8寄存器与存储器 (2)培训教材
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寄存器说课稿
寄存器说课稿一、说教材（一）作用与地位“寄存器”作为计算机组成原理课程的核心内容，不仅在整个课程体系中具有承上启下的作用，而且对于学生理解计算机内部工作原理，掌握信息处理的基础知识具有重要意义。
它既是学习后续指令系统、CPU 构造等章节的基础，也是分析计算机性能、设计计算机体系结构的关键。
（二）主要内容本节课我们将详细介绍寄存器的定义、分类、功能以及其在计算机系统中的应用。
具体包括以下几部分内容：1. 寄存器的概念及其在计算机中的作用。
2. 寄存器的分类，如通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器等。
3. 寄存器的内部结构和工作原理。
4. 寄存器的性能指标，如位数、速度等。
5. 寄存器在计算机指令执行和程序运行中的应用。
二、说教学目标学习本课后，学生应达到以下教学目标：（一）知识目标1. 掌握寄存器的定义、分类和功能。
2. 了解寄存器在计算机系统中的重要性。
3. 了解寄存器的性能指标及其对计算机性能的影响。
（二）能力目标1. 能够分析寄存器在计算机指令执行和程序运行中的作用。
2. 能够运用寄存器知识解释计算机的一些现象。
（三）情感目标1. 培养学生对计算机硬件的兴趣，激发他们学习计算机组成原理的积极性。
2. 培养学生团队合作精神和解决问题的能力。
三、说教学重难点（一）重点1. 寄存器的定义、分类和功能。
2. 寄存器在计算机系统中的应用。
（二）难点1. 寄存器的内部结构和工作原理。
2. 寄存器性能指标对计算机性能的影响。
在教学过程中，我们将着重讲解重点内容，并通过实例分析和课堂讨论等方式，帮助学生突破难点。
同时，注重理论与实践相结合，提高学生的实际应用能力。
四、说教法（一）教学方法在教学“寄存器”这一章节时，我计划采用以下几种教学方法：1. **启发法**：- 通过引入现实生活中的例子，如快递柜的存储与提取过程，来启发学生对寄存器存储数据功能的理解。
- 设计问题链，引导学生逐步深入思考，例如：“数据为什么要放在寄存器中？”“寄存器的速度快在哪里？”等，以此激发学生的探究欲望。
《存储器和寄存器》课件
案例三：新型存储器技术的二
详细描述
新型存储器技术的优势和发展趋势
随着技术的不断发展，新型存储器技术如相变存储器、阻 变存储器和闪存等逐渐崭露头角。这些新型存储器技术具 有更高的性能和更低的功耗，为未来的存储器市场带来巨 大的潜力。研究新型存储器技术的进展，有助于推动存储 器技术的不断创新和应用。
02
寄存器详解
寄存器的定义与功能
总结词
寄存器是一种用于存储二进制数的电子 元件，具有存储数据和参与运算的功能 。
VS
详细描述
寄存器是由多个触发器构成的组合逻辑电 路，可以存储一组二进制数。这些数可以 是数据、地址或控制信号。寄存器的主要 功能是存储数据，以便在运算、传输和控 制等操作中使用。
寄存器的分类
寄存器的应用场景
总结词
寄存器在计算机和其他数字系统中具有广泛的应用。
详细描述
在计算机中，寄存器用于存储指令、地址和数据等信息，是计算机内部进行运算和控制的核心部件之 一。在数字系统中，寄存器用于传递数据和控制信号，实现数据的并行处理和高速传输。此外，寄存 器还用于实现各种数字逻辑功能，如计数器、移位器和比较器等。
存储器的应用场景
计算机系统
数据中心
作为计算机系统的核心组成部分，存储器 用于存储操作系统、应用程序、数据和指 令。
数据中心需要大规模、高可靠性的存储设 备来支持云计算和大数据处理。
嵌入式系统
嵌入式系统中的存储器用于存储程序代码 、配置参数和运行时数据。
游戏机、智能手机等消费电子产 品
这些设备中的存储器用于保存用户数据、 应用程序和操作系统。
应用领域拓展
云计算和大数据
随着云计算和大数据技术的快速发展 ，存储器和寄存器的应用将更加广泛 ，需要支持大规模数据存储和处理， 满足高并发、低延迟的需求。
寄存器——教学课件
工作时，M1M0＝01，芯片处于右移工作方式，DSR＝Q3＝0。
当第一个CP脉冲上升沿出现时，DSR＝0 →Q0；Q0＝1→Q1； Q1＝0→Q2 ；Q2＝0→Q3，使Q0Q1Q2Q3＝0100，DSR＝0； 同理，第二个CP脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3＝0010；DSR＝0；
第三个CP脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3＝0001；DSR＝1； 第四个CP脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3＝1000；回到初始 状态。若不断输入脉冲，则寄存器状态依上面的顺序反复循环， 输出端轮流分配一个矩形脉冲。
四位左移寄存器状态表
二、双向移位寄存器
74LS194四位双向通用寄存器。
M1 、 M0 为 工 作 方 式 控 制 端 ， 取 值不同，工作方式不同。工作时，应 在电源Vcc和地之间接入一只0.1µF的 旁路电容。与CT74LS194相容的组件 有CC40194和表C1432.22等.3 。CT74LS194功能表
