12数电ch6寄存器
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CH6 存储器
二、存储器的分类
只读存储器(ROM)
掩模ROM UVEPROM
PROM
E2PROM
第
EPROM 快闪存储器
六
从存、取功能上分
章
（FLASH）
SRAM
半
导
随机存储器(RAM)
体
DRAM
存
储
双极型
器
从制造工艺上分
MOS型
中南大学信息科学与工程学院
三、存储器的主要技术指标
第 1.存储容量：所存放信息的多少，用Bit表示
六 章
2.存储时间：用读（写）周期表示
半 导 体 存 储 器
中南大学信息科学与工程学院
6.2 只读存储器ROM
定义：只读存储器ROM（Read—Only
第
memory）是存储固定信息的存储器件，即
六
先把信息和数据写入到存储器中，在正常工
章
作时它存储的数据是固定不变的，只能读出，
半
不能迅速写入，故称为只读存储器。
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2、SRAM的静态存储单元 （六管NMOS静态存储单元）
第 静态存储 六 单元=触 章 发器+控 半 制电路
导 体 存 储 器
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原理：
• 1）当地址译码后， Xi=1，Yj=1
第 Xi=1，则T5、T6导通，使Q与Bj及Q与Bj接通；
六 章
Yj=1，则T7、T8导通，使位线可输入/输出。
的。
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第 六 章
半 导 体 存 储 器
中南大学信息科学与工程学院
原理（写入过程）：
第
• 1）输入地址，选中字线；
CH6 存储器和可编程逻辑器件解析
SRAM RAM
2018/10/16
DRAM
Lab of CVPR of West AnHui University 孔敏
2
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第2页
6.1 半导体存储器
双极型
半导体存储器 数 字 MOS型 电 路 对存储器的操作通常分为两类： 与 写——即把信息存入存储器的过程。 逻 读——即从存储器中取出信息的过程。 辑 设 计 两个重要技术指标： 存储容量—存储器能存放二值信息的多少。单位是位或 10 10 20 比特（bit）。1K=2 =1024，1M=2 K=2 。 存储时间—存储器读出（或写入）数据的时间。一般用 读（或写）周期来表示。
2018/10/16 3 Lab of CVPR of West AnHui University 孔敏
按制造工艺来分：
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6.1 半导体存储器
二、掩膜只读存储器（ROM）
数 特点： 字 ①只能读出，不能写入； 电 路 ②存储的数据不会因断电而消失，具有非易失性。 与 逻 1. ROM的基本结构 辑 设 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部 计 分组成，其基本结构如图所示。
数 字 电 路 与 逻 辑 设 计
第六章 存储器和可编程逻辑器件
6.1 半导体存储器 6.2 可编程逻辑器件基础 6.3 低密度可编程逻辑器件 6.4 高密度可编程逻辑器件
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1 Lab of CVPR of West AnHui University 孔敏
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Lab of CVPR of West AnHui University
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6.1 半导体存储器
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DRAM
Lab of CVPR of West AnHui University 孔敏
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6.1 半导体存储器
双极型
半导体存储器 数 字 MOS型 电 路 对存储器的操作通常分为两类： 与 写——即把信息存入存储器的过程。 逻 读——即从存储器中取出信息的过程。 辑 设 计 两个重要技术指标： 存储容量—存储器能存放二值信息的多少。单位是位或 10 10 20 比特（bit）。1K=2 =1024，1M=2 K=2 。 存储时间—存储器读出（或写入）数据的时间。一般用 读（或写）周期来表示。
