マイコンのハードウェアシステムは何で構成されていますか?

ハードウェア システムは 5 つの部分で構成されています: 1. データと情報を計算して処理することが主な機能である計算機; 2. コンピューターの中枢であり、マシン全体のすべてのコンポーネントを制御するコントローラー3. メモリはコンピュータの記憶システムであり、情報を保存するだけでなく、コンピュータ システム内の異なる情報を受け入れ、保存された情報を読み取ることもできます。 4. 生データを結合するために使用される入力デバイスコンピュータへの入力、およびこれらの数値を処理するプログラム 5. コンピュータのデータ出力の表示、印刷、音声の受信、周辺機器の動作の制御などに使用される出力デバイス。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

最初のコンピュータ ENIAC の発明以来、コンピュータ システム技術は大きく発展しましたが、コンピュータ ハードウェア システムの基本構造は変わっておらず、依然としてノイマン システム コンピュータに属しています。

いわゆるコンピュータ ハードウェアとは、コンピュータを構成するさまざまな物理デバイス、つまり「コンピュータを理解する」で紹介した、目に見えて触れられる実際の物理デバイスを指します。これには、コンピュータのホスト コンピュータと周辺機器が含まれます。

コンピュータ ハードウェア システムは、依然として、演算ユニット、コントローラ、メモリ、入力デバイス、出力デバイスという 5 つの主要な機能コンポーネントで構成されています。

1. オペレーター

コンピュータ ハードウェアにおけるオペレーターの主な機能は、データと情報を計算して処理することです。演算ユニットには、汎用レジスタ、ステータス レジスタ、アキュムレータ、およびキー算術論理ユニット (ALU) の部分が含まれます。演算子は、算術計算 (加算、減算、乗算、除算) および論理演算 (AND または NOT) を実行できます。

算術論理演算器(ALU)の基本機能は、加減乗除の四則演算、AND、OR、NOT、XORなどの論理演算、演算です。シフトや補完など。コンピュータが動作しているとき、演算器の動作や演算の種類はコントローラによって決定されます。オペレーターが処理したデータはメモリーから取得され、処理結果データは通常メモリーに送り返されるか、オペレーターに一時的に保管されます。コントロールユニットとともにCPUの中核部分を形成します。

電卓は、データを処理するコンピューター内の機能コンポーネントです。データ処理には主に、データに対する算術演算と論理データに対する論理演算が含まれます。したがって、データに対する算術演算および論理演算を実現することが演算装置の中核機能です。

2. コントローラー

コントローラーと演算装置は一緒になって中央処理装置 (CPU) を形成します。

コントローラーはコンピューターの中枢であり、マシン全体のすべてのコンポーネントに指示して、その作業を自動的に調整します。コントローラーの制御下で、コンピューターはプログラムによって設定された手順に従って一連の操作を自動的に実行し、特定のタスクを完了できます。

コントローラーはコンピューターの頭脳および指令センターとみなすことができ、関連するデータや情報を統合および分析することで、コンピューターのさまざまなコンポーネントが秩序ある方法で命令を完了できるようにします。

コントローラ内部の主なコンポーネントは次のとおりです。

①命令レジスタ: メモリから取得した命令を格納します。

②デコーダ: 命令内のオペレーションコードを制御信号に変換します。

③ タイミング ビート ジェネレーター: コンピューターをリズミカルかつ規則的に動作させるためのタイミング パルス ビート信号を生成します。

④動作制御コンポーネント: 制御信号を組み合わせて各コンポーネントを制御し、対応する動作を完了します。

⑤命令カウンタ: 次の命令のアドレスを計算して指します。

3. メモリ

名前が示すように、メモリはコンピュータのメモリ システムであり、コンピュータ システム内のメモ帳です。メモ帳とは異なり、メモリは情報を保存するだけでなく、コンピュータ システム内のさまざまな情報を受け入れ、保存された情報を読み取ることもできます。