2．左移寄存器
各触发器的输出端Q与左邻触发器D端相连；各CP 脉冲输入端并联；各清零端 CR 并联。
工作过程：寄存器初始状态Q0Q1Q2Q3 = 0000，输入数据 为10第10一；CP上升沿出现前：Q3Q2 Q1Q0= 0000，D3D2D1D0= 0001
第一CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 0001，D3D2D1D0= 0010 第二CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 0010，D3D2D1D0= 0101 第三CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 0101，D3D2D1D0= 1010 第四CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 1010
13.2.1 并行输入、并行输出寄存器 四位数码寄存器
四个触发器的时钟输入端连在一起，受时钟脉冲的同步 控制；
当第一个CP脉冲上升沿出现时，DSR＝0 →Q0；Q0＝1→Q1； Q1＝0→Q2 ；Q2＝0→Q3，使Q0Q1Q2Q3＝0100，DSR＝0； 同理，第二个CP脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3＝0010；DSR＝0；
第三个CP脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3＝0001；DSR＝1； 第四个CP脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3＝1000；回到初始 状态。若不断输入脉冲，则寄存器状态依上面的顺序反复循环， 输出端轮流分配一个矩形脉冲。
四位左移寄存器状态表
二、双向移位寄存器
74LS194四位双向通用寄存器。
M1 、 M0 为 工 作 方 式 控 制 端 ， 取 值不同，工作方式不同。工作时，应 在电源Vcc和地之间接入一只0.1µF的 旁路电容。与CT74LS194相容的组件 有CC40194和表C1432.22等.3 。CT74LS194功能表
2．左移寄存器
各触发器的输出端Q与左邻触发器D端相连；各CP 脉冲输入端并联；各清零端 CR 并联。
工作过程：寄存器初始状态Q0Q1Q2Q3 = 0000，输入数据 为10第10一；CP上升沿出现前：Q3Q2 Q1Q0= 0000，D3D2D1D0= 0001
第一CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 0001，D3D2D1D0= 0010 第二CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 0010，D3D2D1D0= 0101 第三CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 0101，D3D2D1D0= 1010 第四CP上升沿出现时：Q3 Q2Q1Q0= 1010
13.2.1 并行输入、并行输出寄存器 四位数码寄存器
四个触发器的时钟输入端连在一起，受时钟脉冲的同步 控制；
8寄存器与存储器知识讲解
分频器的输出波形：
4分频波形
小结: 74LS138译码器地址输入端A2A1A0（CBA）的取值， 决定了分频比，将CBA代表的二进制数转换成十进制数再加1，
即为分频系数。 思考： 若ABC=000,001、---111分别是多少分频器？
2020/10/8
作业题
6.4、6.5、6.6
2020/10/8
1．单向移位寄存器
（1）右移位寄存器
串行 数据 输入
清零端
2020/10/8
同步移位时 钟输入端
工作过程：
假设要传送数据1011。
10 12
3 4
1 1 0
1
0 1 1
0
0 0 1
1
0 0 0
1
串入串出：前触发器输出端Q与后数据输入端D相连接。当时 钟到时，加至串行输入端DSR的数据送Q0，同时Q0的数据右移 至Q1，Q1的数据右移至Q2，以此类推。将数码1101右移串行输 入给寄存器共需要4个移位脉冲
项目八 寄存器与 存储器及应用
8.1 寄存器 8. 2 存储器 8.3 寄存器与存储器例表 本章小结
2020/10/8
主要内容
寄存器的功能、分类、结构、工作原理； 存储器的功能、分类、结构、工作原理； 寄存器、存储器的应用。
主要技能
寄存器与存储器的正确使用技能和功能测试技能； 熟练应用寄存器和存储器构成具特定功能的逻辑电路； 能完成电路的安装与功能调试。
2020/10/8
３．存储器的分类： 按照内部信息的存取方式可分为：
随机存取存储器RAM：存放临时性的数据或中间结果。 只读存储器ROM：存放永久性的、不变的数据。
随机存取存储器RAM按硬件结构可分为： 静态存储器（SRAM） 动态存储器（DRAM） 只读存储器ROM按数据输入方式可分为： 掩膜式存储器（ROM） 可编程存储器（PROM） 可擦除存储器（EPROM）
