PC總線工業(yè)控制系統(tǒng)精粹

PC總線工業(yè)控制系統(tǒng)是80年代迅猛發(fā)展起來的一種重要工業(yè)控制類產(chǎn)品，現(xiàn)已成為我國工業(yè)控

制領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。本書系統(tǒng)介紹了Pc總線工控產(chǎn)品的發(fā)展與應(yīng)用，分類介紹PC總線控制產(chǎn)品的特

點(diǎn)、性能，選擇相應(yīng)產(chǎn)品的基本原則，并通過若干經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)的實(shí)例的介紹，幫助讀者掌握其基本性

能，選擇合適的產(chǎn)品構(gòu)成實(shí)際系統(tǒng)。本書強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和系統(tǒng)性相結(jié)合，既有軟硬件、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)品的介紹，又從工程實(shí)際出發(fā)剖析實(shí)例，介紹設(shè)計(jì)選型和現(xiàn)場應(yīng)用所必須遵循的基本原則。

第一章 概論

1.1 pc總線工控產(chǎn)品的發(fā)展

1.1.1 總線與接口的一般概念

1.1.2 幾種常用總線簡介

1.1.3 pc總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展

1.2 pc總線工控產(chǎn)品的種類、特點(diǎn)與發(fā)展趨向

1.2.1 pc工控產(chǎn)品迅速發(fā)展的原因

1.2.2 pc總線產(chǎn)品的種類和特點(diǎn)

1.3 ipc應(yīng)用新領(lǐng)域――由ipc集群構(gòu)成的多功能控制系統(tǒng)

第二章 pc總線工控產(chǎn)品分類介紹

2.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

2.1.1 工業(yè)現(xiàn)場對工控機(jī)的基本要求

2.1.2 工控機(jī)的主要類型及功能

2.1.3 根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的工控機(jī)

2.2 外圍接口產(chǎn)品

2.2.1 概述

2.2.2 模擬量輸入模板

2.2.3 模擬量輸出模板

2.2.4 數(shù)字量通道板和其它配套模板

2.2.5 智能通用i/o單元――uio板

2.2.6 智能i/o在過程控制中的應(yīng)用

2.3 數(shù)據(jù)通信與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

2.3.1 概述

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與通信協(xié)議

2.3.3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)收發(fā)控制方式

2.3.4 一種基于ieee802.4協(xié)議的實(shí)時工業(yè)網(wǎng)絡(luò)f-net

2.3.5 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

2.4 工業(yè)控制系統(tǒng)中的人-機(jī)接口技術(shù)

2.4.1 顯示技術(shù)

2.4.2 打印輸出技術(shù)

2.4.3 輸入接口技術(shù)

2.5 新型結(jié)構(gòu)體系的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

2.5.1 ipc-90的主要構(gòu)成

2.5.2 ipc-90的主要性能

2.5.3 ipc-90的主要特點(diǎn)

2.5.4 s系列端子板

2.6 嵌入式pc機(jī)發(fā)展簡介

2.7 控制系統(tǒng)中的采集/控制軟件

2.7.1 概述

2.7.2 實(shí)時工業(yè)控制軟件包onspec

2.7.3 實(shí)時監(jiān)控軟件包genesis

2.7.4 實(shí)時集散控制軟件包c(diǎn)ondac

2.7.5 實(shí)時工業(yè)控制軟件包fix

2.7.6 小結(jié)第3章 工業(yè)控制應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

第三章 概述

3.1概述小結(jié)

3.2 工業(yè)現(xiàn)場對控制系統(tǒng)的基本要求

3.3 實(shí)時控制系統(tǒng)的一般組成

3.3.1 硬件設(shè)備組成

3.3.2 軟件組成

3.4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.4.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類

3.4.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求

3.4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

3.5 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

3.5.1 確定系統(tǒng)任務(wù)

3.5.2 選擇工控主機(jī)和外圍設(shè)備

3.5.3 確定總體方案

3.5.4 硬件和軟件的具體設(shè)計(jì)

3.6 工業(yè)控制系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計(jì)

3.6.1 系統(tǒng)的功能規(guī)范

3.6.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

3.6.3 工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段

3.6.4 一個設(shè)計(jì)實(shí)例3

作 者:弗﹒福賽斯

出 版 社:清華大學(xué)出版社

出版日期:1998-05

ISBN:730202899

包 裝:平裝

頁 數(shù):333

外頻和前端總線是兩個不同的概念，之所以大家會混淆不清，就是因?yàn)樵诠爬系腜entium年代，二者的頻率值往往是相同的。

外頻指的是CPU外部的時鐘頻率，CPU主頻=外頻X倍頻。在Pentium時代，CPU的外頻一般是60/66MHz，從Pentium II 350開始，CPU外頻提高到100MHz。

而前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度，表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取?/p>

之所以前端總線與外頻這兩個概念容易混淆，主要的原因是在以前的很長一段時間里(主要是在Pentium 4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium 4時)，前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱前端總線為外頻，最終造成這樣的誤會。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻，因此產(chǎn)生了DDR(Double Date Rate)技術(shù)和QDR(Quad Date Rate)技術(shù)，使得前端總線的頻率成為外頻的2倍(AMD的K7處理器)、4倍(Intel的奔騰處理至今酷睿處理器)，從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開始被人們重視起來。

