微型计算机的基本组成电路教学课件

清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS第2章微型计算机的基本组成电路21算术逻辑单元22触发器23寄存器2.4三态输出电路2.5总线结构2.6存储器习题清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS任何一个复杂的电路系统都可以划分为若干电路,这些电路大都由一些典型的电路组成。微型计算机就是由若干典型电路通过精心设计而组成的,各个典型电路在整体电路系统中又称为基本电路部件。本章就是对微型计算机中最常见的基本电路部件的名称及电路原理作一简单介绍。这些基本电路中最主要的是算术逻辑单元(arithmaticlogicalunit,ALU)、触发器trigger)、寄存器(register)、存储器(memory)及总线结构等。在本章中,数据在这些部件之间的流通过程以及“控制字”的概念也将逐步地引出。所有这些内容都是组成微型计算机的硬件基础。清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS(1)二进制数的加法电路设A=1010=1000B=1011=11则可安排如图17所示的加法电路。A0=0B1=1B0=1图17清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESSA与B相加,写成竖式算法如下:A:1010B:111(+S:10101即其相加结果为S=10101从加法电路,可看到同样的结果:S=CS3S2SISo=10101清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS(2)二进制数的减法运算在微型计算机中,没有专用的减法器,而是将减法运算改变为加法运算。其原理是:将减数B变成其补码后,再与被减数A相加,其和(如有进位的话,则舍去进位)就是两数之差。补码是什么呢?对于二进制数来说,简言之,可用下式来表示:补码=反码+1这就是说,如有一个二进制数为A,这就是原码,则其反码为A,于是补码A可以写成A=A+1清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS(3)可控反相器及加法/减法电路利用补码可将减法变为加法来运算,因此需要有这么一个电路,它能将原码变成反码,并使其最小位加1。图18的可控反相器就是为了使原码变为反码而设计的。这实际上是一个异或门(异门),两输入端的异或门的特点是:两者相同则输出为0,两者不同则输出为1。清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS将SUB端看作控制端,则当在SUB端加上低电SUB平时,B端的电平就和Y端的电平相同。在SUB端加上高电平时,B端的电平就和Y端的电平相反。因此,可将SUB作为加法和减法的控制端清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESSA1BBBsuB=1FAFA图19清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS如果有下面两个二进制数:A=A3A2AJAoB=B3B2BBo则可将这两个数的各位分别送入该电路的对应端,于是当SUB=0时,电路作加法运算:A+B。当SUB=1时,电路作减法运算:A-B。图19电路的原理如下:当SUB=0时,各位的可控反相器的输出与B的各位同相,所以图19和图17的原理完全一样,各位均按位相加。结果S=S3S2S1S,而其和为:C3S=CS3S2S1So°清华大学出版社SINGHUAUNIVERSITYPRESS当SUB=1时,各位的反相器的输出与B的各位反相。注意,最右边第一位(即S0位)也是用全加器,其进位输入端与SUB端相连,因此其C=SUB=1。所以此位相加即为:A0+B0+1其他各位为:A,+B+CA2+B2+C