PowerPoint 演示文稿 - 上海交通大學(xué)-機(jī)械與動力工程學(xué)院

1、控制理論根底(II)交通大學(xué)精品課程系列2007課程負(fù)責(zé)人：楊汝清 教授 曹其新教授參謀： 王顯正 教授8.1 數(shù)制與編碼8.2 計(jì)算機(jī)的根本電路8.2.1 常用邏輯電路8.2.2 觸發(fā)器8.2.3 存放器8.2.4 常用數(shù)據(jù)鎖存器/緩沖器/驅(qū)動器8.3 存儲器8.3.1 名詞介紹8.3.2 存儲器的分類8.1 數(shù)制與編碼1).數(shù)制的基與權(quán) 數(shù)制所使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱為基底; 數(shù)制每一位所具有的值稱為權(quán). 無符號數(shù)和帶符號數(shù)1十進(jìn)制 十進(jìn)制的基為“十，十進(jìn)制的各位的權(quán)是以10為底的冪，逢10進(jìn)位。以D表示2二進(jìn)制 基為“二，權(quán)是以2為底的冪，逢2進(jìn)位. 以B表示3 十六進(jìn)制 基為“十六，權(quán)是以1

2、6為底的冪. 以H表示 數(shù)制的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換整數(shù)：除二余數(shù)法小數(shù)：乘二取整法二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換直接按權(quán)展開二進(jìn)制到十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換舉例132余162余032余112余10高位低位13=1101B16余121416余14高位低位236 = 0EC H=1110 1100 B236 0( C )( E )數(shù)值運(yùn)算二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算 0，1的加減乘除二進(jìn)制邏輯運(yùn)算 “與 AND “或 OR “非 NOT “異或XOR帶符號數(shù)的表示和運(yùn)算計(jì)算機(jī)中的編碼 1有符號數(shù)的編碼 最高位表示數(shù)的符號 (1)原碼正數(shù)的符號位用“0表示，負(fù)數(shù)的符號位用“1表示，這種表示法稱為原碼。如：X

3、1=+ 1010101 X1原01010101 X2=1010101 X2原 11010101 (2)反碼如果是正數(shù)，那么其反碼與原碼相同；如果是負(fù)數(shù)，那么其反碼除符號位為1外，其他各數(shù)位均為將1轉(zhuǎn)換為0，0轉(zhuǎn)換為1。如：正數(shù)X1=+1010101 X1反01010101 X2= 1 0 1 0 1 0 1 X2反 1 0 1 0 1 0 1 0(3) 補(bǔ)碼如果是正數(shù)，那么其補(bǔ)碼與原碼相同；如果是負(fù)數(shù)，那么其補(bǔ)碼為反碼末位加1。 X2=+ 1 0 1 0 1 0 1 X2補(bǔ)0 1 0 1 0 1 0 1 X3= - 1 0 1 0 1 0 1 X3補(bǔ)1 0 1 0 1 0 1 0+0000 0

4、001 1 0 1 0 1 0 1 1求-5的補(bǔ)碼:步驟:1) 原碼 1000 01012) 反碼 1111 10103) 補(bǔ)碼 1111 1010+0000 0001= 1111 1011= FBH有符號數(shù)的運(yùn)算 原碼雖然比較簡單、直觀，但采用原碼進(jìn)行加、減運(yùn)算時(shí)，計(jì)算機(jī)的電路將比較復(fù)雜；如果采用補(bǔ)碼，就可以把減法變成加法運(yùn)算，省去了減法器，大大簡化了硬件電路 24112411=13 用二進(jìn)制運(yùn)算如下： 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1二-十進(jìn)制編碼“二-十進(jìn)制數(shù):稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù),簡稱BCD碼(Binary Code

