【導(dǎo)讀】software.miniputers.NC(NumericControl)andSC(ServoControl)arewidelyused.They. controlleritself.fordesigns?

　　

【正文】 數(shù)學(xué)模型包含了一組描述了對象內(nèi)在過程的數(shù)學(xué)方程。一個計算機(jī)仿真程序包含了從以上方程推導(dǎo)出來的算法。許多的計算機(jī)仿真系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來并且證明是性能價格比高的。之所以這樣，是因為通過使用計算機(jī)仿真，工程師們可以反復(fù)地運(yùn)行過程，每次輸入不同的策略和參 數(shù)（進(jìn)入計算機(jī)模型）而無須構(gòu)造真實的模型。 機(jī)器人中的控制器大多數(shù)情況下都是計算機(jī)，從微處理器到小型計算機(jī)。數(shù)字控制與伺服控制被廣泛使用。他們都可以重復(fù)編程，以產(chǎn)生一系列的指令用于機(jī)器人的動作與行為。例如?？刂破鲗⑾盗忻}沖送到機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)的步進(jìn)電機(jī)使其轉(zhuǎn)動如程序所要求的角度。當(dāng)所有的關(guān)節(jié)都用該方法驅(qū)動，機(jī)器人就可以達(dá)到所希望的位置和姿勢。且終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)就如控制器所指示的那樣工作。動作的精度由控制器來決定。 CAD 是這樣的軟件，可以幫助工程師設(shè)計新產(chǎn)品、建筑、印刷線路板、橋梁和機(jī)場等土木工程；使他們從繪圖等 繁瑣、累人和費(fèi)時的工作中解脫出來。當(dāng)工程師們著手設(shè)計時，他們要參考很多的有關(guān)結(jié)構(gòu)、零件、材料和輔助材料的手冊以作為他們設(shè)計的選擇。 CAD產(chǎn)品將以上內(nèi)容的手冊放在一系列的軟件庫中，因此可以給工程師提供各種信息，例如，元件、部件、工具和材料的名稱、尺寸、功能、性能、規(guī)格、形狀、顏色、制造商、價格等，所有這些都是工程設(shè)計所必須的。 CAM 是工程師們用于分析產(chǎn)品和項目的軟件，它能給出制造或者構(gòu)造產(chǎn)品或者項目的建議。表示產(chǎn)品形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)、組成和制造材料的數(shù)據(jù)、圖形和表格等將按軟件的需求輸入。接著， CAM 軟件將給出 加工的建議，例如，加工程序、加工所用的工具與設(shè)備、技術(shù)參數(shù)（如，公差、加工精度）以及特殊處理過程等。 人工智能（ AI）是計算機(jī)科學(xué)的一個分支。其目的是提出一定的理論和方法以創(chuàng)建“智能”計算機(jī)程序，這些計算機(jī)程序象人一樣工作，而不是使使用者囹于呆板的計算機(jī)為中心的工作方式。從模擬的意義上來說，將人類智能加在計算機(jī)程序中使其具有更廣泛的能力，例如，思考、推理和獲取知識，并將其用于解決目前計算機(jī)所不能解決的更復(fù)雜、更困難的問題。 專家系統(tǒng)是人工智能領(lǐng)域最為成功的例子。一個專家系統(tǒng)面向人類專家的特殊的專門工作并能提 出建議以解決用戶給出的問題。專門的知識組織在知識庫中供用戶檢索。當(dāng)今，已經(jīng)有許多的商業(yè)專家系統(tǒng)且還有許多正在開發(fā)。 B：計算機(jī)構(gòu)造及功能 CPU 讀取并解釋指令，讀取每一條指令所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行指令所需的動作并將結(jié)果存儲回內(nèi)存。 CPU 所必需的一個動作就是從外設(shè)讀寫數(shù)據(jù)。該動作由輸入 /輸出系統(tǒng)來完成。 計算機(jī)的內(nèi)存由一組連續(xù)編號的單元構(gòu)成。每一個單元都是一個存儲二進(jìn)制信息的寄存器。單元的編號稱為其地址。最低的地址為 0。制造商為處理器定義了字長，字長為單元長度的整數(shù)倍。每一個字中的位，既可以表示數(shù)據(jù)也可以表示指令 。對于 Intel 8086/87或者 Motorala MC68000 微處理器，一個字的長度為16位，但是每一個內(nèi)存單元只有 8位，因此， 為了得到一個字的數(shù)據(jù)必須訪問兩個 8位的單元。 為了使用內(nèi)存的內(nèi)容，處理器必須讀取正確的存儲單元的內(nèi)容。為了完成一個取數(shù)操作，處理器將所需的單元的二進(jìn)制編碼的地址放（使能）在外部處理器的地址線上。接著，內(nèi)存就允許處理器讀取所給地址內(nèi)存單元中的內(nèi)容。取數(shù)操作不會影響存儲單元中的內(nèi)容。 在實際的指令集中往往有更多的指令。也有更多數(shù)量的存儲指令和數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元。如果我們使用原來的方法，為了增加內(nèi)存的容量，地址段以及指令必須比 16位更長。有各種方法在不增加指令長度的前提下增大微處理器的尋址范圍。例如：變指令段、多字指令、多尋址方式、變指令長度等。我們對此不作詳細(xì)討論。 