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淺談微處理器和存儲器的基本結構和工作原理
來源:本站整理  作者:佚名  2012-06-12 06:52:11



一、微型計算機基本結構

計算機最主要的功能是處理信息,這些信息可以是數字,也可以是文字、圖形、聲音等。向計算機輸入待處理的信息,都是轉換成二進制編碼的電脈沖信號,經過計算機對信息的處理和加工后,再輸出給控制設備或顯示裝置、打印機設備等。所以計算機就其本質來說,應當叫做“信息處理機”。

 

計算機處理信息的先進性,在于它有兩大特點:自動化和高速度。具體說,就是計算機在信息處理的過程中,人可以不加干預;而信息處理的速度是非常高的,對二進制數的運算速度可達每秒億次以上。本文為什么僅介紹微處理器和存儲器呢? 因為計算機能夠高速地和自動地處理信息,就是因為它采用了大規模集成電路制造的微處理器(CPU)和存儲器這兩種硬件,配合程序(軟件)的運行結果。

 

微型計算機結構簡圖如圖 1 所示。各部件的主要功能:

 

1. 微處理器

 

微處理器即中央處理器,簡稱CPU,是整個微型計算機的 核 心 部件。除主要進行各種算術和邏輯運算外,還負責控制各部件的協調工作,如與外部設備交換數據;發出指令要外部設備執行規定的操作;向系統各部分提供時鐘和控制信號;可以響應其他部件發出的中斷請求等。

 

2. 存儲器

存儲器用于存放程序和數據,它是一種記憶裝置。計算機的記憶能力就是由存儲器來實現的。程序和數據被存儲在一個個存儲單元中,每一個存儲單元按順序編有相應的地址碼。根據確定的地址,計算機就可準確地將所需的數據取出或存入。

 

存儲器通常有內存與外存之分。內存通常采用半導體存儲器存取速度快,但容量一般比較小,它主要用于存放計算機當前要執行的程序和有關的數據。外存儲器如微型計算機的硬盤在容量上可比內存大得多,主要用于存放大量計算機暫時不執行的程序和不用的數據。目前使用較多的外存還有軟磁盤、磁帶、光碟等。

 

3. 輸入和輸出設備

輸入和輸出設備是計算機與外界(包括人在內)聯系的橋梁。各種要由計算機處理的原始數據和資料,以至程序本身都必須經過輸入設備才能送入計算機,而經過計算機運算和處理的結果必須經過輸出設備輸出。微型計算機常用的輸入設備有各類鍵盤、磁帶機、磁盤機、模/數(A/D)轉換器、掃描儀等。常用的輸出設備有 CRT 顯示器、LED 顯示器、液晶顯示器、各類打印機、磁帶機、繪圖儀、數/模(D/A)轉換器等。

 

4. I2C總線

 

I2C 總線是連接計算機各部件的一組公共信息傳輸線,它是計算機中傳送信息代碼的公共通道。連接在I2C 總線上的部件可以通過 I2C 總線與其他部件進行信息交換。


微型計算機中 CPU 內的總線稱為內部 I2C 總線,它用于微處理器內各功能部件之間的數據傳送。微處理器與其他部件之間進行信息交換的 I2C 總線稱為外部 I2C 總線,又稱系統 I2C 總線。外部 I2C 總線一般分為三組:

 

(1)地址I2C總線

用于傳送地址信息,是單向的。

(2)數據I2C總線

用于傳送數據,它一般具有雙向傳送功能,即可供其他部件將數據送至 CPU,也可供 CPU 將數據送至存儲器或輸入輸出設備。

 

(3)控制I2C總線

它是系統中所有控制信號的傳輸線,有 CPU 送往存儲器或輸入輸出設備的控制信號,也有輸入 / 輸出設備送至 CPU 的控制信號。

 

由于微型計算機采用了 I2C 總線結構,各功能部件均接在 I2C 總線上,因而存儲器容量和外部設備的數量可以根據需要加以擴充,使得微型計算機的配置非常靈活。

  

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