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按制造工艺来分：
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6.1 半导体存储器
二、掩膜只读存储器（ROM）
数 特点： 字 ①只能读出，不能写入； 电 路 ②存储的数据不会因断电而消失，具有非易失性。 与 逻 1. ROM的基本结构 辑 设 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部 计 分组成，其基本结构如图所示。
数 字 电 路 与 逻 辑 设 计
第六章 存储器和可编程逻辑器件
6.1 半导体存储器 6.2 可编程逻辑器件基础 6.3 低密度可编程逻辑器件 6.4 高密度可编程逻辑器件
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1 Lab of CVPR of West AnHui University 孔敏
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Lab of CVPR of West AnHui University
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6.1 半导体存储器
ch6-1 CPU的组成和功能
人是活的，书是死的。活人读死书，可以把书读活。 死书读活人，可以把人读死。郭沫若
5
6.1 中央处理器的功能和组成
2.专用寄存器 专用寄存器是专门用来完成某一种特 殊功能的寄存器。CPU中至少要有五个专 用的寄存器。它们是：程序计数器（PC）、 指令寄存器（IR）、存储器地址寄存器 （MAR）、存储器数据寄存器（MDR）、 状态标志寄存器（PSWR）。
死书读活人，可以把人读死。郭沫若
8
6.1 中央处理器的功能和组成
⑷ 存储器地址寄存器 存储器地址寄存器用来保存当前 CPU 所访问的主存单元的地址。由于主存和 CPU 之间存在着操作速度上的差别，所以 必须使用地址寄存器来保持地址信息，直 到主存的读/写操作完成为止。 当 CPU 和主存进行信息交换，无论是 CPU向主存存/取数据时，还是CPU从主存 中读出指令时，都要使用存储器地址寄存 器和数据寄存器。
人是活的，书是死的。活人读死书，可以把书读活。 死书读活人，可以把人读死。郭沫若
13
6.1 中央处理器的功能和组成
3.外部工作频率 由主板为CPU提供的基准时钟频率。 内频=外频×倍频 4. 前端总线频率 前端总线FSB（Front Side Bus是CPU 和外界交换数据的最主要通道，主要连接主 存、显卡等数据吞吐率高的部件，因此前端 总线的数据传输能力对计算机整体性能作用 很大。
第 6章
中央处理器
人是活的，书是死的。活人读死书，可以把书读活。 死书读活人，可以把人读死。郭沫若
1
6.1 中央处理器的功能和组成
6.1.1 CPU的功能 在控制器的控制下按照事先编制的程序逐条 执行。 指令流指的是处理器执行的指令序列。 数据流指的是根据指令操作要求依次存取数 据的序列。
5
6.1 中央处理器的功能和组成
2.专用寄存器 专用寄存器是专门用来完成某一种特 殊功能的寄存器。CPU中至少要有五个专 用的寄存器。它们是：程序计数器（PC）、 指令寄存器（IR）、存储器地址寄存器 （MAR）、存储器数据寄存器（MDR）、 状态标志寄存器（PSWR）。
死书读活人，可以把人读死。郭沫若
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6.1 中央处理器的功能和组成
⑷ 存储器地址寄存器 存储器地址寄存器用来保存当前 CPU 所访问的主存单元的地址。由于主存和 CPU 之间存在着操作速度上的差别，所以 必须使用地址寄存器来保持地址信息，直 到主存的读/写操作完成为止。 当 CPU 和主存进行信息交换，无论是 CPU向主存存/取数据时，还是CPU从主存 中读出指令时，都要使用存储器地址寄存 器和数据寄存器。
人是活的，书是死的。活人读死书，可以把书读活。 死书读活人，可以把人读死。郭沫若
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6.1 中央处理器的功能和组成
3.外部工作频率 由主板为CPU提供的基准时钟频率。 内频=外频×倍频 4. 前端总线频率 前端总线FSB（Front Side Bus是CPU 和外界交换数据的最主要通道，主要连接主 存、显卡等数据吞吐率高的部件，因此前端 总线的数据传输能力对计算机整体性能作用 很大。
