第二章微機(jī)的基本組成電路_第1頁(yè)
第二章微機(jī)的基本組成電路_第2頁(yè)
第二章微機(jī)的基本組成電路_第3頁(yè)
第二章微機(jī)的基本組成電路_第4頁(yè)
第二章微機(jī)的基本組成電路_第5頁(yè)
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第二章微機(jī)的基本組成電路第一頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四§2.2觸發(fā)器一.特性:1).記憶裝置的基本單元;2).用晶體管元件制成----可制成大規(guī)模的集成電路,減小體積.

二.類型:RS,D,JK.D觸發(fā)器:

。QQSRDD=1,(即刻)Q=1__置位D=0,Q=0__復(fù)位{(輸入)(輸出)D的記憶功能:①D狀態(tài)不變,Q狀態(tài)不變_____記憶.②D狀態(tài)改變,Q狀態(tài)改變_____觸發(fā).D的初始狀態(tài):預(yù)先給D置位(置1,Q=1____預(yù)置(PRESET=1)

預(yù)先給D清零(置0,Q=0____清除(CLEAR=1)(復(fù)位)D與其它部件協(xié)調(diào)工作:加時(shí)標(biāo)脈沖CLK.即D=1,且CLK=1時(shí),Q才等于1.D=0,且CLK=1時(shí),Q才等于0.第二頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四時(shí)標(biāo)脈沖CLK:

1)CLK=1時(shí),Q翻轉(zhuǎn);2)CLK=0時(shí),Q狀態(tài)不變;3)在高電平處,仍存在時(shí)間段,D都有可能翻轉(zhuǎn)(Q狀態(tài)改變)______仍不準(zhǔn)確.所以:常有邊緣觸發(fā),即使邊緣后有D信號(hào)也不動(dòng)作,須等到下一個(gè)邊緣到來(lái).

DQQDQQDQQpresetpresetpreset=0clearclearclear=0CLKCLKCLK。。正邊緣觸發(fā)負(fù)邊緣觸發(fā)低電平預(yù)置及清除第三頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四§2.3寄存器由觸發(fā)器組成:一個(gè)觸發(fā)器是一個(gè)一位的寄存器八個(gè)觸發(fā)器是一個(gè)八位的寄存器十六個(gè)觸發(fā)器是一個(gè)十六位的寄存器

8086/8088中寄存器均為16位(16位數(shù)據(jù)總線,16位機(jī))常用寄存器:緩沖寄存器:暫存數(shù)據(jù),適時(shí)I/O;移位寄存器:將所存數(shù)據(jù)逐位移動(dòng),判0或1;計(jì)數(shù)器:把存儲(chǔ)在其中的數(shù)字加1;累加器:不進(jìn)行加法運(yùn)算,只作為ALU運(yùn)算的臨時(shí)存儲(chǔ)處.

觸觸觸觸觸觸觸……(八位)(十六位)(一位)觸第四頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四三.寄存器中各量的意義:時(shí)標(biāo)CLK:正前沿有效,作用同前述;復(fù)位信號(hào)CLR:“1”有效,使其輸出數(shù)據(jù)為0(初始狀態(tài));左移SHL:將寄存器中所存數(shù)據(jù)逐位向左移動(dòng);右移SHR:將寄存器中所存數(shù)據(jù)逐位向右移動(dòng);裝入門L門:“1”時(shí)數(shù)據(jù)裝入,保證數(shù)據(jù)有效送到D端?!?”時(shí)數(shù)據(jù)自鎖其中:即既有的數(shù)據(jù)可靠的存在其中而不丟失.