總線是計算機(jī)系統(tǒng)中最重要的通信系統(tǒng)。 CPU的控制下，數(shù)據(jù)源器件和數(shù)據(jù)目的地器件被“使能”（等價于將其連接）至總線用于短暫的傳輸。 XX 節(jié)所描述的內(nèi)部總線通過一組位于微處理器集成電路內(nèi)的總線緩沖器與外部總線連接。 C: 計算機(jī)的原理 及網(wǎng)絡(luò) 操作系統(tǒng)必須能夠確保計算機(jī)系統(tǒng)的正確運(yùn)行。為了防止用戶程序干擾系統(tǒng)的正確運(yùn)行，將硬件修改為兩個模式：用戶模式和監(jiān)控模式。許多的指令（如 I/O指令，停止指令）為特許指令且僅僅能夠在監(jiān)控模式下運(yùn)行。監(jiān)控程序所在的內(nèi)存也必須保護(hù)起來以防用戶修改。定時器可以防止死循環(huán)。一旦對一個基本的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)完成了以上修改（雙模式、特許指令、內(nèi)存保護(hù)、定時器中斷），就有可能寫出正確的操作系統(tǒng)。 雖然，通信計算機(jī)在無論是在應(yīng)用上或者是在計算機(jī)的核心部件上都存在很大的物理差別，通信網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上就是一個數(shù)據(jù)通信設(shè)備，可能是 一個 PSDN、一個自有的局域網(wǎng)以及這些網(wǎng)絡(luò)的互連。然而，即使不考慮數(shù)據(jù)通信設(shè)備的類型，每一臺計算都需要一定的硬件和軟件以處理相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些協(xié)議要考慮建立訪問網(wǎng)絡(luò)的通信通道以及控制信息流。提供這些設(shè)備僅僅是網(wǎng)絡(luò)需求的一個部分；許多的通信計算機(jī)有著不同的應(yīng)用程序類型。即他們使用不同的編程語言；更為重要的是用戶程序之間使用不同的數(shù)據(jù)表示接口；而且基礎(chǔ)的通信服務(wù)也是不同的。例如有的計算機(jī)可能只是單臺計算機(jī)而另一些則是大型多用戶系統(tǒng)。 D: 外界信號及設(shè)備 自治的外部設(shè)備和信號由于沒有與總線兼容的信號也沒有與系 統(tǒng)總線信號的暫時關(guān)系（注：實際上是指沒有暫存器）就無法與系統(tǒng)總線直接相連。與系統(tǒng)總線的通信是由輸入輸出接口來完成的。輸入輸出接口的主要目的是將數(shù)據(jù)在處理器與獨(dú)立的外部設(shè)備之間轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)按為處理器能識別的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。接口的其他功能包括：電氣絕緣、信號放大、噪聲去除、數(shù)據(jù)暫存或者數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。 E: 單片微型計算機(jī)的原理 ROM 通常是用于永久的、非易失的應(yīng)用程序存儲。許多的微處理器或者微控制器是大批量生產(chǎn)的，為了省錢，要求程序在生產(chǎn)時就永久地固化在存儲器中。顯然，這就意味著 ROM代碼的開發(fā)必須十分精確，因為 一旦生產(chǎn)出來就無法更改。這種開發(fā)過程包括使用一個復(fù)雜的開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括硬件仿真能力以及功能強(qiáng)大的軟件工具。 有的制造商通過在他們的產(chǎn)品系列中提供（或者打算提供）附加的用戶可編程的內(nèi)存。其中最簡單的是這么一種器件，該期間工作在微處理器模式，利用輸入輸出線作為地址和數(shù)據(jù)總線訪問外部存儲器。這種設(shè)備從單片機(jī)上派生出來，盡管帶有受限制的 I/O 和更改過的外部電路，在功能上表現(xiàn)為一個單片機(jī)。無ROM 的設(shè)備普遍使用，即使在產(chǎn)品電路中批量使得片內(nèi) ROM 開發(fā)成本過高，和基于微處理器的傳統(tǒng)電路相比還是可以顯著地節(jié)省 I/O和 其他芯片。取代 ROM更為合理的一種方式，可以通過使用各種背負(fù)式 EPROM（可擦寫、可編程 ROM）插座或者用帶 EPROM 的器件來取代 ROM。這些器件自然會比較昂貴，但是能夠提供完全同等的、基于 EPROM的器件對于小批量來們說也是有吸引力的，因為它們使用片內(nèi)的 I/O，提供了單片器件的優(yōu)勢并有靈活的可編程的便利。 串行通信是一種使用很少的幾條線就能實現(xiàn)與終端設(shè)備通信的常用方式。這種通信方式也可以開發(fā)為與一些特殊芯片的接口或者將幾個微型計算機(jī)相互連接。異步和同步通信策略需要協(xié)議提供（啟動、停止）幀信息。這種工作可以 使用硬件或者 UART 來實現(xiàn)，可以將處理器或者應(yīng)用程序從這種底層的、費(fèi)時的和瑣碎的工作解脫出來。用戶只需要選擇少數(shù)幾個選項，例如波特率、停止位、奇偶校驗方式，然后向串行發(fā)送（或者接收）緩沖區(qū)發(fā)送（或者讀?。?shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行所需的格式由硬件來完成。