第 6章
中央处理器
人是活的，书是死的。活人读死书，可以把书读活。 死书读活人，可以把人读死。郭沫若
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6.1 中央处理器的功能和组成
6.1.1 CPU的功能 在控制器的控制下按照事先编制的程序逐条 执行。 指令流指的是处理器执行的指令序列。 数据流指的是根据指令操作要求依次存取数 据的序列。
ch6 时序电路
广东工业大学 自动化学院
6.2 时序电路的分析方法
（5）状态转换图
CLK A
（6）根据状态转换表（图）， 画出波形图
Q0 Q1 Y
1 0
0 1
1
1
0 0
1
1
0
1
1
0
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6.2 时序电路的分析方法
*二、异步时序逻辑电路的分析
TTL电路
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6.3 若干常用的时序逻辑电路
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6.2 时序电路的分析方法
一、同步时序电路的分析
• 目的：根据给定的逻辑电路，通过分析找出电路的逻辑功能。 • 一般步骤：
1. 写输出方程和每个触发器的驱动方程 2. 将驱动方程代入触发器的特性方程，得到状态方程 3. 进行状态计算，画出电路的状态转换表（图）或时 序图 4. 分析电路的功能
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6.3 若干常用的时序逻辑电路
1.基本寄存器
基本寄存器可以接收、暂存、传递数码。它是 在时钟脉冲（接收脉冲）CLK作用下，将数据存入 对应的触发器。由于D触发器的特性方程是Q* = D， 因此以D作为数据输入端组成寄存器最为方便。
例1：
74LS 75 clk高电平期间 Q随D改变
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6.3 若干常用的时序逻辑电路
二、 计数器
计数器-是通过电路的状态来反映输入脉冲数目的电路 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。 它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列 及进行数字运算等等。 • 计数器的分类 同步计数器和异步计数器 加法计数器、减法计数器和可逆计数器 二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器等
数字电子技术--时序电路+寄存器
(CP 有效) (Q0 有效) (CP 有效)
Q1n 1 Q1n n n n Q2 1 Q1 Q0
求状态转换表
现态 次态 输出
Q2nQ1nQ0n 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
Q2n+1Q1n+1Q0n+1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0
4.1概 述
一、时序电路的特点 1. 定义 任何时刻电路的 输出，不仅和该时刻 的输入信号有关，而 且还取决于电路原来 的状态。 2. 电路特点 (1) 与时间因素 (CP) 有关； (2) 含有记忆性的元件(触发器)。
…
x 入i q1
…
组合逻辑 电 路
…
…
输1
x
y1 输
…
出 yj
w1
存储电路
…
ql
2 3 4 5
0 1
0 0 0 1 1 1
0 0 1 1 1 0
0 1 1 1 0 0
1 1 1 1 1 0
画状态转换图 /1 /1 /1 /1 /1 000 001 011 111 110 100 /0 有效状态和有效循环 010 /1 /1 101
n n n Y Q2 Q1 Q0
无效状态和无效循环
000 /0
n1 Q n Q n Q0 1 1 0 1 2
n Q2
00 01 11
10
0
1 0 0 1 1 0
0 0 1
0 1
1 0
n Q0 1 Q 0 n 1 Q1 Q 2 Q1Q0 Q1 Q 0 n 1 Q2 Q1Q0 Q2 Q 0
数字电路与逻辑设计第6章-2-寄存器-移位寄存器
0
—————
1
1 ————
2
0 1 ———
3
0 0 1 ——
4
1 0 0 1—
5
11001
并行输出 1 1 0 0 1
波形：
并行输 出脉冲 移存脉冲
Q1
