Как подключить микропроцессор к компьютеру

Обновлено: 07.07.2024

Перед вводом микропроцессорной системы в эксплуатацию, установке нового оборудования или нового программного обеспечения производят конфигурирование системы, т.е. каждому устройству в зависимости от его значения, особенностей функционирования и объемов пересылаемой информации выделяются необходимые ресурсы. Современные операционные системы (UNIX, Linux, Windows, OS/2 и др.) обычно производят начальное конфигурирование системы автоматически при включении питания и при вводе в эксплуатацию новых блоков – так называемая система поддержки “PlugandPlay”.

Микропроцессорным набором называется группа больших интегральных схем, совместимых по быстродействию, напряжению питания, уровням логических сигналов, позволяющие создавать законченные микропроцессорные информационно-управляющие системы различной степени сложности.
В состав микропроцессорных наборов, кроме микропроцессора, входят программируемые БИС и вспомогательные микросхемы средней степени интеграции (шинные формирователи, тактовые генераторы и ряд других). Номенклатура микропроцессорных наборов как отечественного, так и зарубежного производства постоянно расширяется, к ним можно отнести отечественные наборы серий 580, 589, 588, 1810 и др. Степень интеграции различных узлов МПСУ в единую БИС и СБИС увеличивается. В настоящее время можно выделить БИС микропроцессора, объединенную с математическим сопроцессором и быстрой памятью первого уровня (cash-memory) и БИС периферии, включающую порты ввод

Основные компоненты компьютерной системы подключаются непосредственно к системному блоку. Это значит, что вначале нужно распаковать именно его, а затем последовательно подсоединять к нему другие компоненты.
Ничего не включайте сразу же в розетку электросети. При распаковке каждого элемента компьютерной системы обязательно убедитесь, что его выключатель находятся в положении “Выключено”.
Если в инструкции к устройству специально не оговорено обратное, лучше подключать его к системному блоку в выключенном состоянии. Однако из этого правила существуют исключения — будьте внимательны!
Клавиатура и мышь
Шнуры клавиатуры и мыши вставляются в соответствующие разъемы на задней панели системного блока. Они выглядят очень похоже, но на самом деле отличаются, и главное, что бросается в глаза, — они разного цвета. Постарайтесь их не перепутать; в противном случае ни одно из этих устройств работать не будет.
Если вы используете клавиатуру или мышь с разъемом USB, включайте их в любой доступный USB-порт на задней панели.
Клавиатуру и мышь с разъемом USB можно совершенно безопасно подключать к работающему компьютеру, однако этого лучше не делать для устройств с обычными разъемами.
Принтер
Чтобы компьютер и принтер работали совместно, достаточно соединить их специальным кабелем (стандартным или USB). Неважно, используется традиционный кабель или кабель USB, в любом случае на его концах будут различные штекеры: один для подключения к компьютеру, другой— к принтеру. Поэтому вам не удастся перепутать их при подключении принтера к системному блоку.
Если принтер оснащен сразу двумя портами подключения к ПК— стандартным и USB, для работы выбирайте последний.
Принтеры также могут быть доступны через компьютерную сеть, однако в этой книге данный вопрос не обсуждается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Я научился создавать программы на языке ассемблер, тестировать микропроцессорные системы применять их устанавливать и конфигурировать, и еще также подключать периферийные устройства.

В наше время практически все, хоть раз в жизни, слышали слово микроконтроллер . Различная автоматизация стала частью нашей жизни и нас окружают различные "умные" вещи, даже роботы стали перестают быть экзотикой.

Естественно, что многим, далеко не только профессионалам, интересно попробовать свои силы и использовать микроконтроллеры в своих конструкциях. Но на практике это оказывается не так просто. Самым трудным, как всегда, бывает первый шаг. Но и дальше возникает не мало сложностей и непонимания. Почему так? Почему часто считается, что начать использовать микроконтроллеры трудно?

