第三章_计算机硬件电路基础

1、ALUALUcontrol control B BA AS S图图2-1 ALU2-1 ALU的符号的符号 图2-2RS触发器 图2-3 RS触发器的符号 S SR RQ QQ QQ QQ QS SR RS S、R R不能同时为零；否则，不能同时为零；否则，RSRS触发器处于不稳定状态。触发器处于不稳定状态。 S=0S=0，R=1R=1时，时，Q=0Q=0（Q=1Q=1）称为复位；）称为复位；R R端称为复位端端称为复位端S=1S=1，R=0R=0时，时，Q=1Q=1（Q=0Q=0）称为置位；）称为置位；S S端称为置位端端称为置位端图图2-5 2-5 D D触发器触发器 DSQQ时标时标D

2、D触发器触发器图图2-62-6 时标时标D D触发器触发器 RSQQDCLKRD DR RS SQ QQCLKCLKA AR RC CA A图图 边沿边沿D D触发器触发器 边沿边沿D D触发器触发器 PRESET(预直预直)CLEAR(清零清零)CLKCLKD DS SR RQ QQ Q带置位带置位D D触发器如图所示触发器如图所示图图 带置位带置位D D触发器触发器D DD DD DPRPRCLRCLRQ QQ QCLKCLKCLKCLKQ QQ QPRPRCLRCLRCLKCLKQ QQ QCLRCLRPRPR图图2-9 2-9 正负边缘的正负边缘的D D触发器符号触发器符号RSQQJK

3、CLK图 JKJK触发器电路原理触发器电路原理RSQQJKCLK图 JKJK触发器电路原理触发器电路原理JKJK触发器的工触发器的工作过程是作过程是: :D0D0D1D1D2D2D3D3Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3CLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLRCLRX0X0X1X1X2X2X3X3Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3图图 4 4位缓冲寄存器的电路原理图位缓冲寄存器的电路原理图 D D0 0D1D1D D2 2D D3 3Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3X0X0X1X1X2X2X3X3L LCLKCLKCLRCLR图 可控缓冲寄存器可控缓冲寄存

4、器1 1 1 1 D0D0D1D1D2D2D3D3Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3X3X3 X2 X2 X1 X1 X0X0LCLKCLKCLRCLR图2-14 可控缓冲寄存器可控缓冲寄存器1 1 1 1 L L门的作用：门的作用：L L为高电平时，数据可装入；低电平时，为高电平时，数据可装入；低电平时，数据自锁在其中。数据自锁在其中。在讲计算机原理时，经常会用到在讲计算机原理时，经常会用到L L门。要记门。要记L L门门的作用。可控缓冲寄存器的符号如图示。的作用。可控缓冲寄存器的符号如图示。图图 可控缓冲寄存器的符号可控缓冲寄存器的符号XLOADLOADCLKCLKCLRCLRQ QD3D3

5、D2D2D1D1D0D0DinDinQ3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q0CLKCLK(a) (a) 左移寄存器左移寄存器(b) (b) 右移寄存器右移寄存器D3D3Q3Q3D2D2Q2Q2D1D1Q1Q1D0D0Q0Q0CLKCLKDinDinJ0J0K0K0J1J1K1K1J2J2K2K2J3J3K3K3Q3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q0CLKCLKCLRCLR图图 行波计数器电路原理行波计数器电路原理CLRCLKQ0Q1Q2Q3Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3行波计数器波形图行波计数器波形图行波计数器的工作原理是在时钟的行波计数器的工作原理是在时钟的边缘到来时开始计数，由右边第一位开边缘到来时开

6、始计数，由右边第一位开始，要一位一位的向前推进。始，要一位一位的向前推进。12345678K KJ J行波计数器实际上是行波计数器实际上是一个加一计数器一个加一计数器Q3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q0D3D3D2D2D1D1D0D0CLRCLRCLRCLRCLRCLRPRPRCLRCLRCLKCLK图图 环形计数器原理图环形计数器原理图CLRCLRCLKCLKD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3PRCLRCLRCLRCLRCLRCLKCLKQ0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3图图 环形计数器原理图环形计数器原理图 环形计数器工作波形图环形计数器工作波形图CLKCLKCLRCLRQ5 Q4 Q3 Q2 Q