Q2
Q3 Q4 Q5
1 00 1
1
1 0
0
1
B 并行转换为串行（输入是并行，输出是串行）
组成： 右移移位寄存器和输入电路 分析：由于是D触发器，有Qn+1=D
三、 寄存器，移位寄存器。
寄存器是一种常用的时序逻辑电路,用来存储多位二进 制代码。这些代码可以是数据，指令，地址或其他信 息。由于一个触发器只能存放一位二进制代码，因此， 用n个触发器和一些起控制作用的门电路，可以组成 n位寄存器。
按功能划分，寄存器可分为： 数码寄存器 移位寄存器
1 、 数码寄存器
1、 环形计数器
1. 连接方法： ——将移位寄存器的最后一级输出Q反馈到第一级 的Ｊ、K输入端； 2. 判断触发器个数n ： ——计数器的模为Ｍ＝ｎ(n为所需移位寄存器的位 数)
移位寄存器构成的移位计数器
2．扭环形计数器
为了增加有效计数状态，扩大计数器的模，可用扭环形计数器。
一般来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器，只需将
电路结构分析：
串行输入数据DI加到片Ⅰ的J，K和D0端。
片Ⅰ的D1端接0，作为标志码，片Ⅰ其余 的D2，D3接1。
片Ⅱ的串行数据输入端J， K接片Ⅰ的Q3。 片Ⅱ的输入端D0~D3均接1。片Ⅱ的Q3输出作 片Ⅰ和片Ⅱ的SH/LD输入。
工作过程：
①器件通过CR清0，使所有Q输出均为0， 包括片Ⅱ的Q3=0。
数电 第二节 寄存器
扭环形计数器设计
（1）连接方法： 将移位寄存器的输出Q3经反相器后
反馈到Ｊ、K输入端。
（2）判断触发器个数：
计数器的模Ｍ＝2 n (n为移位寄存器的
位数)。
分频器
第四节 序列码发生器
按一定规则 排列的周期性串
一行、二进反制馈码。型序列码发生器
二、计数器型序列码发生器
任意长度的序列码
二、计数器型序列码发生器
Q0n Q0n Q1n Q2n Q2n 0 Q0n Q1n Q2n Q2n 1 Q0n Q1n Q2n Q2n Q0 Q0n Q1n Q2n Q2n
（三）四位双向移位寄存器74194 1. 逻辑符号 2. 功能
SRG4
(输(低(为135))出)高电左保清寄电平移持零存平）:：：M器），MC2，置无模0T模=关“式关0式联不0时联0时数0受（数0（字”任字M是M(何A，当A为2关和，保低低联M又电持,MB,考平输将 为B
1.七位串行并行转换 串行并行
R
SRG4
CT=0 （1）
C4
CP
1→/ 2←
1 MA MB
0 M 0 74194
1
3
串行输入
DSR 1,4D
3,4D
0
3,4D
1
3,4D
1
3,4D
2,4D
1 MA MB
SRG4
CT=0 （2）
C4
1→/ 2←
0 M 0 74194
1
3
Q0 DD001
1,4D
Q1 0D00
当数C字P3，时那，就执是行C3右有移效：（CP
Q2 Q3
的到上输输升出出沿Q）0，由将J即、输K入当决端定R数=, 据1 送，
数电课件 ch06-6时序可编程通用阵列逻辑器件(GAL)
现PAL 的5种输出工作模式。器件的通用性强；
3、GAL工作速度快，功耗小
6.7.1 时序可编程逻辑器件中的宏单元
CLK OE
D
Q
输出
输 入
＞C
Q
6.7.2 时序可编程逻辑器件的主要类型
1. 通用阵列逻辑（GAL）
在PLA和PAL基础上发展起来的增强型器件.电路设计者可根据
需要编程，对宏单元的内部电路进行不同模式的组合，从而使输 出功能具有一定的灵活性和通用性。 2. 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 集成了多个逻辑单元块，每个逻辑块就相当于一个GAL器件。 这些逻辑块可以通过共享可编程开关阵列组成的互连资源，实现 它们之间的信息交换，也可以与周围的I/O模块相连，实现与芯片 外部交换信息。
反馈数据选择器(4选1)——OMUX
FMUX： 根据AC0和AC1(n)的不同编码，使反向传输的电信号也对应不同。
功 能 组合 专用输入 专用组合 输出
SYN
AC0 AC1 XOR 输出相位 (n) (n) 0 0 1 0 — 0 1 — 反相 同相
备 注 1，11脚为数据输入端，输 出三态门禁止 1，11脚为数据输入端，组 合输出，三态门选通
行，即所谓的SOC技术。
6.7.3通用阵列逻辑GAL
GAL的电路结构与PAL类似，由可编程的与逻辑阵列、 固定的或逻辑阵列和输出电路组成，但GAL的输出端增设了 可编程的的输出逻辑宏单元（OLMC）。通过编程可将 OLMC设置为不同的工作状态，可实现PAL的所有输出结构， 产生组合、时序逻辑电路输出。
三态缓冲器
AC0 AC1(n) 0 0 0 1 1 0 1 1TX（输出）源自VCC 地电平 OE第一乘积项
的工作状态
CH5-3寄存器