有效}判某位為“0”或“1”LOAD&&≥1CLKQ0D0CLRX0○L=0,Q0仍為原值(自鎖)L=1,Q0=X0(裝入)第五頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四注:多位的寄存器需要多個(gè)L門,只不過(guò)可以共用一個(gè)非門且只有一個(gè)LOAD端。(P11Fig2-8)四.特別:環(huán)形計(jì)數(shù)器不用來(lái)計(jì)數(shù),而用來(lái)發(fā)出順序控制信號(hào)的。

(∵每一個(gè)CLK周期,其僅有唯一的一個(gè)為高電位)五.各寄存器框圖:2-9,2-11,2-14,2-16,2-17,2-18。

第六頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四§2.4三態(tài)輸出電路通常:A端有輸入,B端有輸出.AB即B端的傳輸線只傳輸A端的1或0信號(hào).①當(dāng)A端無(wú)信號(hào)時(shí),B端傳輸線不工作----可與另端信號(hào)相連并傳送之-----提高傳輸線的利用率.②當(dāng)A端有信號(hào)時(shí).也可使其不輸出----加一控制信號(hào)E(門電路),將數(shù)據(jù)鎖在觸發(fā)器中不輸出----讓出線路----即E端決定該信號(hào)線(B線)與哪個(gè)觸發(fā)器相連.●第七頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四E門各端狀態(tài):EABG1G2T1T2

00高阻00截止截止01高阻00截止截止10

01導(dǎo)通(VB≈0)11

110導(dǎo)通(VB≈VDD)截止。。?!?≥1BG1G2T1T2AE(ENABLE)VDDE門:控制數(shù)據(jù)輸出(E=1有效,AB。單向輸出。L門:控制數(shù)據(jù)裝入(L=1有效)E輸入輸出第八頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四三態(tài)門:一般邏輯電路有兩種狀態(tài):1或0.三態(tài)邏輯電路是除了上述兩種狀態(tài)外,還有第三種狀態(tài)------高阻狀態(tài)(或稱浮動(dòng),浮離,斷開(kāi)狀態(tài)).(上述的E門就是三態(tài)門,或稱三態(tài)電路)

處于高阻狀態(tài)時(shí),雖然仍連接在總線上,但它對(duì)總線的狀態(tài)不發(fā)生任何影響,這時(shí)總線上的電平完全由CPU和工作著的部件所支配.第九頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四§2.5總線結(jié)構(gòu)一.總線定義:連接各部件信息流通的公共通道.由信息的類別得:數(shù)據(jù)總線(DW)---流通數(shù)據(jù)信息地址總線(AW)---流通地址信息控制總線(CW)---流通控制信息二.示意圖:①:四個(gè)寄存器A,B,C,D,每個(gè)寄存器為4位----則DW為4位;②:均裝L和E門,則有8條控制線----CW為8位---來(lái)自控制器,使L或E適時(shí)有效.③:CON=LAEALBEBLCECLDED

物義:為高電位時(shí),數(shù)據(jù)將由E門L門eg:EB=1,LA=1.數(shù)據(jù)由BAEA=1,LB=1.ABEC=1,LA=1.CA

第十頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四④每一寄存器動(dòng)作仍由CLK控制(正半周),在任一CLK正半周,只有一個(gè)L門和另一個(gè)E門

為高電位,其余一定是低電位------保證信息有序流動(dòng).⑤各總線用一條粗線畫出,標(biāo)出位數(shù).第十一頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四圖:ACBDLACLKEALCCLKEC444注:各寄存器輸入有4位線,輸出有4位線,即數(shù)據(jù)是有方向的.BW見(jiàn)P17圖2-22.第十二頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四§2.6

譯碼器將有限的地址譯成無(wú)限多的地址--------減少存儲(chǔ)器對(duì)外的引線。例。2-4譯碼器3-8譯碼器第十三頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四

