計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)第五版第2章-計(jì)算機(jī)的邏輯部件

第2章計(jì)算機(jī)的邏輯部件數(shù)字集成電路是計(jì)算機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的一種重要的物理基礎(chǔ)。本章介紹計(jì)算機(jī)常用的構(gòu)成邏輯部件的集成電路。1計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：64816第2章計(jì)算機(jī)的邏輯部件2.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.2時(shí)序邏輯電路2.3陣列邏輯電路2計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路如果邏輯電路的輸出狀態(tài)僅和當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài)有關(guān)，而與過去的輸入狀態(tài)無關(guān)，稱這種邏輯電路為組合邏輯電路。常見的組合邏輯電路有：三態(tài)電路異或門加法器算術(shù)邏輯單元譯碼器數(shù)據(jù)選擇器3計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.1.1三態(tài)電路2.1.2異或門及其應(yīng)用2.1.3加法器2.1.4算術(shù)邏輯單元2.1.5譯碼器2.1.6數(shù)據(jù)選擇器4計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.1三態(tài)電路三態(tài)電路是一種重要的總線接口電路，在數(shù)字系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。所謂三態(tài)，是指正常0態(tài)、正常1態(tài)和高阻態(tài)Z。前兩種狀態(tài)由于電路的輸出阻抗很低，所以又稱為低阻0態(tài)和低阻1態(tài)。高阻態(tài)是指電路的0、1輸出級(jí)都是截止的，此時(shí)電路的輸出呈高阻，所以稱它為高阻態(tài)。當(dāng)接在總線上的三態(tài)電路輸出為高阻態(tài)時(shí)，電路在形式上是和總線相連的，但實(shí)際上可以看成是和總線“脫開”的。高阻態(tài)簡稱Z態(tài)。5計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.1三態(tài)電路三態(tài)反相門的功能表及邏輯圖如圖所示：三態(tài)控制端6計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.1.1三態(tài)電路2.1.2異或門及其應(yīng)用2.1.3加法器2.1.4算術(shù)邏輯單元2.1.5譯碼器2.1.6數(shù)據(jù)選擇器7計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.2異或門及其應(yīng)用異或門的功能表和邏輯圖如圖：8計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.2異或門及其應(yīng)用異或門的用途：可控原/反碼輸出電路半加器數(shù)碼比較器奇偶檢測(cè)電路9計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.2異或門及其應(yīng)用可控原/反碼輸出電路若把異或門的一個(gè)輸入端作控制端，另一個(gè)輸入端為數(shù)碼輸入端，由功能表可知：當(dāng)控制端為1時(shí)，輸出為輸入的反碼；當(dāng)控制端為0時(shí)，輸出為輸入的原碼。10計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.2異或門及其應(yīng)用半加器當(dāng)兩數(shù)碼Ai，Bi做算術(shù)加（稱半加）；只要把Ai，Bi加在異或門的輸入端，由異或門功能表可知，輸出Yi即半加和。11計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.2異或門及其應(yīng)用數(shù)碼比較器數(shù)碼Ai，Bi加在異或門輸入端，由功能表可知：當(dāng)Ai＝Bi，則Yi＝0；當(dāng)Ai≠Bi，則Yi＝1。如圖四位比較器的邏輯圖當(dāng)A0~3＝B0~3，F(xiàn)=0；當(dāng)A0~3≠B0~3，F(xiàn)=1。12計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.2異或門及其應(yīng)用奇偶檢測(cè)電路由異或門的功能表可知，當(dāng)兩輸入Ai，Bi包含奇數(shù)個(gè)1時(shí)，Yi＝1；否則，Yi＝0。圖中為八位奇偶檢測(cè)電路當(dāng)A0~7包含奇數(shù)個(gè)1時(shí)，F(xiàn)=1；當(dāng)A0~7包含偶數(shù)個(gè)1時(shí)，F(xiàn)=0.13計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.1.1三態(tài)電路2.1.2異或門及其應(yīng)用2.1.3加法器2.1.4算術(shù)邏輯單元2.1.5譯碼器2.1.6數(shù)據(jù)選擇器14計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器加法器是計(jì)算機(jī)基本運(yùn)算部件之一。不考慮進(jìn)位輸入時(shí)，兩數(shù)碼Xn，Yn相加稱為半加。半加和Hn的表達(dá)式：半加器的功能表和邏輯圖：Hn=Xn·+·Yn=XnYn15計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器Xn，Yn及進(jìn)位輸入Cn-1相加稱全加由表可得全加和Fn和進(jìn)位輸出Cn的表達(dá)式：全加器還可用兩個(gè)半加器來形成。Fn是Xn、Yn相加再和Cn-1相加的結(jié)果：Fn=Xnnn-1+nYnn-1+nnCn-1+XnYnCn-1Cn=XnYnn-1+XnnCn-1+nYnCn-1+XnYnCn-1Fn=XnYnCn-116計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器全加器的邏輯圖17計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器將n個(gè)全加器相連可得n位加法器（圖），但其加法時(shí)間較長。