时钟方程 驱动方程 状态方程
CP0 = CP1 = CP2 = CP3 = CP
n n n D0 = Di、D1 = Q0 、D2 = Q1 、D3 = Q2
n n n n n Q0 +1 = Di , Q1n+1 = Q0 , Q2 +1 = Q1n , Q3 +1 = Q2
右 移 寄 存 器
第5章 时序逻辑电路 Q0 Q1 Q2 Q3
第5章
时序逻辑电路
数字电子技术
主要内容
时序逻辑电路的基本概念 电路的基本分析和设计方法 计数器 寄存器
第5章
时序逻辑电路
数字电子技术
5.4 寄存器(Register)
寄存器常用于接收、暂存、 寄存器常用于接收、暂存、传递数码和指令等 常用于接收 信息。 信息。 一个触发器有两种稳定状态 ， 可以存放一位 一位二 一个触发器有 两种稳定状态， 可以存放 一位 二 两种稳定状态 进制数码。 存放n位二进制数码需要n个触发器。 进制数码 。 存放 n 位二进制数码需要 n 个触发器 。
第5章 时序逻辑电路
数字电子技术
单向移位寄存器的主要特点： 单向移位寄存器的主要特点：
(1)输入数码在 CP 控制下，依次右移或左移； (2)寄存 n 位二进制数码。n个CP完成串行输入， 并可从Q0∼Q3 端获得并行输出，再经 n 个CP 又获得串行输出。
第5章 时序逻辑电路
数字电子技术
2.双向移位寄存器（P352）（了解）
第5章 时序逻辑电路
数字电子技术
5.4.4 读/写存储器 写存储器——RAM 写存储器 一、RAM 的结构
地 址 码 输 入 CS 片选 R / 控制 读 /写 W I / 输入/输出 输入/O 地 址 译 码 器
ch6
S（0V）
浮栅
D（-30V）
P N—Si
+
P
+
PN 结反偏
Vss
（五）EEPROM
• EEPROM是采用电将全部信息一次擦除的 是采用电将全部信息一次擦除的ROM。 是采用电将全部信息一次擦除的 。 • EEPROM的存储单元是由叠栅管组成的。 的存储单元是由叠栅管组成的。 的存储单元是由叠栅管组成的
④
ALU实现减法功能 K3K2K1K0=0010，K(A,B)= AB P3P2P1P0=1001, P(A,B)= AB + AB = A⊕B R3R2R1R0=0110, R(P,Cin)=PCin+PCin=P⊕Cin= A⊕B⊕Cin 根据函数发生器的运算情况考虑进位链的处理情况。 Cin=0 表示有借位，Ｃin=1 表示无借位。 当A= 1，B=１时， Ｐ=1 ，Ｋ=0, Cout=Cin。 R=Cin 当A= 0，B=０时， Ｐ=1 ，Ｋ=0, Cout=Cin。 R=Cin 当A= 1，B=０时， Ｐ=０ ，Ｋ=0, Cout=１，(高阻）无借位。 R=Cin 当A= 0，B=１时， Ｐ=０ ，Ｋ=1, Cout=0， 有借位。 R=Cin 从以上分析可以知道在给定的控制码条件下，实现(A-B)运算。 运算 A+B A+B+Cin A-B B-A A-B-Cin K 1 1 2 4 2 P 6 6 9 9 9 R 6 6 6 6 6
2、超前进位链加法器 S=A⊕B⊕Ci-1 Cout=AB+Ci-1(A+B)
令Gi=AiBi， 进位产生信号 Pi=Ai+Bi 进位传输信号
，则 Cout=Gi+Pi Ci-1
四位全加器的进位链逻辑可以表示为如下 C1=G1+P1C0 C2=G2+P2G1+P2P1C0 C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0 C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0 我们可以改写为: C1=G1(P1+C0) C2=G2(P2+G1)(P2+P1+C0) C3=G3(P3+G2)(P3+P2+G1)(P3+P2+P1+C0) C4=G4(P4+G3)(P4+P3+G2)(P4+P3+G2)(P4+P3+P2+G1)(P4+P3+P2+P1+C0)
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常用时序逻辑功能器件
寄存器和移位寄存器 一、 寄存器 寄存器:是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部 寄存器 是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部 它的主要组成部分是触发器。 件。它的主要组成部分是触发器。 一个触发器能存储1位二进制代码， 一个触发器能存储 位二进制代码，存储 n 位二进 位二进制代码 个触发器组成。 制代码的寄存器需要用 n 个触发器组成。寄存器实际 上是若干触发器的集合。 上是若干触发器的集合。