§2.7存儲(chǔ)器(寄存器堆)1.存儲(chǔ)器是用來(lái)存放系統(tǒng)工作時(shí)的程序和數(shù)據(jù)的。在機(jī)器內(nèi)部,程序和數(shù)據(jù)都是用二進(jìn)制代碼的形式表示,.故存儲(chǔ)器中的內(nèi)容均為若干個(gè)0和1。2.在微機(jī)中,一般用8位二進(jìn)制代碼作為一個(gè)字節(jié)(Byte)。用兩個(gè)或幾個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字(記憶字)(Word)。如果用字表示一個(gè)數(shù),稱為數(shù)據(jù)字;表示一條指令,稱為指令字。數(shù)據(jù)字和指令字也可以用雙倍字長(zhǎng)或多倍字長(zhǎng)表示。3.一個(gè)存儲(chǔ)器可劃分為很多存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容為數(shù)據(jù)或指令。為了能識(shí)別不同的單元,我們分別賦予每個(gè)單元一個(gè)編號(hào)。這個(gè)編號(hào)稱之為地址。顯然,各存儲(chǔ)單元的地址與該地址中存放的內(nèi)容是完全不同的意思,不可混淆。地址也以二進(jìn)制代碼表示。第十四頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四4.存儲(chǔ)器通用寫法:存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)*每單元二進(jìn)制數(shù)位數(shù)存儲(chǔ)器常有:m*n存儲(chǔ)器例:16*8存儲(chǔ)器.即表示該存儲(chǔ)器有16個(gè)單元,每單元儲(chǔ)存8個(gè)二進(jìn)制碼(位)則只需要4根地址線(A3A2A1A0)8086存儲(chǔ)器以8位為一個(gè)存儲(chǔ)單元第十五頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四5.地址譯碼器:將有限的地址線譯成無(wú)線多的地址------減少存儲(chǔ)器對(duì)外的引線.N根地址線2N根地址線(號(hào))例:N=2,則可譯出的地址號(hào)數(shù)為4;N=8,----------------------------256;N=10,---------------------------1024(1K)N=20,-----------------------------1K*1K=1M譯碼器A0A1:An-1:::0122n-1M8086/8088-----20條第十六頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四6.M的分類1).按用途分:內(nèi)存:主機(jī)的一部分;存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù);由半導(dǎo)體材料制成,集成度高,體積小,速度快,成本低;但容量有限;可直接被CPU訪問(wèn).外存:放在主機(jī)外;存放當(dāng)前暫時(shí)不參于運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)以及某些需要永久保存的信息;非導(dǎo)體體材料,速度慢;容量大;其信息必須先成組調(diào)入內(nèi)內(nèi)存后,方可被CPU訪問(wèn);外存相當(dāng)于系統(tǒng)中一個(gè)外部設(shè)備,需要配備專門的I/O接口裝置(驅(qū)動(dòng)器),才可完成對(duì)外存的的讀/寫操作.第十七頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四2).內(nèi)存分類(信息存取方式)

靜態(tài)RAM(SRAM)動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)固定的,掩膜式ROM可編程PROM可擦除的EPROM可擦除的E2PROM(電)M的屬性之一:關(guān)閉電源后,其內(nèi)容能否保存下去,如能,稱非易失性,否則,稱易失性.微機(jī)中大部分存儲(chǔ)器是易失性的.ROM:非易失性;RAM:易失性.隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器第十八頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四3).存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu):1).字結(jié)構(gòu):一個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字,即這個(gè)字的各位來(lái)自于同一芯片的各個(gè)基本存儲(chǔ)電路中。(非大容量存儲(chǔ)器使用)

2).位結(jié)構(gòu):一個(gè)8位信息分屬8個(gè)芯片的同一位,即每一芯片為不同字的同一位。3).存儲(chǔ)器矩陣(方陣)排列`選址例子:第十九頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四7.只讀存儲(chǔ)器ROM存儲(chǔ)內(nèi)容已定,不可更改.即只能“讀出”不能“寫”進(jìn)新新的內(nèi)容------制造者配置.常用來(lái)存放固定程序(管理,監(jiān)控,匯編程序),常數(shù),表格等.1).ROM的工作原理:8*4ROM(P21圖2—27)ROM的符號(hào):一般:8*4ROMA2A1A0ED3D2D1D0AEDnm*nROM第二十頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四2).ROM的附件----MAR①功能:將所需尋址的存儲(chǔ)單元的地址暫存下來(lái),以備下一條指令使用.②結(jié)構(gòu):有L門:控制地址的裝入.有CLK:(MAR為可控緩沖寄存器)③MAR與ROM的關(guān)系:雙態(tài)的(不受E門控制)地址一進(jìn)入MAR即被送到ROM中(選中某一單元)④框圖:

LCLKAEDnMARm*nROM第二十一頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四3).程序計(jì)數(shù)器PC:(指令地址指示器)

是一個(gè)多位的寄存器:存放指令(數(shù)據(jù))的地址碼.①計(jì)算機(jī)執(zhí)行某次操作前,要把程序(數(shù)據(jù))用I裝置送入M中,執(zhí)行時(shí)再依次取出---取出時(shí)必須先知道該數(shù)的地址碼;②為了給出被尋址單元的地址,指令中設(shè)置了地址碼;操作碼地址碼③∵地址碼較長(zhǎng),∴增加了指令的長(zhǎng)度,∴不采用此法給出M的地址;④將M地址放于某個(gè)專用的寄存器R中,則指令中只出現(xiàn)R的代碼,------減少指令的長(zhǎng)度.

