一、微型计算机基本结构
计算机最主要的功能是处理信息,这些信息可以是数字,也可以是文字、图形、声音等。向计算机输入待处理的信息,都是转换成二进制编码的电脉冲信号,经过计算机对信息的处理和加工后,再输出给控制设备或显示装置、打印机设备等。所以计算机就其本质来说,应当叫做“信息处理机”。
计算机处理信息的先进性,在于它有两大特点:自动化和高速度。具体说,就是计算机在信息处理的过程中,人可以不加干预;而信息处理的速度是非常高的,对二进制数的运算速度可达每秒亿次以上。本文为什么仅介绍微处理器和存储器呢? 因为计算机能够高速地和自动地处理信息,就是因为它采用了大规模集成电路制造的微处理器(CPU)和存储器这两种硬件,配合程序(软件)的运行结果。
微型计算机结构简图如图 1 所示。各部件的主要功能:
1. 微处理器
微处理器即中央处理器,简称CPU,是整个微型计算机的 核 心 部件。除主要进行各种算术和逻辑运算外,还负责控制各部件的协调工作,如与外部设备交换数据;发出指令要外部设备执行规定的操作;向系统各部分提供时钟和控制信号;可以响应其他部件发出的中断请求等。
2. 存储器
存储器用于存放程序和数据,它是一种记忆装置。计算机的记忆能力就是由存储器来实现的。程序和数据被存储在一个个存储单元中,每一个存储单元按顺序编有相应的地址码。根据确定的地址,计算机就可准确地将所需的数据取出或存入。
存储器通常有内存与外存之分。内存通常采用半导体存储器存取速度快,但容量一般比较小,它主要用于存放计算机当前要执行的程序和有关的数据。外存储器如微型计算机的硬盘在容量上可比内存大得多,主要用于存放大量计算机暂时不执行的程序和不用的数据。目前使用较多的外存还有软磁盘、磁带、光碟等。
3. 输入和输出设备
输入和输出设备是计算机与外界(包括人在内)联系的桥梁。各种要由计算机处理的原始数据和资料,以至程序本身都必须经过输入设备才能送入计算机,而经过计算机运算和处理的结果必须经过输出设备输出。微型计算机常用的输入设备有各类键盘、磁带机、磁盘机、模/数(A/D)转换器、扫描仪等。常用的输出设备有 CRT 显示器、LED 显示器、液晶显示器、各类打印机、磁带机、绘图仪、数/模(D/A)转换器等。
4. I2C总线
I2C 总线是连接计算机各部件的一组公共信息传输线,它是计算机中传送信息代码的公共通道。连接在I2C 总线上的部件可以通过 I2C 总线与其他部件进行信息交换。
微型计算机中 CPU 内的总线称为内部 I2C 总线,它用于微处理器内各功能部件之间的数据传送。微处理器与其他部件之间进行信息交换的 I2C 总线称为外部 I2C 总线,又称系统 I2C 总线。外部 I2C 总线一般分为三组:
(1)地址I2C总线
用于传送地址信息,是单向的。
(2)数据I2C总线
用于传送数据,它一般具有双向传送功能,即可供其他部件将数据送至 CPU,也可供 CPU 将数据送至存储器或输入输出设备。
(3)控制I2C总线
它是系统中所有控制信号的传输线,有 CPU 送往存储器或输入输出设备的控制信号,也有输入 / 输出设备送至 CPU 的控制信号。
由于微型计算机采用了 I2C 总线结构,各功能部件均接在 I2C 总线上,因而存储器容量和外部设备的数量可以根据需要加以扩充,使得微型计算机的配置非常灵活。