存储基础知识培训ppt课件
物理磁盘
物理卷（RAID）
RAID、LUN的形成过程
物理磁盘
LUN
物理卷（RAID）
பைடு நூலகம்
分割
卷（Volume）
在LUN映射给主机的“物理硬盘”，对于主机系统来说就是一个“卷”，没有格式化的卷我们称为裸设备（裸卷），卷上创建一个或多个分区（如C盘，D盘等等），通过格式化以后创建文件系统（FAT32、NTFS、ext2/3/4等）VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
控制器
磁盘柜
磁盘电缆
磁盘阵列是把多个磁盘组成阵列（Array） ，以单一磁盘使用。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level 针对不同的系统及应用，以解决数据存储的安全、性能和容量的问题。阵列控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元，配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的缓存（cache）。控制器上的CPU和cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。阵列上的cache则作为I/O缓冲池，大大提高磁盘阵列的读写响应速度，显著改善磁盘阵列的性能。传统磁盘阵列大多采用双控制器设计，从而充分体现了磁盘阵列的高可用特性。双控制器可配置成active-active或active-standby的工作模式，并且支持热插拔功能，能够实现简单的无单点故障，为用户提供的7*24不间断业务。 在配置了CPU和cache的磁盘阵列中，部分高端产品还可以运行基于磁盘阵列的存储软件，提供比较全面的基于磁盘阵列的解决方案。
常见磁盘阵列
光纤通道（FC）
HBA卡
WWN（World Wide Name）
SAN交换设备—交换机
FC交换机，内部为Fabric拓扑，每端口独占带宽，理论上可以连接1600万个设备
物理卷（RAID）
RAID、LUN的形成过程
物理磁盘
LUN
物理卷（RAID）
பைடு நூலகம்
分割
卷（Volume）
在LUN映射给主机的“物理硬盘”，对于主机系统来说就是一个“卷”，没有格式化的卷我们称为裸设备（裸卷），卷上创建一个或多个分区（如C盘，D盘等等），通过格式化以后创建文件系统（FAT32、NTFS、ext2/3/4等）VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
控制器
磁盘柜
磁盘电缆
磁盘阵列是把多个磁盘组成阵列（Array） ，以单一磁盘使用。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level 针对不同的系统及应用，以解决数据存储的安全、性能和容量的问题。阵列控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元，配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的缓存（cache）。控制器上的CPU和cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。阵列上的cache则作为I/O缓冲池，大大提高磁盘阵列的读写响应速度，显著改善磁盘阵列的性能。传统磁盘阵列大多采用双控制器设计，从而充分体现了磁盘阵列的高可用特性。双控制器可配置成active-active或active-standby的工作模式，并且支持热插拔功能，能够实现简单的无单点故障，为用户提供的7*24不间断业务。 在配置了CPU和cache的磁盘阵列中，部分高端产品还可以运行基于磁盘阵列的存储软件，提供比较全面的基于磁盘阵列的解决方案。
常见磁盘阵列
光纤通道（FC）
HBA卡
WWN（World Wide Name）
SAN交换设备—交换机
FC交换机，内部为Fabric拓扑，每端口独占带宽，理论上可以连接1600万个设备
存储体系培训教材
（1）内存储器通常等同于主存储器，但还有其他形式。处理器 需要自己的内存储器，它们以寄存器的形式存在，而且处理器的 控制器部分也需要自己的内存储器。内存储器主要用于存放当前 运行的程序和数据，与外存相比，其存储容量较小，但工作速度 较快。高速缓存（Cache）是另一种形式的内存储器。
（2）外存储器位于主机外部，主要用于存放当前不参加运行的 程序与数据。在需要时，可与内存以批处理的方式交换信息，其 特点是存储容量大，但速度较低，典型的外存储器有磁盘、磁带 等。
存储周期：连续启动两次独立的存储器操作 （如连续两次读操作）所需的最短时间间隔。 记为TM。
访问时间与存储周期之间的关系：
通常TM ≥ TA 。
18
7.1.3 存储器的主要技术指标
3. 传输率
传输率是数据传入或传出存储器的速率。
对于随机存储器，它等于“1/存储周期”。若
把存储器被连续访问时，可以提供的数据传送
若采用单译码线构，译码输出线为2n根。显然， 2n>2×2n/2（当正整数n>2时）。
