1、會計學1計算機的硬件電路基礎計算機的硬件電路基礎了解內容：基本電路部件內部結構了解內容：基本電路部件內部結構及其工作及其工作原理。原理。第1頁/共43頁ALUALUcontrol control B BA AS S圖圖2-1 ALU2-1 ALU的符號的符號第2頁/共43頁第3頁/共43頁 圖2-2 RS觸發器 圖2-3 RS觸發器的符號 S SR RQ QQ QQ QQ QS SR RS S、R R不能同時為零；否則，不能同時為零；否則，RSRS觸發器處于不穩定狀態。觸發器處于不穩定狀態。 S=0S=0，R=1R=1時，時，Q=0Q=0（Q=1Q=1）稱為復位；）稱為復位；R R端稱為復位端

2、端稱為復位端S=1S=1，R=0R=0時，時，Q=1Q=1（Q=0Q=0）稱為置位；）稱為置位；S S端稱為置位端端稱為置位端第4頁/共43頁圖圖2-5 2-5 D D觸發器觸發器 DSQQ時標時標D D觸發器觸發器圖圖2-62-6 時標時標D D觸發器觸發器 RSQQDCLKR第5頁/共43頁D DR RS SQ QQCLKCLKA AR RC CA A圖圖 邊沿邊沿D D觸發器觸發器 邊沿邊沿D D觸發器觸發器 第6頁/共43頁PRESET(預直預直)CLEAR(清零清零)CLKCLKD DS SR RQ QQ Q帶置位帶置位D D觸發器如圖所示觸發器如圖所示圖圖 帶置位帶置位D D觸發器

3、觸發器第7頁/共43頁D DD DD DPRPRCLRCLRQ QQ QCLKCLKCLKCLKQ QQ QPRPRCLRCLRCLKCLKQ QQ QCLRCLRPRPR圖圖2-9 2-9 正負邊緣的正負邊緣的D D觸發器符觸發器符號號第8頁/共43頁RSQQJKCLK圖 JKJK觸發器電路原理觸發器電路原理第9頁/共43頁RSQQJKCLK圖 JKJK觸發器電路原理觸發器電路原理JKJK觸發器的觸發器的工作過程是工作過程是: :第10頁/共43頁下面分別介紹這些寄存器的工作原下面分別介紹這些寄存器的工作原理。理。第11頁/共43頁D0D0D1D1D2D2D D3 3Q0Q0Q1Q1Q2Q2

4、Q3Q3CLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLRCLRX0X0X1X1X2X2X3X3Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3圖圖 4 4位緩沖寄存器的電路原理圖位緩沖寄存器的電路原理圖 第12頁/共43頁D D0 0D1D1D D2 2D D3 3Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3X0X0X1X1X2X2X X3 3L LCLKCLKCLRCLR圖 可控緩沖寄存器可控緩沖寄存器1 1 1 1 第13頁/共43頁D0D0D1D1D2D2D3D3Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3X3X3 X2 X2 X1 X1 X0X0LCLKCLKCLRCLR圖2-14 可控緩沖

5、寄存可控緩沖寄存器器1 1 1 1 L L門的作用：門的作用：L L為高電平時，數據可裝入；低電平時為高電平時，數據可裝入；低電平時，數據自鎖在其中。，數據自鎖在其中。第14頁/共43頁在講計算機原理時，經常會用到在講計算機原理時，經常會用到L L門。要記門。要記L L門的作用。可控緩沖寄存器的符號如圖示。門的作用。可控緩沖寄存器的符號如圖示。圖圖 可控緩沖寄存器的符號可控緩沖寄存器的符號XLOADLOADCLKCLKCLRCLRQ Q第15頁/共43頁D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0DiDin nQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0CLKCLK(a) (a) 左移

6、寄存器左移寄存器(b) (b) 右移寄存器右移寄存器D D3 3Q Q3 3D D2 2Q Q2 2D1D1Q Q1 1D D0 0Q Q0 0CLKCLKDiDin n第16頁/共43頁J0J0K0K0J1J1K1K1J J2 2K2K2J3J3K3K3Q3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q0CLKCLKCLRCLR圖圖 行波計數器電路原理行波計數器電路原理第17頁/共43頁CLRCLKQ0Q1Q2Q3Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3行波計數器波形圖行波計數器波形圖行波計數器的工作原理是在時鐘行波計數器的工作原理是在時鐘的邊緣到來時開始計數，由右邊第一位的邊緣到來時開始計數，由右邊第一位開始，要一位

7、一位的向前推進。開始，要一位一位的向前推進。12345678K KJ J行波計數器實際上行波計數器實際上是一個加一計數器是一個加一計數器第18頁/共43頁Q3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q0D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0CLRCLRCLRCLRCLRCLRPRPRCLRCLRCLKCLK圖圖 環形計數器原理圖環形計數器原理圖第19頁/共43頁CLRCLRCLKCLKD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3PRCLRCLRCLRCLCLR R CLKCLKQ Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3圖圖 環形計數器原理圖環形計數器原理圖 環形計數器工作波形圖環形計數器工作波形圖第20頁