Да, в ВУЗах есть соответствующие специальности. Да, про микроконтроллеры написано уже очень много. И, тем не менее, бывает, что даже хороший программист или электронщик, никогда не работавшие с микроконтроллерами, испытывают затруднения при первой встрече с ними.

Давайте попробуем разобраться, так ли все сложно. Эта статья начинает новый цикл, посвященный микроконтроллерам и ориентированный на любителей и новичков. То есть на тех, кто раньше не использовал микроконтроллеры, но очень хочет с ними познакомиться.

В отличии от многих книг и статей я не буду сводить все к подробному описанию конкретной микросхемы. Я попробую описать ситуацию в целом, что бы у читателя возникло понимание, откуда что берется, почему именно так, и что вообще с этим делать.

Эти статьи не будут, как и всегда, являться учебниками . Это не будет переводом документации. Это будет наглядное (надеюсь) описание, но с учетом специфики Zen. Я постараюсь свести к минимуму использование математики, знаю, многие ее не любят. При этом я буду стараться приводить достаточно много иллюстраций. Статьи будут не всегда "каноническими". Это продиктовано и целевой аудиторией (далеко не только, да и не столько, специалисты) и спецификой Zen.

Поскольку тема микроконтроллеров очень большая и сложная, я не смогу описать "вообще все". Я буду предполагать, что читатель обладает некоторыми знаниями и способностями:

Имеет, как минимум, базовое представление о программировании. Достаточно будет даже знаний в объеме средней школы.
Обладает, как минимум, базовыми знаниями об электричестве (ток, напряжение, закон Ома, сопротивление, емкость) и полупроводниках (p-n переход, диод, транзистор). Достаточно знаний в объеме средней школы.
Действительно хочет понять, как микроконтроллеры устроены, как работают, как их применять.
Готов заниматься сам, читать, искать недостающую информацию. То есть, не является пассивным слушателем (читателем).

Это нужно, что бы не объяснять совсем уж базовые и, надеюсь, общеизвестные понятия вроде циклов в программировании и принципах работы транзисторов.

Однако, пора переходить к делу. Эта, первая, статья цикла будет в основном описательной. Сначала нам нужно разобраться, что вообще такое "микроконтроллер". И тут не обойтись без небольшого исторического экскурса, без которого будет сложнее понять дальнейший материал.

С чего все начиналось

Нет, я не буду углубляться в "седую древность". Нам достаточно заглянуть в те времена, когда появился термин Вычислительная Машина .

Развитие электротехники уже привело к появлению устройств автоматики еще до появления первых вычислительных машин. Это были релейные автоматы. Развитие электроники добавило к электромеханическим реле сначала ламповые схемы, а потом и полупроводники. Устройства автоматики стали сложнее, но они по прежнему строились на "жесткой логике". То есть, после изготовления под конкретное применение схема автомата оставалась неизменной. Если требовалось изменение функционала нужно было разрабатывать новую схему и изготавливать новое устройство. Добавление различных переключателей позволяло несколько менять работу устройства, но принципиально ничего не меняло.

И вот появились вычислительные машины. Их принципиальным отличием от всего ранее существовавшего была программа. Именно программа позволила менять их функционирование без необходимости изменять схему. Не суть важно, как именно было представлена программа, набором перемычек или отверстиями на бумажной ленте.

О микропроцессорах написано столько, что что-то новое написать - задача совершенно невозможная.

Попробую. Скажем, так - чтобы было понятно на уровне электрика.

Статья не о том, как программировать, а о том «как это устроено». Возможно, самонадеянно прозвучит, но если Вас напрягает само слово микропроцессор, а хочется с ним на Ты - советую дочитать. тогда сможете куда проще понимать остальные сотни сайтов по теме.

Вообще-то слово микропроцессор для этой темы не совсем корректное - правильнее будет микроконтроллер. Процессор там хоть и главная, но совсем не единственная вещь.

Тем более, что там это(процессорный модуль) самая последняя вешь , про которую нам надо что-то знать и понимать.

