用户自己增加建立新的元件，用户可以用这些元件来实现所要设计产品的逻辑功能。例如利用Protel 中的画线、总线等工具，将电路中具有电气意义的导线、符号和标识根据设计要求连接起来，构成一个完整的原理图。 原理图设计完成后要进行网络表输出。网络表是电路原理设计和印制电路板设计中的一个桥梁，它是设计工具软件自动布线的灵魂，可以从原理图中生成，也可以从印制电路板图中提取。常见的原理图输入工具都具有Verilog/VHDL网络表生成功能，这些网络表包含所有的元件及元件之间的网络连接关系。 原理图设计完成后就可进行印制电路板设计。进行印制电路板设计时，可以利用Protel 提供的包括自动布线、各种设计规则的确定、叠层的设计、布线方式的设计、信号完整性设计等强大的布线功能，完成复杂的印制电路板设计，达到系统的准确性、功能性、可靠性设计。 电路设计方法(有效步骤) 电路原理图设计不仅是整个电路设计的第一步，也是电路设计的基础。由于以后的设计工作都是以此为基础，因此电路原理图的好坏直接影响到以后的设计工作。电路原理图的具体设计步骤，如图所示。

图1-2原理图设计流程图 （1）建立元件库中没有的库元件 元件库中保存的元件只有常用元件。设计者在设计时首先碰到的问题往往就是库中没有原理图中的部分元件。这时设计者只有利用设计软件提供的元件编辑功能建立新的库元件，然后才能进行原理图设计。 当采用片上系统的设计方法时，系统电路是针对封装的引脚关系图，与传统的设计方法中采用逻辑关系的库元件不同。 （2）设置图纸属性 设计者根据实际电路的复杂程度设置图纸大小和类型。图纸属性的设置过程实际上是建立设计平台的过程。设计者只有设置好这个工作平台，才能够在上面设计符合要求的电路图。 （3）放置元件 在这个阶段，设计者根据原理图的需要，将元件从元件库中取出放置到图纸上，并根据原理图的需要进行调整，修改位置，对元件的编号、封装进行设置等，为下一步的工作打下基础。 （4）原理图布线 在这个阶段，设计者根据原理图的需要，利用设计软件提供的各种工具和指令进行布线，将工作平面上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。 （5）检查与校对 在该阶段，设计者利用设计软件提供的各种检测功能对所绘制的原理图进行检查与校对，以保证原理图符合电气规则，同时还应力求做到布局美观。这个过程包括校对元件、导线位置调整以及更改元件的属性等。 （6）电路分析与仿真 这一步，设计者利用原理图仿真软件或设计软件提供的强大的电路仿真功能，对原理图的性能指标进行仿真，使设计者在原理图中就能对自己设计的电路性能指标进行观察、测试，从而避免前期问题后移，造成不必要的返工。

