ARM开发（一）预备知识——半导体器件，模拟数字部分，计算机组成及原理

一预备知识点

1.半导体器件

（1）半导体器件的开关特性

        逻辑0和1：数字电子电路中用高，低电平来表示。

        获得高，低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通，截至（即开，关）两种工作状态

（2）二极管

二极管符号：   

总结：

        将一个PN结封装并引出电极后就构成二极管。二极管加正向电压时，产生扩散电流，电流与电压成指数关系；加反向电压时，产生飘逸电流，其数值很小；体现出单导电性。

        特殊二极管也具有单向导电性。利用PN结击穿时的特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管 ，利用PN结的光敏性可制成光电二极管。

（3）三极管

区分：发射极指向基极就是PNP

          基极指向发射极就是NPN

三极管符号：

概念：

        三极管具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

        晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。根据三极管工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作状态。

（4）MOS管（场效应管）

        MOS管符号：

概念：

        场效应管分为结型和绝缘栅型两种，每种类型又分为N沟道和P沟道两种，同一沟道的MOS管又分为增强型和耗尽型两种形式。

功能：

        MOS管主要是为配件提供稳定的电压，所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。其中在CPU与AGP插槽附近各安排一组MOS管，而内存插槽则共用了一组MOS管，MOS管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。
        1、MOS工作在导通区或者截止区的时候可以当开关使用。外加PWM信号可以用于调压，电机调速等方面。
        2、几个MOS管搭配可以起到单向导通的作用(类似二极管单向导通)，比二极管有优势的地方是压降小、功耗低，导通电流大。低电压大电流的情况下优势更明显;
        3、工作在可变电阻区的时候可以当一个电阻使用，一般集成芯片中的电阻就是使用这种方式的电阻，优势是生产方便，体积小巧。
        4、工作在可变电阻区还可以起到放大的作用，与三极管放大电路类似。

优点：

                  场效应管属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点           

2.模拟数字部分

 （1）.“与”运算及“与”门

 （2）.“或”运算及“或”门

 （3）.“非”运算及“非”门

3.计算机组成原理部分

（1）.硬件

                计算机的实体部分，可以实现计算机最基本的操作行为。

        计算机系统的硬件组成

1）输入设备

        输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。常用的有键盘，鼠标，扫描仪等。

2）输出设备

        输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。常用的有显示器，打印机，绘图仪等。

3）存储器

        存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。

                                                        三级存储系统

                      

               -1.高速缓冲存储器（Cache）

                                cpu可以直接访问，用来存放当前正在执行的程序中的活跃部分，以便快速地向cpu提供指令和数据。

                -2.主存储器

                                可由cpu直接访问，用来存放当前正在执行地程序和数据。

                -3.辅助存储器

                                设置在主机外部，cpu不能直接访问，用来存放暂时不参与运行地程序和数据，需要时在传送到主存

4)存储器地层次结构

                                                                

5）运算器   

                运算器是对信息进行处理和运算的部件，经常进行的运算是算数运算和逻辑运算，因此运算器的核心技术是算术逻辑运算部件ALU

                  运算器中有若干个寄存器（如累加寄存器，暂存器等）    

                                

 

6）控制器   

                控制器是整个计算机的指挥中心

                控制器中主要包括时序控制信号形成部件和一些专用的寄存器

                                      

 

7）计算机总线结构

        将各大基本部件，按某种方式连接起来就构成了计算机的硬件系统。

        目前许多计算机的各大基本部件之间是用总线（Bus）连接起来的。

        总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送接收各部件地信息。

  1.单总线结构

                                                

 

  2.多总线结构

                                                

 

                                                        

（2）.软件

                使计算机实现各种功能的程序集合，包括系统软件，应用软件两大类

计算机系统=硬件系统+软件系统

硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂，硬件和软件相辅相成，是不可分割的好基友。

4.ARM系统组成和原理

1.取指令阶段

2.译码过程   

3.执行

tips（机器码是乱写的，这是个例子）