PC控制对植入式自动化控制装置（Embedded-OS）和多核CPU来说可以分度细化。采用可细化的自动化运行系统Win CE，可使自动化控制达到精准的程度。而有些用户在实现了通常意义的自动化后，还希望进一步提高自身自动化的程度，那就要采用多核CPU。对于这两种需求，德国Beckhoff公司均有相应的PC实时控制解决方案。

PC系统的效率越来越高，常常超出通常简单的植入式自动化控制装置的使用范围。微软公司对自动化运行系统Windows CE进行了进一步的研发，使之成为一种兼容的台式Windows软件系统，该自动化运行系统可对量和功能进行分度细化（图1）。一开始，在规划自动化装置时，3.0版本的自动化运行系统Windows CE是具有实时控制功能的，因此这种自动化运行系统越来越普遍的在工业领域中应用。

图1  CX9000型植入式PC系列集成以PC技术为基础的控制技术，其母线盒结构紧凑，该自动化系统采用Windows CE自动化运行系统

自动化运行系统Windows CE与所谓的“大”Windows软件是同源的类似系统，以此为基础，信息转移通路TwinCAT CE的源代码兼容与信息转移通路TwinCAT XP相匹配。这意味着所有现实和未来的软件TwinCAT的功能可在现在使用的硬件平台上的信息转移通路Windows CE的环境中使用，仅是供使用的软件平台存在着限制。

附加精细计时器

为了在Beckhoff公司的多台Embedded PC上开发一个精细计时器（分辨率<1ms），自动化运行系统Windows CE使用了TwinCAT CE软件固有的实时功能。因为软件TwinCAT复制了自动化运行系统Windows CE的所有实时控制功能，所以软件TwinCAT可实现实时控制功能的运用，如软件编程和运动控制功能能够与其他部件的实时控制运用并存。

自3.0版Windows CE自动化运行系统问世以来，自动化运行系统虽然一直在持续发展，但其发展始终还是落后于台式机的Windows软件。现实版的Windows CE自动化运行系统是Windows Embedded Compact 7自动化运行系统，该系统首次支持多程序系统的对称式多功能处理器（SMP）。TwinCAT CE 3也将能使用和支持运行系统的这个功能。

图2  通过使用多核系统，能够将功能单元（例如PLC、数控运行时间、HMI）分配到单个计算机核心部件

当前，双核CPU或是4核CPU以及8核CPU的使用成本被认为是适当且可以使用的，这一研发支持以软件为基础的自动化解决方案，因为这样可以按照计算机使用的处理器核心部件的数量来分配自动化任务。所谈及的功能单元，如HMI、PLC Control和PLC Runtime以及数字控制（NC）均可使用很少的费用，便能够实现在主存储区的专用酷睿上加以分配（图2）。

多核系统能够多倍提升计算能力

德国Beckhoff公司通过自动化系统的相应组态和诊断工具，使得其用户能够方便使用多核系统（图3）。例如，在TwinCAT系统管理器里能够观看实时任务的运行时间，并能优先或是跟随着实时任务的运行，手工实现自动化系统组态。借助于可进行组态的酷睿亲和性，使得任务以统计的形式附加到一个酷睿上。

图3  德国Beckhoff公司采用先进的多核技术设置工业用PC

这样，便能够用提前生成的界面重新完成可编程序计算机SPS和数字控制运行系统工作时间的传统方式的分配。德国Beckhoff公司在开发从实时以及可编程序计算机SPS系统到信息转移通路TwinCAT系统的环境中时，实现了从信号到双核系统的无线转换，原因是在这里软件TwinCAT仅仅只使用一个酷睿。从信号或是双核系统过渡到多核系统是很顺畅的，因为为了能够利用可供使用的计算能力，软件TwinCAT开放了多核系统。

实时运行环境继续只使用一个CPU，这使得正存在的可编程序计算机项目没有优势损失，能够1:1全部由自动化系统接收。TwinCAT 3一代软件的一个特殊的性能是，每个使用的酷睿依赖于其任务的循环时间进行系统任务的最佳化调整。这样能够节省计算能力，并能降低能量消耗。因为TwinCAT软件不提供使用Windows软件的CPU时间，所以Windows运行系统看到两个软件的CPU，这两个CPU中的一个会部分发挥最大负荷能力。Windows运行系统将使用的程序线分配给可供使用的CPU，这些可供使用的CPU进行物理意义上的平行运行，这样CPU硬件便能得到最佳利用。仅仅在利用CPU的平行加工处理中，先于在程序线准平行运算处理出现同步间隙时，看上去CPU是在进行平行加工处理，而实际上CPU在按顺序进行加工处理，其原因是此时CPU在不同的程序之间很快的来回变化。

32-Bit和64-Bit平行运行

为了将来能够最佳化的使用多核系统，所有的应用必须要尽可能的在程序线里实现模块化分配，包括任务也要尽可能的在程序线里实现模块化分配。这样Windows软件和软件TwinCAT才有可能将程序部分的加工处理在使用的CPU上进行最佳化的分配（图4）。尽管单片式程序还是在继续发挥功能，但是它们能够利用的现存的计算能力部分变得越来越小。

