微机原理01

nullnull孙坚栋浙江大学能源工程学系MP: 662149 (13958062149) EM: Dog@zju.edu.cn**null教材 《单片机原理及应用 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 》胡辉主编，中国水利水电出版社，2005.7 教学形式 课堂教学（24）＋上机实验（16）共40学时 考核方式 作业 10% 实验 10% 抽查 10% 期末 70% 课程内容 微机原理课是工科学生学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程，课程的任务是使学生从理论和实践上掌握微机的基本组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立微机系统的整机概念，使学生具有微机系统软硬件开发的初步能力。有关本课程的几点 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 **null有关本课程的几点说明教学大纲 1. 掌握计算机基础知识 2. 了解微机组成、工作原理、整机工作流程 3. 熟悉CPU逻辑结构及外部特性 4. 了解存贮器类型，掌握存贮器工作原理及地址分配 5. 掌握汇编语言程序设计方法，熟悉上机调试过程 6. 掌握定时器结构及使用方法 **null§1 单片机系统基础知识 1.1 概述 1.2 数制与编码 1.3 常用逻辑电路介绍 1.4 存储器**null一、计算机的基本概念 1、发展阶段 第一台电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学摩尔学院设计制造的ENIAC。 占地150平米、重30吨、耗电140KW、18000个真空管。 缺点：存储容量小、只有20个字长为10位的10进制数、用线路连接来编排程序，每次解题都需要人工连线 用途：用于进行新武器弹道问题等复杂计算 功能：5000次加法/秒、50次/秒乘法、平方和立方运算、sin和cos函数数值运算、其它更复杂的计算**§1.1 概述null**§1.1 概述ENIACnull**§1.1 概述根据所用元器件来划分计算机的“代” （1）第一代：1946~1958 逻辑元件采用真空电子管、存储器为磁芯、磁鼓 体积大、速度慢(1000~10000次/秒)、存储容量小、用低级语言 ENIAC、EDVAC(冯·诺依曼)、EDSAC (剑桥) 、IBM704 用于科学计算 （2）第二代：1958~1964 逻辑元件采用晶体管、内存为磁芯、外存采用磁鼓和磁带 体积小、速度快、功耗低、可靠性高 TRADIC(Bell)、TX-2(麻省)、IBM140M(1959) 软件得到发展，出现了多种高级语言及其编译程序 在工业中开始应用null**§1.1 概述（3）第三代：1964~1971 逻辑元件与存储器均为集成电路实现(SSI和MSI) IBM360（1964）：400台/月（1966）、五年33000台 软件方面首次出现操作系统 （4）第四代：1971~现在 逻辑元件采用LSI和VLSI 产生了微型计算机 世界上第一个微处理器芯片Intel4004(Intel\2300个晶体管） P4（2000年\1000万个晶体管) LSI、VLSI、ULSI、ELSI （Ultra、Extremely Large Scale Integrated Circuit）null**§1.1 概述划分集成电路规模的标准null**§1.1 概述摩尔定律 微型计算机的发展是以微处理器的发展来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征的，微处理器的集成度每隔18个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍 1965年美国《电子》杂志总编访问时对半导体芯片发展工业做出的预测，1995年Moore承认技术障碍。 （5）第五代： 人工智能计算机、更加智能化 还在研制中null**§1.1 概述2、计算机的基本组成 硬件和软件 （1）硬件 物质体现、冯·诺依曼组织原理 Von Naumann（电子计算机之父） 匈牙利籍犹太人、数学神童、Princeton(1930)、原子弹制造 对ENIAC的改进意见：二进制替代十进制、存储程序方式 《电子离散变量计算机》(1945年6月)，奠定现代计算机理论基础，经典文章null**§1.1 概述Von Naumann机特点 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成 数据和程序以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式 控制器根据存放在存储器中的指令序列（即程序）工作，并由一个程序计数器（PC）控制指令的执行。控制器具有判断能力，能够根据计算结果选择不同的动作流程null**§1.1 概述（2）软件 计算机系统使用的各种程序及其文档 系统软件 操作系统(Windows, DOS, Unix, Linux)、数据库系统(Oracle, Sybase, SQL Server)、编译软件(VC, Delphi, .net)等 应用软件 文字处理(Office)、电子阅读(Reader)、扫描打印、转换翻译(金山词霸)、汉字输入、文档管理、压缩解压(WinRar)、字体工具、上网工具软件(QQ)、游戏、杀病毒软件等null**§1.1 概述3、计算机分类 按照性能进行分类 巨型计算机 大型计算机 中型计算机 小型计算机 微型计算机null**§1.1 概述4、微型机分类 微处理器 严格讲，微处理器≠ CPU； CPU指的是计算机中执行运算和控制功能的区域，由算术逻辑部件(ALU)和控制部件两大主要部分组成； 把CPU和一组称为寄存器（Registers）的特殊存储器集成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件才被称为微处理器。 