简单的计算机硬件原型特点小结

一、常用简写

IC:计算机内部元件

主要IC

  • CPU:中央处理器,相当于计算机的大脑
  • I/O:负责把键盘、鼠标、显示器等周边设备和主机连接在一起,实现数据的输入与输出
  • 内存:存储指令和数据

如何更加生动地理解呢?
计算机最基本的功能就是输入数据、处理数据、输出数据,而CPU、I\O和内存配合,正是为了完成这样的步骤。
我个人喜欢将计算机想象成加工工厂,I\O作为传送带将需要的零件运送进来,内存存放零件和图纸,CPU按照图纸加工零件,最后再由I\O运送出厂。

IC引脚

  • Vcc与GND:用于为IC供电
  • A:Address,即地址,代表地址总线引脚,指定输入输出数据时的源头或目的地
  • D:Data,即数据,代表数据总线引脚,用该引脚进行数据的输入输出
  • P:Port,即端口,I\O与外部设备之间输入输出数据的场所
  • C:Control,即控制模式,
  • NC:No Connection,表示该引脚什么都不连接
  • CLK:Clock,即时钟,通过时钟引脚保证CPU和I\O的频率同步
  • MREQ:Memory Request,内存请求
  • IORQ:I\O Request,I\O请求,和MREQ一起,负责区分访问对象是内存还是I\O
  • CE:Chip Enable,选通芯片,设置IC的激活状态
  • RD:Read,输入引脚
  • WE:Write,输出引脚
  • 控制引脚
    • M1:Machine Cycle 1,机器周期1
    • INT:Interrupt,中断
    • RESET:Reset,重置。先设置为0,再还原为1,可以重置CPU
    • BUSRQ:Bus Request,总线请求,可以设置DMA(直接存储器访问,不通过CPU进内存)模式
    • BUSAK:Bus Acknowledge,响应总线请求

二、原型制作步骤总结

1. 连接电源、数据和地址总线

1.1 连接CPU、内存和I\O的Vcc引脚和GND引脚
1.2 连接CPU与内存之间的地址总线引脚和数据总线引脚

2. 连接I\O

2.1 连接CPU与I\O的数据总线引脚
2.2 连接I\O的寄存器与CPU的地址总线引脚

3. 连接时钟信号

3.1 连接时钟发生器与CPU、I\O的CLK引脚

4. 连接用于区分读写对象是内存还是I\O的引脚

4.1 将CPU的MREQ引脚连接至内存的CE引脚
4.2 将CPU的IORQ引脚连接至I\O的CE引脚和IORQ引脚上
4.3 连接CPU的RD引脚与内存的RD引脚
4.4 连接CPU的WR引脚与I\O的WE引脚

5. 连接剩余的控制引脚

5.1 连接CPU与I\O的M1引脚和INT引脚
5.2 连接CPU的RESET、BUSRQ和BUSAK引脚

6. 连接外部设备,通过DMA输入程序

7. 连接用于输入输出的外部设备

8. 输入测试程序并进行调试