"前端總線FSB"這個名稱是由AMD 在推出K7 CPU時提出的概念，前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，由于?shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)帶寬=(總線頻率X數(shù)據(jù)位寬)÷8。

目前PC機(jī)上所能達(dá)到的前端總線頻率有266MHz(AMD )、333MHz(AMD & Intel )、400MHz(AMD & Intel )、533MHz(Intel )、800MHz(Intel )、1066MHz(Intel )、1333MHz(Intel )、1600MHz(Intel )等幾種，Intel 最新的至尊版處理器QX9770采用了1600MHz的前端總線，最大帶寬為:1600×64÷8=12.8G/s。

前端總線頻率越大，代表著CPU與北橋之間的數(shù)據(jù)傳輸量越大，更能充分發(fā)揮出CPU的功能。相反，較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU，這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮，成為系統(tǒng)瓶頸。

從AMD 的K8處理其開始，AMD 和Intel 兩家內(nèi)部總線發(fā)展開始分道揚(yáng)鑣，Intel 繼續(xù)沿用FSB至今天的酷睿2CPU，而AMD 則開發(fā)出了HT總線(Hyper Transport)對抗Intel 。

HT總線是AMD 為K8平臺專門設(shè)計(jì)的高速串行總線，它的發(fā)展歷史可回溯到1999年，原名為"LDT總線"(Lightning Data Transport，閃電數(shù)據(jù)傳輸)。2001年7月，這項(xiàng)技術(shù)正式推出，AMD 同時將它更名為Hyper Transport。隨后，Broadcom、Cisco、Sun、NVIDIA、ALi、ATI、Apple、Transmete等許多企業(yè)均決定采用這項(xiàng)新型總線技術(shù)，而AMD 也借此組建Hyper Transport開放聯(lián)盟，從而將Hyper Transport推向產(chǎn)業(yè)界。

第一代:HT的工作頻率在200MHz―800MHz范圍，雙向16位模式下，最大帶寬可以達(dá)到6.4GB/s。

第二代:2004年2月，Hyper Transport技術(shù)聯(lián)盟又正式發(fā)布了HT2.0規(guī)格，由于采用了Dual-data技術(shù)，使頻率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz，雙向16bit模式的總線帶寬提升到了8.0GB/s、9.6GB/s和11.2GB/s。

第三代:2007年11月19日，AMD 正式發(fā)布了HT3.0 總線規(guī)范，提供了1.8GHz、2.0GHz、2.4GHz、2.6GHz幾種頻率，最高可以支持32通道。32位通道下，雙向帶寬最高可以達(dá)到41.6GB/s。

由于AMD 的HT3.0提供的最大帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前Intel 1600 FSB的帶寬，為了對抗HT 3.0，Intel 另辟蹊徑，提出了QPI總線。

我們前面計(jì)算過，1600FSB能夠提供12.8G/s的帶寬，但是如此高的帶寬也僅僅只能滿足DDR2 800雙通道的內(nèi)存的帶寬要求(800 X 64 X 2 / 8=12.8G/s)，如果此時搭配1066甚至更高的1333內(nèi)存的話，F(xiàn)SB需要提高到更高的頻率，且不說還有PCI總線、PCI-E總線、USB、SATA等多種設(shè)備也要占據(jù)一定的帶寬。而在當(dāng)前制作工藝和框架下，提升頻率變的難上加難，即便有些玩家將FSB提高到了2400，帶來的發(fā)熱量也是十分恐怖的。

隨著處理器核心性能的提高，以及核心數(shù)量的急劇增長，F(xiàn)SB正在日益成為瓶頸，必須加以解決。Intel 要想在多核心時代處于不敗之地，目前首要問題就是順利解決系統(tǒng)資源的分配難題、充分發(fā)揮多核心的優(yōu)勢，這就是英特爾推出QPI總線技術(shù)的最終目的。

QPI最大的改進(jìn)是提供了驚人的輸出傳輸能力，在4.8至6.4GT/s之間。一個連接的每個方向的位寬可以是5、10、20bit。因此每一個方向的QPI全寬度鏈接可以提供12至16BG/s的帶寬，那么每一個QPI鏈接的帶寬為24至32GB/s，相當(dāng)于1600FSB的2-3倍，基本和HT 3.0帶寬持平。

此外，QPI另一個亮點(diǎn)就是支持多條系統(tǒng)總線連接，Intel 稱之為multi-FSB。系統(tǒng)總線將會被分成多條連接，并且頻率不再是單一固定的，也無須如以前那樣還要再經(jīng)過FSB進(jìn)行連接。

QPI總線相對于FSB的革命意義是重大的，帶來了PC機(jī)制造結(jié)構(gòu)上的革新，拋棄了以往北橋南橋的概念，當(dāng)然，這些變化已經(jīng)不是本文所要探討的主要問題了。