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微型计算机硬件结构的最重要特点是总线(Bus)结构。它将信号线分成三大类,并归结为数据总线(Date Bus)、地址总线(Address Bus)和控制总线(Control Bus)。这样就很适合计算机部件的模块化生产,促进了微计算机的普及。微型计算机的总线化硬件结构图如图所示。 微型计算机总线化硬件结构图 /hardware/index.php
一 组成
一个完整的计算机硬件系统,是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五部分组成的。其中:运算器和控制器被安置在同一块芯片上,组成了处理器,这块芯片就被称为CPU(中央处理器),它是计算机的核心部件;存储器又分为内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存),也有称为主存储器和辅存储器的;输入设备和输出设备统称为I/O设备,分别取自输入(Input)和输出(Output)两个英文单词的首字母。
一般意义上来说,CPU和内存储器构成了主机,而外存储器和I/O设备构成了外部设备,简称为外设。
二 总线
在个人电脑中,CPU、存储器和I/O设备之间是采用总线结构连接的。总线是指电脑中数据传输或交换的通道,如果将CPU比喻成电脑的心脏的话,那么总线结构就等于电脑的神经系统了。总线也被形容成“公共汽车”,因为总线的英文单词就是“Bus”。就像一辆公共汽车越大可以乘坐的人越多一样,总线的宽度越大传输量也就越大,如目前的总线宽度正在从32位向64位过渡。通常用频率来衡量总线传输的速度,单位为Hz。
根据连接的部件不同,总线可分为:内部总线和系统总线。内部总线就是同一部件内部连接的总线;系统总线就是计算机内部不同部件之间连接的总线。有时候也会把主机和外部设备之间连接的总线称为外部总线,但依然是属于系统总线的范畴。
根据功能的不同,系统总线又可以分为三种:数据总线(Data Bus,简写为DB)、地址总线(Address Bus,简写为AB)和控制总线(Control Bus,简写为CB)。数据总线就是负责传送数据信息的总线,这种传输是双向的,也就是说它既允许数据读入CPU也支持从CPU读出数据来;而地址总线则是用来识别内存位置或I/O设备的端口,并将CPU连接到内存以及I/O设备的线路组,通过它来传输数据地址;控制总线就是传递控制信号,对数据线和地址线进行访问和使用的总线。
目前常用的总线标准有:PCI总线、ISA总线、EISA总线、VESA总线等,而在个人电脑中采用的大多是PCI总线。
三 工作原理
在明确了电脑的组成和连接结构后,我们就可以对电脑的工作原理有了一个初步的认识:首先,用户通过输入设备,发出一系列的指令,在经过系统总线的传输后,变成一系列的信号,到达CPU;然后,CPU中的控制器开始工作,根据接收到的信号,再从内存或外存中读取相应的数据,通过运算器的工作转化为用户需要的数据;最后,CPU将这些用户需要的数据通过系统总线的传输之后,送到输出设备上,转变成用户所需要的结果。
输入设备:用来向计算机传送信息的装置。包括键盘、鼠标、扫描仪等。
控制器:根据用户操作的指令发出相应的控制信号,协调其它部件开始工作并自动完成任务。控制器的内部结构较为复杂。
运算器:负责计算机的算术运算和逻辑运算。包含执行部件、控制电路和寄存器3个部分,其中,执行部件具有算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,简写为ALU)和浮点运算单元(Floating Point Unit,简写为FPU)功能。
存储器:用来存放信息的部件。包括内存、硬盘、光盘等。
输出设备:计算机把运算处理结果按照人们所要求的形式显示出来的装置。包括显示器、打印机等。
一、内部总线
----1.I2C总线
----I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。
----2.SPI总线
----串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。
----3.SCI总线
----串行通信接口SCI(serial communication interface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信
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