Woraus besteht ein Mikrocomputer-Hardwaresystem?

Das Hardwaresystem besteht aus 5 Teilen: 1. Rechner, dessen Hauptfunktion darin besteht, Daten und Informationen zu berechnen und zu verarbeiten; 2. Controller, der das Nervenzentrum des Computers ist und alle Komponenten in der Maschine anweist, ihre Arbeit automatisch zu koordinieren 3. Speicher ist das Speichersystem des Computers, das nicht nur Informationen speichern, sondern auch verschiedene Informationen in das Computersystem aufnehmen und die gespeicherten Informationen lesen kann. 4. Eingabegerät, das zur Eingabe von Rohdaten und Programmen für deren Verarbeitung verwendet wird Zahlen in den Computer; 5. Ausgabegerät, das zum Empfangen von Computerdaten zur Anzeige, zum Drucken, zum Ton, zur Steuerung von Peripheriegeräten usw. verwendet wird.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Seit der Erfindung des ersten Computers ENIAC hat sich die Computersystemtechnologie stark weiterentwickelt, aber die Grundstruktur des Computerhardwaresystems hat sich nicht geändert und gehört immer noch zum Von-Neumann-Systemcomputer.

Die sogenannte Computerhardware bezieht sich auf die verschiedenen physischen Geräte, aus denen ein Computer besteht. Dabei handelt es sich um die tatsächlichen physischen Geräte, die sichtbar und greifbar sind und die wir in „Computer verstehen“ vorgestellt haben. Es umfasst den Host-Computer und die Peripheriegeräte des Computers.

Das Computer-Hardwaresystem besteht weiterhin aus fünf Funktionskomponenten: Recheneinheit, Controller, Speicher, Eingabegerät und Ausgabegerät.

1. Rechner

Die Hauptfunktion des Rechners in der Computerhardware besteht darin, Daten und Informationen zu berechnen und zu verarbeiten. Die Recheneinheit umfasst die folgenden Teile: allgemeines Register, Statusregister, Akkumulator und Schlüssel-Arithmetik-Logik-Einheit (ALU). Die Recheneinheit kann arithmetische Berechnungen (Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division) und logische Operationen (UND oder NICHT) durchführen.

Die Grundfunktionen der Arithmetic Logic Operation Unit (ALU) sind die vier arithmetischen Operationen Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division, logische Operationen wie AND, OR, NOT und XOR sowie Operationen wie Verschiebungen und Ergänzungen. Bei laufendem Computer werden die Operationen und Operationsarten der Recheneinheiten von der Steuerung bestimmt. Die vom Bediener verarbeiteten Daten stammen aus dem Speicher; die verarbeiteten Ergebnisdaten werden in der Regel an den Speicher zurückgesendet oder im Bediener zwischengespeichert. Zusammen mit der Control Unit bildet es den Kernbestandteil der CPU.

Recheneinheit ist eine Funktionskomponente in einem Computer, die Daten verarbeitet. Die Datenverarbeitung umfasst hauptsächlich arithmetische Operationen an Daten und logische Operationen an logischen Daten. Daher ist die Realisierung arithmetischer und logischer Operationen an Daten die Kernfunktion der Recheneinheit.

2. Controller

Der Controller und die Recheneinheit bilden zusammen die Zentraleinheit (CPU).

Der Controller ist das Nervenzentrum des Computers und steuert alle Komponenten der gesamten Maschine so, dass sie in automatisierter Koordination arbeiten. Unter der Steuerung des Controllers kann der Computer automatisch eine Reihe von Vorgängen entsprechend den vom Programm festgelegten Schritten ausführen, um bestimmte Aufgaben zu erledigen.

Der Controller kann als Gehirn und Kommandozentrale des Computers betrachtet werden. Durch die Integration und Analyse relevanter Daten und Informationen ermöglicht er den verschiedenen Komponenten des Computers, Anweisungen geordnet auszuführen.

Die Hauptkomponenten im Controller sind wie folgt:

①Befehlsregister: speichert Anweisungen aus dem Speicher.

②Decoder: Übersetzt den Operationscode in der Anweisung in ein Steuersignal.

③ Timing-Beat-Generator: Erzeugt Timing-Puls-Beat-Signale, damit der Computer rhythmisch und ordnungsgemäß arbeitet.

④Betriebssteuerungskomponenten: Kombinieren Sie Steuersignale, um jede Komponente zu steuern und den entsprechenden Vorgang abzuschließen.

⑤Anweisungszähler: Berechnen und zeigen Sie die Adresse der nächsten Anweisung an.

3. Speicher

Speicher ist, wie der Name schon sagt, das Speichersystem des Computers und der Notizblock im Computersystem. Im Gegensatz zu einem Notizblock kann der Speicher nicht nur Informationen speichern, sondern auch verschiedene Informationen im Computersystem aufnehmen und die gespeicherten Informationen lesen.

Speicher besteht aus Hauptspeicher und Hilfsspeicher. Der Hauptspeicher wird allgemein als Speicher bezeichnet und ist in zwei Teile unterteilt: RAM und ROM. Hilfsspeicher ist ein externer Speicher. Wenn der Computer jedoch Informationen im externen Speicher verarbeitet, muss er zunächst Informationen zwischen dem internen und externen Speicher austauschen.

