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AS-Interface

AS-Interface – 智能通信標(biāo)準(zhǔn)，用于現(xiàn)場層至控制器系統(tǒng)的通用連接

AS-Interface (AS-i) – 更準(zhǔn)確地說，是執(zhí)行器-傳感器接口 – 是一種現(xiàn)場級智能總線系統(tǒng)。該總線系統(tǒng)可以比任何一種其它系統(tǒng)更簡便、更靈活、更高效地將現(xiàn)場中的全部傳感器和執(zhí)行器連接至上層控制系統(tǒng)。

復(fù)雜自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并非總能一眼看出。帶大量具備實時性要求的設(shè)備的現(xiàn)場級，尤其必須擁有清晰的結(jié)構(gòu)。

這正是 AS-I 現(xiàn)場總線可以提供的：AS?i 網(wǎng)絡(luò)中，采用簡單的雙芯電纜（一種黃色的 AS?i 電纜），多可將 62 個總線節(jié)點連接至 AS?i 主站，而且，還可以同時向該些主站和總線節(jié)點供電。該標(biāo)準(zhǔn)適用于實現(xiàn)惡劣環(huán)境中的可靠數(shù)據(jù)傳輸，而且，還對 AS-interface 提供了高程度的保護(hù)功能。

西門子公司的 AS-I 產(chǎn)品具有各種優(yōu)勢

• 一站式提供基于總線標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)的全部 AS-I 系列產(chǎn)品
• 在系統(tǒng)范圍內(nèi)將 AS-i 設(shè)備集成到 SIMATIC、SINUMERIK 以及 TIA Portal 工程組態(tài)框架中
• 將 ASIsafe 應(yīng)用程序集成到 SIMATIC F 控制器安全編程中
• 在 TIA Portal 和 STEP 7 Classic 中集中組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)及安全技術(shù) – 控制器、AS-i 和安全功能只需一個工程組態(tài)框架
• 通過 Web 瀏覽器、HMI 或 TIA Portal 快速診斷主站和從站組件
• 在安全工具（已經(jīng)獲得 Tü?¤￡©?D?ùóú ASIsafe ??????°2è?á′??DD1??®?￠?à1àoí?é?¤
• 下位 AS-I 網(wǎng)絡(luò)與 PCS 7 過程控制系統(tǒng)之間的集成
• 全球化的備件供應(yīng)、咨詢和維護(hù)

CP 440 通訊模塊通過 RS 422/RS 485（X27）進(jìn)行高性能的短消息幀傳送。該特點可促使實現(xiàn)上述所有點對點連接。

例如，點對點連接可用于：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 可編程邏輯控制器和非西門子控制器
• 編程器和PC機(jī)
• 機(jī)器人控制
• 掃描器，條碼閱讀器
• 測量系統(tǒng)
• 秤

RS 485 接口允許多連接 32 個通訊連接。

采用了多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此可與廣泛的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：

• ASCII: 
  用于通過簡單通訊協(xié)議連接到第三方系統(tǒng)，如帶有開始和結(jié)束字符的協(xié)議或帶有塊檢查字符的協(xié)議。 接口的握手信號可被掃描，并由用戶程序來控制。
• 3964（R）： 
  用于通過已標(biāo)準(zhǔn)化和公布的西門子 3964 (R) 協(xié)議連接到西門子設(shè)備或第三方設(shè)備。 另外還采用了一個帶有默認(rèn)值的 3964(R) 驅(qū)動程序和一個可編程 3964(R) 驅(qū)動程序。

參數(shù)化

CP 440 通訊處理器的參數(shù)化極為簡單而方便：

• 用戶可通過集成在 STEP 7 中的一個參數(shù)分配工具來指定模塊特性，例如：
  • 要使用哪個已實施協(xié)的議驅(qū)動程序，或
  • 要使用哪些驅(qū)動程序相關(guān)功能
• 通過 CPU 進(jìn)行參數(shù)化： 
  只需將編程設(shè)備與 CPU 相連。 組態(tài)數(shù)據(jù)歸檔在一個系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中，而數(shù)據(jù)塊存儲在 CPU 中。 在更換一個模塊時，新的模塊可立即投入使用。
• 組態(tài)軟件包（光盤）： 
  含電子手冊以及用于與 CP 通訊的參數(shù)化屏幕和標(biāo)準(zhǔn)功能塊

