微型计算机原理及应用第二章

时标D触发器
边沿触发的时标D触发器
D触发器的预置和清除电路
边缘触发的D触发器的符号
Questions
触发器可以组成( ( ) 和( ) )统称为计算机的记忆装置。
RC微分电路在D触发器中起什么作用？
画出RS 触发器、D触发器的逻辑符号。
边缘触发的D触发器的符号(国标）
SD
D CP
1D C1
行波计数器(Traveling wave counter)
特点： 第1个时钟脉冲促使其LSB加1，由0变1。 第2个时钟脉冲促使最低有效位由1变0，同时推动第2位， 使其由0变1。 第2位由1变0时又去推动第3位，使其由0变1，这样有如 水波前进一样逐位进位下去。
开始时，计数器全部清除，所以： Q=Q3Q2Q1Q0=0000
总线结构的信息传输
Questions
L门与E门的区别是什么？
什么是三态寄存器？
环形计数器有何特点？其功能是什么？
画出程序计数器和累加器的符号。
什么是控制字？控制字有何意义？
控制字CON及其意义 CON=LAEALBEBLCECLDED
控制字 CON LA 1 0 0 0 0 1 EA 0 1 1 1 0 0 LB 0 1 0 0 1 0 EB 1 0 0 0 0 0 LC 0 0 1 0 0 0 EC 0 0 0 0 0 1 LD 0 0 0 1 0 0 ED 0 0 0 0 1 0
2.3.1 缓冲寄存器 buffer
X=X3X2X1X0
Q0=X0 Q1=X1
Q2=X2
Q3=X3
结果就是： Q=Q3Q2Q1Q0=X3X2X1X0=X
What is the weak points in the buffer shown in the above figure?
Questions
A0 0 1 0 1 0 1 0 1
单元 R R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15
A3 1 1 1 1 1 1 1 1
地址 A2 A1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1
A0 0 1 0 1 0 1 0 1
当地址线为10条时，可编地址号为（ ）个； 16条地址线，可译出（ ）个地址；20条地址线，可译 出（）个地址；4G个存储单元，需要( )条地址线。
EEPROM
FLASH ROM
内存储器的基本结构
CPU
时序/控制
M A R 地址总线
地 址 译 码 器
存储体
读 写 驱 动 器
M D R
数据总线
半导体存储器的主要性能指标
存储容量 Storage Capacity
某存储器芯片的地址线为16位，存储字长为8位， 则其存储容量为多少？
存储速度 Storage Speed
解: 开机时，先令CLR=1，则 PC=0000 (1) 第1个控制字是： CPEPLMER=0110 即EP=1，PC准备放出数据； LM=1，MAR准备装入数据。 在CLK正前沿到达时， CLK=1，MAR=PC=0000， PC的数据装入MAR，同 时MAR立即指向ROM的 第一地址，即选中了ROM 中的R0存储单元。
程序计数器(Program Counter)
2.3.4 累加器 Accumulator
Functions:
Load and output data
Shift data to the left/right
2.4 三态输出电路 (三态门）
What is the purpose for three-state gate?
当Din=1时，随着时钟脉冲而逐步位移如下:
CLK前沿未到Q= 第1前沿来到Q= 第2前沿来到Q= 第3前沿来到Q= 第4前沿来到Q= 0000 1000 1100 1110 1111
可控移位寄存器 符号
2.3.3 计数器 (Counter)
特点 种类 行波计数器（traveling wave counter) 同步计数器 (synchronous counter) 环形计数器 (ring counter) 程序计数器 (program counter)
触发器 (Trigger)的类型
RS 触发器trigger D 触发器trigger
JK触发器trigger
2.2.1 RS触发器
1.组成
2.符号
Clocking RS trigger 时标RS 触发器
2.2.2 D 触发器
DS trigger is derived from RS trigger, and it has only one input port.
