软件是怎样控制硬件的？
2022-08-26
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手机、智能电器、电脑、PLC、单片机等等，有一个共同的特点，就是他们都有构成计算机系统的核心部件，CPU，存储器和I/O接口。
如下图所示，以51单片机为例，软件代码安装在程序存储器，CPU，存储器和I/O接口之间有三条高速通道，分别是控制总线，地址总线和数据总线。
CPU通过控制总线发布命令，通过地址总线选择程序存储器单元，代码一条一条通过数据总线到达CPU译码器，根据代码命令，由CPU协调各方，把数据从I/O接口输入输出，实现设备控制。
接下来我们从大到小，层层深入，以单片机为例，看看计算机内部电路组成结构。
8051一位I/O口结构如下图所示。
可见其核心部件是一个D触发器构成的锁存器。
8个这样的电路组成了P1接口。
计算机处理的数据就是1、0组合，实际上0、1就是低电平和高电平，说白了就是电压信号。
如下图所示，计算机内部电路常用的D触发器，D触发器的/S端为低电平，Q=D，信号从D传送到Q，/R端为低电平，Q=0，复位。
D触发器内部主要元件就是与非门电路。
那么与非门电路内部什么样呢？
如下图，为TTL与非门内部电路，Y=/A.B，Y等于A与B的反。
例如，A=1，B=1，Y=0，当A=0，B=1，Y=1。
1是高电平，0是低电平。
当然，TTL门电路采用晶体管，属于电流控制型器件，功耗大，现在一般使用CMOS器件，电压控制型器件，功耗大为降低。
可以这么说，千千万万的三极管、MOS晶体管、二极管、电阻电容基本元件构成了门电路、D触发器这样的基本功能器件，千千万万的基本功能器件又组成了寄存器，缓存器，编译码器，运算器，控制器，又以他们为基础构成CPU，存储器和I/0接口，组成了计算机。
而其内部流动的是难以计数的0和1。