前連接器可方便地將傳感器和執(zhí)行器連接到信號模塊上。

當(dāng)更換模板時只需拆掉前連接器。 現(xiàn)在已不再需要更換全部連線了。

為了避免在更換模塊時發(fā)生錯誤，在第一次插入時，前連接器要編碼。 之后，只能插入相同類型的模塊。

可選擇的前連接器有：

• 螺釘型觸點，
• 簧片觸點
• 彈簧端子。

前連接器有：

• 螺絲型觸點，簧片觸點或彈簧端子；用于接線
• 可卸蓋子，用來保護(hù)電纜。里面有可填寫的接線圖，外面有標(biāo)簽牌
• 電纜夾
• 標(biāo)簽牌: 
  前連接器有一塊標(biāo)簽牌，蓋子里面有接線圖，外面有標(biāo)簽區(qū)。
• 編碼元件有兩部分: 
  次把前連接器插入模塊里時，一部分編碼元件插入前連接器。 另一部分留在模塊上。 之后，該前連接器只能插入帶有相應(yīng)的編碼元件的信號模塊。

• 用于SIMATIC S70-400的電源
• 將交流電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為所需的5V和24V工作電壓
• 輸出電流：4A、10A和20A
• 此外:
  • SIPLUS 電源 6AG1 405-0KA02-2AA0,溫度范圍 -25 至 +60 °C, 用于中等負(fù)載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術(shù)規(guī)范類似于 6ES7 405-0KA02-0AA0
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KA02-4AA0, 用于中等負(fù)載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術(shù)規(guī)范類似于 6ES7 407-0KA02-0AA0
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KR02-4AA0, 用于中等負(fù)載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術(shù)規(guī)范類似于 6ES7 407-0KR02-0AA0

電源通過背板總線向 S7-400 模塊提供 5V DC 和 24V DC 工作電壓。

電源可提供85到264V的交流電壓和19.2到300V的直流電壓。

每個機(jī)架需要一個電源模塊。
例外：
利用帶有電流傳輸?shù)慕涌�，中央控制器中的電源模塊也向擴(kuò)展單元中的所有模塊供電。

傳感器和執(zhí)行器用的負(fù)載電壓必須單獨提供。

此外，還有為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和故障安全型 H 系統(tǒng)供電的電源（冗余電源）。

電源模塊插在支架的左側(cè)（從插槽 1 開始）。根據(jù)不同型號，它們可占用插槽1到3。電源模塊是全封閉的，通過自然對流進(jìn)行冷卻。

模塊的前面包括：

• LED 顯示：
  LED 指示內(nèi)部故障、 5 V DC和24 V DC正確輸出電壓以及正確后備電池電壓。
• 故障確認(rèn)按鈕。
• 輸出電壓的通/斷開關(guān)。
• 后備電池的電池艙（電池）
• 電池監(jiān)視開關(guān)。
• 電源電壓選擇開關(guān)（不適用于多種電壓范圍）。
• 電源連接。

后備電池是選件，必須另外訂購。對于電流10 A及以上的電源，建議使用兩個后備電池。

SIMATIC HMI 基本面板與面板和多功能面板產(chǎn)品系列的現(xiàn)有觸摸設(shè)備安裝兼容。

KTP400 基本型

• 可調(diào)光的 4.3 英寸寬屏 TFT 顯示屏，64 000 種顏色
• 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP、PROFINET）
• 1 個 USB 接口
• 觸摸屏和 4 個觸覺功能鍵

