“单板机”或称“单板电脑”(SBC, Single Board Computer),将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上,包括微处理器/存储器/输入输出接口,还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等其他外部设备。功能比单片机强,适于进行生产过程的控制。可以直接在实验板上操作,适用于教学。
单板机与单片机大的不同在于系统组成。
单板机是把微型计算机的整个功能体系电路(CPU、ROM、RAM、输入/输出接口电路以及其他辅助电路)全部组装在一块印制电板上,再用印制电路将各个功能芯片连接起来。
单片机就是一块集成电路芯片上集成有CPU、程序存储器、数据存储器、输入/输出接口电路、定时/计数器、中断控制器、模/数转换器、数/模转换器、调制解调器等部件。
单片机用途
单片机由于体积小,成本低等特点,大量用于了生活设备现代化中。像我们日常生活中的智能电器,汽车等等。
提供1.1 GHz、1.6 GHz或1.8 GHz三种频率
奔腾M处理器
高达2兆字节的L2缓存
高达1.5 Gbyte DDR SDRAM
辅助IDE上高达1gb的可引导CompactFlash(请参见
订购选项)
内部SVGA和DVI控制器
通过P2后部I/O支持串行ATA
通过英特尔855GME芯片组的400 MHz系统总线
支持10BaseT和100BaseTX的以太网控制器
通过前面板
支持10BaseT的千兆以太网控制器,100BaseTX
和支持可选Vita 31.1的1000BaseT接口
四个异步16550兼容串行端口
四个通用串行总线(USB)2.0版连接,两个开启
前面板和两个后部I/O
PMC扩展站点(PCI-X,66 MHz)
32千字节非易失性SRAM
对Windows XP、Windows 2000、
VxWorks、QNX、LynxOS和Linux
功能特点
微处理器:VMIVME-7807基于奔腾M
处理器家族。增强型1.1 GHz和1.6 GHz奔腾M
处理器有1兆字节的L2高速缓存,而1.8 GHz的奔腾M
处理器有2兆字节的L2高速缓存。奔腾M处理器家族
提供非常适合嵌入式的热特性
在很宽温度范围内运行的系统。
DRAM内存:VMIVME-7807支持DDR SDRAM和
可选的ECC支持,大存储容量为1.5 GB。这
SDRAM是VMEbus的双端口。
BIOS:系统和视频BIOS以可重新编程的闪存形式提供
记忆。
以太网控制器:VMIVME-7807为以下设备提供连接
使用英特尔82551ER以太网控制器的10/100兆字节局域网。一个
标准RJ45连接器提供在前面板上,带有网络
状态指示器。第二个以太网接口是双千兆位接口
以太网(Intel 82546EB ),一个路由到前面板,另一个路由到
使用P2连接器连接到底板。两个千兆以太网
通用电气发那科嵌入式系统公司的VMIVME-7807/VME-7807RC功能
基于奔腾M的单槽单板计算机(SBC ),被动冷却,
VME欧洲卡外形。这些产品利用了英特尔的技术
855GME芯片组。
VMIVME-7807/VME-7807RC提供了通常在桌面上可以找到的功能
系统,例如:
1.0GB DDR SDRAM,使用一个SODIMM和可选的512MB焊接内存
大1.5GB内存
内置SVGA支持(前面板连接)
具有双头显示功能的数字视频控制器(后置I/O) DVI-D
10/100 Mbit以太网控制器(前面板连接)
双千兆以太网支持(前面板或后I/O)
带有VITA 31.1接口的可选P0
串行ATA (SATA)支持(后部I/O)
串行端口COM1(前面板连接)
Ultra IDE驱动器支持(后部I/O)
实时时钟/日历
前面板复位开关
微型扬声器
键盘/鼠标端口(前面板连接)
855GME芯片组允许VMIVME-7807/VME-7807RC提供增强的
