第二章微型計算機(jī)的基本組成電路

1、2022-4-1212022-4-1222022-4-1232022-4-1242022-4-12510nnQSRQS R2022-4-1262022-4-1272022-4-1282022-4-129 2022-4-12102022-4-12112022-4-1212 2022-4-12132022-4-12142022-4-1215 2022-4-12162022-4-12172022-4-12182022-4-12192022-4-12202022-4-12212022-4-12222022-4-12232022-4-12242022-4-1225 程序計數(shù)器（程序計數(shù)器（Program

2、 Counter）2022-4-12262022-4-12272022-4-12282022-4-12292022-4-1230 2022-4-1231 2022-4-12322022-4-12332022-4-12342022-4-12352022-4-12362022-4-12372022-4-12382022-4-12392022-4-12402022-4-12412022-4-12422022-4-12432022-4-12442022-4-12452022-4-1246 ROM的附件的附件-MAR（存儲地址寄存器）（存儲地址寄存器）功能功能:將所需尋址的存儲單元的地址暫存下來將所需尋

3、址的存儲單元的地址暫存下來,以以 備下一條指令使用備下一條指令使用.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):有有L門門: 控制地址的裝入控制地址的裝入. 有有CLK: (MAR為可控緩沖寄存器為可控緩沖寄存器)MAR與與ROM的關(guān)系的關(guān)系: 雙態(tài)的雙態(tài)的 (不受不受E門控制門控制) 地址一進(jìn)入地址一進(jìn)入MAR即被送到即被送到ROM中中(選中某選中某 一單元一單元)框圖框圖: LCLKAEDnMARm*nROM2022-4-1247程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC:(指令地址指示器指令地址指示器) 是一個多位的寄存器是一個多位的寄存器: 存放存放指令指令(數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))的的地址碼地址碼. 計算機(jī)執(zhí)行某次操作前計算機(jī)執(zhí)行某次操作前, 要把

4、程序要把程序(數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))用前述用前述裝置送入裝置送入M中中,執(zhí)行時再依次取出執(zhí)行時再依次取出-取出時必須先知取出時必須先知 道該數(shù)的地址碼道該數(shù)的地址碼; 為了給出被尋址單元的地址為了給出被尋址單元的地址,指令中設(shè)置了地址指令中設(shè)置了地址 碼碼; 操作碼操作碼 地址碼地址碼 地址碼較長地址碼較長, 增加了指令的長度增加了指令的長度, 不采用此法給出不采用此法給出M的地址的地址; 將將M地址放于某個專用的寄存器地址放于某個專用的寄存器R中中,則指令中則指令中 只出現(xiàn)只出現(xiàn)R的代碼的代碼,-減少指令的長度減少指令的長度. R稱指示器或變址寄存器稱指示器或變址寄存器(間接給出地址間接給出地址) 20

5、22-4-1248例例: 當(dāng)當(dāng)PC=0000H,則計算機(jī)把指令則計算機(jī)把指令1 取到取到CPU中識別中識別 并執(zhí)行相應(yīng)操作并執(zhí)行相應(yīng)操作; 當(dāng)當(dāng)PC=0001H,-2 - -;當(dāng)取出一條指令后當(dāng)取出一條指令后,PC自動加自動加1,保證程序順序執(zhí)行保證程序順序執(zhí)行;每次運(yùn)行前每次運(yùn)行前,PC自動復(fù)位至自動復(fù)位至0000H;PC的內(nèi)容可用控制指令予以改寫的內(nèi)容可用控制指令予以改寫-即改變程序執(zhí)行即改變程序執(zhí)行 的順序的順序;以上操作都須經(jīng)過總線以上操作都須經(jīng)過總線W;PC的控制信號的控制信號: CLK, CLR, EP, CP(使使PC加加1的信號的信號)指令指令1指令指令2指令指令3000000

6、010010.M2022-4-1249LMCLKERDnMAR16*8ROM CPCLKCLR Ep例例2-1.程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC，存儲，存儲器地址寄存器器地址寄存器MAR和和ROM通過總線的聯(lián)系如圖通過總線的聯(lián)系如圖2-33所所示。設(shè)控制字依次是：示。設(shè)控制字依次是：（1）CP EpLM ER=0110（2）CP EpLM ER=0001（3）CP EpLM ER=1000問：它們之間的信問：它們之間的信息是如何流通的？息是如何流通的？2022-4-1250（1）CP EpLM ER=0110Ep =0110，PC準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)；準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)； LM =0110準(zhǔn)備裝入數(shù)據(jù)。準(zhǔn)備裝入數(shù)據(jù)

7、。（2）CP EpLM ER=0001ER=1,令令ROM放出數(shù)據(jù)，即放出數(shù)據(jù)，即R0中的中的8位數(shù)據(jù)被送入到位數(shù)據(jù)被送入到W總線上去。總線上去。這樣的動作，不需要等待時鐘周期的同步訊號，因而成為異步動作。這樣的動作，不需要等待時鐘周期的同步訊號，因而成為異步動作。（3）CP EpLM ER=1000CP =1，即命令，即命令PC加加1，所以，所以PC=0001.2022-4-12512. 隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器RAM CPU能在相同的時間里訪問能在相同的時間里訪問M的任一單元的任一單元(讀出或?qū)懽x出或?qū)?入入,且訪問時間一樣且訪問時間一樣) RAM的特點的特點: .存儲單元的內(nèi)容根據(jù)需要隨時讀