采用双译码器结构的4096×1的存储单元矩阵如图7.3所 示。
26
7.2.2.1 存储器的组成
例：输入地址000000000000，在X方向，由 于A0~A5=000000，X1为高电平，译码选中 了第一行；在A6~A11=000000时，Y1为高电 平，译码选中第一列。它们交叉选中的是 第一行第一列存储单元（1，1），即最后 译码选中的是（1，1）号单元。见图7.3。
程序访问的局部性原理是理解存储体系的理论依据。
3
7.1 概论
7.1.1 存储器的功能 计算机的基本工作原理是将要解决的问题编制成
程序并将程序存储起来，然后再运行该程序。这 种方式是现代计算机的重要特征之一。 而存储器是实现存储程序必不可少的硬件支持， 是计算机中必须具有的重要部件。 显然，存储器的功能是存储信息，被存储的信息 包括程序信息和数据信息等。
（2）外存储器位于主机外部，主要用于存放当前不参加运行的 程序与数据。在需要时，可与内存以批处理的方式交换信息，其 特点是存储容量大，但速度较低，典型的外存储器有磁盘、磁带 等。
存储周期：连续启动两次独立的存储器操作 （如连续两次读操作）所需的最短时间间隔。 记为TM。
访问时间与存储周期之间的关系：
通常TM ≥ TA 。
18
7.1.3 存储器的主要技术指标
3. 传输率
传输率是数据传入或传出存储器的速率。
对于随机存储器，它等于“1/存储周期”。若
把存储器被连续访问时，可以提供的数据传送
若采用单译码线构，译码输出线为2n根。显然， 2n>2×2n/2（当正整数n>2时）。
采用双译码器结构的4096×1的存储单元矩阵如图7.3所 示。
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7.2.2.1 存储器的组成
例：输入地址000000000000，在X方向，由 于A0~A5=000000，X1为高电平，译码选中 了第一行；在A6~A11=000000时，Y1为高电 平，译码选中第一列。它们交叉选中的是 第一行第一列存储单元（1，1），即最后 译码选中的是（1，1）号单元。见图7.3。
程序访问的局部性原理是理解存储体系的理论依据。
3
7.1 概论
7.1.1 存储器的功能 计算机的基本工作原理是将要解决的问题编制成
程序并将程序存储起来，然后再运行该程序。这 种方式是现代计算机的重要特征之一。 而存储器是实现存储程序必不可少的硬件支持， 是计算机中必须具有的重要部件。 显然，存储器的功能是存储信息，被存储的信息 包括程序信息和数据信息等。
寄存器与计数器最新课件
H
×
× × ×××× L L L L
L
L
×
× ABCDA BCD
L
H
H ××××
加计数
L
H
H
××××
减计数
寄存器与计数器最新课件
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6.4.2 集成同步非二进制计数器
其产品多以BCD码为主，下面以典型产品 74LS192为例讨论。
寄存器与计数器最新课件
50
寄存器与计数器最新课件
51
74LS192具有以下功能： (1) CLR=1时异步清零，它为高电平有效。 (2) CLR=0（异步清零无效）、LD=0时异步置数。 (3) CLR=0，LD=1（异步置数无效）且减法时钟 CPD=1时，则在加法时钟CPU上升沿作用下，计数 器按照8421BCD码进行递增计数：0000～1001。 (4) CLR=0，LD=1且加法时钟CPU＝1时，则在减 法时钟CPD上升沿作用下，按照8421BCD码进行 递减计数：1001～0000。
6.1.1 寄存器
在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的
电路称为寄存器 。
1
0
1
0
1
0
1
上述寄存器的寄存时间？
寄存器与计数器最新课件
0
1
集成寄存器74LS175
寄存器与计数器最新课件
2
74LS175真值表
课外查资料：了解集成寄存器74LS373与 74LS374。
寄存器与计数器最新课件
3
6.1.2 移位寄存器
进制）；
寄存器与计数器最新课件
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(4) 计数器为异步清零，R0(1)、R0(2)是清零输入端，且高电 平有效。
因此，74LS93实际上是一个二－八－十六进制异步加法 计数器，采用反馈清零法可构成小于十六的任意进制异步加 法计数器。
最新8寄存器与存储器 (2)
无效循环：译码器无法对八种状态译码，我们把这种循环称为 无效循环。因此，不允许寄存器工作在这种循环状态。
改进电路： 当n=4时，反馈逻辑表达式为。
D SR Q 3 Q 1 ,Q 3 Q 0 当n=8时，反馈逻辑表达式为。
D S Q R 7 Q 5 ห้องสมุดไป่ตู้Q 4 Q 3 , Q 7 Q 3 Q 2 Q 1
10 12
3 4
1 1 0
1
0 1 1
0
0 0 1
1
0 0 0
1
串入串出：前触发器输出端Q与后数据输入端D相连接。当时 钟到时，加至串行输入端DSR的数据送Q0，同时Q0的数据右移 至Q1，Q1的数据右移至Q2，以此类推。将数码1101右移串行输 入给寄存器共需要4个移位脉冲
