微机的基本组成电路

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1、第2章微机的基本组成电路任何一个复杂的电路系统都可以分解为一些相对简单的电路，或者说复杂电路系统可以由多个简单电路搭建而成。构成复杂电路系统的简单电路称为该复杂电路系统的组成电路模块或电路部件。本章将对构成微型计算机电路系统的一些基本的、典型的电路模块的原理与功能作一简单介绍，主要包括算术逻辑单元、触发器、寄存器、存储器及总线结构等，同时给出数据在这些电路部件之间的流通过程以及“控制字”的概念。2.1算术逻辑单元算术逻辑单元(ArithmeticLogicalUnit,简称ALU)，用于实现算术与逻辑运算，包括加、

2、减、乘、除等算术运算和与、或、非、异或、同或等逻辑运算。其符号表示如下：其中，A、B为参与运算的两个输入数据，Control为控制信号，S为输出的运算结果。四位ALU逻辑图四位ALU功能表S3S2S1S0正逻辑M=H逻辑运算M=L算术运算Cn=1Cn=0LLLLAAA加1LLLHA+BA+B(A+B)加1LLHLA·BA+B(A+B)加1LLHH“0”减1“0”LHLLA·BA加(A·B)A加(A·B)加1LHLHB(A·B)加(A+B)(A·B)加(A+B)加1LHHLABA减B减1A减BLHHHA·B(A·B

3、)减1A·四位ALU功能表续S3S2S1S0正逻辑M=H逻辑运算M=L算术运算Cn=1Cn=0HLLLA+BA加(A·B)A加(A·B)加1HLLHABA加BA加B加1HLHLB(A·B)加(A+B)(A·B)加(A+B)加1HLHHA·B(A·B)减1A·BHHLL“1”A加AA加A加1HHLHA+BA加(A+B)A加(A+B)加1HHHLA+BA加(A+B)A加(A+B)加1HHHHAA减1A第2章微机的基本组成电路2.2触发器触发器(Trigger)是构成寄存器和存储器的基本单元，是计算机的记忆细胞。2.2.

4、1RS触发器(1)电路结构：由两个交叉耦合的“与非”或“或非”门组成，2个输出分别为Q和/Q，两路输入分别为R和S。如下图所示：(2)功能描述：当S=1且R=0时，Q=1，/Q=0，称为置位，在S变为0后，Q和/Q将保持不变。当S=0且R=1时，Q=0，/Q=1，称为复位，在R变为0后，Q和/Q将保持不变。当S=0且R=0时，保持原状态不变。当S=1且R=1时，状态不定。(3)符号：见右图。(4)带时标的RS触发器（同步RS触发器),电路图见教材P19图2-4。sRsRQ/Q第2章微机的基本组成电路2.2.2D触发

5、器(1)电路结构：见右图：(2)功能描述：当D=1时，Q=1、/Q=0，D=0时，Q=0、/Q=1。即Q=DCLKDQQPRCLRCLKDQQPRCLRCLKDQQPRCLR(3)改进：加上同步时钟信号CLK、边沿触发、加上预置和清除端。符号如下：正边沿触发负边沿触发低电平预置和清除2.2.3JK触发器(1)电路结构：见下图。第2章微机的基本组成电路(2)功能描述：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触发器的符号如下：CLKJQQPRCLRK2.3寄存器寄存器（Register

6、）是由触发器组成的一种存储装置。特点：用于暂存数据。不同于存储器，数量少，速度快。分类：缓冲寄存器（BufferRegister）：暂存数据。移位寄存器(ShiftRegister)：除存储功能外，还具有移位功能。计数器(Counter)：除存储功能外，还具有计数功能。累加器(Accumulator)：用于暂存ALU的计算结果。2.3.1缓冲寄存器由边沿触发的D触发器组成。例如：第2章微机的基本组成电路X0Y0D0Q0X1Y1D1Q1X2Y2D2Q2X3Y3D3Q3CLKCLR2.3.1缓冲寄存器可控缓冲寄存器：每

7、个D触发器增加一个装入控制门LOAD，见下图。Y0CLKCLRX0D0Q0X1D0Q0X2D0Q0X3D0Q0Y1Y2Y3LOAD≥1&&≥1&&≥1&&≥1&&装入控制门第2章微机的基本组成电路2.3.2移位寄存器(1)功能：将其所存储的数据进行移位操作。移位操作的类型：逻辑左移逻辑移位逻辑右移移位操作循环左移循环右移算术移位算术左移算术右移(2)电路结构：由D触发器串联在一起形成。例：4位左移寄存器电路图：第2章微机的基本组成电路DinD0Q0D1Q1D2Q2D3Q3CLKCLR(3)可控移位寄存器：增加装入控

8、制门LOAD等控制电路。2.3.3计数器(1)行波计数器（Travellingwavecounter）第2章微机的基本组成电路计数规律：0000000100100011…111011110000(2)可控行波计数器:(3)同步计数器（synchronouscounter）解决行波计数器翻转速度慢的缺点第2章微机的基本组成电路(4)环形计数器（ringcoun