计算机硬件基础知识试题

计算机硬件基础知识试题 1、通常计算机的存储器是由一个Cache、主存和辅存构成的三级存储体系。辅助存储器一般可由磁盘、磁带和光盘等存储设备组成。Cache和主存一般是一种__A__存储器，磁带则是一种__B__存储设备。在各种辅存中，除去__C__外，大多是便于脱卸和携带的。Cache存储器一般采用__D__半导体芯片，主存现在主要由__E__半导体芯片组成。 A、B：①随机存取②相联存取③只读存取④顺序存取⑤先进先出存取⑥先进后出存取 C：①软盘②CD-ROM ③磁带④硬盘 D、E：①ROM②PROM③EPROM④DRAM⑤SRAM 2、计算机的主机包括__A__，指令由__B__解释，设某条指令中的操作数（地址）部分为X，地址X的主存单元内容为Y，地址为Y的主存单元内容为Z。如果用直接存储方式，参与操作的数据为__C__；如果用立即寻址方式，参与操作的数据是__D__；如果以间接寻址方式，参与操作的数据为__E__。 A：①运算器和控制器②CPU和磁盘存储器③硬件和软件④CPU和主存B：①编译程序②解释程序③控制器 ④运算器C~E：①X②X+Y③Y ④Y+Z ⑤Z⑥X+Z 3、5.25英寸软盘上的DS，DD标记的意义是____。 A、单面单密度 B、单面双密度 C、双面单密度 D、双面双密度 4、5.25英寸软盘片外框上的一个矩形缺口，其作用是____。 A、机械定位 B、"0"磁道定位 C、写保护作用 D、磁盘的起点定位 5、5.25英寸软盘片内圆边上的一个小圆孔，其作用是____。 A、机械定位 B、"0"磁道定位 C、写保护作用 D、磁盘的起点定位 6、软盘驱动器在寻找数据时，_____。 A、盘片不动，磁头动 B、盘片动，磁头不动 C、盘片和磁头都动 D、盘片和磁头都不动 7、计算机执行指令的过程：在控制器的指挥下，把__A__的内容经过地址总线送入__B__的地址寄存器，按该地址读出指令，再经过数据总线送入__C__，经过_ _D__进行分析产生相应的操作控制信号送各执行部件。 A~D：①存储器②运算器③程序计数器 ④指令译码器 ⑤指令寄存器⑥时序控制电路⑦通用寄存器⑧CPU 8、磁盘上的磁道是____。 A、记录密度不同的同心圆 B、记录密度相同的同心圆 C、一条阿基米德螺线 D、两条阿基米德螺线 9、在磁盘存储器中，无需移动存取机构即可读取的一组磁道称为____。 A、单元 B、扇区 C、柱面 D、文卷 10、设某条指令中的操作数（地址）部分为X，地址X的主存单元内容为Y，地址为Y

硬件电路设计基础知识

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硬件电子电路基础

第一章半导体器件 §1-1 半导体基础知识一、什么是半导体

半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物） 二、半导体的导电特性 本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。 硅和锗的共价键结构。（略） 1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 掺杂──管子 温度──热敏元件 光照──光敏元件等 2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴 自由电子──受束缚的电子（－） 空穴──电子跳走以后留下的坑（＋） 三、杂质半导体──N型、P型 （前讲）掺杂可以显着地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 N型半导体（自由电子多） 掺杂为＋5价元素。如：磷；砷 P──＋5价使自由电子大大增加 原理： Si──＋4价 P与Si形成共价键后多余了一个电子。 载流子组成：

o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。 o空穴──少子 o自由电子──多子 P型半导体（空穴多） 掺杂为＋3价元素。如：硼；铝使空穴大大增加 原理： Si──＋4价 B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B──＋3价 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由B提供的空穴──数量多。 o空穴──多子 o自由电子──少子 结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子； P型半导体中的多数载流子为空穴。 §1-2 PN结 一、PN结的基本原理 1、什么是PN结 将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。

硬件基础知识

第三章硬件基础知识学习 通过上一课的学习，我们貌似成功的点亮了一个LED小灯，但是还有一些知识大家还没有 彻底明白。单片机是根据硬件电路图的设计来写代码的，所以我们不仅仅要学习编程知识，还有硬件知识，也要进一步的学习，这节课我们就要来穿插介绍电路硬件知识。 3.1 电磁干扰EMI 第一个知识点，去耦电容的应用，那首先要介绍一下去耦电容的应用背景，这个背景就是电磁干扰，也就是传说中的EMI。 1、冬天的时候，尤其是空气比较干燥的内陆城市，很多朋友都有这样的经历，手触碰到电脑外壳、铁柜子等物品的时候会被电击，实际上这就是“静电放电”现象，也称之为ESD。 2、不知道有没有同学有这样的经历，早期我们使用电钻这种电机设备，并且同时在听收音机或者看电视的时候，收音机或者电视会出现杂音，这就是“快速瞬间群脉冲”的效果，也称之为EFT。 3、以前的老电脑，有的性能不是很好，带电热插拔优盘、移动硬盘等外围设备的时候，内部会产生一个百万分之一秒的电源切换，直接导致电脑出现蓝屏或者重启现象，就是热插拔的“浪涌”效果，称之为Surge... ... 电磁干扰的内容有很多，我们这里不能一一列举，但是有些内容非常重要，后边我们要一点点的了解。这些问题大家不要认为是小问题，比如一个简单的静电放电，我们用手能感觉到的静电，可能已经达到3KV以上，如果用眼睛能看得到的，至少是5KV了，只是因为 这个电压虽然很高，电量却很小，因此不会对人体造成伤害。但是我们应用的这些半导体元器件就不一样了，一旦瞬间电压过高，就有可能造成器件的损坏。而且，即使不损坏，在2、3里边介绍的两种现象，也严重干扰到我们正常使用电子设备了。 基于以上的这些问题，就诞生了电磁兼容(EMC)这个名词。这节课我们仅仅讲一下去耦