Q3可串行输出从输入端DSR存入的数据，4个移位脉冲后收 到第一个数据，要全部输出共需8个移位脉冲。
2.集成数码锁存器74LS373
74LS373是—— 8位数据锁存器。
74LS373功能表
OC
输入
输出
CD
Q
01
1
1
01 00 1X
0
0
X Q0（被锁存状态）
X
Z（高阻态）
0C为三态控制端（低电平有效）： 当 0C =1时，输出为高 阻态；当0C =0时，8个数据传送到输出端
C为锁存控制输入端（高电平有效）：当C=0时，保持输入端 数据不变，当C=1时，接收输入端数据。
引脚及功能简介：
DSR: 右移串行数据输入端 DSL: 左移串行数据输入端 D0~D3:并行数据输入端 Q0~Q3: 数据输出端 CP :时钟输入端（上升沿有效） S0、S1: 工作方式控制端 RD : 数据清0输入端（低电平清0）
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动态存储单元（DRAM） 利用MOS管的栅极电容C存储电荷来储存信息，电容是会漏 电的，所以必须通过不停的给电容充电来维持信息，这个充电 的过程叫再生或刷新（REFRESH）。由于电容的充放电是需要
2020/10/8
相对较长的时间的，DRAM的速度要慢于SRAM。DRAM的一个存 储单元只需要一个晶体管和一个电容。因此，DRAM的成本、 集成度、功耗等明显优于SRAM。
2.集成数码锁存器74LS373 74LS373是——
8位数据锁存器。
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2020/10/8
三、移位寄存器
移位寄存器：存储数据，所存数据可在移位脉冲作用下
逐位左移或右移。即实现串入串出。
在数字电路系统中，由于运算（如:二进制的乘除法）的
需要，常常要求实现移位功能。
分类：单向移位、双向移位。
2020/10/8
2. 可编程分频器 可编程分频器：指 分频器的分频比可 以受程序控制。
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工作原理分析： 电路的结构特点：
两片74LS194的S1=1，
S0 2Q。0
若S1S0=10，则74LS194工作在左移位状态，
S1S0=11 ，则74LS194工作在并行置数状态。
74LS138的8个输出端接两 片74LS194的并行输入数据端。 由于74LS138的输出状态，由输入端ABC决定，故移位的数 据是可变化的。
字8数该根：R列3A2M选X存择8储=线矩2Y56阵0~Y共7。需要32根行选择线X0~X31和
存储器容量： （字数）×（位数）= 256×4
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2．RAM的存储单元 按结构不同可分为: 静态存储单元SRAM、动态存储单元DRAM 静态存储单元(SRAM)
利用CMOS构成的基本RS触发器来存储信息。保存的信息不易 丢失，可长期保存。典型的SRAM的存储单元需要六个晶体管 （三极管）构成。用于小容量、高速存储器。
人眼则无法辨认显示的字符。如：信号源频率显示器。
在计数器和译码器之间加入锁存 器，就可控制数据显示的时间。
2020/10/8
工作原理分析：
若锁存信号C＝0时，数据被锁存，
译码显示电路稳定显示锁存的数据。
若锁存信号C＝1时，显示值随数据
变化而变化，时实显示。
四、移位寄存器构成分频器 在数字系统中，常常需要获得不同频率的时钟或基准信号，其
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8.1.2 移位寄存器的应用 一、移位寄存器构成序列脉冲发生器
序列信号：是在同步脉冲的作用下 按一定周期循环产生的一串二进制信 号。如：0111-----0111，每4位重复一 次，称为4位序列信号。
序列脉冲信号广泛用于数字设备 测试、通信和遥控中的识别信号或 基准信号等。
分频器的输出波形：
4分频波形
小结: 74LS138译码器地址输入端A2A1A0（CBA）的取值， 决定了分频比，将CBA代表的二进制数转换成十进制数再加1，
即为分频系数。 思考： 若ABC=000,001、---111分别是多少分频器？
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作业题
6.4、6.5、6.6
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存储器信息（字）位置的确定：
列线
行
线
字
当给定行和列的地址时，行和列的地址译码器分别选中 相应的行线和列线，这两种输出线（行与列）的交点处的存储 单元便被选中（注：选中的存储器可能是一位也可能是多位）。
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存储器的容量计算：
8根列线
32
字
根
行
线
32行×32列矩阵
存储器有32条行线、8条列线；
思考:下列两个序列信号的形式.
