第二章微型计算机的基本组成电路

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 程序计数器（程序计数器（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（存储地址寄存器）（存储地址寄存器）功能功能:将所需寻址的存储单元的地址暂存下来将所需寻

3、址的存储单元的地址暂存下来,以以 备下一条指令使用备下一条指令使用.结构结构:有有L门门: 控制地址的装入控制地址的装入. 有有CLK: (MAR为可控缓冲寄存器为可控缓冲寄存器)MAR与与ROM的关系的关系: 双态的双态的 (不受不受E门控制门控制) 地址一进入地址一进入MAR即被送到即被送到ROM中中(选中某选中某 一单元一单元)框图框图: LCLKAEDnMARm*nROM2022-4-1247程序计数器程序计数器PC:(指令地址指示器指令地址指示器) 是一个多位的寄存器是一个多位的寄存器: 存放存放指令指令(数据数据)的的地址码地址码. 计算机执行某次操作前计算机执行某次操作前, 要把

4、程序要把程序(数据数据)用前述用前述装置送入装置送入M中中,执行时再依次取出执行时再依次取出-取出时必须先知取出时必须先知 道该数的地址码道该数的地址码; 为了给出被寻址单元的地址为了给出被寻址单元的地址,指令中设置了地址指令中设置了地址 码码; 操作码操作码 地址码地址码 地址码较长地址码较长, 增加了指令的长度增加了指令的长度, 不采用此法给出不采用此法给出M的地址的地址; 将将M地址放于某个专用的寄存器地址放于某个专用的寄存器R中中,则指令中则指令中 只出现只出现R的代码的代码,-减少指令的长度减少指令的长度. R称指示器或变址寄存器称指示器或变址寄存器(间接给出地址间接给出地址) 20

5、22-4-1248例例: 当当PC=0000H,则计算机把指令则计算机把指令1 取到取到CPU中识别中识别 并执行相应操作并执行相应操作; 当当PC=0001H,-2 - -;当取出一条指令后当取出一条指令后,PC自动加自动加1,保证程序顺序执行保证程序顺序执行;每次运行前每次运行前,PC自动复位至自动复位至0000H;PC的内容可用控制指令予以改写的内容可用控制指令予以改写-即改变程序执行即改变程序执行 的顺序的顺序;以上操作都须经过总线以上操作都须经过总线W;PC的控制信号的控制信号: CLK, CLR, EP, CP(使使PC加加1的信号的信号)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.程序计数器程序计数器PC，存储，存储器地址寄存器器地址寄存器MAR和和ROM通过总线的联系如图通过总线的联系如图2-33所所示。设控制字依次是：示。设控制字依次是：（1）CP EpLM ER=0110（2）CP EpLM ER=0001（3）CP EpLM ER=1000问：它们之间的信问：它们之间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准备放出数据；准备放出数据； LM =0110准备装入数据。准备装入数据

7、。（2）CP EpLM ER=0001ER=1,令令ROM放出数据，即放出数据，即R0中的中的8位数据被送入到位数据被送入到W总线上去。总线上去。这样的动作，不需要等待时钟周期的同步讯号，因而成为异步动作。这样的动作，不需要等待时钟周期的同步讯号，因而成为异步动作。（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. 随机存储器随机存储器RAM CPU能在相同的时间里访问能在相同的时间里访问M的任一单元的任一单元(读出或写读出或写 入入,且访问时间一样且访问时间一样) RAM的特点的特点: .存储单元的内容根据需要随时读

8、出存储单元的内容根据需要随时读出 或写入或写入; .断电后断电后,所存信息随之丢失所存信息随之丢失(易失性易失性 器件器件.恢复供电恢复供电,原信号无法恢复原信号无法恢复) . 暂存暂存I/O数据计算的中间结果数据计算的中间结果 断电后无影响的用户程序断电后无影响的用户程序. RAM的分类的分类: 从制造工艺分从制造工艺分:2022-4-1252 双极型双极型: 存取速度快存取速度快,集成度低集成度低,(一个基本存储一个基本存储 单元所用管子多单元所用管子多),功耗大功耗大,成本高成本高-高速专用机用高速专用机用; 单极型单极型: 工艺简单工艺简单,功耗低功耗低,成本低成本低,集成度高集成度高

9、-微机中使用微机中使用. 静态静态RAM: 每存储单元包括的每存储单元包括的MOS管多管多(6只只), 存储容量小存储容量小,功耗大功耗大,不需不需“刷新刷新”,工作工作 稳定稳定,有电一直保持信息有电一直保持信息.-微机中用微机中用. 动态动态RAM:每存储单元包括的每存储单元包括的MOS少少(3只只),依靠依靠 MOS管栅极电容的电荷记忆信息管栅极电容的电荷记忆信息, 电容电容 会漏电会漏电,需定时需定时“刷新刷新”,集成度高集成度高,功耗功耗小小, 价格低价格低,但增加但增加“刷新刷新”电路电路.-大容量大容量 存储系统用存储系统用. 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为此为此RAM的选中门的选中门 ME=1,此此RAM被选中被选中; ME=0,-未选中未选中. WE为读写控制信号为读写控制信号 WE=1, 写操作写操作; WE=0, 读操作读操作. 即即当当ME=1时时,WE才有意义才有意义. A是地址线是地址线Din,Dout在实际中是同一线在实际中是同一线,既既可输出又可输入数据可输出又可输入数据(双向的双向的). RAM的符号的符号:2022-4-1254. RAM的附件的附件-MDR（存储器数据及存器）（存储器

11、数据及存器）.作用作用: 将要写入将要写入RAM的数暂存的数暂存,以等待以等待WE=1命令的到来命令的到来;.RAM与与MARMDR的关系的关系: 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，要将，要将PC的内容安装到的内容安装到MAR中去，由于中去，由于CLR已经接受过高电位，已经接受过高电位，PC已被清零，所以当已被清零，所以当CLK的前的前沿一到时：沿一到时：MAR=PC=0000 0000，指出存储器，指出存储器RAM中第中第一个存储单元一个存储单元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，为输入寄存器作好准备，以便输入数据，为输入寄存器作好准备，以便输入数据I0.当第当第2个个CLK的前沿到达时，的前沿到达时，I=I0=1100 0001 1001(3) CON3=0000 0101LD =1，MDR准备接受数据；准备接受数据； EI =1， I准备发出数据准备发出数据.当第当第3个个CLK的前沿到达时，的前沿到达时，MDR=I=I0=1100 0001 10012022-4-1258（4）CON4=0001 1000(5) CON5=1000 0000CP=1，这是命令，这是命令PC加加1的指令。的指令。在第在第4个个C