這是因?yàn)槠湮婚g進(jìn)位是串行傳送的，本位全加和Fi必須等低位進(jìn)位Ci-1來到后才能進(jìn)行，加法時(shí)間與位數(shù)有關(guān)。18計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器解決辦法之一是采用“超前進(jìn)位產(chǎn)生電路”來同時(shí)形成各位進(jìn)位，從而實(shí)現(xiàn)快速加法。我們稱這種加法器為超前進(jìn)位加法器。超前進(jìn)位產(chǎn)生電路是根據(jù)各位進(jìn)位的形成條件來實(shí)現(xiàn)的。只要滿足下述兩條件中任一個(gè)，就可形成C1：X1，Y1均為“1”；X1，Y1任一個(gè)為“1”，且進(jìn)位C0為“1”。C1的表達(dá)式為：

C1=X1Y1+(X1+Y1)C019計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器只要滿足下述條件中任一個(gè)即可形成C2：X2，Y2均為“1”；X2，Y2任一為“1”，且X1，Y1均為“1”；X2，Y2任一為“1”，同時(shí)X1，Y1任一為“1”，且C0為“1”?？傻肅2表達(dá)式為：

C2=X2Y2+(X2+Y2)X1Y1+(X2+Y2)(X1+Y1)C020計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器同理，可有C3，C4表達(dá)式：C3=X3Y3+(X3+Y3)X2Y2+(X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1+(X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)C0C4=X4Y4+(X4+Y4)X3Y3+(X4+Y4)(X3+Y3)X2Y2+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)C021計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器引入進(jìn)位傳遞函數(shù)Pi和進(jìn)位產(chǎn)生函數(shù)Gi的概念。它們的定義為：Pi=Xi+YiGi

=Xi·YiPi的意義是：當(dāng)X1，Y1中有一個(gè)為“1”時(shí)，若有進(jìn)位輸入，則本位向高位傳送進(jìn)位，這個(gè)進(jìn)位可看成是低位進(jìn)位越過本位直接向高位傳遞的。Gi的意義是：當(dāng)X1，Y1均為“1”時(shí)，不管有無進(jìn)位輸入，定會(huì)產(chǎn)生向高位的進(jìn)位。22計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器將P1、G1代入C1～C4式，便可得：C1=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C023計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器當(dāng)全加器的輸入均取反碼時(shí)，它的輸出也均取反碼。據(jù)此，可把它們以“與非”、“或非”、“與或非”形式改寫成如下形式：由Pi、Gi定義，也可把半加和改寫成：C1=1+10C2=2+21+210C3=3+32+321+3210C4=4+43+432+4321+43210Hi=PiGi24計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.3加法器“四位超前進(jìn)位加法器”的邏輯圖：25計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.1.1三態(tài)電路2.1.2異或門及其應(yīng)用2.1.3加法器2.1.4算術(shù)邏輯單元2.1.5譯碼器2.1.6數(shù)據(jù)選擇器26計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.4算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元簡稱ALU，是一種功能較強(qiáng)的組合邏輯電路。它能進(jìn)行多種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。ALU的基本邏輯結(jié)構(gòu)是超前進(jìn)位加法器，它是通過改變加法器的Gi和Pi來獲得多種運(yùn)算能力的。27計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.4算術(shù)邏輯單元美國SN74181型四位ALU中規(guī)模集成電路28計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.4算術(shù)邏輯單元美國SN74181型四位ALU中規(guī)模集成電路（P31）A·B(A·B)減1A·BHHHLA減BA減B減1A

BLHHL(A·B)加(A+B)加1(A·B)加(A+B)BHLHLA加(A·B)加1A加(A·B)A·BLLHL“0”減1“0”HHLL(A+B)加1A+BA·BLHLL(A+B)加1A+BA+BHLLLA+1AALLLLCn=0Cn=1M=L算術(shù)運(yùn)算M=H邏輯運(yùn)算正邏輯S0S1S2S329計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.4算術(shù)邏輯單元用4片74181電路可組成16位ALU。片內(nèi)進(jìn)位是快速的，但片間進(jìn)位是逐片傳遞的，因此形成F0～F15的時(shí)間還是比較長。30計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.1.1三態(tài)電路2.1.2異或門及其應(yīng)用2.1.3加法器2.1.4算術(shù)邏輯單元2.1.5譯碼器2.1.6數(shù)據(jù)選擇器31計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.5譯碼器譯碼器的用途是把輸入代碼譯成相應(yīng)的控制電位，以實(shí)現(xiàn)代碼所要求的操作。