メモリは主記憶と補助記憶で構成されており、主記憶は一般にメモリとして知られており、RAMとROMの2つの部分に分かれています。補助記憶装置は外部記憶装置ですが、コンピュータが外部記憶装置内の情報を処理するときは、まず内部記憶装置と外部記憶装置の間で情報を交換する必要があります。

メインメモリの動作方法は、記憶装置のアドレスに従ってさまざまな種類の情報を保存または読み出すことであり、総称してアクセスメモリと呼ばれます。主記憶の記憶単位を集めた担体をメモリバンクと呼びます。メモリバンクの各単位には、バイナリコードの列で表される情報を記憶できます。この情報の総ビット数を記憶単位の語長と呼びます。記憶装置のアドレスと記憶情報は１対１に対応しており、装置アドレスは１つだけ固定ですが、記憶情報は置き換え可能です。

各ユニットを示すバイナリコードをアドレスコードといいます。特定のユニットを検索する場合は、まずそのアドレス コードを指定します。このアドレスコードを一時的に格納するレジスタをメモリアドレスレジスタ（MAR）と呼びます。メインメモリの記憶部から取り出した情報や、ある記憶部に記憶する情報を記憶するために、メモリデータレジスタ（MDR）も設けられる。

4. 入力デバイス

入力デバイスと出力デバイスは、人間とコンピューターの対話のための重要なデバイスです。

入力デバイス: コンピュータにデータや情報を入力するデバイス。これは、コンピュータとユーザーまたは他のデバイスとの間の架け橋です。入力デバイスは、ユーザーとコンピュータ システム間の情報交換のための主要なデバイスの 1 つです。キーボード、マウス、カメラ、スキャナ、ライトペン、手書き入力タブレット、ジョイスティック、音声入力デバイスなどはすべて入力デバイスです。

入力デバイス (InputDevice) は、人間または外部がコンピューターと対話するためのデバイスで、生データとこれらの数値を処理するプログラムをコンピューターに入力するために使用されます。コンピュータは、数値データや、グラフィックス、画像、音声などのさまざまな非数値データを含むさまざまなデータを受信し、処理のためにさまざまな種類の入力デバイスを介してコンピュータに入力できます。そして出力します。

マウスやキーボードなどの入力デバイスの出現は、コンピューターに地球を揺るがす変化をもたらしました。既存のマウスには、光学式マウスと機械式マウスの 2 つの主なタイプがあります。マウスを使用すると、コンピュータ画面上の座標を簡単に配置でき、グラフィックスやソフトウェア処理をうまく操作でき、人間にとって非常に便利です。キーボードも非常に重要な入力デバイスであり、コンピューターの命令のほとんどはキーボードから入力されます。

5. 出力デバイス

出力デバイス (Output Device) は、出力表示、印刷、サウンド、コンピュータのデータ管理や周辺機器の操作などまた、さまざまな計算結果のデータや情報を数字、文字、画像、音声などの形で表現します。

コンピュータの情報を絵で表示できるのが特徴で、非常に直感的です。

一般的な出力デバイスには、モニター、プリンター、プロッター、画像出力システム、音声出力システム、磁気記録装置などが含まれます。

これら 5 つの部分は相互に連携して動作します。

その単純な動作原理は、最初に入力デバイスが外部情報 (プログラムとデータ) を受け取り、コントローラーがデータを (内部) メモリに送信する命令を発行し、次に命令フェッチ コマンドを発行することです。内部メモリに保存されます。命令フェッチコマンドにより、プログラム命令が 1 つずつコントローラに送信されます。コントローラは命令をデコードし、その命令の動作要件に応じてメモリや演算器に格納、取得、演算命令を発行し、演算器は演算を行い、演算結果をメモリに格納します。最後に、コントローラが発行するフェッチおよび出力コマンドの作用により、計算結果が出力デバイスを介して出力されます。

コンピュータ システムで使用される電子回路と物理デバイスは、中央処理装置 (CPU)、メモリ、外部デバイス (入出力デバイス、I/O デバイス)、バスなどの目に見えて有形のエンティティです。 。

さらに関連する知識については、FAQ 列をご覧ください。

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