1 从电路到集成电路
1.1 电路发展变化的趋势
(1)功率。电子设备越来越省电,待机时间越来越长,工作电压越来越低。
(2)体积。体积越来越小。
(3)功能。功能越来越强大。
1.2 微器件的出现
(1)电路的核心:开关控制、倍率控制。
(2)电子管、晶体管等。
1.3 集成电路的出现
(1)IC(integrated circuit,集成电路),就是使用微器件为积木,去搭建具备一定功能的一个电路板。
(2)以前没有微器件的时候,必须很大一块电路板才能实现一个电路功能(譬如一个加法器,完成加法运算)。然后有了微器件之后,这个电路板的体积变小了,越来越小,最后小到mm甚至更小,我们就把这个电路做在一起,用塑料外壳封装起来就形成了大家看到的IC芯片。
(3)芯片(IC、集成电路)其实就是:里面馅是电路,外面的壳就是绝缘体壳,里面的电路通过外壳上引出来的一些引脚(金属材料的)来与IC外部接轨。
(4)IC有多少个引脚,每一个引脚的作用是干嘛的,是IC设计制造的时候就已经决定的,我们拿到IC使用时要去读IC的数据手册来知道这个引脚怎么用。
2 计算机的核心设备CPU
CPU就是一块超大规模集成电路,CPU的本质就是电路。
2.1 CPU(Central Processing Unit,中央处理器)
(1)CPU = 运算器 + 控制器
(2)CPU = ALU + cache + Bus
(3)CPU = 汇编指令 + 寄存器
2.2 CPU的工作原理
(1)CPU通过总线从存储器取出指令到内部,然后译码,然后执行。
(2)一条指令包括:指令码+数据。
(3)执行指令反应为一个控制操作或者一个数学运算。
(4)给单片机编程其实就是给CPU写指令序列。
3 给单片机下个定义
3.1 计算机系统三大组成部分:CPU、内部存储器、IO
(1)单片机属于计算机的一种。
(2)IO就是input/output,也就是输入输出。譬如键盘、鼠标、触摸屏等就是输入设备,而LCD显示器、声卡等就是输出设备。
3.2 单片机的结构框图分析
1)我们来看单片机这个计算机系统的结构框图。
(2)框图中的方块是组成部件、箭头表示总线Bus。
(3)CPU处于单片机系统的核心位置,别的模块都通过总线和CPU进行关联。别的模块之间一般没有总线直接相连,有时候2个互相有关系的模块也会有总线直接相连。
(4)IO其实就是芯片上的引脚,不同的单片机型号有不同的IO数量和定义。
3.3 如何定义单片机
(1)单片机就是一台微型计算机。
(2)台式电脑或者笔记本电脑(这种计算机叫PC)也是一种计算机系统,这种计算机系统由很多个零部件组成。这些零部件由不同的厂商生产,可以去组合组装成一台电脑。
(3)单片机这台计算机的所有零件全部做在了一个IC内部,并且出厂前被塑料壳封装起来了。传统计算机中的主要部件单片机都有,都集成到内部去了。
(4)MCU的概念(参考词条:MCU),所以说大家看到:单片机、单片微型计算机、MCU、微控制器、微控制单元等,都是一个意思。
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