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单微处理器数控系统以微处理器为核心， CPU 通过总线与存储器以及各种接口相连接，并采用集中控制、 分时处理的工作方式，来完成数控加工中的各项任务。 下图为单微处理器结构框图。

图　单微处理器结构框图

单微处理器结构的数控装置具有如下几方面特点。

①　CNC 系统内只有一个 CPU， 所有的数控功能和管理功能， 诸如数控加工程序的输入、 数据预处理、 插补计算、 数据输入/输出、 位置控制、 人机交互处理和诊断等功能都依靠它来集中控制， 分时处理。

②　CPU 通过总线与存储器、 各种接口 （包括纸带阅读机等输入设备接口、 开关量接口、 MDI/ CRT 显示器接口）、位置控制器等相连， 从而构成 CNC 系统。

③　结构简单， 容易实现。

④　 因为只有单微处理器集中控制， 其功能将受到微处理器字长、数据寻址能力和运算速度等因素的限制。由于插补等功能由软件来实现，进给速度受到的影响较大。在单微处理器结构的 CNC 装置中，只有一个微处理器， 为了增加这种结构CNC 装置的功能， 并提高系统处理速度， 可采用下述措施。

①　采用高性能的微处理器。

②　采用协处理器以增强运算功能， 提高运算处理速度。

③　采用大规模集成电路来完成一些实时性要求高的任务， 诸如插补计算和位置控制等。

④　采用带微处理器的 CRT （显示器） 控制和 plc 等智能部件。

CNC 装置的硬件结构， 按 CPU 的多少来分， 分为单微处理器结构和多微处理器结构。在单微处理器结构中， 整个 CNC装置只有一个 CPU， 它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种数控功能。 优点： 投资少、 结构简单、 易于实现；缺点： 功能受 CPU 字长、 数据宽度、 寻址能力和运算速度的限制。

在多微处理器结构中， CNC 装置中有两个或两个以上的 CPU。 根据 CPU 间的相互关系不同，又可分为以下几种结构。

①　主从结构系统。 系统中只有一个 CPU （主 CPU） 对系统资源 （存储器、 总线） 有控制和使用权， 而其他 CPU的功能部件 （智能部件）， 其 CPU 无权控制和使用系统资源，只能接受主 CPU 的控制命令或数据， 或向 CPU发出请求信息以获得所需数据。 该系统是一个 CPU 处于主导地位， 其他 CPU 处于从属地位的结构。

②　多主结构系统。 系统有两个或两个以上的带有 CPU 的功能部件对系统资源有控制和使用权。 功能部件采用紧耦合（挂在同一系统总线， 集中在一个机箱内）， 有集中的操作系统， 通过总线仲裁器 （软件、 硬件） 来解决争用总线问题，通过公共存储器来交换信息。 　　

③　分布式结构系统。 系统有两个或两个以上的带有 CPU 的功能模块， 每个模块都有自己独立的运行环境 （总线、 存储器、操作系统）， 模块之间采用松耦合， 在空间上可较为分散， 采用通信方式交换信息。