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计算机是怎样跑起来的 [:1700412624]
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计算机是怎样跑起来的 2.3 连接电源、数据和地址总线
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下面就开始布线。假想自己正在制作微型计算机，并按照如下的说明用红铅笔在电路图中描画相应的电路。
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首先连接电源。IC与普通电器一样，只有接通了电源才能工作。Z80 CPU、TC5517和Z80 PIO上都分别带有Vcc引脚和GND引脚。Vcc引脚和GND引脚用于为IC供电。下面请先将+5V电源连接到各个IC的Vcc引脚上，然后将0V电源连接到各个IC的GND引脚上。接下来还需要将+5V和0V连接到时钟发生器上，接通电源后这些IC和时钟发生器就可以工作了
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微型计算机所使用的IC属于数字IC。在数字IC中，每个引脚上的电压要么是0V，要么是+5V，通过这两个电压与其他的IC进行电信号的收发。用于给IC供电的Vcc引脚和GND引脚上的电压是恒定不变的+5V和0V，但其他引脚上的电压，会随着计算机的操作在+5V和0V之间不断变化
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稍微说一点题外话，只要想成0V表示数字0，+5V表示数字1，那么数字IC就是在用二进制数的形式收发信息。也正因为如此，二进制数在计算机中才如此重要。有关二进制的内容，本书不会详细介绍，但请先记住以下知识点：通常将1个二进制数（也就是数字IC上1个引脚所能表示的0或1）所表示的信息称为“1比特”，将8个二进制数（也就是8比特）称为“1字节”。比特是信息的最小单位，字节是信息的基本单位。这里制作的微型计算机是一台8比特微型计算机，因此是以8比特为一个单位收发信息的。
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下面回到正题，计算机以CPU为中心运转。CPU可以与内存或I/O进行数据的输入输出。为了指定输入输出数据时的源或目的地，CPU上备有“地址总线引脚”。Z80 CPU的地址总线引脚有16个，用代号A0-A15表示，其中的A表示Address（地址）,0-15表示一个16位的二进制数中各个数字的位置，0对应最后一位，15对应第一位。16个地址总线引脚所能指定的地址共有65536个，用二进制数表示的话就是0000000000000000-1111111111111111。因此，Z80 CPU可以指定65536个数据存储单元（内存存储单元或I/O地址），进行信息的输入输出
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一旦指定了存取数据的地址，就可以使用数据总线引脚进行数据的输入输出了。Z80 CPU的数据总线引脚共有8个，用代号D0-D7表示，D表示Data（数据），数字0-7与地址总线引脚代号的规则相同，也表示二进制数中各个数字的位置，Z80 CPU可以一次性地输入输出8比特的数据，这就意味着如果想要输入输出位数（比特数）大于8比特的数据，就要以8比特为单位切分这个数据
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作为内存的TC5517上也有地址总线引脚（A0-A10）和数据总线引脚（D0-D7）。这些引脚需要同Z80 CPU上带有相同代号的引脚相连。一块TC5517上可以存储2048个8比特的数据（如图2.6所示）。
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图2.6 TC5517的内部构造
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可是由于用于输入程序的指拨开关是以8比特为一个单位指定内存地址的，所以我们只使用TC5517上的A0-A7这8个引脚，并把剩余的A8-A10引脚连接到0V上（这些引脚的值永远为0）。虽然总共有2048个存储单元，最终却只能使用其中的256个，稍微有些浪费。下面就请诸位用红笔把Z80 CPU和TC5517的D0-D7以及A0-A7引脚分别连接起来
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计算机是怎样跑起来的 2.4 连接I/O
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下面开始连接I/O，只有了解作为I/O的Z80 PIO的结构，才能理解为什么要这样布线。诸位都知道“寄存器”这个词吗？寄存器是位于CPU和I/O中的数据存储器，Z80 PIO上共有4个寄存器，2个用于设定PIO本身的功能，2个用于存储与外部设备进行输入输出的数据
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这4个寄存器分别叫做端口A控制、端口A数据、端口B控制和端口B数据。所谓端口就是I/O与外部设备之间输入输出数据的场所，可以把端口（Port）想象成轮船装卸货物的港口。Z80 PIO有2个端口–端口A和端口B，最多可以连接2个用于输入输出8比特数据的外部设备（如图2.7所示）
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图2.7 Z80 PIO内部结构
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既然已经大体上了解了Z80 PIO的结构，下面开始布线，因为Z80 PIO上也有D0-D7的数据总线引脚，所以先把它们和Z80 CPU中带有同样代号的引脚连接起来，这样CPU和PIO就能使用这8个引脚交换数据了
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接下来要把Z80 PIO的和引脚分别连接到Z80 CPU的地址总线引脚A0-A1上，若表示IC引脚作用的代号上有横线，则表示通过赋予该引脚0（0V）可使之有效，反之若没有横线，则表示通过赋予该引脚1（+5V）可使之有效。因此，若赋予引脚1表示选中B，赋予0表示选中A；同样地，若赋予引脚1表示选中的是C（C即Control，表示控制模式），反之赋予0表示选中的是D（D即Data，表示数据模式）
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通过Z80 CPU的A0-A7（00000000-11111111共256个地址）地址总线引脚可选择内存（TC5517）中的存储单元。同样，使用Z80 CPU的A0-A1（00-11共4个地址）地址总线引脚可选择I/O（Z80 PIO）中的寄存器
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Z80 CPU的A8-A15地址总线引脚尚未使用，所以什么都不连接。在电路图中可以用代号NC（No Connection，未连接）表示引脚什么都不连接。IC上的引脚有些只用于输出，有些只用于输入，还有些是输入输出两用的。对于只用于输出的引脚，不需要使用时的处理方法是这个引脚什么都不连接；而对于只用于输入或输入输出的引脚，不需要使用时的处理方法是把这个引脚上的电压固定成+5V或0V