数字逻辑教学课件 数字电路.ppt

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1、第六章数字系统§6.1数字系统的基本概念1.数字系统定义：具有存储、传输、处理信息能力的逻辑系统集合。由“数据通路+控制逻辑”构成，其工作具有周期性。2）数字系统的基本构成由五大部件组成。输入设备控制器输出设备CPU存储器运算器逻辑系统五大部件通过总线和接口连接。数字系统控制部件执行部件算术逻辑单元ALU寄存器存储器运算器累加寄存器通用寄存器状态寄存器数据通路结构1）运算器对信息进行加工处理（算术、逻辑、传输）。全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的。2.基本子系统运算器算术逻辑单元累加寄存器状态寄存器通用寄存器运算暂存操作数和运

2、算结果。存放算术逻辑单元在工作中产生的状态信息。暂存操作数或数据地址。减少访问内存，提高速度。状态标志寄存器累加寄存器累加寄存器ALUBA结果C=A+B标志每位对应一个特征算术逻辑运算部件ALU（ArithmeticalLogicUnit）2）控制器数字系统与逻辑功能部件的区别：有无控制器。发出控制命令，指挥、控制各部件协调工作的中心部件。实现方法：全硬件控制器、微程序控制器。控制命令电位型脉冲型控制门电路控制数据打入寄存器§6.2数据通路由控制器完成在各寄存器之间建立数据通路。数据通路：数据信号、控制信号。在各部件之间传送信息的公共

3、通路，称为数据通路。由总线连接的运算单元（组合电路）和存储单元构成。用来分时地发送与接收各部件信息的公共传送线路。特点：多源、分时1.总线总线的逻辑结构总线单向总线：选择器方式双向总线：三态门方式选择器方式：RegisterARegisterBRegisterCRegisterDMUX1MUX2AdderA1A0S3S2RegisterARegisterBRegisterCRegisterDAdderMUX1MUX2A1A0S3S2LDALDBLDCLDD三态门方式：2.数据通路实例寄存器控制信号：接受方：打入脉冲；发送方：三态门。从

4、寄存器到寄存器的操作RA＋RBRBRDARDBA16个B通用寄存器（写入）RARBALULALBEnBRCLCWRBADD双总线通路RDBA16个B通用寄存器（写入）RARBALULALBEnBRCLCWRBADD单总线通路从寄存器到存储器的操作RBRAMRDBA16个B通用寄存器（写入）RARBALULBEnRAMMWREnA16个B通用寄存器（写入）RARBALULBRAM从存储器到寄存器的操作WRBRAMRBMRD§6.3数字系统的设计方法一.设计步骤自顶向下方法（fromtoptodown）：步骤：1.划分子系统、模块数

5、据处理器、控制器；基本方法：是将规模较大的系统从逻辑上划分为控制电路＋受控电路。2.数据通路（不唯一）4.设计控制器硬布线控制器、微程序控制器。5.设计数据处理器ASM图（ArithmeticStateMachineFlowchart）；MDS图（MnemonicDocumentedState）。3.用数学语言(工具)，描述控制器的控制过程特点：描述控制器的控制状态及其转换关系；可精确地表示状态转换的时间关系。ASM图：用状态框、判断框、条件输出框和文字来描述数字系统控制器，在不同时间内完成的操作。二.算法状态机1.ASM流程图0

6、00（P）001（Q）010（R）框内：控制命令1)状态框代表系统一个状态的矩形框。在规定数量脉冲作用下实现状态转换。LDA2)条件判断框对控制器输入信号的判断。框内：检测条件在给定的状态下，判断条件满足时才发生的输出。入口：判断框的输出出口：指向状态框3)条件输出框框内：控制命令和状态框相连的判断框、条件输出框都属于该状态框，它们的操作是在同一状态周期下完成的。A状态周期C状态周期B状态周期状态改变TT1打入命令T2状态周期：每一个状态所经历的时间。状态单元2.MDS图和ASM图的转换：S1XZ＝101S2X01S3X01例：将四位

7、二进制数X，Y分别存入寄存器A和B中，然后比较两数大小，使大数存入寄存器A，设计控制器的ASM图。逻辑划分控制器、执行部件（寄存器、比较器）：2个四位寄存器：A（X），B(Y）；四位比较器：C＝1（A≥B）；一个控制器。比较器RARB数据通路控制器比较器RARBLBLACAPA>B逻辑流程图：系统的工作过程A>BNYX送B（B)送（A)Y送B比较A>BNYX送B（B)送（A)Y送B比较A>BNYX送B（B)送（A)Y送B比较A>BNYX送B（B)送（A)Y送B比较A>BNYX送B（B)送（A)Y送B比较S0：打入命令LB（脉冲），X

8、B；S1：打入命令LA（脉冲），（B）（A)；S2：打入命令LB（脉冲），YB；S3：比较命令CAP（电位），（A）>（B）比较器输出Ｃ＝1；控制器的ASM图S0C0S3S1S21LBLALBCAPS0C0S3S1S