集成视频和Ultra ATA/100 IDE支持等功能。这
VMIVME-7807/VME-7807RC能够执行当今的许多桌面
操作系统,如微软的视窗XP,视窗2000和广泛的
各种Linux
第1代奔腾处理器主频有60MHz和66MHz。1994年3月推出的第2代奔腾处理器,则有75MHz,90MHz,100MHz,120MHz,133MHz,150MHz,166MHz和200MHz等多种。
第2代奔腾处理器增加了片内的可编程中断控制器(APIC)和双处理器接口,实现了同一主机板上两个第2代处理器的同时运行,拓宽了文件服务器的设计途径。使用该特性的对称多重处理(SMP)已经集成到Windows NT和Windows 2000等操作系统中。
第3代奔腾处理器发表于1997年1月,它把MMX技术结合进第2代奔腾处理器,也就是扩充了面向多媒体操作的数据类型和增加了57条新的指令,又称奔腾MMX处理器(Pentium-MMX)。该产品拥有166,200,233MHz和只用于移动设备的266MHz等速度的版本,同样包括超标量体系结构、支持多重处理、片内本地APIC控制器和电源管理特性。新增特性是流水线的MMX单元和16KB代码回写高速缓冲存储器等。
奔腾Ⅱ处理器是在1997年5月展示于世人的。该处理器问世后不久,其333MHz和更快的芯片就采用0.2tLm技术。不仅提高了核心工作频率,还降低了电源消耗。奔腾Ⅱ处理器还拥有双立总线(DIB)体系结构,即处理器中存在着两条总线——L2高速缓冲存储器总线和处理器到存储器系统总线。由此,该处理器能得到单总线结构处理器两倍的输入/输出数据。DIB体系结构使处理器的L2高速缓冲存储器的运行速度达到了普通奔腾处理器的L2高速缓冲存储器的速度的两倍半。总的来说,DIB体系结构的改进提供了原来的3倍带宽。
奔腾Ⅲ处理器正式发表于1999年2月,其重要的改进是带有70条新指令的流式SIMD扩展(SSE)。神奇的增强性能使该芯片更适用于图像处理、3D技术、流式音频、视频、Web访问和语音识别等应用。所有奔腾Ⅲ处理器都有512KB的L2高速缓冲存储器,它们以核心处理器一半的速度运行。奔腾Ⅲ处理器的Xeon版本中的L2高速缓冲存储器则完全以核心处理器的速度运行,适合于服务器和工作站的使用。
奔腾Ⅳ处理器是Intel公司新的微处理器产品,发表于2000年。它的网络成组微架构已有效地工作于1.30GHz,1.40GHz和1.50GHz,超流水线技术成倍地加深多达20个流水线,成功地提升了处理器的性能和频率。高速执行引擎使处理器的ALu(算术逻辑单元)工作于两倍的核心频率,取得了的执行吞吐。400MHz的系统总线速度改善了动态执行和浮点处理。奔腾Ⅳ处理器的144条新指令的SSE2指令集合里,有76条是新增加的指令,还有68条是原有的SSE指令集合。该处理器的目标是服务器和工作站的市场。 [1]
2022年初,新一代的奔腾处理器采用了与 12 代酷睿一样的 Intel 7 工艺,但没有大小核架构。参数方面,奔腾 G7400 为 2 核 4 线程,3.7GHz,6MB 三级缓存,46W TDP,支持 DDR4-3200 内存和 DDR5-4800 内存。核显为 UHD 710,16 EU 1.35GHz。 [5]
控制板一般包括面板、主控板和驱动板。
工业控制板
工业自动化控制板
工业自动化控制板
在工业设备中通常叫电源控制板,电源控制板又常可分为中频电源控制板和高频电源控制板。中频电源控制板通常接在可控硅中频电源上和其他的中频工业设备配合使用,如中频电炉,中频淬火机床,中频锻造等等。而高频电源中采用的高频控制板又可分为IGBT和KGPS,IGBT电源高频由于其节能型,所以IGBT高频板被广泛用于高频机中。常见工业设备的控制板有:数控石板雕刻机控制板、塑胶定型机控制板、液体灌装机控制板、不干胶模切机控制板、自动钻孔机控制板、自动攻丝机控制板、定位贴标机控制板、超声波清洗机控制板等;