8、出存儲單元的內(nèi)容根據(jù)需要隨時讀出 或?qū)懭牖驅(qū)懭? .斷電后斷電后,所存信息隨之丟失所存信息隨之丟失(易失性易失性 器件器件.恢復(fù)供電恢復(fù)供電,原信號無法恢復(fù)原信號無法恢復(fù)) . 暫存暫存I/O數(shù)據(jù)計算的中間結(jié)果數(shù)據(jù)計算的中間結(jié)果 斷電后無影響的用戶程序斷電后無影響的用戶程序. RAM的分類的分類: 從制造工藝分從制造工藝分:2022-4-1252 雙極型雙極型: 存取速度快存取速度快,集成度低集成度低,(一個基本存儲一個基本存儲 單元所用管子多單元所用管子多),功耗大功耗大,成本高成本高-高速專用機(jī)用高速專用機(jī)用; 單極型單極型: 工藝簡單工藝簡單,功耗低功耗低,成本低成本低,集成度高集成度高

9、-微機(jī)中使用微機(jī)中使用. 靜態(tài)靜態(tài)RAM: 每存儲單元包括的每存儲單元包括的MOS管多管多(6只只), 存儲容量小存儲容量小,功耗大功耗大,不需不需“刷新刷新”,工作工作 穩(wěn)定穩(wěn)定,有電一直保持信息有電一直保持信息.-微機(jī)中用微機(jī)中用. 動態(tài)動態(tài)RAM:每存儲單元包括的每存儲單元包括的MOS少少(3只只),依靠依靠 MOS管柵極電容的電荷記憶信息管柵極電容的電荷記憶信息, 電容電容 會漏電會漏電,需定時需定時“刷新刷新”,集成度高集成度高,功耗功耗小小, 價格低價格低,但增加但增加“刷新刷新”電路電路.-大容量大容量 存儲系統(tǒng)用存儲系統(tǒng)用. 2022-4-1253 . 常用芯片常用芯片: In

10、ter2114Inter6116Inter6264 (1K*4) (2K*8) (8K*8) WEAMEDinDoutM*nRAM注注:ME為此為此RAM的選中門的選中門 ME=1,此此RAM被選中被選中; ME=0,-未選中未選中. WE為讀寫控制信號為讀寫控制信號 WE=1, 寫操作寫操作; WE=0, 讀操作讀操作. 即即當(dāng)當(dāng)ME=1時時,WE才有意義才有意義. A是地址線是地址線Din,Dout在實際中是同一線在實際中是同一線,既既可輸出又可輸入數(shù)據(jù)可輸出又可輸入數(shù)據(jù)(雙向的雙向的). RAM的符號的符號:2022-4-1254. RAM的附件的附件-MDR（存儲器數(shù)據(jù)及存器）（存儲器

11、數(shù)據(jù)及存器）.作用作用: 將要寫入將要寫入RAM的數(shù)暫存的數(shù)暫存,以等待以等待WE=1命令的到來命令的到來;.RAM與與MARMDR的關(guān)系的關(guān)系: Dn256*12RAM LMCLK WE ME LDCLK2022-4-1255256*12RAM LMCLK WE ME LDCLKLICLKEII CPCLKCLR EpI02022-4-1256CON=CP EpLM WE MELDLI EI (共共8位）位）CON1=0110 0000CON2=0000 0010CON3=0000 0101CON4=0001 1000CON5=1000 00002022-4-1257（1）CON1=0110

12、 0000Ep =1 LM =1，要將，要將PC的內(nèi)容安裝到的內(nèi)容安裝到MAR中去，由于中去，由于CLR已經(jīng)接受過高電位，已經(jīng)接受過高電位，PC已被清零，所以當(dāng)已被清零，所以當(dāng)CLK的前的前沿一到時：沿一到時：MAR=PC=0000 0000，指出存儲器，指出存儲器RAM中第中第一個存儲單元一個存儲單元R0的地址。的地址。CON=CP EpLM WE MELDLI EI (共共8位）位）解解：（2）CON2=0000 0010LI =1，為輸入寄存器作好準(zhǔn)備，以便輸入數(shù)據(jù)，為輸入寄存器作好準(zhǔn)備，以便輸入數(shù)據(jù)I0.當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)?個個CLK的前沿到達(dá)時，的前沿到達(dá)時，I=I0=1100 0001 1001(3) CON3=0000 0101LD =1，MDR準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)；準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)； EI =1， I準(zhǔn)備發(fā)出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)出數(shù)據(jù).當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)?個個CLK的前沿到達(dá)時，的前沿到達(dá)時，MDR=I=I0=1100 0001 10012022-4-1258（4）CON4=0001 1000(5) CON5=1000 0000CP=1，這是命令，這是命令PC加加1的指令。的指令。在第在第4個個C