第二章微型計算機基本組成電路

1、2022-5-412022-5-422022-5-432022-5-442022-5-4510nnQSRQS R2022-5-462022-5-472022-5-482022-5-49 2022-5-4102022-5-4112022-5-412 2022-5-4132022-5-4142022-5-415 2022-5-4162022-5-4172022-5-4182022-5-4192022-5-4202022-5-4212022-5-4222022-5-4232022-5-4242022-5-425 程序計數(shù)器（程序計數(shù)器（Program Counter）2022-5-4262022-5

2、-4272022-5-4282022-5-4292022-5-430 2022-5-431 2022-5-4322022-5-4332022-5-4342022-5-4352022-5-4362022-5-4372022-5-4382022-5-4392022-5-4402022-5-4412022-5-4422022-5-4432022-5-4442022-5-4452022-5-446 ROM的附件的附件-MAR（存儲地址寄存器）（存儲地址寄存器）功能功能:將所需尋址的存儲單元的地址暫存下來將所需尋址的存儲單元的地址暫存下來,以以 備下一條指令使用備下一條指令使用.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):有有L門門:

3、控制地址的裝入控制地址的裝入. 有有CLK: (MAR為可控緩沖寄存器為可控緩沖寄存器)MAR與與ROM的關(guān)系的關(guān)系: 雙態(tài)的雙態(tài)的 (不受不受E門控制門控制) 地址一進入地址一進入MAR即被送到即被送到ROM中中(選中某選中某 一單元一單元)框圖框圖: LCLKAEDnMARm*nROM2022-5-447程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC:(指令地址指示器指令地址指示器) 是一個多位的寄存器是一個多位的寄存器: 存放存放指令指令(數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))的的地址碼地址碼. 計算機執(zhí)行某次操作前計算機執(zhí)行某次操作前, 要把程序要把程序(數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))用前述用前述裝置送入裝置送入M中中,執(zhí)行時再依次取出執(zhí)行時再依次取出-

4、取出時必須先知取出時必須先知 道該數(shù)的地址碼道該數(shù)的地址碼; 為了給出被尋址單元的地址為了給出被尋址單元的地址,指令中設(shè)置了地址指令中設(shè)置了地址 碼碼; 操作碼操作碼 地址碼地址碼 地址碼較長地址碼較長, 增加了指令的長度增加了指令的長度, 不采用此法給出不采用此法給出M的地址的地址; 將將M地址放于某個專用的寄存器地址放于某個專用的寄存器R中中,則指令中則指令中 只出現(xiàn)只出現(xiàn)R的代碼的代碼,-減少指令的長度減少指令的長度. R稱指示器或變址寄存器稱指示器或變址寄存器(間接給出地址間接給出地址) 2022-5-448例例: 當(dāng)當(dāng)PC=0000H,則計算機把指令則計算機把指令1 取到取到CPU中

5、識別中識別 并執(zhí)行相應(yīng)操作并執(zhí)行相應(yīng)操作; 當(dāng)當(dāng)PC=0001H,-2 - -;當(dāng)取出一條指令后當(dāng)取出一條指令后,PC自動加自動加1,保證程序順序執(zhí)行保證程序順序執(zhí)行;每次運行前每次運行前,PC自動復(fù)位至自動復(fù)位至0000H;PC的內(nèi)容可用控制指令予以改寫的內(nèi)容可用控制指令予以改寫-即改變程序執(zhí)行即改變程序執(zhí)行 的順序的順序;以上操作都須經(jīng)過總線以上操作都須經(jīng)過總線W;PC的控制信號的控制信號: CLK, CLR, EP, CP(使使PC加加1的信號的信號)指令指令1指令指令2指令指令3000000010010.M2022-5-449LMCLKERDnMAR16*8ROM CPCLKCLR E

6、p例例2-1.程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC，存儲，存儲器地址寄存器器地址寄存器MAR和和ROM通過總線的聯(lián)系如圖通過總線的聯(lián)系如圖2-33所所示。設(shè)控制字依次是：示。設(shè)控制字依次是：（1）CP EpLM ER=0110（2）CP EpLM ER=0001（3）CP EpLM ER=1000問：它們之間的信問：它們之間的信息是如何流通的？息是如何流通的？2022-5-450（1）CP EpLM ER=0110Ep =0110，PC準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)；準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)； LM =0110準(zhǔn)備裝入數(shù)據(jù)。準(zhǔn)備裝入數(shù)據(jù)。（2）CP EpLM ER=0001ER=1,令令ROM放出數(shù)據(jù)，即放出數(shù)據(jù)，即R0中的中的8位數(shù)

