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手机、智能电器、电脑、PLC、单片机等等 , 有一个共同的特点 , 就是他们都有构成计算机系统的核心部件 , CPU , 存储器和I/O接口 。 如下图所示 , 以51单片机为例 , 软件代码安装在程序存储器 , CPU , 存储器和I/O接口之间有三条高速通道 , 分别是控制总线 , 地址总线和数据总线 。
CPU通过控制总线发布命令 , 通过地址总线选择程序存储器单元 , 代码一条一条通过数据总线到达CPU译码器 , 根据代码命令 , 由CPU协调各方 , 把数据从I/O接口输入输出 , 实现设备控制 。
接下来我们从大到小 , 层层深入 , 以单片机为例 , 看看计算机内部电路组成结构 。 8051一位I/O口结构如下图所示 。 可见其核心部件是一个D触发器构成的锁存器 。 8个这样的电路组成了P1接口 。
计算机处理的数据就是1、0组合 , 实际上0、1就是低电平和高电平 , 说白了就是电压信号 。 如下图所示 , 计算机内部电路常用的D触发器 , D触发器的CP端为低电平-高电平跳变 , Q=D , 电压%信号从D传送到Q 。
【软件|软件是怎么控制硬件的?】
D触发器内部主要元件就是与非门电路 。 那么与非门电路内部什么样呢?如下图 , 为TTL与非门内部电路 , Y=/A.B , Y等于A与B的反 。 例如 , A=1 , B=1 , Y=0 , 当A=0 , B=1 , Y=1 。 1是高电平 , 0是低电平 。 当然 , TTL门电路采用晶体管 , 属于电流控制型器件 , 功耗大 , 现在一般使用CMOS器件 , 电压控制型器件 , 功耗大为降低 。
可以这么说 , 千千万万的三极管、MOS晶体管、二极管、电阻电容基本元件构成了门电路、D触发器这样的基本功能器件 , 千千万万的基本功能器件又组成了寄存器 , 缓存器 , 编译码器 , 运算器 , 控制器 , 又以他们为基础构成CPU , 存储器和I/0接口 , 组成了计算机 。 而其内部流动的是难以计数的0和1 。
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