计算机是怎样跑起来的——2.7　连接剩余的控制引脚

CPU、内存、I/O中不但有地址总线引脚、数据总线引脚，还有其他引脚，通常把这些引脚统称为“控制引脚”。之所以这样命名是因为这些引脚上输入输出的电信号具有控制IC的功能。现在Z80 CPU上只剩下9个控制引脚没有连接了，那么就再加把劲，继续用红铅笔把它们也连接到电路中吧。 首先把Z80 CPU的M1引脚（即Machine Cycle 1，机器周期1）和INT引脚（即Interrupt，中断）与Z80 PIO上标有相同代号的引脚连接起来。M1是用于同步的引脚，INT引脚是用于从Z80 PIO向Z80 CPU发出中断请求的引脚。所谓中断就是让CPU根据外部输入的数据执行特定的程序。有关中断的详细内容将在第4章介绍，这里只需要先记住I/O可以中断CPU对程序的处理流程就可以了。 一旦把Z80 CPU的RESET引脚（即Reset，重置）上的值先设成0再还原成1，CPU就会被重置，重新从内存0号地址上的指令开始顺序往下执行。重置CPU可以通过按键开关完成。按键开关需要经过电阻接在+5V和0V之间。请仔细地观察这一部分的电路图，可以看出RESET引脚上平时是+5V（即1）。当按下按键开关时，RESET引脚就变成了0V（即0），而放开按键开关后又会回到+5V（即1）。电阻是为了防止短路而加入的，否则一旦按下了按键开关，+5V和0V就会直接接到一起发生短路。像这样通过加入电阻把+5V和0V连接起来的方法在电路图中随处可见（如图2.8所示）。 连接在RESET引脚上的电容，用于在电路接通电源时自动重置CPU。电容就好像一个充电电池，具有储存电荷的功能。在通电后的一刹那，由于电容正在充电，所以RESET引脚上的电压并不会立刻上升到+5V。而完成充电后，RESET引脚的电压会变为+5V，这样就相当于RESET引脚上的值从0变成了1，重置了一次CPU。 总线是连接到CPU中数据引脚、地址引脚、控制引脚上的电路的统称。使用快动开关可以使Z80 CPU的BUSRQ引脚（即Bus Request，总线请求）上的值在0和1之间切换。若将BUSRQ引脚的值设为0，则Z80 CPU从电路中隔离。当处于这种隔离状态时，就可以不通过CPU，手动地向内存写入程序了。像这样不经过CPU而直接从外部设备读写内存的行为叫作DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）。在诸位所使用的个人计算机里，硬盘等设备要读写内存时使用的就是DMA。 当Z80 CPU从电路中隔离后，BUSAK引脚（即Bus Acknowledge，响应总线请求）上的值就会变成0。也就是说，把BUSRQ引脚上的值设成0以后，还要确认BUSAK引脚上的值已经变成了0，然后才能进行DMA。请把BUSAK引脚分别连接到4个74367的G1和G2引脚上。有关74367的作用将在后面说明。 Z80 CPU的其他控制引脚并未使用。所以要把WAIT引脚和NMI引脚上的值设为1，即连接到+5V上。之所以在连接时加入电阻，是为了便于今后加入开关等元件。请诸位先记住一个词——上拉（Pull-up），指的就是像这样通过加入电阻把元件的引脚和+5V连接起来。剩下的HALT引脚和ASTB引脚什么都不连接。 Z80 PIO的PA0～PA7（PA表示Port A）以及PB0～PB7（PB表示Port B）用于与外部设备进行输入输出，所以稍后要把它们分别连接到指拨开关和LED上。对于剩下的几个引脚可以这样处理：将IEI引脚上拉，IEO引脚、ASTB引脚、ARDY引脚、BSTB引脚和BRDY引脚则什么都不连接。 到此为止，Z80 CPU、TC5517、Z80 PIO以及时钟发生器上要用到的引脚就都接入电路了。这意味着计算机主机系统的功能完成了。作为总结，表2.3汇总了这几块IC上引脚的作用以及电信号的输入输出方向（从各个IC的角度看）。 用红铅笔尝试布线的诸位觉得怎么样呢？虽然需要连接的电路有点多，但也并不是太复杂吧？其实计算机的工作原理非常简单。CPU在时钟信号的控制下解释、执行内存中存储的程序，按照程序中的指令从内存或I/O中把数据输入到CPU中，在CPU内部进行运算，再把运算结果输出到内存或I/O中。无论是小型的微型计算机，还是高性能的个人计算机，其工作原理都是相同的。