Устроено это примерно так -

Ну да, это швейцарский нож. Микропроцессор - полная аналогия .Корпус(тело ножа) - это процессор, а все эти раксрывающиеся штучки - это модули процессора (периферия) - инструменты. Их точно так же как у ножа , можно подключать (извлекать) - нужные. какие-то не будут использованы никогда.

Какие инструменты там бывают:

1. Тактовый генератор - единственная ненужная нам вешь,с которой придется разбираться. ее надо уметь включать и настраивать - выдает импульсы, в такт которым работает все остальное - вроде сердца.

2. Порты дискретного входа-выхода.

Условно - если включены как входы - то это кнопки, которыми можно включать-выключать то, чем будет управлять микропроцессор.

Если как выходы - то к ним подключаются(через Ваши схемы) все эти моторы, пускатели, реле, светодиоды, лампочки.

3. АЦП (ADC) - встроенный вольтметр 0-5в

4. ШИМ (PWM) - настраиваемый встроенный генератор. Нужная вещь, о ней потом как-нибудь.

5. ЦАП (DAC) - нечто вроде регулятора напряжения, выдаюшего от 0 до 5в.

6. Таймеры - умеют выдавать временные импульсы запрограмированной длительности..

7. Флеш- память - позволяет хранить всякие данные, даже когда процессор выключен. Пока не нужна.

8. Последовательные порты - модули для связи с умными внешними устройствами типа компов или других микропроцессоров.

Всех этих устройств обычно бывает в одном микропроцессоре по несколько штук. на все (почти) случаи жизни.

Реально разнообразной периферии гораздо больше - море, но в 90% случаев - ипользуются только те, что я назвал.

Внутри это устроено так :

Фиолетовые кружки и большой квадрат - это то, что мы видим, когда глядим на микропроцессор. Квадрат - это корпус, а кружки - ноги. Они еще называются Пины (Pin, вывод)..

Я изобразил шестиногий микропроцессор, чтобы было проще объяснять, в реале мне таких не попадалось.. самое меньшее - 8. а вверх - бывают и 100-ногие и 200.

Две ноги всегда имеют одно назначение - питания.

- земля (масса, минус, Vss, GND - это все названия одного и того же)

У меня это нога под номером 6..

- питание (плюс, power,Vdd, Vcc) - у меня - нога под номером 3.

Узнать, где какие - надо скачать руководство по микросхеме ( Даташит, datasheet) - там есть рисунок микросхемы - где расписано какие для чего..

Остальные выводы могут иметь несколько назначений. На картинке (такие картинки на сленге называются распиновки) напротив каждого вывода - несколько обозначений через косую черту - это устройства , которые к этой ноге можно подключить. Если буду писать продолжение - то распишу, как это читать.

Перейдем с устройству микросхемы. красный прямоугольник в центре - это собственно и есть процессор.

У него есть каналы связи (грубо - провода ) со всеми остальными устройствами микропроцессора.

Занят он обычно тем, что читает по одной строчке записанную в него программу, и выполняет записанные в них действия.

1. проверить нажата ли кнопка 1.

2. если не нажата, вернуться на строчку 1 и опять проверить кнопку 1.

3. если нажата - включить светодиод..

4. Проверить кнопку 2

5 если не нажата, вернуться на строчку 4 и опять проверить кнопку 2.

6 если нажата, выключить светодиод и вернуться на строчку 1.

Считает (процессор же вроде) он . мало, в основном его роль - этакий дипетчер.

Далее - синие квадратики - это устройства периферии. Я о них писал чуть выше. ЦАП, АЦП, Порты ввода-вывода.

О Самых нужных по-порядку.

Самые нужные - это , конечно, порты дискретного ввода-вывода (два режима) .

Режим ввода - к ним подключаются все устройства, которые выдают два состояния - включено и выключено.

Это кнопки, тумлера, разные датчики на срабатывание . и тому подобные.