KTP700 基本型

• 可調(diào)光的 7 英寸寬屏 TFT 顯示屏，64 000 種顏色
• 1 個以太網(wǎng)接口 (TCP/IP, PROFINET) 或 1 個 RS 485/422 接口（MPI, PROFIBUS DP；單獨版本）
• 1 個 USB 接口
• 觸摸屏和 8 個觸覺功能鍵

KTP900 基本型

• 可調(diào)光的 9 英寸寬屏 TFT 顯示屏，64 000 種顏色
• 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP、PROFINET）
• 1 個 USB 接口
• 觸摸屏和 8 個觸覺功能鍵

KTP1200 基本型

• 可調(diào)光的 12 英寸寬屏 TFT 顯示屏，64 000 種顏色
• 1 個以太網(wǎng)接口 (TCP/IP, PROFINET) 或 1 個 RS 485/422 接口（MPI, PROFIBUS DP；單獨版本）
• 1 個 USB 接口
• 觸摸屏和 10 個觸覺功能鍵

• I/O 域，
  用于顯示和修改過程參數(shù)
• 按鈕
  ，用于直接初始化功能和動作。 在按鈕上多可以同時配置 16 種功能。
• 圖形 
  可以用作 ICON 以代替用作功能鍵或按鈕的文本標(biāo)簽。 它們還可以用作全屏背景圖像。 
  組態(tài)工具包含帶有大量圖形和多種對象的庫。 所有帶有 OLE 接口的編輯器都可以用作圖形編輯器（比如 Paint Shop，Designer 或者 CorelDraw）
• 矢量圖形；
  基本幾何形狀（直線，圓和矩形）可以在組態(tài)工具中直接創(chuàng)建
• 固定文本；
  可以以任何字符尺寸用作功能鍵，過程圖和過程值的標(biāo)簽
• 曲線功能和直方圖 
  用作使動態(tài)值可視化
• 語言選擇功能：
  • 10 種在線語言，32 種組態(tài)語言其中包含有亞系語言和西里爾字符組
  • 相關(guān)語言文本和圖形
• 可按照各行業(yè)領(lǐng)域的要求進(jìn)行用戶管理（信息安全）
  • 通過用戶名和密碼進(jìn)行身份驗證
  • 特定用戶組的優(yōu)先級
• 報警記錄
  • 獨立消息
  • 模擬消息
  • 具有可自由定義的消息級別（如狀態(tài)/故障消息），用于定義確認(rèn)響應(yīng)和顯示消息事件
  • 歷史消息
• 配方管理
• 幫助文本；
  用于過程畫面、消息和變量
• 算術(shù)函數(shù)
• 極限值監(jiān)控 
  用于輸入和輸出的可靠過程控制
• 指示燈；
  用于指示機(jī)器和設(shè)備狀態(tài)
• 調(diào)度程序用于在發(fā)生全局事件的情況下執(zhí)行全局功能
• 在 U 盤上以 .txt 格式歸檔過程值和報警
• 使用 USB 端口，可簡便連接 U 盤、鍵盤、鼠標(biāo)或條碼掃描器
• 模板概念；用于創(chuàng)建畫面模板（通過模板組態(tài)的畫面元素將出現(xiàn)在每個畫面中）
• 可以通過如下方法簡單地進(jìn)行維護(hù)和組態(tài)：
  • 用 ProSave 在 PC 上備份和恢復(fù)組態(tài)、操作系統(tǒng)和固件
  • 通過 MPI/PROFIBUS DP 或 PROFINET 下載組態(tài)
  • 自動傳輸識別
  • 單獨進(jìn)行亮度調(diào)整和校準(zhǔn)
  • 清潔屏幕
  • 帶后備電池的實時時鐘（后備時間通常為 6 個星期）
  • 無須電池

組態(tài)

使用工程組態(tài)軟件 SIMATIC WinCC Basic/Comfort/Professional 或 SIMATIC STEP 7 Basic/Professional（帶集成的 WinCC Basic）進(jìn)行組態(tài)。