模拟电路设计 基础知识(笔试时候容易遇到的题目)

模拟电路设计基础知识(笔试时候容易遇到的 题目) 1、最基本的如三极管曲线特性(太低极了点) 2、基本放大电路，种类，优缺点，特别是广泛采用差分结构的原因 3、反馈之类，如：负反馈的优点（带宽变大） 4、频率响应，如：怎么才算是稳定的，如何改变频响曲线的几个方法 5、锁相环电路组成，振荡器（比如用D触发器如何搭） 6、A/D电路组成,工作原理如果公司做高频电子的，可能还要RF知识，调频，鉴频鉴相之类，不一一列举太底层的MOS管物理特性感觉一般不大会作为笔试面试题，因为全是微电子物理，公式推导太罗索，除非面试出题的是个老学究 ic设计的话需要熟悉的软件adence, Synopsys, Advant，UNIX当然也要大概会操作实际工作所需要的一些技术知识(面试容易问到) 如电路的低功耗，稳定，高速如何做到，调运放，布版图注意的地方等等,一般会针对简历上你所写做过的东西具体问，肯定会问得很细（所以别把什么都写上，精通之类的词也别用太多了），这个东西各个人就不一样了，不好说什么了。 2、数字电路设计当然必问Verilog/VHDL，如设计计数器逻辑方面数字电路的卡诺图化简，时序（同步异步差异），触发器有几种（区别，优点），全加器等等比如：设计一个自动售货

机系统，卖soda水的，只能投进三种硬币，要正确的找回钱数1、画出fsm（有限状态机）2、用verilog编程，语法要符合fpga设计的要求系统方面：如果简历上还说做过cpu之类，就会问到诸如cpu如何工作，流水线之类的问题3、单片机、DSP、FPG A、嵌入式方面（从没碰过，就大概知道几个名字胡扯几句，欢迎拍砖，也欢迎牛人帮忙补充）如单片机中断几个/类型，编中断程序注意什么问题 DSP的结构（冯、诺伊曼结构吗？）嵌入式处理器类型(如ARM)，操作系统种类 （Vxworks,ucos,winCE,linux），操作系统方面偏CS方向了，在CS篇里面讲了4、信号系统基础拉氏变换与Z变换公式等类似东西，随便翻翻书把如、h(n)=-a*h(n-1)+b*δ(n) a、求h(n)的z变换 b、问该系统是否为稳定系统 c、写出F IR数字滤波器的差分方程以往各种笔试题举例利用4选1实现F(x,y,z)=xz+yz 用mos管搭出一个二输入与非门。 用传输门和倒向器搭一个边沿触发器用运算放大器组成一个10倍的放大器微波电路的匹配电阻。 名词解释，无聊的外文缩写罢了，比如PCI、EC C、DDR、interrupt、pipeline IRQ,BIOS,USB,VHDL,VLSI VCO(压控振荡器) RAM (动态随机存储器)，FIR IIR DFT(离散傅立叶变换） 或者是中文的，比如 a量化误差 b、直方图 c、白平衡共同的注