n Q0 +1 = D0 = DSR S=1 n Q1 +1 = D1 = Q 0
Q n +1 = D 2 = Q 1 2 n Q3 +1 = D3 = Q 2
n Q1 +1 = D1 = Q 2 n +1 3
低位移向高位
n S=0 Q0 +1 = D 0 = Q1
Q
n +1 2
= D2 = Q 3
n+1
00001011
n
0 1 0 1 0 1
0 0
0 0
0
= Q0 =Qn
1CP 后 1 2CP 后 1 3CP 后 0 4CP 后 1
1 2
1 1 0
0 1 1
0 0 1
=Qn
DSI =D3 D2 D1 D0 =1101,从高位开始输入 从高位开始输入
经过7个 CP脉冲作用后，从 SI 端串行输入的数码 经过4个 脉冲作用后 脉冲作用后， 经过 个CP脉冲作用后，从DDSi 端串行输入的数 经过 个 脉冲作用后， 脉冲作用后 码就可以从Q Q1 Q2 Q3并行输出。 D 行输出。 并行输出 串入→ 并出 串入→ 码就可以从SO0 端串行输出。输出。 就可以从D O 串入→串出 串入→
工作原理(电路分析) (2). 工作原理(电路分析) 1、了解电路组成 、 2、写出驱动方程： 、写出驱动方程：
D0=DSI D1=Q0n
3、写出状态方程： 、写出状态方程： D触发器的特性方程 触发器的特性方程
D2=Qn1
D3=Qn2
Q0n+1=DSI Q2n+1 =Qn1
D0 D2 D1 D3 FF0
CP Q m–1 Qm Q m+1
计算机 B
4位单向移位寄存器
（1）电路 串行数据输入端 并行数据输出端
DSI
Q0 FF1 Q1 FF2 1D 1D 1D ＞C1 Q0 ＞C1 Q1 ＞C1 FF0
移位脉冲
Q2 Q2
FF3 1D ＞C1
Q3 DSO Q3
CP
串行数据输出端
∵ 触发器有延迟时间 t pd 到达时， ∴ cp ↑ 到达时，各触发器按前 一级触发器原来的状态 翻转
1 C DSI 1
Q0 0 Q1 0 Q2 0 Q3(DSO) 0
2 1 0
3 1
4
5
6
7
8
1 0 0 0
1 1 0 0
0 1 1 0
1 0 1 1
0 1 0 1
0 0 1 0
0 0 0 1
串行输出
并行输出 DPO
2. 双向移位寄存器
S
DSR 1 1
还可实现串行输入/并行输出。 还可实现串行输入 并行输出。 并行输出
Qn+1=D Q1n+1 = Q0n Q3n+1 =Qn2
Q2 Q2 FF3 1D ＞C1 Q3 DSO Q3
DSI
Q0 FF1 Q1 FF2 1D 1D 1D ＞C1 Q0 ＞C1 Q1 ＞C1
CP
Q0 FF1 Q1 FF2 00001011 DSI 1D 1D 1D ＞C1 Q0 ＞C1 Q1 ＞C1 FF0 CP
FF0 FF1 FF2 FF3
Q2 Q2
序 号 0 1 2 3 4 5 6 7 8
FF3 1D ＞C1
Q3 DSO Q3
Q3 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Q2 0 0 0 1 1 0 1 0 0
Q1 0 0 1 1 0 1 0 0 0
Q0 0 1 1 0 1 0 0 0 0
Q0n+1=DSI Q1n+1 Q2n+1 Q3
3D
1D
3Q
＞ C1
R
H H × × × × H L × × × ×
4Q
4D CP 1
1D
＞ C1
R
RD
1
二、 移位寄存器
•移位寄存器的逻辑功能 移位寄存器的逻辑功能 移位寄存器是既能寄存数码， 移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用下使数 码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。 码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。 •移位寄存器的逻辑功能分类 移位寄存器的逻辑功能分类 单向移位寄存器 按移动方式分 双向移位寄存器 右移位寄存器 左移位寄存器
S0
通过控制 S 1 S 0 就可以选择 194的工作状态
RD S S 1 0 0 1 1 1 1 X X 0 0 1 1 0 1 0 1 工作 状态 置零 保持 右移 左移 并行 输入
74194的扩展 的扩展 (用两片 用两片74194组成 位双向移位寄存器 组成8位双向移位寄存器 用两片 组成 位双 + S Q1 D1 = SQ0 + S Q2
D 2 = S Q1 + S Q 3 D 3 = S Q 2 + S D SL
CP CR DOL Q0 Q1 Q2 DOR Q3 &
≥
& FF0 1D ＞ C1 R
≥
& FF1 1D ＞ C1 R
≥
1D ＞C1 R
&
≥