电机控制板
电机是自动化设备的执行机构,也是自动化设备为关键部件,要是更抽象且形象的形容,就好比人的手,进行直观的操作;要好好的指导“手”工作,就需要各类的电机驱动控制板;常用的电机驱动控制板有:ACIM-AC感应电机控制板、有刷直流电机控制板、BLDC-无刷直流电机控制板、PMSM-永磁性同步电机控制板、 步进电机驱动控制板、异步电机控制板、同步电机控制板、伺服电机控制板、管状电机驱动控制板等。 [1]
家电控制板
在物联网越发火热的时代,家电控制板也融入了物联网技术,这里的家用控制板不仅指家庭用,还有许多商用的控制板。大致有这么几类:家电物联网控制器、智能家居控制系统、RFID无线窗帘控制板、柜式冷暖空调控制板、电热水器控制板、家用油烟机控制板、洗衣机控制板、加湿器控制板、洗碗机控制板、商用豆浆机控制板、陶瓷炉控制板、自动门控制板等、电控锁控制板、智能门禁控制系统等。
医疗器械控制板
主要是用在医疗仪器上的电路板,控制仪器工作,数据采集等。周围常见的医疗仪器控制板有:医疗数据采集控制板、电子血压计控制板、体脂计控制板、心跳计控制板、按摩椅控制板、家用理疗仪控制板等。
控制板和控制系统
控制系统:理解为多块控制板拼到一起装成的设备,那就是一个控制系统;如3个人就组成了一个群体,3台电脑联在一起,就组成了一个网络一样的意思。控制系统的组成,是设备之间操作更方便,生产设备自动化,节省了人员的操作,提高企业的产能、效率。控制系统用于如下行业:如工业物联网控制系统、农业物联网控制系统、大型玩具模型控制器、人机界面控制系统、大棚智能温湿度控制器、水肥一体控制系统、PLC非标自动化测试设备控制系统、智能家居控制系统、医疗护理监控系统、MIS/MES车间自动化生产控制系统(推进工业4.0)等。
性能衡量指标
对于CPU而言,影响其性能的指标主要有主频、 CPU的位数、CPU的缓存指令集、CPU核心数和IPC(每周期指令数)。所谓CPU的主频,指的就是时钟频率,它直接的决定了CPU的性能,可以通过超频来提高CPU主频来获得更。而CPU的位数指的就是处理器能够一次性计算的浮点数的位数,通常情况下,CPU的位数越高,CPU 进行运算时候的速度就会变得越快。21世纪20年代后个人电脑使用的CPU一般均为64位,这是因为64位处理器可以处理范围更大的数据并原生支持更高的内存寻址容量,提高了人们的工作效率。而CPU的缓存指令集是存储在CPU内部的,主要指的是能够对CPU的运算进行指导以及优化的硬程序。一般来讲,CPU 的缓存可以分为缓存、二级缓存和三级缓存,缓存性能直接影响CPU处理性能。部分特殊职能的CPU可能会配备四级缓存。 [4]
CPU结构
通常来讲,CPU的结构可以大致分为运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。所谓运算逻辑部件,主要能够进行相关的逻辑运算,如:可以执行移位操作以及逻辑操作,除此之外还可以执行或浮点算术运算操作以及地址运算和转换等命令,是一种多功能的运算单元。而寄存器部件则是用来暂存指令、数据和地址的。控制部件则是主要用来对指令进行分析并且能够发出相应的控制信号。
对于中央处理器来说,可将其看作一个规模较大的集成电路,其主要任务是加工和处理各种数据。传统计算机的储存容量相对较小,其对大规模数据的处理过程中具有一定难度,且处理效果相对较低。随着我国信息技术水平的迅速发展,随之出现了高配置的处理器计算机,将高配置处理器作为控制中心,对提高计算机CPU的结构功能发挥重要作用。中央处理器中的核心部分就是控制器、运算器,其对提高计算机的整体功能起着重要作用,能够实现寄存控制、逻辑运算、信号收发等多项功能的扩散,为提升计算机的性能奠定良好基础。 [2]
集成电路在计算机内起到了调控信号的作用,根据用户操作指令执行不同的指令任务。中央处理器是一块超大规模的集成电路。它由运算器、控制器、寄存器等组成,如下图,关键操作在于对各类数据的加工和处理。 [5]