计算机软硬件基础知识

计算机软硬件基础知识 硬件： 计算机硬件，是由许多不同功能模块化的部件组合而成的，并在软件的配合下完成输入、处理、储存、和输出等 4 个操作步骤。另外，还可根据它们的不同功能分为 5 类。 1. 输出设备（显示器、打印机、音箱 等） 2.输入设备（鼠标、键盘、摄像头等） 3.中央处理器 4.储存器（内存、硬盘、光盘、U 盘以及储存卡等） 5. 主板（在各个部件之间进行协调工作、是一个重要的连接载体） 1.了解计算机的基本组成 一般我们看到的计算机都是由：主机（主要部分）、输出设备（显示器）、输入设备（键盘和鼠标）三大件组成。而主机是 计算机的主体，在主机箱中有：主板、 CPU、内存、电源、显卡、声卡、网卡、硬盘、软驱、光驱等硬件。 从基本结构上来讲，计算机可以分为五大部分：运算器、存储器、控制器、输入设备、 输出设备。 2.了解计算机系统 计算机系统分为硬件和软件两大部分，硬件相当于人的身体，而软件 相当于人的灵魂。 而硬件一般分为主机和外部设备，主机是一台计算机的核心部件，通常 都是放在一个机箱里。而外部设备包括输入设备（如键盘、

鼠标）和输出设备（如显示器、打印机）等。 软件一般分为系统软件和应用软件。 3.计算机部件 （1）、机箱，一般计算机的主要零件都放在这里。 （2）、显示器，用来看计算机的工作过程，要不然，你都不知道电脑究竟在做什么。（3）、键盘和鼠标，向计算机输入有用的命令，让它去为我们工作。 （4）、主板，这是一块很重要的东西，虽然它长得有点“丑”，这里是决定你这台计算机性能的重要零件之一哦。 （5）、内存，当计算机工作时，计算机会在这里存上存储数据，相当于人的记忆。（6）、 CPU，也称中央处理器，是计算机运算和控制的核心。 （7）、显卡，计算机通过这个玩意传送给显示器。 （8）、声卡，计算机通过这个玩意传送声音给音箱的哦。 （9）、硬盘，平常人们常说我的硬盘有多少G 多少 G，就是指这个硬 盘的容量，而G 数越多能装的东西便越多。 （10）、软驱，就是插软盘的玩意，现在一般都用 3.5 英寸的，古老年 代用 5.25 英寸的，现在我们去买人家都不卖了。 （11）、光驱，听 CD 当然少不了这个，有时候你要安装某些软件都是在光盘上的，所 以这个用处太大。 （12）、电源，主要用于将 220V 的外接电源转换为各种直流电源，供计算机的各个部件使用

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硬件电子电路基础关于本课程 § 4—2乙类功率放大电路 § 4—3丙类功率放大电路 § 4—4丙类谐振倍频电路 第五章正弦波振荡器 § 5—1反馈型正弦波振荡器的工作原理 § 5— 2 LC正弦波振荡电路 § 5— 3 LC振荡器的频率稳定度 § 5—4石英晶体振荡器 § 5— 5 RC正弦波振荡器

第一章半导体器件 §1半导体基础知识 §1PN 结 §-1二极管 §1晶体三极管 §1场效应管 §1半导体基础知识 、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si锗Ge等+ 4价元素以及化合物） 、半导体的导电特性本征半导体一一纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。 硅和锗的共价键结构。（略）