图4  一个多核系统设置实例

在工作存储器成本下降和存储需求增大的基础上，出现了很多节省能源的应用方式，如计算机录像，因此有很多新计算机在不断加大存储器的容量，通常存储器的容量可加大到4GB以上。因为地址空间的理论极限是32-Bit-CPU（从物理意义上看，实际上可供使用的存储容量约为3.5GB）。先进的PC装有越来越多的64-Bit工作系统。64-Bit-Windows软件采用先进的x86-CPU模式，这种模式下允许在不改变32-Bit应用模式的情况下，平行使用64-Bit应用模式。这种由美国AMD公司研发的运行模式可以实现从32-Bit到64-Bit应用环境的软过渡。当具有这种特性的Intel-CPU作为IA-32e模式进行提供时，美国AMD公司称这种程序模式为64-Bit长模式。这两种技术是兼容的，并作为次模式来提供32-Bit应用环境和64-Bit应用环境的兼容模式的设备。在当下的研究工具中，美国微软公司称，支持x86-Historie CPU的相关程序的这种工作模式为x64 CPU模式。

在上述谈到的CPU性能基础上，Windows运行系统可在32-Bit应用环境版本和64-Bit应用环境版本的使用环境中运行。在32-Bit应用环境版本中，运行系统的运行速度会微弱降低，原因是所有在64-Bit运行系统上的存取必须从32-Bit运行系统转换到64-Bit运行系统上。

符号化能够阻止有害代码

此外，在核心模式运行的计算机驱动器必须像对x64 CPU模式兼容一样，实现符号化。实现符号化使得计算机驱动器的制造厂商能够清楚得到辨认，这便能够阻止往计算机运行装置的地址空间存入有害代码。

与x64 CPU模式兼容的程序在64-Bit地址空间工作，并能在8个附加的64-Bit宽的总通用记录器中进行存取。此外，这些程序同样能从x86 CPU识别的记录器得到64-Bit的存取可能性。部分记录器在取消时或是在计算机记录器对计算机运行系统的地址出现意外时便失去作用。在64-Bit模式状态下，由于计算机运行系统具有上述性能，所以计算机整个系统性能方面的优势和劣势根据使用的方式不同而改变。由于使用的方式不同，一种情况是有多个存储器和多个记录器可供使用，而另一种情况是兼容的代码有效性比较大，这就意味着对存储器和缓存需求较大。当运行系统的所有性能前后一致，或是一个应用系统被迫使用一个较大的地址空间时，使用者能够在总体上获取运行系统总体性能方面的优势。

在大多数情况下，一个32-Bit系统就能够满足人们对使用自动化技术的需要。通过扩展地址空间，还能够获取一个较大的使用方面的潜力。例如除了完成迄今的任务外，自动化系统还能够进行调整监控或是进行数字图像分析。德国Beckhoff公司将这些技术总结在应用自动化的概念范畴中。x86 CPU的设计理念的一个重要标志是计算能力持续提高和各代CPU之间具有兼容性。

先进的设计理念支持最佳化的运用

从兼容性的原因考虑，直至今天，很多情况下32-Bit的系统都是使用命令范围或是8086-CPU的性能。虽然这个程序在采用每个新一代CPU时的运行速度均有提升，但是新的CPU设计方案的性能也仅仅只是利用了微小的一部分。越来越困难的是，现有的CPU的有些功能是借助于微型代码效仿的。甚至于若是出现一个很小的运行性能的损失，也能够得以调整。采用超线程技术可在复杂的状态下对此加以补救。采用超线程技术能够通过平行化实现资源的良好利用，这样使得相关的软件能够得以支持。但是在中期，只能通过使用新命令才能最佳化地实现计算能力。在这一点上，TwinCAT 3软件基本上是胜任的，使用该软件能够使现有的各种类型CPU实现最佳化，这里涉及到了浮点运算和CPU缓存的利用。

采用多核CPU可实现平行处理

PC控制的成功是基于自动化技术——IT技术成功的一致性。这里自动化技术从硬件和软件的持续发展中获益，从而降低了提升自动化技术所需的成本。在新程序CPU方面的发展格外抢眼，而在通用软件的研发方面则出现了新的令人感兴趣的自动化实际应用技术的可能性。

当下的一个关键词是AMP计算机（加速、整体、一致性），这是C++的进一步拓展成果。该计算机应能实现可供使用的计算能力更好的利用。将来研发人员借助于AMP计算机技术能够与PC系统的各类资源对话，并能向各个CPU发指令，向管理器和分立的程序CPU分发指令。今后研发人员借助于AMP计算机技术也应该能够向其他计算器分发计算机的多种功能，并应能支持可能的机器。

为了适应自动化技术应用的需要，新的自动化技术必须具备必要的实时性功能。而本文介绍的采用TwinCAT 3的PC控制和C/C++的研发正行进在正确的道路上。