基本面板可以連接到：

• SIMATIC S7 控制器
• 非西門子控制器（應(yīng)用于 DP 設(shè)備）
  • Allen Bradley (DF1)
  • Modicon Modbus RTU
  • Mitsubishi FX
  • Omron Hostb/Multib
• 非西門子控制器（PN 設(shè)備的非西門子驅(qū)動程序）
  • Allen Bradley 以太網(wǎng)/IP
  • Modicon Modbus TCP/IP
  • 三菱 MC TCP/IP

S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進(jìn)行編程、調(diào)試和維護(hù)：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數(shù)分配
• 人機(jī)界面：
  S7-400 的操作系統(tǒng)中集成了用戶友好的 OCM 。
• 診斷功能和自檢：
  CPU 的智能診斷系統(tǒng)可連續(xù)檢查系統(tǒng)功能并記錄錯誤和特定系統(tǒng)事件。
• 密碼保護(hù)。
• 模式選擇開關(guān)
• 系統(tǒng)功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)：

• CE 標(biāo)志
• UL 認(rèn)證
• CSA 認(rèn)證 或 cULus 認(rèn)證
• FM 認(rèn)證
• ATEX 認(rèn)證
• C-Tick、EMC 標(biāo)記，適用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 船級社的船用認(rèn)證
  • ABS（美國船級社）
  • BV（法國船級社）
  • DNV（挪威船級社）
  • GL（德國勞氏船級社）
  • LRS（英國勞氏船級社）
  • Class NK（日本船級社）

有關(guān)詳細(xì)信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統(tǒng) S7-400 模塊技術(shù)規(guī)格》。

設(shè)計

S7-400 系統(tǒng)可方便地構(gòu)建為模塊化系統(tǒng)。S7-400 的突出特點是不帶風(fēng)扇，運行可靠，支持信號模塊的熱插拔。

S7-400 設(shè)計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝十分簡單。
• 背板總線集成在安裝機(jī)架中。
• 模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆
• 成熟可靠的連接技術(shù)
• TOP Connect 連接方式：
  通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進(jìn)行預(yù)接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應(yīng)該嵌入到模塊內(nèi)并通過蓋板來保護(hù)。
• 小限度的插槽規(guī)則

通信

CPU 和通信處理器支持以下通信類型：

• 過程通信；
  通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進(jìn)行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級調(diào)用過程通信
• 數(shù)據(jù)通信；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間
  進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進(jìn)行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調(diào)用。

數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：

• 通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信 (GD) 實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的 CPU 之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 通過通信功能進(jìn)行事件驅(qū)動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

全局?jǐn)?shù)據(jù) (GD)

通過 MPI 以及“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以相互循環(huán)交換數(shù)據(jù)（多可達(dá) 16 個 GD 數(shù)據(jù)包，每個循環(huán)的大 GD 數(shù)據(jù)包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲器/過程映像。若網(wǎng)絡(luò)上連接有 S7-300，則數(shù)據(jù)交換限制為大 22 字節(jié)。全局?jǐn)?shù)據(jù)通信可通過 MPI 來實現(xiàn)�？墒褂� STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機(jī)架中，兩個 CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。

通信功能

通過系統(tǒng)內(nèi)集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信。

這些包括：

• 通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進(jìn)行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S7 通信。

通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設(shè)備之間的通信。

這些包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的開放式用戶通信）。

與全局?jǐn)?shù)據(jù)不同的是，必須建立通信連接才能實現(xiàn)通信功能。

集成到 IT 環(huán)境中

通過 S7-400，可方便地將現(xiàn)代 IT 環(huán)境與自動化環(huán)境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實現(xiàn)下列功能：

• 使用任何 HTML 工具創(chuàng)建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對象。
• 使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調(diào)用，從S7-400 的用戶程序發(fā)送電子郵件。
• 由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可進(jìn)行遠(yuǎn)程編程，甚至可通過電話網(wǎng)（如ISDN）。

帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此，可以使用標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：