5、d Decimal)例如:15 = 0001 0101BCD = 0000 1111=0FH定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)用二進(jìn)制數(shù)表示實(shí)數(shù)的方法定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)在數(shù)中的位置是固定不變的浮點(diǎn)數(shù)： 小數(shù)點(diǎn)位置變化，表示數(shù)的范圍大字母與字符的編碼由于計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù),所以,要在計(jì)算機(jī)中表示字母、字符等都要用特定的二進(jìn)制碼表示 字母與字符用二進(jìn)制碼表示的方法很多。目前最普遍采用的是ASCII碼 (American Standard Code for Information Interchange)A的ASCII碼:1 0 0 0 0 0 1= 65漢字的編碼為什么要有這么多的編碼方式？面向人：為人閱讀方便面向機(jī)器：

6、機(jī)器處理速度以及硬件實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的看?計(jì)算機(jī)組成原理?8.2 計(jì)算機(jī)的根本組成電路8.2. 1 常用邏輯電路 1 與門 Y=A B 2 或門 Y=A+B 3 非門 Y= 4 異或門 Y=AB 5 與非門 Y=A B 6 或非門 Y=A+B異或門A B 0 0 00 1 11 0 11 1 0門電路二極管和三極管開關(guān)特性和放大特性最簡單的與、或、非門電路TTL門電路集成電路：分立器件的集成噪聲容限：3.4V5V, 高電平0-0.7V, 低電平OC門：集電極開路的電路，能承受較大的工作電流和電壓，即負(fù)載電流交大其他門電路ECL電路：非飽和型的高速邏輯電路CMOS電路：低功耗，MOS管等TTL電路到CM

7、OS電路的轉(zhuǎn)換和驅(qū)動8.2.2 觸發(fā)器觸發(fā)器是計(jì)算機(jī)記憶的根本單元，它具有把以前的輸入“記憶下來的功能，一個(gè)觸發(fā)器能存儲一位二進(jìn)制代碼。R-S 觸發(fā)器主從觸發(fā)器D 觸發(fā)器J-K 觸發(fā)器組合電路8.2.3 存放器緩沖存放器buffer)移位存放器(shifting register)計(jì)算器counter) 三態(tài)門三態(tài)緩沖器8.2. 4 常用數(shù)據(jù)鎖存器/緩沖器/驅(qū)動器74244 8 同相三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器/驅(qū)動器743738D鎖存器742458總線接收/發(fā)送器其他組合電路編碼器譯碼器加法器函數(shù)發(fā)生器奇偶校驗(yàn)器驅(qū)動器時(shí)序邏輯電路組合邏輯電路沒有記憶功能，任意時(shí)刻的信號僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號。時(shí)序邏輯電路

8、：輸出信號不僅取決于當(dāng)前的狀態(tài)，還取決于電路原來的狀態(tài)。存放器、定時(shí)器等 8.3 存儲器名詞介紹1. 存儲單元和存儲單元地址 存儲器是由于大量的存放器組成的，其中每一個(gè)存放器就稱為一個(gè)存儲單元。在計(jì)算機(jī)的存儲器中往往有成千上萬個(gè)存儲單元。為了使存入和取出不發(fā)生混淆，必須給每個(gè)存儲單元一個(gè)惟一的固定編號，這個(gè)編號就稱為存儲單元的地址存儲器的指標(biāo)存儲器速度、存儲器容量1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB位 Bit字節(jié) Byte字 Word雙字DWord存儲器的地址和內(nèi)容地址 內(nèi)容0000 030001 000002 3A尋址方式：直接尋址，間接尋址，位尋址，存放器尋址 存儲器的分類1.程序存儲器(ROM) 也稱只讀存儲器特點(diǎn)：信息不容易喪失非易失性應(yīng)用：通常存放程序和固定參數(shù)分類ROMPROMEPROMEEPROM數(shù)據(jù)存儲器RAM)也稱為隨機(jī)存儲器或讀寫存儲器特點(diǎn)：信息容易喪失 易失性應(yīng)用：存放數(shù)據(jù)分類：靜態(tài)存儲器SRAM 動態(tài)存儲器DRAM可現(xiàn)場改寫的非易失存儲器1快擦寫存儲器FLASH (2) 鐵電存儲器FRAM (3) 新型非易失靜態(tài)讀寫存儲器NVSRAM (4) 閃存Flash Memory模擬電路根本知識二極管晶體管三極管場效應(yīng)管FET晶閘管集成電路IC