Режим вывода - к такому устройству подключаем реле, ламочки, светодиоды - все то, чему для управления требуется всего 2 состояния - включено и выключено. В отличие, например, от мотора подачи проволоки полуавтомата - ему для регулирования оборотов требуется регулирование напряжения питания. Для этого существуют ЦАП и ШИМ. Певый меняет( по написанной Вами программе) на подключенном выводе напряжение от 0 до 5в. Прогоняем через усилитель - и получаем программный регулятор.

Далее - как это все работает и организовывается. Очень просто. хм. Видите зеленые квадратики - это аналоги выключателей. Называются они по умному -- регистры управления,биты, фузы, фьюзы, fuse...

Чтоб было понятно - представьте, что это просто тумблера вкл-выкл. И сразу становятся понятно, что надо сделать, чтобы использовать то или иное устройство. Скажем, делаем мы вольтметр - т.е. к процессору и одной из ног надо подключить АЦП.. Включаем АЦП 1 - «тумблером » F5 подключаем вход АЦП 1 к ноге 2 (pin2), а «тумблером » F15 включаем сам модуль АЦП. Вот и все.. все просто. аналогично со всеми другими ногами.

На самом деле - этих фузов-битов много ..сотни. тот же АЦП - надо его настроить, установить дительность цикла измерений, включить ему источник опорного сигнала. все это делается включением в нужное положение соответствующих фузов. Зачем это все так ?

Ну, скажем, ног у микропроцессора ограниченное количество (их всегда не хватает) - и поэтому возможность подключать к ним нужные устройства - жизненная необходимость. И держать включенными все устройства смысла нет - электропотребление растет. поэтому их выключают.

А уж количество возможных функций у модулей. даже интересно порой, чего курили разработчики, когда их придумывали. Но еще страньше - по мере жизни все они становятся нужны.. привыкаешь.

Далее. Понятно, что такое количество тумблеров на микросхеме размером с четверть ногтя никак не уместить. кроме того, надо, чтобы их мог включать-выключать и сам процессор микросхемы, а рук у него нет.

ПОэтому включение-выключение осуществляется установкой в ноль или единицу (0-1) битов-ячеек памяти процессора, той же, в которую записывается программа. А в процессор жестко зашито еще на заводе - какая ячейка-бит чему соответствует. Эти ячейки-биты (ну, или фузы - одно и то же) - для нашего микропроцеесора объединены в группы по 8 шт. Эти группы-то и называются умным словом Регистры . объединяются в регистры они по принципу логического соответствия (не ищите там скрытый секретный смысл) - т.е. фузы относящиеся к настройке АЦП 1, обычно находятся в одном регистре.

Но тут есть ньюанс - процессор не настолько умный, чтобы догадываться, чего вам надо - поэтому, если вы к одной и той же ноге подключите 2 устройства - одно из них работать не будет ( по закону подлости - именно то, которое нужно).

Все это - ноги-фузы-регистры очень подробно и правильно расписаны в даташите - книжке минимум страниц на 200. каждое слово в которой - важно(не шучу). обычно на английском, что делает секс с ними (фузами-регистрами) более изысканным.

Но те процы, которы нужны начинающим, обычно имеют переведенные даташиты, так же как и компиляторы .. Если кому надо - я могу расписать.

И теперь последнее - как эти биты-фузы там внутри микросхемы установить.

Посмотрите на 2-ю картинку - видите там два устройства-модуля PRG1 и PRG2. Сюда подключается программатор.. Т.е. вы на своем ПК в специальной программе удобно и комфортно (ага. особенно сначала) расставляете все эти переключатели, пишете остальную программу - а потом с помощью программатора через эти ноги заливаете все в микопроцессор. но это, как и программирование уже отдельная тема. тут у меня задача объяснить устройство и дать основные (когда-то пугавшие меня) понятия.

Сами видите - все просто.