• CPU 常規(guī)信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關(guān)工業(yè)以太網(wǎng)的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點拓?fù)?
• 通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)

可通過使用用戶權(quán)限并支持 HTTPS 協(xié)議在 Web 器內(nèi)提供安全機(jī)制。

等時同步模式

通過等時同步模式系統(tǒng)功能，可通過連接到等時同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)，以實現(xiàn)：

• 分布式信號采集
• 信號傳輸
• 程序執(zhí)行

創(chuàng)建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建一致的部分過程圖像。

借助于恒定總線周期時間和分布式 I/O 同步信號處理，S7-400 可確保精確重現(xiàn)定義的的過程響應(yīng)時間。

提供了大量支持等時同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域內(nèi)的要求苛刻的任務(wù)。

在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-400 還將開辟高速處理操作的重要領(lǐng)用領(lǐng)域，并可實現(xiàn)高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供佳且恒定的質(zhì)量的同時提高產(chǎn)量。

在運行模式下更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉(zhuǎn)期間可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會影響生產(chǎn)的進(jìn)行。選項包括：

• 增加分布式 I/O 節(jié)點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
• 在 ET 200M I/O 系統(tǒng)中增加模塊并重新設(shè)置參數(shù)。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設(shè)備運行期間實現(xiàn)設(shè)備擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換，從而降低設(shè)備調(diào)試和重新裝備的時間。此外，通過該系統(tǒng)功能，還可以靈活響應(yīng)工藝的變化（例如，工藝的），因為不必因硬件組態(tài)發(fā)生改變而將設(shè)備初始化或同步。

模塊的診斷和過程監(jiān)控

SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：

• 監(jiān)控信號采集（診斷）
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號采集（對于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和不可參數(shù)化的診斷消息：

• 可參數(shù)化的診斷消息：
  僅當(dāng)通過適當(dāng)參數(shù)設(shè)置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
• 不可參數(shù)化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數(shù)設(shè)置無關(guān)。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會觸發(fā)一個診斷中斷（如果已為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)診斷中斷塊 (OB 82)。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且可以觸發(fā)對信號變化的響應(yīng)。

SIMATIC S7-400 可采用具有不同性能級別的各種 CPU：

• CPU 412-1、CPU 412-2 和 CPU 412-2 PN：
  用于中等性能的小型工廠。
• CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP：
  用于具有對編程、處理速度和通信有額外要求的中等規(guī)模工廠。
• CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP：
  在高端性能范圍內(nèi)具有較高要求的工廠。
• CPU 417-4 DP：
  在高端性能范圍內(nèi)具有極嚴(yán)格要求的工廠。
• CPU 412-5H、CPU 414-5H、CPU 416-5H 和 CPU 417-4H：
  用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP：
  用于構(gòu)建故障安全型自動化系統(tǒng)，適用于具有較高安全要求的工廠。

所有 CPU 裝在帶集成的控制單元和顯示單元的塑料外殼中。 相同的單元具有相同的功能。

前面板上有：

• LED指示燈: 
  用于狀態(tài)和故障指示。
• 波動開關(guān)： 
  用于選擇運行模式。
• 存儲器卡插槽（擴(kuò)展裝載存儲器）
• 組合 MPI/DP 端口。
• 內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
• 電池插座： 
  用于后備電池的外部供電。

除 CPU 412-1 處理器外，所有 CPU 具有：

• PROFIBUS DP 接口: 
  用于連接分布式 I/O。根據(jù)組態(tài)的不同，也可用于與 OP 或 PG/PC 的通訊。

CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以連接 PROFINET。 每個模板有一個雙口的 PROFINET 接口。

高端 CPU 還具有：

• PROFIBUS DP 接口模板備用插槽： 
  用于鏈接其他 DP 網(wǎng)絡(luò)。

此外，CPU 按照其性能進(jìn)行分級：例如RAM、地址區(qū)大小、可裝載塊的數(shù)量以及處理時間。