譯碼器有n個(gè)輸入變量，2n個(gè)（或少于2n個(gè)）輸出，每個(gè)輸出對(duì)應(yīng)于n個(gè)輸入變量的一個(gè)最小項(xiàng)。當(dāng)輸入為某一組合時(shí)，對(duì)應(yīng)的僅有一個(gè)輸出為“0”（或?yàn)椤?”），其余輸出均為“1”（或?yàn)椤?”）。32計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.5譯碼器二輸入四輸出譯碼器的邏輯圖：譯碼器中常設(shè)置“使能”控制端，當(dāng)該端為“1”時(shí)，譯碼器功能被禁止，此時(shí)所有輸出均為“1”。使能端的一個(gè)主要功能是用來擴(kuò)充輸入變量數(shù)。33計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.5譯碼器兩片三輸入八輸出譯碼器擴(kuò)展成一個(gè)四輸入十六輸出譯碼器的實(shí)例：34計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.1.1三態(tài)電路2.1.2異或門及其應(yīng)用2.1.3加法器2.1.4算術(shù)邏輯單元2.1.5譯碼器2.1.6數(shù)據(jù)選擇器35計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.6數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器又稱多路開關(guān)，是以“與或”門或“與或非”門為主的電路。它能在選擇信號(hào)的作用下，從多個(gè)輸入通道中選擇某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)作為輸出。36計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.1.6數(shù)據(jù)選擇器“雙四通道選一”數(shù)據(jù)選擇器的邏輯圖和功能表：S0，S1是通道選擇信號(hào)，E是使能端，D0～D3是輸入數(shù)據(jù)，輸出Y的表達(dá)式為：Y=(01D0+S01D1+0S1D2+S0S1D3)E37計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：64816第2章計(jì)算機(jī)的邏輯部件2.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.2時(shí)序邏輯電路2.3陣列邏輯電路38計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2時(shí)序邏輯電路如果邏輯電路的輸出狀態(tài)不但和當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與電路在此以前的輸入狀態(tài)有關(guān)，稱這種電路為時(shí)序邏輯電路。時(shí)序電路內(nèi)必須要有能存儲(chǔ)信息的記憶元件——觸發(fā)器。觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序電路的基礎(chǔ)。39計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2時(shí)序邏輯電路2.2.1觸發(fā)器2.2.2寄存器和移位寄存器2.2.3計(jì)數(shù)器40計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器按時(shí)鐘控制方式來分，觸發(fā)器有：電位觸發(fā)邊沿觸發(fā)主從觸發(fā)按功能分類，觸發(fā)器有：R-S型D型J-K型41計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器同一功能觸發(fā)器可以由不同觸發(fā)方式來實(shí)現(xiàn)。在選擇觸發(fā)器時(shí)，觸發(fā)方式是必須考慮的因素。因?yàn)橄嗤δ艿挠|發(fā)器，若觸發(fā)方式選用不當(dāng)，系統(tǒng)是不能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求的。42計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器1.電位觸發(fā)方式觸發(fā)器當(dāng)觸發(fā)器的同步控制信號(hào)E為約定“1”或“0”電平時(shí)，觸發(fā)器接收輸入數(shù)據(jù)，此時(shí)輸入數(shù)據(jù)D的任何變化都會(huì)在輸出Q端得到反映；當(dāng)E為非約定電平時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。鑒于它接收信息的條件是E出現(xiàn)約定的邏輯電平，故稱它為電位觸發(fā)方式觸發(fā)器，簡稱電位觸發(fā)器。43計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器鎖定觸發(fā)器（又稱鎖存器）的電位觸發(fā)器的邏輯圖：電位觸發(fā)器具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)中常用它來組成暫存器。44計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器2.邊沿觸發(fā)方式觸發(fā)器邊沿觸發(fā)方式觸發(fā)器，簡稱邊沿觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器的特點(diǎn)是：觸發(fā)器接收的是時(shí)鐘脈沖CP的某一約定跳變（正跳變或負(fù)跳變）來到時(shí)的輸入數(shù)據(jù)。在CP=1及CP=0期間以及CP非約定跳變到來時(shí)，觸發(fā)器不接收數(shù)據(jù)。45計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器常用的正邊沿觸發(fā)器是D觸發(fā)器：46計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器和電位觸發(fā)器的比較：電位觸發(fā)器在E=1期間來到的數(shù)據(jù)會(huì)立刻被接收。