1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 ?掺杂一一管子 *温度--- 热敏元件 ?光照——光敏元件等 2、半导体中的两种载流子一一自由电子和空穴 ?自由电子——受束缚的电子（一） ?空穴——电子跳走以后留下的坑（+ ） 三、杂质半导体——N型、P型 （前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 *N型半导体（自由电子多） 掺杂为+ 5价元素。女口：磷；砷P—+ 5价使自由电子大大增加原理：Si—+ 4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子——数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子——数量多。 o 空穴——少子 o 自由电子------ 多子 ?P型半导体（空穴多） 掺杂为+ 3价元素。女口：硼；铝使空穴大大增加 原理：Si—+ 4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B——+ 3价 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子数量少。 o掺杂后由B提供的空穴——数量多。 o 空穴——多子 o 自由电子——少子

计算机硬件基础知识

PC部分 认识篇 个人计算机基本组成 ●个人计算机是由硬件系统和软件系统组成。 ●硬件：是指看的见、摸得着、实实在在的装置。（如：中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡等）。 ●软件：是指看不见、摸不着的程序和数据。（如：操作系统、Office办公软件、腾讯QQ、IE浏览器等）。 ?任何计算机（电脑），笔记本也好，台式机也罢，服务器也不例外，都是由硬件和软件构成的。 计算机基本配置以及配置参数含义 CPU 1.CPU简单介绍 CPU(中央处理器,Central Processing Unit)是计算机的核心部件,其参数有主频，外频，倍频，缓存，前端总线频率，技术架构（包括多核心、多线程、指令集等），工作电压等等。下面就人们最关注的几个性能指标稍作说明： A.多核心：当前大多数人最关注是就是核心数，通常所说的双核（Dual-Core）、四核（Quad-Core）就是指的核心数。双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高处理器运算速度，进而提高计算机运算速度。一般来说，处理器上集成的核心数越多，处理器运算速度越快。 B.主频：即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。既然是频率，那单位就不得不是赫兹（MHz）了。主频单位有：Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）。一般来说，CPU的主频并不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。也就是说有它是应该的，没它是不行的。 C.缓存（高速缓冲存储器，Cache）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的特点是容量小，存取速度极快。缓存和CPU交换数据的速度远远大于内存和CPU交换数据的速度。其工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，找

计算机硬件基础知识

<1>寻址方式-立即寻址 立即寻址是一种特殊的寻址方式，指令中在操作码字段后面的部分不是通常意义上的操作数地址，而是操作数本身，也就是说数据就包含在指令中，只要取出指令，也就取出了可以立即使用的操作数。 立即寻址的特点：在取指令时，操作码和操作数被同时取出，不必再次访问主存，从而提高了指令的执行速度。但是，因为操作数是指令的一部分，不能被修改，而且立即数的大小受到指令长度的限制，所以这种寻址方式灵活性最差。 <2>寻址方式-直接寻址 在直接寻址中，指令中地址码字段给出的地址A就是操作数的有效地址，即形式地址等于有效地址。 直接寻址的特点：不需作任何寻址运算，简单直观，也便于硬件实现，但地址空间受到指令中地址码字段位数的限制。 <3>寻址方式-间接寻址 间接寻址意味着指令中给出的地址A不是操作数的地址，而是存放操作数地址的主存单元的地址，简称操作数地址的地址。 间接寻址的特点：非常灵活，能扩大了寻址范围，可用指令中的短地址访问大量的主存空间；另外可将主存单元作为程序的地址指针，用以指示操作数在主存中的位置。当操作数的地址需要改变时，不必修改指令，只需修改存放有效地址的那个主存单元的内容即可。但是，间接寻址在取指之后至少需要两次访问主存才能取出操作数，降低了取操作数的速度。 <4>寻址方式-寄存器寻址 寄存器寻址指令的地址码部分给出了某一个通用寄存器的编号R ，这个指定的寄存器中存放着操作数。 寄存器寻址的特点：一是从寄存器中存取数据比从主存中存取数据要快得多；二是由于寄存器的数量较少，其地址码字段比主存单元地址字段短得多。因此这种方式可以缩短指令长度，提高指令的执行速度，几乎所有的计算机都使用了寄存器寻址方式。