7、1 Q0Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0环形计数器环形计数器图图 环形计数器的符号环形计数器的符号XY YCOUNTCOUNTCLKCLKLOADLOADCLRCLR 图图 程序计数器符号程序计数器符号 PCPC2.3.4 2.3.4 累加器累加器（AccumulatorAccumulator） 累加器在累加器在CPUCPU内部，是一内部，是一个非常重要的寄存器，其符个非常重要的寄存器，其符号如图所示。号如图所示。X XY YLOADLOADCLKCLKSHLSHLSHRSHRCLRCLR图图 累加器的符号累加器的符号 E E（ENABLEENABLE）A AB BVDDVDD1 1 1 1

8、 图图 三态输出电路三态输出电路 三态门符号三态门符号 (a)(b)L L门：专管对寄存器的装入数据的控制；门：专管对寄存器的装入数据的控制；E E门：专管由寄存器输出数据的控制；门：专管由寄存器输出数据的控制； 总线结构的输入总线结构的输入/ /输出采用了输出采用了L L门和门和E E门的结构，使门的结构，使计算机的信息传递线路简单化。计算机的信息传递线路简单化。 EEA AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A 总线结构框图总线结构框图 A AC CB BD D

9、W WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A图图 总线结构框图总线结构框图 控制字控制字CONCON：将各寄存器的：将各寄存器的L L门和门和E E门按次序排成一行。门按次序排成一行。即：即：CON=LCON=LA AE EA ALBEBLLBEBLC CE EC CL L D DE ED D为避免信息在公共总线为避免信息在公共总线W W中乱窜，规定某一时钟中乱窜，规定某一时钟节拍（节拍（CLKCLK为正半周），只有一个寄存器为正半周），只有一个寄存器L L门和另一个门和另一个寄存器寄存器

10、E E门为高电位，其余各门则必须为低电位。门为高电位，其余各门则必须为低电位。 A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A图图 总线结构框图总线结构框图 例：数据由例：数据由A A到到B B、数据由、数据由D D到到A A、数据由、数据由C C到到B B，求，求它门的控制字它门的控制字 解：解：数据由数据由A A到到B B的控制字的控制字CON=LCON=LA AE EA AL LB BE EB BL LC CE EC CL L D DE ED D= =？ =01

11、10=0110，00000000A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A图图 总线结构框图总线结构框图 解：解： 数据由数据由D D到到A A的控制字的控制字CON=LCON=LA AE EA AL LB BE EB BL LC CE EC CL L D DE ED D= =？=1000=1000，00010001A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD D

12、E ED DL LA A图图 总线结构框图总线结构框图 解：解： 数据由数据由C C到到B的控制字的控制字CON=LCON=LA AE EA AL LB BE EB BL LC CE EC CL L D DE ED D= =？ =0010，0100半导体半导体存储器存储器只读存储器只读存储器 （ROM）随机存取存储器随机存取存储器（RAM）静态静态 RAM（SRAM）动态动态 RAM（DRAM） 非易失非易失 RAM（NVRAM）掩膜式掩膜式ROM一次性可编程一次性可编程 ROM（PROM） 紫外线擦除可编程紫外线擦除可编程 ROM（EPROM）电擦除可编程电擦除可编程 ROM（EEPROM）

13、R0R1R2R3R4R5R6R7译码器译码器A0A1A2D0D1D2D3图图 8 8* *4 4的存储器的存储器 表表 地址线与地址数对照表地址线与地址数对照表 根据二进制编码原理，除地线共用之根据二进制编码原理，除地线共用之外，外，n n根地址线可以译成根地址线可以译成2 2n n个地址号。个地址号。R0R0R1R1R2R2R3R3R4R4R5R5R6R6R7R7译码器译码器A0A0A1A1A2A2D0D1D2D3图图 8 8* *4 4的存储器示意图的存储器示意图存储器各单元地址存储器各单元地址2 2、静态、静态RAMRAM及动态及动态RAMRAM静态静态RAMRAM用触发器保存信息，只要加电于触发器，用触发器保存信息，只要加电于触发器，数据即可长期保留。数据即可长期保留。动态动态RAMRAM用电容来用电容来保存信息保存信息。电容漏电，需要刷。电容漏电，需要刷新。每隔新。每隔2ms2ms充电一次，须充电一次，须“刷新刷新”电源。电源。 A0A0A1A1D0D0D1D1E ER0R1R2R