Зы. Коллегам -- я в курсе :) , что чипы бывают и на 3.3в, что регистры- это байты, а входы программатора - один модуль, а не 2 , и проч.. и проч. Но если бы я начал это все оговаривать - вышло бы страниц на 300.. кто это будет читать. да и зачем.. не все сразу.

Материнская плата – это основной элемент любого компьютера, к которому подключаются другие компоненты системы (планки оперативной памяти, жёсткие диски, видеокарты и т.д.). От того насколько правильно вы их подключили зависит работоспособность компьютера.

Про подключение элементов ПК к материнке

Вы можете подключать эти компоненты в любой последовательности, но всё же изначально рекомендуется подключить блок питания, дабы иметь возможность отслеживать работоспособность системы. К тому же, некоторые компоненты требует подключение не только к материнской плате, но и к блоку питания.

Этап 1: Подключение блока питания

Блок питания – это одни из главных элементов любого компьютера. Его желательно подключить в первую очередь. Подключение происходит при помощи специального кабеля на с 24 контактами (24 pin). Также есть варианты, где главный кабель имеет вид 20+4, то 20 контактов основных и ещё 4 дополнительных. Когда будете производить установку, то ни в коем случае не подключайте блок питания к электросети.

Помимо основных контактов на блоке питания есть и дополнительные, которые нужны для подвода питания для винчестера, процессора, видеокарты и т.д. На данном этапе вы будете работать с основным кабелем на 24 контакта.

Найдите его. Он самый крупный среди всех кабелей, плюс, иногда может выделятся цветом или обозначаться соответствующей надписью. Аналогично нужно найти под него разъём на материнской плате. Он тоже крупнее остальных и может носить определённые пометки. Просто подключите провод к этому разъёму и всё. Удостоверьтесь, что кабель достаточно плотно установлен, но не нужно использовать силу, так как вы можете повредить материнскую плату и/или кабель. На некоторых моделях предусмотрены специальные защёлки, воспользуйтесь ими.

Этап 2: Подключение к питанию сокета

Перед тем, как установить в процессорный сокет центральный процессор и кулер, нужно запитать его от блока питания. Несмотря на то, что сокет тоже расположен на материнской плате, питание он получает от отдельного кабеля. Данный кабель имеет всего 4 контакта (обозначается как 4 pin), отличается от остальных небольшим размером, а также выраженной квадратной формой.

Подключается к разъёму, расположенному возле чипсета. Удостоверьтесь, что вы плотно установили кабель в разъём, используйте специальные защёлки для более плотной фиксации, если те предусмотрены в конструкции.

Этап 3: Подключение передней панели

На передней панели расположены кнопки включения, индикаторы питания, разъёмы под USB и аудиоустройства. Желательно подключить эту панель сразу после того, как вы запитали материнскую плату, дабы можно было проверить сразу же работоспособность всего компьютера.

Кабели, представленные на передней панели, имеют по 1-2 pin (контакта) и подключаются непосредственно к материнской плате. Подключать их нужно в определённой последовательность и к определённым разъёмам. Разъёмы и кабели имеют специальные пометки, благодаря чему вы вряд ли сможете ошибиться, а вот касательно последовательности подключения нужно смотреть в документации к материнской плате, либо передней панели.

Всего есть несколько кабелей:

PowerSW – отвечает за работоспособность кнопки включения. Может обозначаться красным, белым или зелёным цветом, реже жёлтым и чёрным. Имеет 2 контакта;
ResetSW – отвечает за кнопку перезагрузки компьютера. Обычно обозначен жёлтым цветом. Тоже имеет по 2 контакта;
PowerLED – кабель, отвечающий за работоспособность индикатора питания. Имеет всего 1 контакт, не имеет особого цветового обозначения;
DDLED – этого кабеля может и не быть, либо под него может не быть разъёма на материнской плате. Кабель отвечает за работоспособность индикатора загрузки жёсткого диска. Имеет всего 1 контакт.