FF3 1D ＞C1 R
数据传输方式的转换 串入串出 串入并出 并入并出
并入
串出
串入 左移
串入 右移 并出 并出
并入循环串出
并入 串入 右移 并入 循环右 移串出
串出
串出 右移
移位寄存器在串行通信中的应用
并行数据线 串行通讯线 移 位 寄存器 B 串入-并出 和 并入-串出
并行数据线
计算机 A
移 位 寄存器 A 并入-串出 和 串入-并出
D0 D1D2D3 D4 D5 D6D7
D0 D1D2D3
D4 D5 D6D7
S1 S0 =11 S1 S0 =01
S1 S0 =10 S1 S0 =00 不变
实现多种功能双向移位寄存器的一种方案(仅以FF 为例) 实现多种功能双向移位寄存器的一种方案(仅以FFm为例)
S1S0=00 S1S0=01
Q
Q
n+1 m
= Q
=Q
n m
不变
S1S0=10 Q m
n+1
=Q
n+1 m
n m +1
高位移 向低位
m
n+1 m
n m −1
低位移 向高位
Dm
S1S0=11 Q
= D
并行 输入
S0 S1 FFm–1 D m–1 1D C1
0 3 2 1 0 1 MUX MUX m FFm D m 1D C1
FFm+1 D m+1 1D C1
Q
= D3 = QSL
高位移向低位
器件实例：74LS 194，左/右移，并行输入，保 器件实例： 194， 右移，并行输入， 异步置零等功能 持，异步置零等功能
D1
S1
S1
S0
S Q 1 = S 1 S 0 ⋅ Q1 + S 1 S 0 ⋅ Q0 + S 1 S 0 Q2 + S 1 S 0 D1 RQ 1 = S Q 1 Q1n+1 = S Q 1
4位集成寄存器 位集成寄存器—74LS175 位集成寄存器
1D
1D
1Q
74LS175的功能表 的功能表
输 入 输 出 RD CP 1D 2D 3D 4D 1Q 2Q 3Q 4Q L × × × × × H L L L L
＞ C1
R
2D
1D
2Q
＞ C1
R
1D 2D 3D 4D 1D 2D 3D 4D 保 持 保 持
寄存器和移位寄存器 一、 寄存器 寄存器:是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部 寄存器 是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部 它的主要组成部分是触发器。 件。它的主要组成部分是触发器。 一个触发器能存储1位二进制代码， 一个触发器能存储 位二进制代码，存储 n 位二进 位二进制代码 个触发器组成。 制代码的寄存器需要用 n 个触发器组成。寄存器实际 上是若干触发器的集合。 上是若干触发器的集合。
n Q0 +1 = D0 = DSR S=1 n Q1 +1 = D1 = Q 0
Q n +1 = D 2 = Q 1 2 n Q3 +1 = D3 = Q 2
n Q1 +1 = D1 = Q 2 n +1 3
低位移向高位
n S=0 Q0 +1 = D 0 = Q1
Q
n +1 2
= D2 = Q 3
n+1
00001011
n
0 1 0 1 0 1
0 0
0 0
0
= Q0 =Qn
1CP 后 1 2CP 后 1 3CP 后 0 4CP 后 1
1 2
1 1 0
0 1 1
0 0 1
=Qn
DSI =D3 D2 D1 D0 =1101,从高位开始输入 从高位开始输入
经过7个 CP脉冲作用后，从 SI 端串行输入的数码 经过4个 脉冲作用后 脉冲作用后， 经过 个CP脉冲作用后，从DDSi 端串行输入的数 经过 个 脉冲作用后， 脉冲作用后 码就可以从Q Q1 Q2 Q3并行输出。 D 行输出。 并行输出 串入→ 并出 串入→ 码就可以从SO0 端串行输出。输出。 就可以从D O 串入→串出 串入→
工作原理(电路分析) (2). 工作原理(电路分析) 1、了解电路组成 、 2、写出驱动方程： 、写出驱动方程：
D0=DSI D1=Q0n
3、写出状态方程： 、写出状态方程： D触发器的特性方程 触发器的特性方程
D2=Qn1
D3=Qn2
Q0n+1=DSI Q2n+1 =Qn1
D0 D2 D1 D3 FF0
CP Q m–1 Qm Q m+1
计算机 B
4位单向移位寄存器
（1）电路 串行数据输入端 并行数据输出端
DSI
Q0 FF1 Q1 FF2 1D 1D 1D ＞C1 Q0 ＞C1 Q1 ＞C1 FF0
移位脉冲
Q2 Q2
FF3 1D ＞C1
Q3 DSO Q3
CP
串行数据输出端
∵ 触发器有延迟时间 t pd 到达时， ∴ cp ↑ 到达时，各触发器按前 一级触发器原来的状态 翻转
1 C DSI 1
Q0 0 Q1 0 Q2 0 Q3(DSO) 0
2 1 0
3 1
4
5
