【正文】 一種是寫入 (或稱打入 )信號輸入端 。 任意一個時刻 ， 輸出端上的信息就不見得是當時數(shù)據(jù)輸入端上的數(shù)據(jù)信息 。任何時刻，輸出信號既與當前電路的某些輸入信號有關(guān)，也與記憶電路中保持的信息有關(guān)，而記憶電路中保持的信息恰恰是過去某時刻某些輸入端輸入的信息。時序一詞的意義還表示，當前要進行的操作是與過去進行過什么操作有關(guān)的，它是過去操作的必然延續(xù)，因此，當前的操作信號就與過去的操作信號相關(guān)，所以過去進行過什么操作必須通過記憶電路記錄下來。 時鐘信號自打開主機電源、電源電壓上升到某一幅度時便開始產(chǎn)生，直到關(guān)閉主機電源。 邏輯門電路 門電路是由 3種基本邏輯門和三態(tài)門電路組成的。基本門電路是最簡單的門電路，然而也是最重要的邏輯電路。 邏輯門電路 ? 基本邏輯門 ? 基本三態(tài)邏輯門 ? 基本組合邏輯門 ? 常用組合邏輯門 基本邏輯門 基本邏輯門包括與門、或門和非門，依次實現(xiàn)與運算、或運算和非運算。 基本邏輯門 電路符號如圖 31所示 。 輸出信號與輸入信號的關(guān)系是： SSSS n?210 基本邏輯門 2. 或門 或門電路符號如圖 32所示。輸出信號與輸入信號的關(guān)系是。 圖 32 或門邏輯符號 S0 S1 S2 Sn … 基本邏輯門 3. 非門 非門電路符號如圖 33所示。輸出信號與輸入信號的關(guān)系是。當輸入為 1時，輸出為 0；當輸入為 0時，輸出為 1。 （ a） 基本三態(tài)門之一 Sc S0 S1 （ b） 基本三態(tài)門之二 S0 Sc S1 圖 34 基本三態(tài)門 三態(tài)門電路是一種重要的接口電路。 基本組合邏輯門 1. 與非門 下面以三與非門為例來說明，邏輯符號如圖 35所示。 圖 35 三與非門邏輯 S1 S2 S3 S0 基本組合邏輯門 2. 或非門 下面以三或非門為例來說明，邏輯符號如圖 36所示。 圖 36 三或非門邏輯 S1 S2 S3 S0 基本組合邏輯門 3. 三態(tài)門 (1)與非三態(tài)門：以三個數(shù)據(jù)輸入為例，邏輯符號如圖 37所示。S 2在三與非三態(tài)門二中，若 Sc=0，則門開， S0=S1S 3；若Sc=1，則門關(guān)， S0輸出端呈高阻態(tài)。在三或非三態(tài)門一中，若 Sc=1，則門開， S0=S1+S2+S3；若Sc=0，則門關(guān)， S0輸出端呈高阻態(tài)。 基本組合邏輯門 （一） （二） 圖 38 三或非三態(tài)門 常用組合邏輯門 1. 譯碼電路 譯碼電路有兩類，一類稱為多一譯碼器，就是通常所說的譯碼器；另一類稱為一多譯碼器，又稱為編碼器。 1)多一譯碼器 (1)功能描述 (2)由基本邏輯門組合成 24譯碼器 常用組合邏輯門 譯碼組合邏輯 真值表 圖 39 24譯碼器 常用組合邏輯門 2)一多譯碼器 一多譯碼器又稱優(yōu)先級編碼器。相加得到兩個結(jié)果，一個是本位和 Qi，另一個是本位向高位之進位 Ci。 (2)分析真值表可知，若相加結(jié)果使本位為 1，只可能有兩種情況： Ai、 Bi、 Ci三者均為 1，或 Ai、 Bi、 Ci三者中只有一個為 1。BiCi1，意思是 Ai、 Bi、 Ci三者中只有一個為 1 。邏輯表達式為 Ci=AiC i1+ Ai 常用組合邏輯門 圖 315 全加器 功能表 邏輯圖 常用組合邏輯門 2)四位串行加法器 把圖 315(b)所示的一位全加器邏輯線路用框圖來表示，并由此組成四位串行加法器，如圖 316所示。解決辦法之一就是使用“超前進位產(chǎn)生電路”來同時形成各位進位。為了使這里的內(nèi)容好理解，先從半加器講起。 (1)半加器。半加器的功能表如圖 317(a)所示。 Bi，由此形成半加器的邏輯電 常用組合邏輯門 路，如圖 317(b)所示，用邏輯符號來表示半加器，如圖 317(c)所示。 圖 317 半加器 A B C D 常用組合邏輯門 (2) 超前進位產(chǎn)生電路。下面列出 C C C C4形成的條件。Pi=Ai+Bi，意義是：當 Ai、 Bi 中有一個為 1時，若有進位輸入，則本位向高位傳送進位，這個進位可以看做低位進位越過本位，直接向高位傳遞的。Bi，意義是：當 Ai、 Bi 均為 1時，不管有無進位輸入，定會產(chǎn)生向高位的進位。只要 A1～ A B1～ B4和 C0同時到來，就幾乎可以同時形成 C1～ C4。 圖 319 超前進位加法器 常用組合邏輯門 當全加器的輸入均取反碼時，它的進位輸出也均取反碼。此時進位表達式如下，四位超前進位加法器的邏輯電路如圖 320所示。 為了使問題簡化，假定多功能運算器只具有 3種功能：加、左移、右移。 圖 321 多功能運算器 記 憶 電 路 記憶電路即存儲電路，能夠記憶過去的數(shù)據(jù)。 記 憶 電 路 ? 寄存器 ? 存儲器 寄存器 寄存器又可稱為觸發(fā)器 。 按功能分類有 RS型 、 D型 、 JK型等功能 。 對使用者來說 ， 在選用觸發(fā)器時 ， 觸發(fā)方式是必須考慮的因素 。 下面將從觸發(fā)方式的角度來介紹幾種常用的觸發(fā)器 。由于它接收信號的條件是 E出現(xiàn)約定的邏輯電平，故稱它為電位觸發(fā)方式觸發(fā)器，簡稱電位觸發(fā)器。 寄存器 圖 322 鎖存器 寄存器 2. 邊沿觸發(fā)方式觸發(fā)器 邊沿觸發(fā)方式觸發(fā)器簡稱邊沿觸發(fā)器。在 CP=1和 CP=0期間，以及 CP非約定跳變到來時，觸發(fā)器不接收數(shù)據(jù)。 圖 323 D觸發(fā)器 寄存器 3. 主 從觸發(fā)方式觸發(fā)器 主 從觸發(fā)方式觸發(fā)器簡稱主 從觸發(fā)器，具有維持阻塞功能。第一種稱主 從 RS觸發(fā)器，第二種稱主 從 JK觸發(fā)器。它由兩個 RS型電位觸發(fā)器級聯(lián)而成，接收輸入數(shù)據(jù)的是主觸發(fā)器 (由與非門 4組成 )，接收主觸發(fā)器輸出的是從觸發(fā)器 (由與非門 8組成 )。 Q0、是CP上升沿到來時從觸發(fā)器的原來狀態(tài)。在 CP=1期間主觸發(fā)器接收數(shù)據(jù)；在CP負跳變到來時，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器最終的狀態(tài)。 圖 325 主 從 JK觸發(fā)器 存儲器 整個存儲系統(tǒng)的內(nèi)容 ， 將在后面專用一章來全面介紹 。 現(xiàn)在半導體存儲器普遍用來做計算機的主存儲器 。 存儲器 1. 半導體存儲器的類型 半導體存儲器可以分為靜態(tài)存儲器和動態(tài)存儲器兩種類型。對靜態(tài)存儲器來說，只要不斷電，存儲單元所存儲的信息會長期存在而不至于丟失。所謂刷新，就是每隔一定時間，將存儲單元的信息讀出一次，讀出過程也是將原來的信息放大后重新寫入的過程，于是恢復了存儲單元原來的信息。 由于靜態(tài)存儲器是由雙穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的 ， 而動態(tài)存儲器的存儲介質(zhì)本質(zhì)上是電容 ， 故前者集成度低 ， 價格貴；后者集成度高 ， 價格便宜 。雙穩(wěn)態(tài)電路是有源器件，需要電源才能工作。 存儲器 2)動態(tài)存儲器 存儲單元的基本工作方式是：通過 MOS管 (稱為控制管 )向電容充電或放電，充有電荷的狀態(tài)為 1，放電后的狀態(tài)為 0。