4004微处理器null**§1.2 概述微型计算机 以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（ROM）、读写存储器（RAM）、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，称为微型计算机。null**§1.2 概述(1) 通用微机(多板机) 将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。null**§1.2 概述(2) 单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。null**§1.2 概述单板机单片机PC机（多板机）(3) 单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。一个片子就是一台微机。 三种应用形态比较null**§1.1 概述SCM（单片机）、MCU（微控制器）、嵌入式含义相同 嵌入式系统广义定义：可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。 狭义定义：使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己的操作系统并且具有某些特定功能的系统，微处理器专指32位以上的微处理器。 价格、功耗、专用性 00年全球销量10亿个，销量最大的是8位INTEL微控制器服务器体现在吞吐量、可用性、可扩展性等方面null二、单片机的基本概念 1、发展阶段 (1) 第一阶段 (1976~1978) 探索 以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表 (2) 第二阶段 (1978~1982) 完善 Intel公司推出MCS-51系列单片机 (3) 第三阶段 (1982~1990) 巩固发展 Intel公司推出MCS-96系列单片机。80年代中期，Intel公司将8051内核使用权以专利互换或出售的形式转给世界许多著名IC制造厂商，这样8051就变成有众多制造厂商支持的，发展出上百个品种的大家族 (4) 第四阶段 (1990~) 全面发展 高速、大寻址范围、强运算能力8位/16位/32位通用单片机及小型廉价专用单片机**§1.1 概述null2、单片机的发展趋势 (1)CMOS化 CMOS的特点是低功耗、高密度、低速、低价格。TTL的特点是功耗较大、密度较低、高速。而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 (2)低功耗化 单片机的工作电流已从mA级降到uA级，工作电压在2~6V之间，许多单片机具有空闲模式和掉电模式。 (3)低噪声和高可靠性 单片机内部电路采取新的技术措施，满足更高的电磁兼容性标准，使产品能适应恶劣的工作环境。 **§1.1 概述null（4）大容量化 以往单片机内ROM为1~4KB，RAM为64~128B，现ROM可达128KB，RAM可达16KB。 （5）高性能化 采用精简指令集(RISC)结构和流水线技术，可大幅提高运行速度，最高已达100MIPS。 （6）外围电路内装化 除了CPU、ROM、RAM、定时/计数器以外，还集成了A/D、D/A、DMA、 PMW 、WDT、LCD、USB、I2C、SPI、Ethernet、HDLC等接口电路。 （7）串行扩展技术 串行总线的引入可使单片机引脚大大减少。**§1.1 概述null3、单片机的应用领域 (1)家用电器 洗衣机，电冰箱，空调，微波炉，电饭煲，电视机，VCD，手机等 (2) 办公自动化 打印机，复印机，电话，传真机、扫描仪 (3) 商业营销 电子秤，收款机，条码阅读器，商场保安系统，冷藏保鲜系统等 (4) 工业自动化 工业过程监测、控制，机电一体化控制系统 (5)智能仪器仪表 各种变送器，电器测量仪表 (6)汽车与航空航天电子系统 动力监测控制系统，自动驾驭系统，通讯导航，黑匣子**§1.1 概述null**§1.1 概述现实中的单片机应用系统null**§1.1 概述汽车控制系统null**§1.1 概述汽车控制系统null**§1.1 概述4、单片机产品近况 8051系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与8051兼容的主要产品有： ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； Philips公司的80C51、80C552系列； 华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； LG公司的GMS90/97低压高速系列； Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。null一、计算机常用数制 数制也称计数制，是计数的规则（用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法）。**§1.2 数制和编码数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符号。