6
7
8
1 0 0 0
1 1 0 0
0 1 1 0
1 0 1 1
0 1 0 1
0 0 1 0
0 0 0 1
串行输出
并行输出 DPO
2. 双向移位寄存器
S
DSR 1 1
还可实现串行输入/并行输出。 还可实现串行输入 并行输出。 并行输出
Qn+1=D Q1n+1 = Q0n Q3n+1 =Qn2
Q2 Q2 FF3 1D ＞C1 Q3 DSO Q3
DSI
Q0 FF1 Q1 FF2 1D 1D 1D ＞C1 Q0 ＞C1 Q1 ＞C1
CP
Q0 FF1 Q1 FF2 00001011 DSI 1D 1D 1D ＞C1 Q0 ＞C1 Q1 ＞C1 FF0 CP
FF0 FF1 FF2 FF3
Q2 Q2
序 号 0 1 2 3 4 5 6 7 8
FF3 1D ＞C1
Q3 DSO Q3
Q3 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Q2 0 0 0 1 1 0 1 0 0
Q1 0 0 1 1 0 1 0 0 0
Q0 0 1 1 0 1 0 0 0 0
Q0n+1=DSI Q1n+1 Q2n+1 Q3
3D
1D
3Q
＞ C1
R
H H × × × × H L × × × ×
4Q
4D CP 1
1D
＞ C1
R
RD
1
二、 移位寄存器
•移位寄存器的逻辑功能 移位寄存器的逻辑功能 移位寄存器是既能寄存数码， 移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用下使数 码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。 码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。 •移位寄存器的逻辑功能分类 移位寄存器的逻辑功能分类 单向移位寄存器 按移动方式分 双向移位寄存器 右移位寄存器 左移位寄存器
S0
通过控制 S 1 S 0 就可以选择 194的工作状态
RD S S 1 0 0 1 1 1 1 X X 0 0 1 1 0 1 0 1 工作 状态 置零 保持 右移 左移 并行 输入
74194的扩展 的扩展 (用两片 用两片74194组成 位双向移位寄存器 组成8位双向移位寄存器 用两片 组成 位双 + S Q1 D1 = SQ0 + S Q2
D 2 = S Q1 + S Q 3 D 3 = S Q 2 + S D SL
CP CR DOL Q0 Q1 Q2 DOR Q3 &
≥
& FF0 1D ＞ C1 R
≥
& FF1 1D ＞ C1 R
≥
1D ＞C1 R
&
≥
FF3 1D ＞C1 R
数据传输方式的转换 串入串出 串入并出 并入并出
并入
串出
串入 左移
串入 右移 并出 并出
并入循环串出
并入 串入 右移 并入 循环右 移串出
串出
串出 右移
移位寄存器在串行通信中的应用
并行数据线 串行通讯线 移 位 寄存器 B 串入-并出 和 并入-串出
并行数据线
计算机 A
移 位 寄存器 A 并入-串出 和 串入-并出
D0 D1D2D3 D4 D5 D6D7
D0 D1D2D3
D4 D5 D6D7
S1 S0 =11 S1 S0 =01
S1 S0 =10 S1 S0 =00 不变
实现多种功能双向移位寄存器的一种方案(仅以FF 为例) 实现多种功能双向移位寄存器的一种方案(仅以FFm为例)
S1S0=00 S1S0=01
Q
Q
n+1 m
= Q
=Q
n m
不变
S1S0=10 Q m
n+1
=Q
n+1 m
n m +1
高位移 向低位
m
n+1 m
n m −1
低位移 向高位
Dm
S1S0=11 Q
= D
并行 输入
S0 S1 FFm–1 D m–1 1D C1
0 3 2 1 0 1 MUX MUX m FFm D m 1D C1
FFm+1 D m+1 1D C1
Q
= D3 = QSL
高位移向低位
器件实例：74LS 194，左/右移，并行输入，保 器件实例： 194， 右移，并行输入， 异步置零等功能 持，异步置零等功能
D1
S1
S1
S0
S Q 1 = S 1 S 0 ⋅ Q1 + S 1 S 0 ⋅ Q0 + S 1 S 0 Q2 + S 1 S 0 D1 RQ 1 = S Q 1 Q1n+1 = S Q 1
4位集成寄存器 位集成寄存器—74LS175 位集成寄存器
1D
1D
1Q
74LS175的功能表 的功能表
输 入 输 出 RD CP 1D 2D 3D 4D 1Q 2Q 3Q 4Q L × × × × × H L L L L
＞ C1
R
2D
1D
2Q
＞ C1
R
1D 2D 3D 4D 1D 2D 3D 4D 保 持 保 持