Также в конструкции передней панели могут быть встроены кабели под USB и Audio выходы.

Подключайте кабели в строгом соответствии с инструкцией, которая приложена в комплекте с передней панелью, либо материнской платой. Старайтесь закрепить контакты максимально плотно, но не применяйте силу, так как они очень хрупкие.

После подключения передней панели проверьте работоспособность системы, подключив её к сети электропитания и воспользовавшись кнопкой включения. Если всё нормально, то снова отключите компьютер от питания и продолжайте подключение основных элементов к материнской плате.

Этап 4: Подключение винчестера

Теперь можно подключить жёсткий диск с уже установленной операционной системой, либо пустой SSD/HDD.

HDD-диск, имеющий разъём SATA подключается по следующей инструкции:

Закрепите диск в специальном слоте. Таковой обычно расположен в районе передней панели. Слотов может быть несколько, вы можете расположить диск в любом из них, но если вы подключаете несколько жёстких дисков, то не рекомендуется устанавливать их слишком плотно друг к другу (оставьте хотя бы один разъём пустым, если это позволяет конструкция).
Найдите SATA-шину. Она имеет один прямой сплющенный кабель с соответствующем разъёмом на конце, который обычно подписывается. Подключите этот кабель к специальным разъёмам на диске и материнской плате. Разъёмы тоже имеют своё обозначение, но если таковых нет, то можно посмотреть в документации к плате расположение и назначение всех её элементов.
Теперь подключите шину питания к БП. Кабель будет идти либо в комплекте с блоком питания, либо вместе с диском. Разобраться что и к чему подключать можно самостоятельно, так как все кабели и разъёмы имеют соответствующие обозначения.
Окончательно закрепите диск при помощи болтов и/или защёлок в его ячейке.

Этап 5: Подключение планок ОЗУ

Оперативная память – это один из самых важных компонентов любого компьютера, так как без неё просто не будет запущена операционная система. На материнских платах может быть от 1 до 8 разъёмов под ОЗУ. Также встречаются модели, где уже по умолчанию впаяна планка ОЗУ. В таком случае вам не обязательно подключать ещё одну планку.

Установка планок ОЗУ не отличается какими-либо сложностями. Вам нужно найти специальный разъём на материнской плате. Разъём под ОЗУ имеет характерный внешний вид, благодаря чему его сложно перепутать или не узнать. Просто вставьте в этот разъём планку до тех пор, пока не услышите щелчок. Закрепите планку при помощи защёлок.

Этап 6: Установка видеокарты

В качестве завершающего этапа вам нужно установить видеокарту. Если в центральный процессор уже вмонтирован какой-то видеоадаптер, то вы вполне можете использовать его, не устанавливая при этом видеокарту, но особой производительности вы не получите.

Разъёмы для видеокарт на материнских платах бывают следующего типа:

AGP – устаревший тип разъёма, в современных платах не используется. Если у вас на плате именно такой разъём, то могут возникнуть проблемы с подключением последних моделей видеокарт;
PCI – до сих пор в ходу, но уже начинает стремительно устаревать. Самые современные видеокарты могут не поддерживать, либо поддерживать с определёнными оговорками, например, уменьшением производительности;
PCI-Express – современный разъём, использующийся в большинстве материнских плат. Обеспечивает максимальную производительность.

Рассмотрим подключение видеокарты к разъёмам PCI и PCI-Express, к счастью, процесс подключения выглядит одинаково для двух типов разъёмов:

На этом этапе можно закончить подключение основных компонентов к материнской плате и попытаться запустить компьютер. Если всё хорошо, то BIOS либо выдаст ошибку, что не обнаружена операционная система, либо начнёт её загрузку, но это только при условии, что ОС на диске уже установлена.

Также к материнке можно подключить дополнительные компоненты, например, Wi-Fi адаптер, звуковую карту и т.д. Однако их подключение не является обязательным для нормального функционирования ПК, поэтому рассматриваться не будет.

Читайте также: