常用逻辑部件介绍.ppt

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1、在数字电路中实现逻辑运算的电路，简称逻辑门或门电路。例 与门、或门、非门、与非门、或非门逻辑门有两种输出状态：高电平（逻辑1）低电平（逻辑0）,一、逻辑门（门电路）,逻辑门的表示方法：,二、三态门,三态门比逻辑门增加了一个控制端EN（又称使能端），当控制端有效时，三态门处于工作态，否则处于高阻态。,高阻态的特点 处于高阻状态的三态门，其输出端既不会有电流流出，也不会有电流流入，如果与总线相连，此时三态门电路仍连在总线,但电气上与总线处于断开状态，对总线上的信号无影响上。,用于增强总线的负载能力。,三、驱动器(缓冲器),1G2G,单向三态驱动器74LS244,Y3Y0,Y7Y4,A3A0,A7A

2、4,含两个4位三态驱动器,D QCP,D触发器,时序逻辑电路例:触发器,输出信号Q的状态不仅与输入信号D当时的状态有关，还与Q过去的状态有关。,触发器是时序逻辑电路常用的基本单元。,D触发器、J-K触发器、R-S触发器,D触发器的特点：当触发信号有效时，输出Q随输入D变化,即Q=D；当触发信号无效时，即变成非触发信号后，输出Q不随输入D变化，而保持非触发信号前的状态，Q=Q0 将非触发信号前的状态Q0锁存在Q中,故触发器又称为锁存器,按触发信号的不同，触发器分为：,五、三态锁存器,具有三态和锁存功能的驱动器,三态锁存器8282,DI0 DO0DI7 DO7OE STB,功能表,OE STB D

3、I DO 0 0 0 0 1 1 0 其它 Q0(不变）1 高阻,OE 高阻控制 STB 触发控制,第二节 有关概念介绍,一、主频，外频，倍频系数 二、T状态 三、总线周期 四、指令周期 五、时序 六、时序图,一、主频，外频，倍频系数,CPU是在时钟信号的控制下工作,时钟信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔发出的脉冲信号,CPU所有的操作都以时钟信号为基准 CPU 按严格的时间标准发出地址，控制信号，存储器、接口也按严格的时间标准送出或接受数据.这个时间标准就是由时钟信号确定。,CPU的主频或内频指CPU的内部工作频率。主频是表示CPU工作速度的重要指标，在 CPU其它性能指标相同时,主频越

4、高,CPU 的速度越快CPU的外频或系统频率指CPU的外部总线频率。倍频系数指CPU主频和外频的相对比例系数。8088/8086/80286/80386的主频和外频值相同;从80486DX2开始，CPU的主频和外频不再相同，将外频按一定的比例倍频后得到CPU的主频，即：CPU主频=外频 倍频系数 PC机各子系统时钟(存储系统，显示系统，总线等)是 由系统频率按照一定的比例分频得到。,相邻两个脉冲之间的时间间隔，称为一个时钟周期，又称 T状态（T周期）。,二、T状态,每个T状态包括：下降沿、低电平、上升沿、高电平,CPU通过总线完成与存储器、I/O端口之间的操作，这些操作统称为总线操作。,三、总

5、线周期,执行一个总线操作所需要的时间称为总线周期。,一个基本的总线周期通常包含 4 个T状态，按时间的先后顺序分别称为T1、T2、T3、T4,执行一条指令所需要的时间称为指令周期。执行一条指令的时间:是取指令、执行指令、取操作数、存放结果所需时间的总和。用所需的时钟周期数表示。,四、指令周期,例 MOV BX,AX 2个T周期 MUL BL 7077个T周期,不同指令的执行时间(即指令周期)是不同的;同一类型的指令，由于操作数不同，指令周期也不同,例 MOV BX,AX 2个T周期 MUL BL 7077个T周期 MOV BX,AX 14个T周期,例2 执行ADD BX,AX 包含:1)取指令

6、 存储器读周期 2)取(DS:BX)内存单元操作数 存储器读周期 3)存放结果到(DS:BX)内存单元 存储器写周期,例1 执行 MOV BX,AX 包含:取指令 存储器读周期,执行指令的过程中，需从存储器或I/O端口读取或存放数据，故一个指令周期通常包含若干个总线周期,8088CPU取指令、执行指令分别由BIU、EU完成，取指和执行指令可是并行的，故8088CPU的指令周期 可以不考虑取指时间。,为实现某个操作，芯片上的引脚信号在时钟信号的统一控制下，按一定的时间顺序发出有效信号，这个时间顺序就是时序。,五、时序,学习时序的目的:加深对指令执行过程及计算机工作原理的了解。设计接口时，需考虑各

7、引脚信号在时序上的配合。,第三节 8088的引脚功能,一、8088的两种工作模式二、8088在最小模式下的引脚功能,一、8088的两种工作模式,用8088CPU构成一个系统时，根据所连的存储器和外设规模的不同，有两种不同的工作模式:最小模式 最大模式,8088CPU是双列直插式芯片，共有40条引脚;引脚33决定工作模式:接地，最大模式 接+5V,最小模式 在两种模式下引脚2431 有不同的名称和意义,系统规模小:只含有一个8088CPU不含数字运算协处理器、输入/输出协处理器系统的控制总线直接由8088CPU的控制线供给，系统中的总线控制逻辑电路被减少到最小。,1最小模式,系统规模较大:除80

8、88CPU外，还可以有其它协处理器 如 数字运算协处理器8087 输入/输出协处理器8089 系统的控制总线由总线控制器8288来提供 8288增强了8088CPU总线的驱动能力 将8088的状态信号(S2S0)进行译码，提供8088对存储器、I/O接口进行控制所需的信号,2最大模式,二、8088的引脚功能,8088引脚图 参见教材新P173 旧P145,8088CPU是双列直插式芯片，共有40条引脚;引脚33决定工作模式:接地，最大模式 接+5V,最小模式 在两种模式下引脚2431 有不同的名称和意义,第四节 8088 在最小模式下的时序,一、I/O端口、存储器读周期二、I/O端口、存储器写

9、周期 三、中断响应周期(在第六章介绍),一、I/O端口、存储器读周期时序 指8088CPU从I/O端口或存储器读取数据时，各有关引脚信号随时间变化的情况。（参见教材新P158 旧P150）,I/O端口、存储器读周期时序,二、I/O端口、存储器写周期时序 指8088CPU向I/O端口或存储器进行写数据时，各有关引脚信号随时间变化的情况。（参见教材新P159 旧P151）,第五节 总线技术,一、总线概述二、PC总线概述三、IBM PC/XT总线1.IBM PC/XT总线信号2IBM PC/XT总线时序,一、总线概述,1.什么是总线2.总线标准3.总线的性能指标4.总线体系结构5.总线的发展趋势,总

10、线是连接多个功能部件的一组公共信号线,1.什么是总线,总线是构成微型计算机应用系统的重要技术，总线设计的好坏直接影响:整个微机系统的性能、可靠性、可扩展性和可升级性,对总线插坐的尺寸、引线数目、各引线信号的含义、时序和电气参数等作明确规定，这个规定就是总线标准。,2.总线标准（总线规范）,IBM PC/XT BUSISA 工业标准体系结构(Industrial Standard Architecture)EISA 扩展工业标准体系结构(Extended Industrial Standard Architecture)VESA 视频电气标准协会(又称VL-bus)(Video Electron

11、ics Standards Association)PCI 外部设备互连(Peripheral Component Interconnect)USB 通用串行总线(Universal Serial Bus)AGP 图形加速端口(显卡专用线)(Accelerated Graphics Port),PC系列机上采用的总线标准：,机械规范：规定总线的根数、插座形状、引脚排列等 功能规范：规定总线中每根线的功能。从功能上，总线分成三组：地址总线、数据总线、控制总线 电气规范：规定总线中每根线的传送方向、有效电平范围、负载能力等 时间规范：规定每根线在什么时间有效，通常以时序图的方式进行描述,总线标准的

12、内容,便于采用模块化设计方法,简化系统设计厂家面向总线设计各种插件板，产品具有通用性，用户可灵活选购必要的插件板构成所需的系统。便于系统的扩充和升级一个插件板只要满足总线标准，就可连接到带有这种总线标准的计算机系统中。加插功能卡 扩充系统功能研制新的插件板 更新系统功能,采用标准总线的优点,总线是接口的直接承受对象,在介绍硬件接口电路之前介绍总线标准及时序的原因,计算机总线主要是负责计算机各模块间的数据传送 总线性能的衡量也是围绕这一职能而定义、测试和比较,3.总线的性能指标,总线工作频率 MHz 总线宽度 bit 指总线每次能传输数据的最大位数 总线传输率 MB/s 总线传输率=总线工作频率

13、 总线宽度/8/N其中:N为完成一次数据传送所需的时钟周期数 信号线数 指AB、DB、CB线数的总和 信号线数与性能无正比关系，但与复杂程度成正比,总线的主要性能指标,数据/地址总线的多路复用和非多路复用 复用指一根线上分时传送多种信号,即一线多用.数据传输方式 同步方式,异步方式,半同步方式 负载能力 总线带负载的能力,常用可连接的扩增电路板数表示。总线控制方式 主要指突发传输、并发工作、自动配置、仲裁方法、中断方式等.其它指标 电源电压等级(5V或3.3V);能否扩展为64位等,单总线体系结构 指微机中所有模块都连接在单一总线上。如早期的IBM PC、XT机：采用IBM PC/XT总线 多

14、总线体系结构 指微机中采用多种总线，各模块按数据传输速率的不同，连接不同的总线上。如Pentium 微机:内部有 ISA、PCI、AGP等。,4.总线体系结构,单总线结构(IBM PC/XT主板示意图),多总线结构,不断提高传输速率 几MB/s 几百MB/s不断降低功耗 电源5.0V 3.0V 1.6V;采用休眠技术智能化、层次化 支持即插即用;多总线结构,5.总线的发展趋势,二、PC总线概述,PC机在主板上设置一些标准扩展插槽，用来扩充PC机功能，这些插槽统称为PC总线。,存储器读周期时序 当CPU取指令、读取存储器操作数，执行存储器读周期,存储器读周期时序,存储器写周期时序当CPU将数据存入存储器时，执行存储器写周期,存储器写周期时序,