Die Arbeitsweise des Hauptspeichers besteht darin, verschiedene Arten von Informationen entsprechend der Adresse der Speichereinheit zu speichern oder zu lesen, die zusammen als Zugriffsspeicher bezeichnet werden. Der Träger, der Speichereinheiten im Hauptspeicher sammelt, wird als Speicherbank bezeichnet. Jede Einheit in der Speicherbank kann Informationen speichern, die durch eine Folge von Binärcodes dargestellt werden. Die Gesamtzahl der Bits dieser Informationen wird als Wortlänge einer Speichereinheit bezeichnet . Es besteht eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen der Adresse einer Speichereinheit und den darin gespeicherten Informationen. Es gibt nur eine Einheitsadresse, die fest ist, aber die darin gespeicherten Informationen können ersetzt werden.

Der Binärcode, der jede Einheit angibt, wird als Adresscode bezeichnet. Wenn Sie nach einer bestimmten Einheit suchen, geben Sie zunächst deren Adresscode ein. Das Register, das diesen Adresscode vorübergehend speichert, wird als Speicheradressregister (MAR) bezeichnet. Um Informationen zu speichern, die aus der Speichereinheit des Hauptspeichers entnommen werden oder in einer bestimmten Speichereinheit gespeichert werden sollen, wird außerdem ein Speicherdatenregister (MDR) eingerichtet.

4. Eingabegeräte

Eingabegeräte und Ausgabegeräte sind Schlüsselgeräte für die Mensch-Computer-Interaktion.

Eingabegerät: Ein Gerät, das Daten und Informationen in den Computer eingibt. Es ist eine Brücke zwischen Computern und Benutzern oder anderen Geräten. Eingabegeräte sind eines der Hauptgeräte für den Informationsaustausch zwischen Benutzern und Computersystemen. Zu den Eingabegeräten zählen Tastaturen, Mäuse, Kameras, Scanner, Lichtstifte, Handschrifteingabetabletts, Joysticks, Spracheingabegeräte usw.

Eingabegerät (InputDevice) ist ein Gerät für die Interaktion von Menschen oder externen Geräten mit Computern. Es dient der Eingabe von Rohdaten und Programmen zur Verarbeitung dieser Zahlen in den Computer. Computer können eine Vielzahl von Daten empfangen, bei denen es sich um numerische Daten oder verschiedene nicht-numerische Daten wie Grafiken, Bilder, Töne usw. handeln kann, die über verschiedene Arten von Eingabegeräten zur Verarbeitung und Speicherung in den Computer eingegeben werden können und Ausgabe.

Das Aufkommen von Eingabegeräten wie Mäusen und Tastaturen hat zu weltbewegenden Veränderungen bei Computern geführt. Es gibt zwei Haupttypen existierender Mäuse: optische Mäuse und mechanische Mäuse. Mit der Maus können wir Koordinaten einfach auf dem Computerbildschirm positionieren und die Grafik- und Softwareverarbeitung gut bedienen, was für den Menschen den größtmöglichen Komfort bietet. Die Tastatur ist auch ein sehr wichtiges Eingabegerät. Die meisten Computeranweisungen werden über die Tastatur eingegeben.

5. Ausgabegerät

Das Ausgabegerät (Ausgabegerät) ist das Endgerät des Computerhardwaresystems. Es wird zum Empfangen der Ausgabeanzeige, des Druckens, des Tons und der Steuerung von Peripheriegeräteoperationen von Computerdaten verwendet. Es drückt auch verschiedene Berechnungsergebnisdaten oder Informationen in Form von Zahlen, Zeichen, Bildern, Tönen usw. aus.

Seine Besonderheit besteht darin, dass Computerinformationen in Form eines Bildschirms angezeigt werden können, was sehr intuitiv ist.

Zu den gängigen Ausgabegeräten gehören Monitore, Drucker, Plotter, Bildausgabesysteme, Sprachausgabesysteme, magnetische Aufzeichnungsgeräte usw.

Diese fünf Teile kooperieren miteinander und arbeiten zusammen.

Das einfache Funktionsprinzip besteht darin, dass das Eingabegerät zunächst externe Informationen (Programm und Daten) empfängt, der Controller Anweisungen zum Senden der Daten in den (internen) Speicher ausgibt und dann einen Befehl zum Abrufen von Anweisungen an den internen Speicher ausgibt. Mit dem Befehl „Instruction Fetch“ werden Programmanweisungen nacheinander an die Steuerung gesendet. Der Controller dekodiert die Anweisung und gibt Speicher-, Abruf- und Betriebsbefehle entsprechend den Betriebsanforderungen der Anweisung an den Speicher und die Recheneinheit aus. Die Recheneinheit berechnet und speichert die Berechnungsergebnisse im Speicher. Schließlich werden die Berechnungsergebnisse unter Einwirkung der von der Steuerung ausgegebenen Abruf- und Ausgabebefehle über das Ausgabegerät ausgegeben.

Die in Computersystemen verwendeten elektronischen Schaltkreise und physischen Geräte sind sichtbare und greifbare Einheiten, wie z. B. Zentraleinheiten (CPU), Speicher, externe Geräte (Eingabe- und Ausgabegeräte, E/A-Geräte) und Busse usw. .

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