电路设计的基本原理和方法

电路设计的基本原理和方法 本人经过整理得出如下的电路设计方法，希望对广大电子爱好者及热衷于硬件研发的朋友有所帮助。 电子电路的设计方法 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各个部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 一．明确系统的设计任务要求 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能，指标，内容及要求，以明确系统应完成的任务。 二．方案选择 这一步的工作要求是把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务，要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，可靠，经济，功能齐全，技术先进。并且对方案要不断进行可行性和有缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。 三．单元电路的设计，参数计算和期间选择 根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计，参数计算和器件选择。 1．单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。 每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿传输的先进的电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入信号，输出信号和控制信号的关系。 2．参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各电阻值，放大倍数的计算；振荡器中电阻，电容，振荡频率等参数的计算。只有很好的理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计要求的功能，在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题： （1）元器件的工作电流，电压，频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求； （2）元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的1．5倍； （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3．器件选择 （1）元件的选择 阻容电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有解电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻，电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量（100ｕF～3000uF）铝电解电容，为滤掉高频通常

硬件工程师必须掌握基础

第一部分．硬件工程师必须掌握基础知识与经验精华 目的：基于实际经验与实际项目详细理解并掌握成为合格的硬件工程师的最基本知识。成为合格的硬件工程师的必备知识，全部来源于工程实践的实际要求. 1) 基本设计规范 2) CPU基本知识、架构、性能及选型指导（MIPS，POWERPC，X86） 3) MOTOROLA公司的PowerPC系列基本知识、性能详解及选型指导 4) 网络处理器(INTEL、MOTOROLA、IBM)基本知识、架构、性能及选型 5) 多核CPU的基础知识及典型应用 6) 常用总线的基本知识、性能详解（总线带宽、效率等） 7) 各种存储器详细性能介绍,设计要点及选型指导（DDR I，DDR II，L2 CACHE） 8) DATACOM、TELECOM常用物理层接口芯片基本知识、性能、设计要点及选型指导 9) 常用器件选型指导 10)FPGA、CPLD、EPLD的详细性能、设计要点及选型指导 11)VHDL or Verilog HDL 12)网络基础：交换，路由 13)国内大型硬件设备公司的硬件研发规范和研发流程介绍: 第二部分．硬件开发工具 目的：“工欲善其事，必先利其器”，熟练使用业界最新、最流行的专业设计工具，才可完成复杂的硬件设计。为了让学员对自己的培训投资能够物超所值,我们不会象某些培训机构那样, 将大量时间浪费在工具的使用上面,课堂上我们将基本不讲授这些工具的使用方法,而是希望学员能够通过自己在课下学习,此部分我们只进行课堂上的关键部分的指导,本部分不是课程的重点内容,虽然工具的使用对于成为合格的硬件工程师是必须和必备的技能; 1) INNOVEDA公司的ViewDraw，PowerPCB，Cam350 2) CADENCE公司的OrCad，Allegro，Spectra 3) Altera公司的MAX+PLUS II 4) XILINX公司的FOUNDATION、ISE 第三部分．硬件总体设计及原理图设计的核心经验与知识精华 此部分，讲师将依据国内著名硬件设备公司的产品开发流程，以基于高速总线结构和高端CPU的几个硬件开发项目为主线，将详细、深入、专业地讲解、剖析硬件总体设计和原理设计的核心经验和知识精华，把业内一些“概不外传”的经验与精髓传授给学员。我们希望通过"真正的经验传授"使你迅速成长为优秀的硬件总体设计师； 核心要点: 1)原理图设计全部经验揭密2) 原理图检查checklist 3) 设计理念的根本改变：“纸上”作业4) 结合已经批量转产的高端产品的原理图（原件）进行讲解 1) 产品需求分析 2) 开发可行性分析 3) 系统方案调研，给出我们自己总结的、非常实用有效的、相关的检查项， 4) 硬件总体设计的检查: checklist 5) 总体架构，CPU选型，总线类型 6) 通信接口类型选择 7) 任务分解