為了使泄漏盡可能減小，動態(tài)存儲器多采用 MOS工藝，因為 MOS管與 MOS電容的絕緣電阻極大。 存儲器 2. 半導體存儲器的存取方式 下面重點介紹半導體存儲器的兩種存取方式，即隨機存取和只讀數(shù)據(jù)。所謂隨機存取的含義有兩點。 (2)訪問各存儲單元所需的讀 /寫時間相同，與地址無關(guān)；可用讀 /寫周期 (存儲周期 )表明隨機存儲器(RAM)的工作速度。 存儲器 2)只讀存儲器 只讀存儲器 (ROM)在正常工作中只能讀出，不能寫入。 CPU中也常采用 ROM，存放用來解釋執(zhí)行機器指令的微程序。 早期曾用磁環(huán)、二極管矩陣等構(gòu)成 ROM，現(xiàn)在普遍采用大規(guī)模半導體集成電路。 3. 靜態(tài)存儲器的存儲單元 雖然半導體存儲器有多種類型，但其主力則是MOS存儲器，因為 MOS工藝存儲器芯片的集成度高、功耗小、每位價格低。相比之下， SRAM的制造工藝較DRAM稍難一些，在每片容量方面的最高水平，約為 DRAM的 1/16。 存儲器 1)雙極型 TTL型存儲單元舉例 三極管集電極耦合式的 TTL型存儲單元電路如圖 326所示。發(fā)射極接字線 Z，如果字線為低電平，可進行讀 /寫；如果字線為高電平，則存儲單元處于保持狀態(tài)，保持原存信息不變。 存儲器 我們定義：當 T1導通而 T2截止時 ， 存儲信息為 0；當 T2導通而 T1截止時 ， 存儲信息為 1。 由于讀寫都是通過位線進行的 ， 所以位線又被稱為寫驅(qū)動 /讀出線 。T1與 T3， T2與 T4，分別是 MOS反向器，其中 T3與 T4分別是反向器的負載管。 T5和 T6是兩個控制門管，由字線控制它們的通斷。當字線為低電平時， T5和 T6斷開，位線脫離，雙穩(wěn)態(tài)電路進入保持狀態(tài)。下面說明該存儲單元的寫入、保持和讀出過程。通常定義電容充電至高電平，為 1；放電至低電平，為 0。充電后 MOS管斷開，即可使電容電荷的泄放極少，而且大大降低了芯片的功耗。 存儲器 1)動態(tài) MOS四管存儲單元舉例 圖 328是動態(tài) MOS四管存儲單元的電路結(jié)構(gòu)。 控制門管 T3與 T4由字線控制其通斷。保持信息時，字線加低電平， T3與 T4斷開，位線與存儲單元隔離，依靠 C1或 C2存儲電荷暫存信息。注意，與六管靜態(tài)存儲單元結(jié)構(gòu)相比，四管動態(tài)單元中，沒有負載管 T5與 T6。 圖 328 動態(tài) MOS四管存儲單元 存儲器 2)單管動態(tài)存儲單元 為了進一步簡化結(jié)構(gòu)，單管動態(tài)存儲單元中只有一個電容和一個 MOS管，如圖 329所示。讀寫時字線加高電平， T導通。當電容 C上充電到高電平時，存入信息為 1；當電容C放電到低電平時，存入信息為 0。 (1)掩模型只讀存儲器。芯片制造廠據(jù)此設(shè)計相應的光刻掩模，以有無元件表示 0。 存儲器 (2)可編程序 (一次編程型 )只讀存儲器。但這種寫入是不可逆轉(zhuǎn)的，某個存儲位一旦寫入 1，就不能再變?yōu)?0，因此稱為一次編程型。這種存儲芯片可用專門的寫入器在 +25V高壓下寫入信息，在 +5V的正常電壓下只能讀出不能寫入，用紫外線照射一定時間后可擦除原存信息，然后重新寫入?？刹脸?、可重寫是在特殊環(huán)境下，在正常工作環(huán)境中則是只讀不寫的存儲器。 存儲器 (4)電擦除可重寫只讀存儲器與快擦寫型電擦除可重寫只讀存儲器。隨著存儲芯片制造技術(shù)的進步，出現(xiàn)了可加高壓擦除的只讀存儲器，即電可改寫 (重編程 )的，縮寫為 EEPROM，常寫為E2PROM，仍可實現(xiàn)正常工作方式中的只讀不寫?？梢?E2PROM比 EPROM更為方便，但它仍需在專用的寫入器中擦除改寫。 它具備 RAM與 ROM的所有功能