第二章微机原理2012.
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1、第二章第二章 微型计算机的基本组成电路微型计算机的基本组成电路王彦恺王彦恺微机原理及应用微机原理及应用本章主要内容：本章主要内容：n算术逻辑单元算术逻辑单元(ALU)(ALU)n触发器触发器(Trigger)(Trigger)n寄存器寄存器(Register)(Register)n三态输出电路三态输出电路n总线结构总线结构n存储器存储器(Memory)(Memory)本章重点：本章重点：n 三态输出电路三态输出电路n 总线结构总线结构n 存储器存储器(Memory)(Memory) 习习 题题微机原理及应用微机原理及应用算术逻辑单元算术逻辑单元功能：功能：既能进行二进制数的四则运算既能进行二进
2、制数的四则运算, 也能进行布尔代也能进行布尔代数的逻辑运算。数的逻辑运算。ALUABS 为运算结果为运算结果Control为两个进制数为两个进制数控制指令由此进入控制指令由此进入返回返回微机原理及应用微机原理及应用触发器触发器触发器是计算机的记忆装置的触发器是计算机的记忆装置的基本单元基本单元。 触发器组成触发器组成寄存器，寄存器组成存储器。寄存器和存储器统称为计寄存器，寄存器组成存储器。寄存器和存储器统称为计算机的记忆装置。算机的记忆装置。较常见的触发器有：较常见的触发器有：RS触发器、触发器、 D触发器以及触发器以及JK触触发器。触发器是计算机中最常见的基本单元。发器。触发器是计算机中最常
3、见的基本单元。 计算计算机中的触发器一般用晶体管元件而不用机中的触发器一般用晶体管元件而不用 磁性元件。这磁性元件。这是因为晶体管元件可以制成大规模集成电路。是因为晶体管元件可以制成大规模集成电路。 触发器的类型触发器的类型微机原理及应用微机原理及应用RSRS触发器原理图触发器原理图RS触发器一般由两个与非门组成触发器一般由两个与非门组成RS触发器符号时标RS触发器S端一般称为置位端，使Q=1R端一般称为复位端，使Q=0为了使触发器在整个机器中能和其它部件协调工作，RS触发器经常有外加的时标脉冲。微机原理及应用微机原理及应用D触发器触发器D触发器时标D触发器D=1D=1 S S端为高电位端为高
4、电位, , R R端为低电位端为低电位, Q, Q端为高电位端为高电位, , 称置位。称置位。 D=0D=0 S S端为低电位端为低电位, , R R端为高电位端为高电位, Q, Q端为高电位端为高电位, , 称复位。称复位。 注意：注意：无时标的D触发器触发器是不能协调运行的。D触发器是在触发器是在RS触发器的基础上引伸出来，触发器的基础上引伸出来，D触发器只有一个输入端口触发器只有一个输入端口微机原理及应用微机原理及应用D触发器触发器边沿触发的D触发器D触发器的预置和清除电路边沿触发的边沿触发的D D触发器触发器与时标时标D D触发器触发器的区别在于添加了一个RC微分电路。它能使方波信号的
5、前沿产生正尖峰，后沿产生负尖峰。触发器的预置和清除：触发器的预置和清除：在一些电路中，有时需要预先给某个触发器置位或清除，而与时标脉冲以及D输入端信号无关，这就是所谓的预置和清除。微机原理及应用微机原理及应用JKJK触发器原理图触发器原理图JKQ动作00保持原状自锁状态010复位101置位11原状态的反码翻转JK触发器是组成计数器的理触发器是组成计数器的理想记忆元件。根据想记忆元件。根据J，K状态状态的不同，的不同，JK触发器有触发器有4种动种动作。作。JKJK触发器的动作状态表触发器的动作状态表JK触发器JK触发器的符号返回返回微机原理及应用微机原理及应用寄存器寄存器寄存器是由触发器组成的。
6、一个触发器就是一个寄存器。寄存器是由触发器组成的。一个触发器就是一个寄存器。 由多个触发器可以组成一个多位寄存器。常见的寄存器有由多个触发器可以组成一个多位寄存器。常见的寄存器有: :缓冲寄存器缓冲寄存器 用以暂存数据移位寄存器移位寄存器 能够将其所存的数据逐位左移或右移计数器计数器 计数脉冲到达时，会按二进制的规律累计脉冲数累加器累加器 用以暂存每次在ALU中计算的中间结果微机原理及应用微机原理及应用缓冲寄存器缓冲寄存器4位缓冲寄存器电路原理缓冲寄存器用以暂存某个数据，以便在适当的时间节拍和给定的计缓冲寄存器用以暂存某个数据，以便在适当的时间节拍和给定的计算步骤将数据输入或输出到其它记忆元件
7、中去。算步骤将数据输入或输出到其它记忆元件中去。设一个4位二进制数X=X3X2X1X0，当CLK的正前沿未来到时，则Q0， Q1，Q2，Q3就不受X3，X2，X1，X0的影响而保持其原有数据。只有当CLK的正前沿来到时，Q0，Q1，Q2，Q3才接受D0，D1，D2，D3的影响，而变成：Q0=D0，Q1=D1，Q2=D2，Q3=D3。结果：Q=X。微机原理及应用微机原理及应用寄存器的装入门寄存器的装入门LOADLOADL操操 作作高电平高电平数据装入数据装入低电平低电平数据自锁数据自锁微机原理及应用微机原理及应用可控缓冲寄存器可控缓冲寄存器微机原理及应用微机原理及应用移位寄存器移位寄存器左移寄存
8、器右移寄存器移位寄存器能将其所贮存的数组逐位向左或向右移动，以达到计算机在运行过程中所需的功能，例如用来判断最左边的位是0还是1。微机原理及应用微机原理及应用计数器计数器计数器是由若干个触发器组成的寄存器，它的特点是能够把贮存在其中的数字加1。可控计数器符号行波计数器行波计数器同步计数器同步计数器将时钟脉冲同时加到各位的触发器的时钟输入端，而将前一位的输出端(Q)接到下一位的JK端去用来发出顺序控制信号程序计数器程序计数器程序计数器不但可以从0开始计数，也可以将外来的数装入其中环形计数器环形计数器微机原理及应用微机原理及应用累加器累加器累加器是一个由多个触发器组成的多位寄存器，累加器是ALU运
9、算过程的代数和的临时存储处累加器除了能装入及输出数据外，还能使存储其中的数据左移或右移累加器的符号返回返回微机原理及应用微机原理及应用三态输出电路三态输出电路记忆元件是由触发器组成的，而触发器只有两个状态：0 0和和1 1，所以每条信号传输线只能传送一个触发器的信息(0或1)。如果一条信号传输既能与一个触发器接通，也可以与其断开而与另外一个触发器接通，则一条信息传输线就可以传输随意多个触发器的信息了。三态输出电路(或三态门)就是为了达到这个目的而设计的。三态输出电路可以由两个或非门和两个NMOS晶体管(T1，T2)及一个非门组成微机原理及应用微机原理及应用三态输出电路三态输出电路 三态门(E门