硬件工程师必用20个电子线路图

这20个电子线路图，硬件工程师一定用得上！ 电子技术、无线电维修及电子制造工艺技术绝不是一门容易学好、短时间内就能够掌握的学科。这门学科所涉及的方方面面很多，各方面又相互联系，作为初学者，首先要在整体上了解、初步掌握它。 无论是无线电爱好者还是维修技术人员，你能够说出电路板上那些小元件叫做什么，又有什么作用吗？如果想成为元件（芯片）级高手的话，掌握一些相关的电子知识是必不可少的。 普及与电子基础知识，拓宽思路交流，知识的积累是基础的基础，基础和基本功扎实了才能奠定攀登高峰阶梯！这就是基本功。 电子技术的历史背景： 早在两千多年前，人们就发现了电现象和磁现象。我国早在战国时期（公元前475一211年）就发明了司南。而人类对电和磁的真正认识和广泛应用、迄今还只有一百多年历史。在第一次产业革命浪潮的推动下，许多科学家对电和磁现象进行了深入细致的研究，从而取得了重大进展。人们发现带电的物体同性相斥、异性相吸，与磁学现象有类似之处。 1785年，法国物理学家库仑在总结前人对电磁现象认识的基础上，提出了后人所称的“库仑定律”,使电学与磁学现象得到了统一。 1800年，意大利物理学家伏特研制出化学电池，用人工办法获得了连续电池，为后人对电和磁关系的研究创造了首要条件。 1822年，英国的法拉第在前人所做大量工作的基础上，提出了电磁感应定律，证明了“磁”能够产生“电”,这就为发电机和电动机的原理奠定了基础。 1837年美国画家莫尔斯在前人的基础上设计出比较实用的、用电码传送信息的电报机，之后，又在华盛顿与巴尔的摩城之间建立了世界上第一条电报线路。 1876 年，美国的贝尔发明了电话，实现了人类最早的模拟通信。英国的麦克斯韦在总结前人工作基础上，提出了一套完整的“电磁理论”,表现为四个微分方程。这那就后人所称的“麦克斯韦方程组”.麦克斯韦得出结论：运动着的电荷能产生电磁辐射，形成逐渐向外传播的、看不见的电磁波。他虽然并未提出“无线电”这个名词，但他的电磁理论却已经告诉人们，“电”是能够“无线”传播的。 对模拟电路的掌握分为三个层次：

硬件电路设计过程经验

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued......

计算机软硬件基础知识

第1章计算机系统概述 §1.1计算机系统的组成 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，如图1.1所示。硬件系统是构成计算机系统的各种物理设备的总称。硬件是机器的实体，软件是它的灵魂。计算机的功能不仅仅取决于硬件，更大程度上是由安装的软件系统所决定。硬件与软件密切相关，相互依存。在计算机系统中，硬件与软件的功能分担，在硬件基础上逐层地扩充软件是形成强大的计算机系统的有效途径。 §1.1 计算机硬件系统的基本组成 从硬件体系结构上看,它们的基本结构都基于冯·诺依曼存储程序原理的设计思想，即由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 微型计算机（简称为微机）的各部件之间是用总线相连接的，系统总线成为计算机内部传输各种信息的通道。