(1)
(2)
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二、移位寄存构成计数器 工作原理分析：
电路清零以后，在连续脉冲的
作用下，数据右移，Q3Q2Q1Q0的
数据依次为：
0000→0001→0011→0111
↑
↓
1000←1100←1110←1111
有8种不同的状态输出。如果译码器将这8种状态译成0～7共8
进制数码；N个触发器可以存放N 位二进制数码。
8.1.1 寄存器的结构、原理
一、基本寄存器 仅有并入、并出存取数据功能的寄存器。
1. 组成： N个D触发器构成。
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输出端
控制时钟
脉冲端输入 0
1
0
1
0
1
0
1
2.工作原理
数码输入端
CP不为上升沿时 ， R D =1,寄存器输出保持不变 CP 上升沿时，且 R D =1,输入端D0-D3送寄存器。
串入串出：原理与前述相同，略。
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3. 集成双向移位寄存器——74LS194 74LS194是四位双向移位寄存器。
引脚及功能简介：
DSR: 右移串行数据输入端 DSL: 左移串行数据输入端 D0~D3:并行数据输入端 Q0~Q3: 数据输出端 CP :时钟输入端（上升沿有效） S0、S1: 工作方式控制端 RD : 数据清0输入端（低电平清0）
移位寄存器组成的8位序列信号发生器，序列信号为： 00001111
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产生序列信号的关键：是 从移位寄存器的输出端引出一 个反馈信号送至串行输入端， 反馈电路由组合逻辑门电路构
成。n 位移位寄存器构成的序
列信号发生器产生的序列信号
的最大长度P=2n。
1．单向移位寄存器
（1）右移位寄存器
串行 数据 输入
清零端
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同步移位时 钟输入端
工作过程：
假设要传送数据1011。
10 12
3 4
1 1 0
1
0 1 1
0
0 0 1
1
0 0 0
1
串入串出：前触发器输出端Q与后数据输入端D相连接。当时 钟到时，加至串行输入端DSR的数据送Q0，同时Q0的数据右移 至Q1，Q1的数据右移至Q2，以此类推。将数码1101右移串行输 入给寄存器共需要4个移位脉冲
个数字，则，上述电路就构成8进制计数器。注：此处译码器
不是LED管显示译码器。
计数前，如果不清零，由于随机性，随着计数脉冲的到来， Q3Q2Q1Q0 的状态可能进入如下的无效循环： 0100→1001→0010→0101→ 1011→0110→1101→1010
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无效循环：译码器无法对八种状态译码，我们把这种循环称为 无效循环。因此，不允许寄存器工作在这种循环状态。
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基本概念
寄存器； 移位寄存器； 序列信号； 随机存取存储器； 只读存储器。
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寄存器与存储器的区别：
寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。 存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很 高。
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8.1 寄存器及应用
寄存器：用于暂时存储二进制数据与代码的电路。 分 类：基本寄存器、移位寄存器。 组 成：触发器和门电路。一个触发器能存放一位二
方法一般是对系统主时钟信号进行分频。在计数器一章中，我们已
讨论了利用计数器实现n分频。既然寄存器可以构成计数器，利用移
位寄存器也可以实现分频，分频器有固定分频和可编程分频。 1. 固定比分频器
从序列信号发生器的Q3的输出波形，不难发现，Q3 波形的频
率恰为时钟波形频率的1/8。显然采用不同的反馈逻辑，可以构成 不同的固定比分频器。
8.2
8.2.1 存储器的概述
存储器
１．存储器：用于长期存储大量数据、资料及运算程序等二进 信息的单元。
２．发 展：
穿孔卡片 纸带 磁芯存储器
半导体存储器
半导体存储器的优点：容量大、体积小、功耗低、存取速 度 快、使用寿命长等。
寄存器与存储器的区别： 寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。 存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很高。
项目八 寄存器与 存储器及应用
8.1 寄存器 8. 2 存储器 8.3 寄存器与存储器例表 本章小结
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主要内容
寄存器的功能、分类、结构、工作原理； 存储器的功能、分类、结构、工作原理； 寄存器、存储器的应用。
主要技能
寄存器与存储器的正确使用技能和功能测试技能； 熟练应用寄存器和存储器构成具特定功能的逻辑电路； 能完成电路的安装与功能调试。