但對(duì)于正沿觸發(fā)器，在CP=1期間來到的數(shù)據(jù)，必須“延遲”到該CP=1過后的下一個(gè)CP正沿來到時(shí)才被接收。因此邊沿觸發(fā)器又稱延遲型觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器在CP正跳變（對(duì)正邊沿觸發(fā)器）以外期間出現(xiàn)在D端的數(shù)據(jù)變化和干擾不會(huì)被接收，因此有很強(qiáng)的抗數(shù)據(jù)端干擾的能力而被廣泛應(yīng)用，它除用來組成寄存器外，還可用來組成計(jì)數(shù)器和移位寄存器等。47計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器3.主-從觸發(fā)方式觸發(fā)器（簡稱主-從觸發(fā)器）主-從觸發(fā)器基本上是由兩個(gè)電位觸發(fā)器級(jí)聯(lián)而成的，接收輸入數(shù)據(jù)的是主觸發(fā)器，接收主觸發(fā)器輸出的是從觸發(fā)器，主、從觸發(fā)器的同步控制信號(hào)是互補(bǔ)的（CP和CP）。48計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器主-從J-K觸發(fā)器的原理圖：觸發(fā)器的輸出Q，分別和接收K，J數(shù)據(jù)的輸入門相連。在CP=1期間主觸發(fā)器接收數(shù)據(jù)；在CP負(fù)跳變來到時(shí)，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器最終的狀態(tài)。49計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器主-從J-K觸發(fā)器功能表：主從觸發(fā)器由于有計(jì)數(shù)功能，常用于組成計(jì)數(shù)器。50計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.1觸發(fā)器4.觸發(fā)器的開關(guān)特性描述觸發(fā)器特性的參數(shù)很多：描述傳輸延遲的參數(shù)描述各輸入波形寬度要求的參數(shù)描述各輸入波形之間時(shí)間配合要求的參數(shù)如果在使用時(shí)不能滿足參數(shù)的要求，那么，電路就不能正常地工作。51計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2時(shí)序邏輯電路2.2.1觸發(fā)器2.2.2寄存器和移位寄存器2.2.3計(jì)數(shù)器52計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.2寄存器和移位寄存器寄存器是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要部件，用于暫存數(shù)據(jù)、指令等。寄存器是由觸發(fā)器和一些控制門所組成的。在寄存器中，常用的是正邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器和鎖存器。53計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.2寄存器和移位寄存器正沿觸發(fā)的D觸發(fā)器組成的四位寄存器：在CP正沿作用下，外部數(shù)據(jù)才能進(jìn)入寄存器。54計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.2寄存器和移位寄存器在計(jì)算機(jī)中常要求寄存器有移位功能。如在進(jìn)行乘法時(shí)，要求將部分積右移；在將并行傳送的數(shù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)時(shí)也需移位。有移位功能的寄存器稱為移位寄存器。55計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.2寄存器和移位寄存器雙向四位移位寄存器：它有左移、右移、并行輸入及保持功能，采用主-從R-S觸發(fā)器作寄存元件。56計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2時(shí)序邏輯電路2.2.1觸發(fā)器2.2.2寄存器和移位寄存器2.2.3計(jì)數(shù)器57計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.3計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是計(jì)算機(jī)、數(shù)字儀表中常用的一種電路。計(jì)數(shù)器按時(shí)鐘作用方式來分，有：同步計(jì)數(shù)器：各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)是由同一脈沖來提供的，因此，各觸發(fā)器是同時(shí)翻轉(zhuǎn)的，它的工作頻率比異步計(jì)數(shù)器高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。異步計(jì)數(shù)器：高位觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)是由低一位觸發(fā)器的輸出來提供的，結(jié)構(gòu)簡單。計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)順序來分，有：二進(jìn)制十進(jìn)制58計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.3計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器是采用快速進(jìn)位方式來計(jì)數(shù)的，觸發(fā)器及實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)位的邏輯電路是它的核心。例：用主-從J-K觸發(fā)器構(gòu)成的同步十進(jìn)制集成化計(jì)數(shù)器。