8、/共43頁CLKCLKCLRCLRQ5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0環形計數器環形計數器圖圖 環形計數器的符號環形計數器的符號第21頁/共43頁XY YCOUNTCOUNTCLKCLKLOADLOADCLRCLR 圖圖 程序計數器符號程序計數器符號 PCPC2.3.4 2.3.4 累加器（累加器（AccumulatorAccumulator） 累加器在累加器在CPUCPU內部，是內部，是一個非常重要的寄存器，其一個非常重要的寄存器，其符號如圖所示。符號如圖所示。X XY YLOADLOADCLKCLKSHLSHLSHRSHRCLRCLR圖圖 累加器的符號累加器

9、的符號 第22頁/共43頁E E（ENABLEENABLE）A AB BVDDVDD1 1 1 1 圖圖 三態輸出電路三態輸出電路 第23頁/共43頁三態門符號三態門符號 (a)(b)L L門：專管對寄存器的裝入數據的控制；門：專管對寄存器的裝入數據的控制；E E門：專管由寄存器輸出數據的控制；門：專管由寄存器輸出數據的控制； 總線結構的輸入總線結構的輸入/ /輸出采用了輸出采用了L L門和門和E E門的結構，使門的結構，使計算機的信息傳遞線路簡單化。計算機的信息傳遞線路簡單化。 EE第24頁/共43頁A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL

10、 LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A 總線結構框圖總線結構框圖 第25頁/共43頁A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A圖圖 總線結構框圖總線結構框圖 控制字控制字CONCON：將各寄存器的：將各寄存器的L L門和門和E E門按次序排成一行。門按次序排成一行。即：即：CON=LCON=LA AE EA ALBEBLLBEBLC CE EC CL L D DE ED D為避免信息在公共總線為避免信息在公共總線W W中

11、亂竄，規定某一時中亂竄，規定某一時鐘節拍（鐘節拍（CLKCLK為正半周），只有一個寄存器為正半周），只有一個寄存器L L門和另一門和另一個寄存器個寄存器E E門為高電位，其余各門則必須為低電位。門為高電位，其余各門則必須為低電位。 第26頁/共43頁A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A圖圖 總線結構框圖總線結構框圖 例：數據由例：數據由A A到到B B、數據由、數據由D D到到A A、數據由、數據由C C到到B B，求，求它門的控制字它門的控制字 解：數據由

12、解：數據由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= =？ =0110=0110，00000000第27頁/共43頁A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A圖圖 總線結構框圖總線結構框圖 解：解： 數據由數據由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= =？

13、 =1000=1000，00010001第28頁/共43頁A AC CB BD DW WE EA ACLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKCLKL LB BE EB BL LC CE EC CL LD DE ED DL LA A圖圖 總線結構框圖總線結構框圖 解：解： 數據由數據由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第29頁/共43頁半導體半導體存儲器存儲器只讀存儲器只讀存儲器 （ROM）隨機存取存儲器隨機存取存儲器（RAM）靜態靜態 RAM（SRAM）動態

14、動態 RAM（DRAM） 非易失非易失 RAM（NVRAM）掩膜式掩膜式ROM一次性可編程一次性可編程 ROM（PROM） 紫外線擦除可編程紫外線擦除可編程 ROM（EPROM）電擦除可編程電擦除可編程 ROM（EEPROM）第30頁/共43頁第31頁/共43頁R0R1R2R3R4R5R6R7譯碼器譯碼器A0A1A2D0D1D2D3圖圖 8 8* *4 4的存儲器的存儲器 第32頁/共43頁表表 地址線與地址數對照表地址線與地址數對照表 根據二進制編碼原理，除地線共用之根據二進制編碼原理，除地線共用之外，外，n n根地址線可以譯成根地址線可以譯成2 2n n個地址號。個地址號。第33頁/共43

15、頁R0R0R1R1R2R2R3R3R4R4R5R5R6R6R7R7譯碼器譯碼器A0A0A1A1A2A2D0D1D2D3圖圖 8 8* *4 4的存儲器示意圖的存儲器示意圖存儲器各單元地址存儲器各單元地址儲器儲器RAM(random RAM(random access access memory)memory)。第34頁/共43頁2 2、靜態、靜態RAMRAM及動態及動態RAMRAM靜態靜態RAMRAM用觸發器保存信息，只要加電于觸發用觸發器保存信息，只要加電于觸發器，數據即可長期保留。器，數據即可長期保留。動態動態RAMRAM用電容來用電容來保存信息保存信息。電容漏電，需要。電容漏電，需要刷新。每隔刷新。每隔2ms2ms充電一次，須充電一次，須“刷新刷新”電源。電源。 第35頁/共43頁第36頁/共43頁A0A0A1A1D D0 0D D1 1E ER0R1R2R3譯譯碼碼器器 圖圖 只讀存儲器原理圖只讀存儲器原