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第二步：进行读写操作 如果此时读写控制电路有相应的有效信号，则实现对选中 存储单元的信息进行读写操作。
二、各组成的结构与工作原理 1. 存储矩阵
用于存储信息的主体电路。它由若干存储单元以矩阵的形 式构成。有若干行和若干列。
如：存储容量为256X4=1K的存储器，它由1024个存储单元以32 行和32 列矩阵的形式构成的。它的一个字由4位二进制数组成。
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３．存储器的分类： 按照内部信息的存取方式可分为：
随机存取存储器RAM：存放临时性的数据或中间结果。 只读存储器ROM：存放永久性的、不变的数据。
随机存取存储器RAM按硬件结构可分为： 静态存储器（SRAM） 动态存储器（DRAM） 只读存储器ROM按数据输入方式可分为： 掩膜式存储器（ROM） 可编程存储器（PROM） 可擦除存储器（EPROM）
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４．基本概念： 存储单元：存储一位二进制数的最小电路； 字：构成二进制信息的最小集合（1、2、4、 8、16）； 存储容量：存储二进制数的总量，单位：K（210=1024）。
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8.2.2 随机存取存储器RAM
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相对较长的时间的，DRAM的速度要慢于SRAM。DRAM的一个存 储单元只需要一个晶体管和一个电容。因此，DRAM的成本、 集成度、功耗等明显优于SRAM。
2.集成数码锁存器74LS373 74LS373是——
8位数据锁存器。
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三、移位寄存器
移位寄存器：存储数据，所存数据可在移位脉冲作用下
逐位左移或右移。即实现串入串出。
在数字电路系统中，由于运算（如:二进制的乘除法）的
需要，常常要求实现移位功能。
分类：单向移位、双向移位。
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2. 可编程分频器 可编程分频器：指 分频器的分频比可 以受程序控制。
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工作原理分析： 电路的结构特点：
两片74LS194的S1=1，
S0 2Q。0
若S1S0=10，则74LS194工作在左移位状态，
S1S0=11 ，则74LS194工作在并行置数状态。
74LS138的8个输出端接两 片74LS194的并行输入数据端。 由于74LS138的输出状态，由输入端ABC决定，故移位的数 据是可变化的。
字8数该根：R列3A2M选X存择8储=线矩2Y56阵0~Y共7。需要32根行选择线X0~X31和
存储器容量： （字数）×（位数）= 256×4
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2．RAM的存储单元 按结构不同可分为: 静态存储单元SRAM、动态存储单元DRAM 静态存储单元(SRAM)
利用CMOS构成的基本RS触发器来存储信息。保存的信息不易 丢失，可长期保存。典型的SRAM的存储单元需要六个晶体管 （三极管）构成。用于小容量、高速存储器。
人眼则无法辨认显示的字符。如：信号源频率显示器。
在计数器和译码器之间加入锁存 器，就可控制数据显示的时间。
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工作原理分析：
若锁存信号C＝0时，数据被锁存，
译码显示电路稳定显示锁存的数据。
若锁存信号C＝1时，显示值随数据
变化而变化，时实显示。
四、移位寄存器构成分频器 在数字系统中，常常需要获得不同频率的时钟或基准信号，其
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8.1.2 移位寄存器的应用 一、移位寄存器构成序列脉冲发生器
序列信号：是在同步脉冲的作用下 按一定周期循环产生的一串二进制信 号。如：0111-----0111，每4位重复一 次，称为4位序列信号。
序列脉冲信号广泛用于数字设备 测试、通信和遥控中的识别信号或 基准信号等。
分频器的输出波形：
4分频波形
小结: 74LS138译码器地址输入端A2A1A0（CBA）的取值， 决定了分频比，将CBA代表的二进制数转换成十进制数再加1，
即为分频系数。 思考： 若ABC=000,001、---111分别是多少分频器？
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作业题
6.4、6.5、6.6
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存储器信息（字）位置的确定：
列线
行
线
字
当给定行和列的地址时，行和列的地址译码器分别选中 相应的行线和列线，这两种输出线（行与列）的交点处的存储 单元便被选中（注：选中的存储器可能是一位也可能是多位）。
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存储器的容量计算：
8根列线
32
字
根
行
线
32行×32列矩阵
存储器有32条行线、8条列线；
思考:下列两个序列信号的形式.