R稱指示器或變址寄存器(間接給出地址)

第二十二頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四例:當(dāng)PC=0000H,則計(jì)算機(jī)把指令1取到CPU中識(shí)別并執(zhí)行相應(yīng)操作;當(dāng)PC=0001H,---------------------2------------------------------------------;①當(dāng)取出一條指令后,PC自動(dòng)加1,保證程序順序執(zhí)行;②每次運(yùn)行前,PC自動(dòng)復(fù)位至0000H;③PC的內(nèi)容可用指令控制予以改寫---即改變程序執(zhí)行的順序;④以上操作都須經(jīng)過(guò)總線W;⑤PC的控制信號(hào):CLK,CLR,EP,CP(使PC加1的信號(hào))⑥P22例2-1.指令1指令2指令3000000010010……………..M第二十三頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四8.隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM

CPU能在相同的時(shí)間里訪問(wèn)M的任一單元(讀出或?qū)懭?且訪問(wèn)時(shí)間一樣)

①RAM的特點(diǎn):ⅰ.存儲(chǔ)單元的內(nèi)容根據(jù)需要隨時(shí)讀出或?qū)懭?ⅱ.斷電后,所存信息隨之丟失(易失性器件.恢復(fù)供電,原信號(hào)無(wú)法恢復(fù))ⅲ.暫存I/O數(shù)據(jù)﹑計(jì)算的中間結(jié)果﹑斷電后無(wú)影響的用戶程序.②RAM的分類:從制造工藝分:第二十四頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四雙極型:存取速度快,集成度低,(一個(gè)基本存儲(chǔ)單元所用管子多),功耗大,成本高-----高速專用機(jī)用;

單極型:工藝簡(jiǎn)單,功耗低,成本低,集成度高---微機(jī)中使用.

靜態(tài)RAM:每存儲(chǔ)單元包括的MOS管多(6只),存存儲(chǔ)容量小,功耗大,不需“刷新”,工作穩(wěn)定,有電一直保持信息.----微機(jī)中用.動(dòng)態(tài)RAM:每存儲(chǔ)單元包括的MOS少(3只),依靠

MOS管柵極電容的電荷記憶信息,

電容會(huì)漏電,需定時(shí)“刷新”,集成度高,功耗小,價(jià)格低,但增加“刷新”電路.----大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)用.

第二十五頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四③.常用芯片:Inter2114﹑Inter6116﹑Inter6264

(1K*4)(2K*8)(8K*8)④.RAM的符號(hào):WEAMEDinDoutM*nRAM注:ME為此RAM的選中門ME=1,此RAM被選中;ME=0,----------未選中.

WE為讀寫控制信號(hào)WE=1,寫操作;WE=0,讀操作.即當(dāng)ME=1時(shí),WE才有意義.Din,Dout在實(shí)際中是同一線,既可輸出又可輸入數(shù)據(jù)(雙向的)第二十六頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四⑤.RAM的附件-----MDRⅰ.作用:將要寫入RAM的數(shù)暫存,以等待WE=1命令的到來(lái);ⅱ.RAM與MAR﹑MDR的關(guān)系:P24Fig2—32例。2-2

第二十七頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四

8位隨機(jī)存取存儲(chǔ)器地址譯碼器××××××××┇┇××××00010203FEFF控制電路數(shù)據(jù)緩沖器DR從CPU來(lái)的R/W信號(hào)存儲(chǔ)體地址寄存器AR第二十八頁(yè),共三十三頁(yè),編輯于2023年,星期四25HDB

8位

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器地址譯碼器××××××00100101┇┇××××0001

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