1.1.1 运算器、控制器和中央处理器 1．运算器 运算器也称为算术逻辑单元。它的功能就是在控制器的控制下，对取自内存或内部寄存器的数据进行算术运算或逻辑运算。离开了运算器，计算机的各种运算都不能实现。 2．控制器 控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。控制器对计算机系统的其他各部分进行协调与控制，并对输入输出设备的运行进行监控，使计算机有条不紊地自动地执行程序。没有控制器，计算机各组成部件将是分散独立的，不能成为一个功能完善的计算机系统。 3．中央处理器CPU（Central Processing Unit） 在决定计算机的总体性能方面，没有任何其他的单一部件比CPU更重要了，CPU由控制器和运算器组成。 关于CPU，我们应了解以下几点： ⑴必须按照CPU的特殊要求编写软件，因此，为某个处理器编写的程序可能在不同型号的处理器上不兼容； ⑵某些CPU比其他CPU处理数据的速度快得多，这是由于它们的数据总线宽度和系统时钟的速度不同影响了计算机的性能； ⑶CPU地址总线的宽度决定了其可能使用内存的最大数目。 下面就以上内容说明有关术语。 ⑴兼容性 由于各种处理器都有特定的指令集，为某种计算机设计的程序在另一种计算机上可能无法运行。可在给定计算机上运行的程序即与该计算机的处理器兼容。 ⑵数据总线 决定CPU速度的一个重要因素是数据总线宽度，它是用位（8，16，32或64）来衡量的。当人们说“这是16位计算机”或“那是32位计算机”时，他们指的就是总线宽度。总线的位数决定了计算机可同时处理的位数，这一数目也就是计算机中“字”的长度。16位计算机中“字”长16位，而32位计算机中“字”长32位。 数据总线将CPU与内存相连，并提供计算机外部设备的通道。 ⑶地址总线 内存由许多存储单元组成，每一个单元可以存放若干位数据代码，该代码可以是指令，也可以是数据。为区分不同的存储单元，所有存储单元均按一定顺序编号，该编号称为地址编码，简称地址。 ⑷控制总线 控制总线是传送计算机系统中控制信号的一组线，用于发布控制命令和实现对设备的控制和监视功能。 ⑸系统时钟频率 总线不是影响计算机速度的唯一因素。计算机系统内有一个时钟发生器定时地发出脉冲，管理CPU的处理功能。每秒系统时钟产生脉冲的次数叫时钟频率，也称主频，单位为赫兹（Hz）。100万周称为1兆赫兹（MHz）。时钟频率越高，就意味着处理速度越快。当

微型计算机硬件组成基础知识测试题

微型计算机硬件组成基础知识测试题 一、选择题 1．在微型计算机的总线上单向传送信息的是。 A．数据总线B．地址总线C．控制总线 2．动态RAM的特点是。 A．工作中需要动态地改变存储单元内容 B．工作中需要动态地改变访存地址 C．每隔一定时间需要刷新 D．每次读出后需要刷新 3．除外存之外，微型计算机的存储系统一般指。 A．ROM B．控制器C．RAM D．内存 4．微型计算机采用总线结构。 A．提高了CPU访问外设的速度 B．可以简化系统结构、易于系统扩展 C．提高了系统成本 D．使信号线的数量增加 5．世界上第一台微型计算机是位计算机。 A．4 B．8 C．16 D．32 6．下面关于微型计算机的发展方向的描述不正确的是。 A．高速化、超小型化B．多媒体化 C．网络化D．家用化 7．下面关于基本输入/输出系统BIOS的描述不正确的是。 A．是一组固化在计算机主板上一个ROM芯片内的程序 B．它保存着计算机系统中最重要的基本输入/输出程序、系统设置信息 C．即插即用与BIOS芯片有关 D．对于定型的主板，生产厂家不会改变BIOS程序 8．芯片组是系统主板的灵魂，它决定了主板的结构及CPU的使用。芯片有“南桥”和“北桥”之分，“南桥”芯片的功能是。 A．负责I/O接口以及IDE设备（硬盘等）的控制等 B．负责与CPU的联系 C．控制内存 D．AGP、PCI数据在芯片内部传输 9．微型计算机的存储系统一般指主存储器和。 A．累加器B．辅助存储器C．寄存器D．RAM 10．关于硬盘的描述，不正确的是。 A．硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 B．硬盘各个盘面上相同大小的同心圆称为一个柱面 C．硬盘内共有一个读/写磁头 D．读/写硬盘时，磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 11．关于光介质存储器的描述，不正确的是。 A．光介质存储器是在微型计算机上使用较多的存储设备 B．光介质存储器应用激光在某种介质上写入信息