计算机是怎样跑起来的[试读]
2.1 制作微型计算机所必需的元件
热身问答 在阅读本章内容前,让我们先回答下面的几个问题来热热身吧。 问题 初级问题 CPU 是什么的缩写? 中级问题 Hz 是表示什么的单位? 高级问题 Z80 CPU 是多少比特的CPU? 怎么样?被这么一问,是不是发现有一些问题无法简单地解释清楚呢?下面,笔者就公布答案并解释。 答案 初级问题: CPU是Central Processing Unit(中央处理器)的缩写。 中级问题: Hz(赫兹)是频率的单位。 高级问题: Z80 CPU是8比特的CPU。 解释 初级问题: CPU是计算机的大脑,负责解释、执行程序的内容。有时也将CPU称作“... 查看全部[ 2.1 制作微型计算机所必需的元件 ]
2.2 电路图的读法
在开始布线之前,先来介绍一下电路图的读法。在电路图中,用连接着各种元件符号的直线表示如何布线。电路中有些地方有交叉,但若只是交叉在一起的话,并不表示电路在交叉处构成通路。只有在交叉处再画上一个小黑点才表示构成通路。 本次制作的微型计算机工作在+5V的直流电下。虽然在实际的电路中要把+5V和0V连接到各个元件的各个引脚上,但是如果在电路图中也把这些地方都一一标示出来的话,就会因为到处都是+5V和0V的布线而显得混乱不堪了。所以要使用如图2.4所示的两种电路图符号来分别表示电路连接到+5V和连接到0V的情况。 IC的引脚(所谓引脚就是IC边缘露出的像蜈蚣腿一样的部分)按照逆时针方向依次带有... 查看全部[ 2.2 电路图的读法 ]
2.3 连接电源、数据和地址总线
下面就开始布线吧。请假想自己正在制作微型计算机,并按照如下的说明用红铅笔在电路图中描画相应的电路。 首先连接电源。IC与普通的电器一样,只有接通了电源才能工作。Z80 CPU、TC5517和Z80 PIO上都分别带有Vcc引脚和GND引脚。Vcc和GND这一对儿引脚用于为IC供电。下面请先将+5V电源连接到各个IC的Vcc引脚上,然后将0V电源连接到各个IC的GND引脚上。接下来还需要将+5V和0V连接到时钟发生器上。接通电源后这些IC和时钟发生器就可以工作了。 微型计算机所使用的IC属于数字IC。在数字IC中,每个引脚上的电压要么是0V、要么是+5V,通过这两个电压与其他的IC进行电信号... 查看全部[ 2.3 连接电源、数据和地址总线 ]
2.4 连接I/O
下面开始连接I/O。只有了解了作为I/O的Z80 PIO的结构,才能理解为什么要这样布线。诸位都知道“寄存器”这个词吗?寄存器是位于CPU和I/O中的数据存储器。Z80 PIO上共有4个寄存器。2个用于设定PIO本身的功能,2个用于存储与外部设备进行输入输出的数据。 这4个寄存器分别叫作端口A控制、端口A数据、端口B控制和端口B数据。所谓端口就是I/O与外部设备之间输入输出数据的场所,可以把端口(Port)想象成是轮船装卸货物的港口。Z80 PIO有2个端口,端口A和端口B,最多可以连接2个用于输入输出8比特数据的外部设备(如图2.7所示)。 既然已经大体上了解了Z80 PIO的结构,... 查看全部[ 2.4 连接I/O ]
2.5 连接时钟信号
正如前文所述,Z80 CPU和Z80 PIO的运转离不开时钟信号。为了传输时钟信号,就需要把时钟发生器的8号引脚和Z80 CPU的CLK(CLK即Clock,时钟)引脚、Z80 PIO的CLK引脚分别连接起来。时钟发生器的8号引脚与+5V之间的电阻用于清理时钟信号。 再插入一段题外话。诸位可以把Z80 CPU和Z80 PIO在时钟信号下运转的情景,想象成是它们在跟随着滴答滴答响的时钟同步做动作。据说19世纪英国的查尔斯•巴贝奇(Charles Babbage)曾向制造计算机的原型——分析机发起过挑战。分析机由齿轮组成,因当时科技水平的限制并未制造完成。可是如果把分析机改用电子元件制造出来的话... 查看全部[ 2.5 连接时钟信号 ]
2.6 连接用于区分读写对象是内存还是I/O的引脚
至此,我们已经先后把Z80 CPU连接到了TC5517和Z80 PIO上,这两次连接都使用了地址总线引脚A0和A1。如果仅仅这样连接,就会导致一个问题,当地址的最后两位是00、01、10和11时,CPU就无法区分访问的是TC5517中的存储单元,还是Z80 PIO中的寄存器了。 Z80 CPU上的MREQ(即Memory Request,内存请求)引脚和IORQ(即I/O Request,I/O请求)引脚解决了这个问题。当Z80 CPU和内存之间有数据输入输出时,MREQ引脚上的值是0,反之则是1。当Z80 CPU和I/O之间有数据输入输出时,IORQ引脚上的值是0,反之则是1。 若把TC... 查看全部[ 2.6 连接用于区分读写对象是内存还是I/O的引脚 ]
2.7 连接剩余的控制引脚
CPU、内存、I/O中不但有地址总线引脚、数据总线引脚,还有其他引脚,通常把这些引脚统称为“控制引脚”。之所以这样命名是因为这些引脚上输入输出的电信号具有控制IC的功能。现在Z80 CPU上只剩下9个控制引脚没有连接了,那么就再加把劲,继续用红铅笔把它们也连接到电路中吧。 首先把Z80 CPU的M1引脚(即Machine Cycle 1,机器周期1)和INT引脚(即Interrupt,中断)与Z80 PIO上标有相同代号的引脚连接起来。M1是用于同步的引脚,INT引脚是用于从Z80 PIO向Z80 CPU发出中断请求的引脚。所谓中断就是让CPU根据外部输入的数据执行特定的程序。有关中断的详细... 查看全部[ 2.7 连接剩余的控制引脚 ]
书名: 计算机是怎样跑起来的
作者: [日] 矢泽久雄
出版社: 人民邮电出版社
译者: 胡屹
出版年: 2015-5
页数: 272
定价: 39.00元
装帧: 平装
ISBN: 9787115392275