Questions
做出1110(2)-0111(2)的门电路图并求其相减的结果。
ALU 的功能是什么？画出它的符号。
2.2 触发器 (Trigger)
Functions：
计算机的记忆装置的基本单元。 触发器可以组成寄存器，寄存器又可以组 成存储器。
Organization: 微型计算机所用触发器一般用晶体管元件
Quiz
触发器可以组成( ( ) 和( )。 )统称为计算机的记忆装置。
画出RS 触发器、D触发器和JK触发器的符号。 何谓L门？画出它的电路结构图并说明其作用。 画出可控缓冲寄存器的符号。
2.1 算术逻辑单元 ALU
Functions:
o二进制数的四则运算
o布尔代数的逻辑运算
Fig. 2.1 Symbol for ALU
第1时钟后沿到Q= 0001 第2时钟后沿到Q= 0010 第3时钟后沿到Q= 0011 第4时钟后沿到Q= 0100 第5时钟后沿到Q= 0101 第6时钟后沿到Q= 第7时钟后沿到Q= 8-bit counter可计由 （）至（） 第8时钟后沿到Q= 的数； ………… 12-bit counter可计由 （）至（） 第15时钟后沿到Q= 1111 的数； 16-bit counter可计由 （）至（） 第16时钟后沿到Q= 的数；
第2章
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 习题
微型计算机的基本组成电路
算术逻辑单元 (Arithmetic Logic Unit, ALU) 触发器 (Trigger) 寄存器 (Registers) 三态输出电路 (Three-State Output Circuit) 总线结构 (Bus Structure) 存储器 (Memory)
当Din=1而送至最右边的第1位时 CLK前沿未到 Q=Q3Q2Q1Q0= 0000 第1前沿来到 Q= 0001 第2前沿来到 Q= 0011 第3前沿来到 Q= 0111 第4前沿来到 Q= 1111 第5前沿来到，如此时Din仍为1，则Q?
当Q=1111之后，改变Din，使Din=0，则结果将是把0逐 位左移： 第1前沿来到 Q= 1110 第2前沿来到 Q= 1100 第3前沿来到 Q= 1000 第4前沿来到 Q= 0000
信息流通
图2.22 总线结构符号图
译码器
定义：译码器是一种 具有“翻译”功能的 逻辑电路。 功能：这种电路能将输 入二进制代码的各种状 态，按照其原意翻译成 对应的输出信号。
A1 A0 E
& &
Y0
Y1
&
Y2
&
Y3
74LS138 译码器
本质：3线-8线 译码器
G1 G2B G2A C B A
& &
存取时间Access Time 存储周期Memory Cycle
可靠性 Reliability
平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures)
性能价格比 Cost performance Ratio
地址线与地址数对照表
n
2 3
4 5 6 7 8 9
可编译的地址号数 4 8 16 32 64 128 256 512
J CP K
1J
SD
Q
C1 1K R D
Q
2.3 寄存器 （Registers)
A register is composed of triggers.
寄存器类型及功能 缓冲寄存器 (buffer) 移位寄存器 (shifting register)
计数器(Counter)
累加器(Accumulator)
Y0
&
Y1
&
Y7
74LS138译码器引线排列图与功能表
试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4 位二进制代码译成16个独立的低电平信号。
半导体存储器的分类
双极型 读写存储器 RAM SRAM MOS型
半 导 体 存 储 器
DRAM MROM
只读存储器 ROM PROM EPROM 可擦除、 再编程 ROM
Quiz
某计算机的主存为3KB，则内存地址寄存器需（ ）位 就足够了 若256KB的SRAM具有8条数据线，则它具有（ ）条 地址线
半导体存储器主要性能指标有哪些？
内部地址译码方式有哪几种？
2.6.1 只读存储器
特点
只可随机读取其中的信息 断电后信息不丢失
MROM (Masked Read Only Memory)
电路
符号
三态输出电路的逻辑表
E

A
0 1 0
B
高阻 高阻 0 1
1
1
双向三态输出电路
三态寄存器
定义：加上三态门的寄存器 L门： 专管对寄存器的装入数据的控制
E门： 专管由寄存器的输出数据的控制
2.5 总线结构 bus structure
设有A，B，C和D 4个寄存器 它们的数据位数，设 有4位。