(1)
(2)
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二、移位寄存构成计数器 工作原理分析：
电路清零以后，在连续脉冲的
作用下，数据右移，Q3Q2Q1Q0的
数据依次为：
0000→0001→0011→0111
↑
↓
1000←1100←1110←1111
有8种不同的状态输出。如果译码器将这8种状态译成0～7共8
进制数码；N个触发器可以存放N 位二进制数码。
8.1.1 寄存器的结构、原理
一、基本寄存器 仅有并入、并出存取数据功能的寄存器。
1. 组成： N个D触发器构成。
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输出端
控制时钟
脉冲端输入 0
1
0
1
0
1
0
1
2.工作原理
数码输入端
CP不为上升沿时 ， R D =1,寄存器输出保持不变 CP 上升沿时，且 R D =1,输入端D0-D3送寄存器。
串入串出：原理与前述相同，略。
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3. 集成双向移位寄存器——74LS194 74LS194是四位双向移位寄存器。
引脚及功能简介：
DSR: 右移串行数据输入端 DSL: 左移串行数据输入端 D0~D3:并行数据输入端 Q0~Q3: 数据输出端 CP :时钟输入端（上升沿有效） S0、S1: 工作方式控制端 RD : 数据清0输入端（低电平清0）
移位寄存器组成的8位序列信号发生器，序列信号为： 00001111
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产生序列信号的关键：是 从移位寄存器的输出端引出一 个反馈信号送至串行输入端， 反馈电路由组合逻辑门电路构
成。n 位移位寄存器构成的序
列信号发生器产生的序列信号
的最大长度P=2n。
1．单向移位寄存器
（1）右移位寄存器
串行 数据 输入
清零端
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同步移位时 钟输入端
工作过程：
假设要传送数据1011。
10 12
3 4
1 1 0
1
0 1 1
0
0 0 1
1
0 0 0
1
串入串出：前触发器输出端Q与后数据输入端D相连接。当时 钟到时，加至串行输入端DSR的数据送Q0，同时Q0的数据右移 至Q1，Q1的数据右移至Q2，以此类推。将数码1101右移串行输 入给寄存器共需要4个移位脉冲
个数字，则，上述电路就构成8进制计数器。注：此处译码器
不是LED管显示译码器。
计数前，如果不清零，由于随机性，随着计数脉冲的到来， Q3Q2Q1Q0 的状态可能进入如下的无效循环： 0100→1001→0010→0101→ 1011→0110→1101→1010
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无效循环：译码器无法对八种状态译码，我们把这种循环称为 无效循环。因此，不允许寄存器工作在这种循环状态。
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基本概念
寄存器； 移位寄存器； 序列信号； 随机存取存储器； 只读存储器。
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寄存器与存储器的区别：
寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。 存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很 高。
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8.1 寄存器及应用
寄存器：用于暂时存储二进制数据与代码的电路。 分 类：基本寄存器、移位寄存器。 组 成：触发器和门电路。一个触发器能存放一位二
方法一般是对系统主时钟信号进行分频。在计数器一章中，我们已
讨论了利用计数器实现n分频。既然寄存器可以构成计数器，利用移
位寄存器也可以实现分频，分频器有固定分频和可编程分频。 1. 固定比分频器
从序列信号发生器的Q3的输出波形，不难发现，Q3 波形的频
率恰为时钟波形频率的1/8。显然采用不同的反馈逻辑，可以构成 不同的固定比分频器。
8.2
8.2.1 存储器的概述
存储器
１．存储器：用于长期存储大量数据、资料及运算程序等二进 信息的单元。
２．发 展：
穿孔卡片 纸带 磁芯存储器
半导体存储器
半导体存储器的优点：容量大、体积小、功耗低、存取速 度 快、使用寿命长等。
寄存器与存储器的区别： 寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。 存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很高。
项目八 寄存器与 存储器及应用
8.1 寄存器 8. 2 存储器 8.3 寄存器与存储器例表 本章小结
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主要内容
寄存器的功能、分类、结构、工作原理； 存储器的功能、分类、结构、工作原理； 寄存器、存储器的应用。
主要技能
寄存器与存储器的正确使用技能和功能测试技能； 熟练应用寄存器和存储器构成具特定功能的逻辑电路； 能完成电路的安装与功能调试。
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第二步：进行读写操作 如果此时读写控制电路有相应的有效信号，则实现对选中 存储单元的信息进行读写操作。
二、各组成的结构与工作原理 1. 存储矩阵
用于存储信息的主体电路。它由若干存储单元以矩阵的形 式构成。有若干行和若干列。
如：存储容量为256X4=1K的存储器，它由1024个存储单元以32 行和32 列矩阵的形式构成的。它的一个字由4位二进制数组成。
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３．存储器的分类： 按照内部信息的存取方式可分为：
随机存取存储器RAM：存放临时性的数据或中间结果。 只读存储器ROM：存放永久性的、不变的数据。
随机存取存储器RAM按硬件结构可分为： 静态存储器（SRAM） 动态存储器（DRAM） 只读存储器ROM按数据输入方式可分为： 掩膜式存储器（ROM） 可编程存储器（PROM） 可擦除存储器（EPROM）
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４．基本概念： 存储单元：存储一位二进制数的最小电路； 字：构成二进制信息的最小集合（1、2、4、 8、16）； 存储容量：存储二进制数的总量，单位：K（210=1024）。
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8.2.2 随机存取存储器RAM