各觸發(fā)器J，K表達(dá)式為：JA=KA=1JB=KB=QA·DJC=KC=QA·QBJD=KD=QA·QB·QC+QA·QD59計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.3計(jì)數(shù)器十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器60計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.2.3計(jì)數(shù)器“預(yù)置數(shù)”是集成化同步計(jì)數(shù)器的一個(gè)重要功能。一般設(shè)置控制端L，用來選擇電路是執(zhí)行計(jì)數(shù)還是執(zhí)行預(yù)置數(shù)：當(dāng)L=1，執(zhí)行同步計(jì)數(shù)；L=0，執(zhí)行預(yù)置數(shù)。計(jì)數(shù)器應(yīng)有保持功能。“計(jì)數(shù)允許”端P和T。61計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：64816第2章計(jì)算機(jī)的邏輯部件2.1計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路2.2時(shí)序邏輯電路2.3陣列邏輯電路62計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3陣列邏輯電路“陣列”是指邏輯元件在硅芯片上以陣列形式排列，這種電路具有設(shè)計(jì)方便、芯片面積小、產(chǎn)品成品率高、用戶自編程、減少系統(tǒng)的硬件規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)。讀／寫存儲(chǔ)器（randomaccessmemory，簡稱RAM）是一種典型的陣列邏輯電路，它的存儲(chǔ)單元排列成陣列形式。RAM在使用時(shí)能按給定的單元地址把信息存入或取出。63計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3陣列邏輯電路2.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）2.3.2可編程序邏輯陣列(PLA)2.3.3可編程序陣列邏輯(PAL)2.3.4通用陣列邏輯(GAL)2.3.5法門陣列(GA)、宏單元陣列(MA)、標(biāo)準(zhǔn)單元陣列(SCA)2.3.6可編程序門陣列(PGA)64計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）只讀存儲(chǔ)器（readonlymemory，簡稱ROM）是一類重要的陣列邏輯電路。在計(jì)算機(jī)中，常常要存儲(chǔ)固定的信息（如監(jiān)控程序、函數(shù)、常數(shù)等）。對(duì)于這類存儲(chǔ)固定信息的存儲(chǔ)器，在使用前把信息存入其中，使用時(shí)讀出己存入的信息，而不能寫入新的信息。65計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM的特點(diǎn)：存儲(chǔ)器中的內(nèi)容是被預(yù)先寫好的，并且斷電后仍能長期保存；運(yùn)行程序時(shí)，ROM只能讀出信息而不可能隨機(jī)寫入；存儲(chǔ)的都是固定程序和數(shù)據(jù)。66計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM主要由全譯碼的地址譯碼器和存儲(chǔ)單元體組成，前者是一種“與”陣列，后者則是“或”陣列，它們都以陣列形式排列。67計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）存儲(chǔ)體中寫入的信息是由用戶事先決定的，因此是“用戶可編程”的，而地址譯碼器則是“用戶不可編程”的。存儲(chǔ)器中存放信息的單元是存儲(chǔ)單元，它是由若干個(gè)二進(jìn)制信息組成的，叫做“字”，每個(gè)二進(jìn)制信息稱為“位”。為了尋找存入存儲(chǔ)器中的字，給每個(gè)字以編號(hào)，稱為地址碼，簡稱地址。68計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM的工作方式：給定一個(gè)地址碼，得到事先存入的確定數(shù)據(jù)。由于ROM工作時(shí)只是讀出信息，因此可以通過設(shè)置或不設(shè)置如三極管、二極管、熔絲等元件來表示存入的二進(jìn)制信息，它的存儲(chǔ)單元及其讀出線路都比較簡單。69計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM的工作原理如下：地址譯碼器根據(jù)輸入地址選擇某條輸出（稱字線），由它再去驅(qū)動(dòng)該字線的各位線，以便讀出字線上各存儲(chǔ)單元所儲(chǔ)存的代碼。70計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）以熔絲為存儲(chǔ)元件的8×4ROM通常以“字線×位線”來表示存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量；以保留熔絲表示存入的是“0”，以熔斷熔絲表示存入的是“1”。71計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）在ROM中，一般都設(shè)置片選端當(dāng)=0時(shí)ROM工作；當(dāng)=1，ROM被禁止，其輸出為“1”電平或呈高阻態(tài)。用來擴(kuò)展ROM的字?jǐn)?shù)。72計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）從另一個(gè)角度來看ROM的結(jié)構(gòu)：可以把譯碼器表示成與陣列，圖中與陣列水平線和垂直線交叉處標(biāo)的“點(diǎn)”表示有“與”的聯(lián)系；存儲(chǔ)單元體可看成是一個(gè)或陣列。73計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說明：它由兩個(gè)陣列組成——“與”門陣列和“或”門陣列；其中“或”的內(nèi)容是由用戶設(shè)置的，因而它是可編程的；與陣列是用來形成全部最小項(xiàng)的，因而是不可編程的。74計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系董阿妮講師arnnydong號(hào)：648162.3.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM的形式