7、據(jù)被送入到位數(shù)據(jù)被送入到W總線上去?？偩€上去。這樣的動作，不需要等待時鐘周期的同步訊號，因而成為異步動作。這樣的動作，不需要等待時鐘周期的同步訊號，因而成為異步動作。（3）CP EpLM ER=1000CP =1，即命令，即命令PC加加1，所以，所以PC=0001.2022-5-4512. 隨機存儲器隨機存儲器RAM CPU能在相同的時間里訪問能在相同的時間里訪問M的任一單元的任一單元(讀出或?qū)懽x出或?qū)?入入,且訪問時間一樣且訪問時間一樣) RAM的特點的特點: .存儲單元的內(nèi)容根據(jù)需要隨時讀出存儲單元的內(nèi)容根據(jù)需要隨時讀出 或?qū)懭牖驅(qū)懭? .斷電后斷電后,所存信息隨之丟失所存信息隨之丟失(易

8、失性易失性 器件器件.恢復(fù)供電恢復(fù)供電,原信號無法恢復(fù)原信號無法恢復(fù)) . 暫存暫存I/O數(shù)據(jù)計算的中間結(jié)果數(shù)據(jù)計算的中間結(jié)果 斷電后無影響的用戶程序斷電后無影響的用戶程序. RAM的分類的分類: 從制造工藝分從制造工藝分:2022-5-452 雙極型雙極型: 存取速度快存取速度快,集成度低集成度低,(一個基本存儲一個基本存儲 單元所用管子多單元所用管子多),功耗大功耗大,成本高成本高-高速專用機用高速專用機用; 單極型單極型: 工藝簡單工藝簡單,功耗低功耗低,成本低成本低,集成度高集成度高-微機中使用微機中使用. 靜態(tài)靜態(tài)RAM: 每存儲單元包括的每存儲單元包括的MOS管多管多(6只只),

9、存儲容量小存儲容量小,功耗大功耗大,不需不需“刷新刷新”,工作工作 穩(wěn)定穩(wěn)定,有電一直保持信息有電一直保持信息.-微機中用微機中用. 動態(tài)動態(tài)RAM:每存儲單元包括的每存儲單元包括的MOS少少(3只只),依靠依靠 MOS管柵極電容的電荷記憶信息管柵極電容的電荷記憶信息, 電容電容 會漏電會漏電,需定時需定時“刷新刷新”,集成度高集成度高,功耗功耗小小, 價格低價格低,但增加但增加“刷新刷新”電路電路.-大容量大容量 存儲系統(tǒng)用存儲系統(tǒng)用. 2022-5-453 . 常用芯片常用芯片: Inter2114Inter6116Inter6264 (1K*4) (2K*8) (8K*8) WEAMED

10、inDoutM*nRAM注注:ME為此為此RAM的選中門的選中門 ME=1,此此RAM被選中被選中; ME=0,-未選中未選中. WE為讀寫控制信號為讀寫控制信號 WE=1, 寫操作寫操作; WE=0, 讀操作讀操作. 即即當(dāng)當(dāng)ME=1時時,WE才有意義才有意義. A是地址線是地址線Din,Dout在實際中是同一線在實際中是同一線,既既可輸出又可輸入數(shù)據(jù)可輸出又可輸入數(shù)據(jù)(雙向的雙向的). RAM的符號的符號:2022-5-454. RAM的附件的附件-MDR（存儲器數(shù)據(jù)及存器）（存儲器數(shù)據(jù)及存器）.作用作用: 將要寫入將要寫入RAM的數(shù)暫存的數(shù)暫存,以等待以等待WE=1命令的到來命令的到來;

11、.RAM與與MARMDR的關(guān)系的關(guān)系: Dn256*12RAM LMCLK WE ME LDCLK2022-5-455256*12RAM LMCLK WE ME LDCLKLICLKEII CPCLKCLR EpI02022-5-456CON=CP EpLM WE MELDLI EI (共共8位）位）CON1=0110 0000CON2=0000 0010CON3=0000 0101CON4=0001 1000CON5=1000 00002022-5-457（1）CON1=0110 0000Ep =1 LM =1，要將，要將PC的內(nèi)容安裝到的內(nèi)容安裝到MAR中去，由于中去，由于CLR已經(jīng)接受過

12、高電位，已經(jīng)接受過高電位，PC已被清零，所以當(dāng)已被清零，所以當(dāng)CLK的前的前沿一到時：沿一到時：MAR=PC=0000 0000，指出存儲器，指出存儲器RAM中第中第一個存儲單元一個存儲單元R0的地址。的地址。CON=CP EpLM WE MELDLI EI (共共8位）位）解解：（2）CON2=0000 0010LI =1，為輸入寄存器作好準(zhǔn)備，以便輸入數(shù)據(jù)，為輸入寄存器作好準(zhǔn)備，以便輸入數(shù)據(jù)I0.當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)?個個CLK的前沿到達時，的前沿到達時，I=I0=1100 0001 1001(3) CON3=0000 0101LD =1，MDR準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)；準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)； EI =1， I準(zhǔn)備發(fā)出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)出數(shù)據(jù).當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)?個個CLK的前沿到達時，的前沿到達時，MDR=I=I0=1100 0001 10012022-5-458（4）CON4=0001 1000(5) CON5=1000 0000CP=1，這是命令，這是命令PC加加1的指令。的指令。在第在第4個個CLK的