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计算机是怎样跑起来的 [:1700412621]
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计算机是怎样跑起来的 本章重点
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要想彻底掌握计算机的工作原理，最好的方法就是自己搜集零件，试着组装一台微型计算机。微型计算机（MicroCom）是Micro Computer的缩写，字面含义是微小的计算机，但一般也可用于指代IC元件外露的、用于控制的计算机。因为要制作一台真正的微型计算机既花时间又花钱，所以本章就在纸上体验一下微型计算机的制作过程。需要准备的只有图2.1所示的电路图和一根红铅笔。将电路图复印下来后，请一边想象着元件之间传输信号的作用，一边用红铅笔画出笔者所介绍的电路，以此来代替实际的布线环节。当所有的电路都描红了，微型计算机也就完成了。
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虽然只是描了描线，却一样能学到很多知识，甚至可以说了解了计算机的工作原理。从此之后不但消除了对硬件的恐惧感，而且还会感到和计算机更加亲近了。请一定要借此机会体验微型计算机的制造过程。
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图2.1 Z80微型计算机的电路图
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计算机是怎样跑起来的 [:1700412622]
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计算机是怎样跑起来的 2.1 制作微型计算机所必需的元件
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首先让我们来收集元件。制作微型计算机所需的基础元件只有3个：CPU、内存和I/O，每种元件都是作为一块独立的IC在市场上出售的。CPU是计算机的大脑，负责解释、执行程序。内存负责存储程序和数据,I/O是Input/Output（输入/输出）的缩写，负责将计算机和外部设备（周边设备）连接在一起
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这里我们使用Z80 CPU作为微型计算机的CPU，TC5517作为内存，Z80 PIO作为I/O，Z80 CPU是一款古老的CPU，在NEC的PC-8801、SHARP的MZ-80等8比特计算机广泛应用的时代，曾以爆炸般的速率普及过。TC5517是可以存储2K的8比特数据的内存，在计算机的世界里，K表示210=1024,TC5517的容量是8比特*2*1024=16384比特，即2K字节。虽然这点容量与诸位使用的个人计算机比起来相关悬殊，但对于用于学习的微型计算机来说绰绰有余了。Z80 PIO作为I/O，经常与Z80 CPU一起使用。正如其名，PIO（Parallel I/O，并行输入/输出）可以在微型计算机和外部设备之间并行地（一排一排地）输入输出8比特的数据。在计算机爱好者们沉浸在制作微型计算机的那个年代，这些元件都是常见的IC。要事先说明，这里制作的微型计算机终归只是用于学习的模型，并没有什么实用的价值。
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为了制作微型计算机，除了CPU、内存和I/O，还需要若干辅助元件。
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为了驱动CPU运转，称为“时钟信号”的电信号是必不可少的。这种电信号就好像带有一个时钟，滴答滴答地每隔一定时间就变换一次电压的高低（如图2.2所示）。
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图2.2 时钟信号的波形图
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输出时钟信号的元件叫“时钟发生器”。时钟发生器中带有晶振，根据其自身的频率（振动的次数）产生时钟信号。时钟信号的频率可以衡量CPU的运转速度，这里使用的是2.5MHz的时钟发生器
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用于输入程序的装置也是必不可少的。在这里我们通过拨动指拨开关来输入程序，指拨开关是一种由8个开关并排连在一起构成的元件（如照片2.1a所示）。输出程序执行结果的装置是8个LED（发光二极管）。到此为止，主要的元件就都备齐了
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剩下的就是细碎的元件了。表2.1是所需元件的一览表。里面包含了之前介绍过的元件。请浏览一遍，所需元件表中的74367和7404也是IC，用于提高连接外部设备时的稳定性
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电阻是用于阻碍电流流动、降低电压值的元件。为了省去布线的麻烦，这里也会使用将8个电阻集成到1个元件中的集成电阻（如照片2.1b所示）。电阻的单位是欧姆，电容是存储电荷的元件，衡量存储电荷能力的单位的F（法拉），要让微型计算机运转起来，5V（伏特）的直流电源是必不可少的。于是还需要使用一个叫做“开关式稳压电源”的装置，将220V的交流电变成5V的直流电
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照片2.1 指拨开关和集成电阻
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表2.1 本次用到的制作微型计算机的元件
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(1)Z80 CPU,数量1,CPU(8比特 CPU)
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