例如，十进制有10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 基数(基)：数制所使用数码的个数。例如十进制的基数为10。 位权(权)：数制中某一位上的1所表示数值的大小。例如，十进制的123，1的位权是1002，2的位权是10，3的位权是1。null**§1.2 数制和编码1、十进制(Decimal) 十进制是人们日常生活中最熟悉的进位计数制。 采用0～9共十个数码，基=10； 每位的权从低到高位分别为100、101、…，逢十进一 例：526D = 5×102+2×101+6×100 十进制数后面放一个D作为十进制标识符，也可省略。null**§1.2 数制和编码2、二进制(Binary) 二进制是在计算机系统中采用的进位计数制。计算机内部采用二进制是由计算机使用的逻辑元器件所决定的。计算机是一个电子设备，为了能够快速存储、处理、传递信息，其内部采用了大量的电子元件，在这些电子元件中，电路的通和断、电压高低，这两种状态最容易实现，也最稳定、也最容易实现对电路本身的控制。将计算机所能表示这样的状态，用0、1来表示，即用二进制数表示计算机内部的所有运算和操作。 采用0、1共二个数码，基=2； 每位的权从低到高位分别为 20、21、… ，逢二进一 例：1011B = 1×23+0×22+1×21+1×20=11 二进制数后面放一个B作为二进制标识符，不可省略。 二进制数太长了，编码时写成十六进制更方便。null**§1.2 数制和编码3、十六进制(Hexadecimal) 十六进制是人们在计算机指令代码和数据的 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 写中经常使用的数制。 采用0~9、A、B、C、D、E、F共十六个数码，基=16； 每位的权从低到高位分别为 160、161、… ，逢十六进一 例：0A38H = 10×162+3×161+8×160=2616 十六进制数后面放一个H作为十六进制标识符，不可省略null二、数制间转换 1、二进制或十六进制→十进制 方法：按“权”展开后相加 例: 10110B = 1×24+0×23+1×22+1×21+0×20= 22 0F31H = 15×162+3×161+1×160 = 3889 2、十进制 →二进制或十六进制 方法: ① 十进制数连续÷“基”，直至商=0，记下 各次的余数。 ② 将各次的余数逆序排列。 **§1.2 数制和编码null**§1.2 数制和编码例1: 26D = 11010B1 … 1例2: 179D = 0B3H 0 … 11例3. 把十进制数103用二进制表示 (1100111B) 例4. 把十进制数506用十六进制表示 (1FAH)null3、二进制←→十六进制 二进制转换为十六进制：它们之间满足24的关系，因此把要转换的二进制从低位到高位4位一组，高位不足时在有效位前面添“0”，然后把每组二进制数转换成十六进制即可。 方法：4位二进制数对应于1位十六进制数**§1.2 数制和编码0000B=0H 0001B=1H 0010B=2H 0011B=3H … 1110B=EH 1111B=FH例: 3ABH = 0011 1010 1011B 1 1011 1110 0111 B = 1BE3H例5. 把二进制1011011010111B用十六进制表示 例6. 把16进制数6F2H用二进制表示 null三、二进制数的运算 **§1.2 数制和编码二进制数运算非常简单，计算机很容易实现，其主要法则是： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0   0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1 由于运算简单，电器元件容易实现，所以计算机内部都用二进制编码进行数据的传送和计算。null 1、二进制加法 1 0 1 1 0 1 1 0 +) 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 2、二进制减法 1 1 0 1 1 0 0 1 -) 1 0 0 1 0 1 1 1 3、二进制乘法 1 0 0 1 x) 0 1 1 1 4、二进制除法 110 1 0 1 0 1 0 1 1**§1.2 数制和编码null§1.2 数制和编码四、有符号数的原码、反码和补码 有符号数在计算机中用二进制数表示，最高位为符号位（0表示正数，1表示负数）。 机器数：在计算机中使用、连符号位一起数值化了的数，称机器数。 真值：机器数所表示的真实的数值，称为真值。 +1001100B表示十进制76的真值 -1001100B表示十进制-76的真值 有三种表示法：原码、反码和补码。 1、原码（TRUE FORM） 最高位表示符号，数值位用二进制绝对值表示的方法，称原码表示法。 x1=+10110B x2= -10110B [x1]原= 00010110B [x2]原= 10010110B**null§1.2 数制和编码2、反码（One’s Complement） 一个正数的反码与原码相同; 一个负数的原码符号位保持不变，其余位取反就是机器数的反码表示法。 x1=+10110B x2= -10110B [x1]原= 00010110B [x2]原= 10010110B [x1]反= 0001 0110B [x2]反= 1110 1001B 3、补码（Two’s Complement） 一个正数的补码与原码相同; 将负数的反码加1，则得到机器数的补码表示。 [x1]补= 0001 0110 B [x2]补= 1110 1010B 0的原码、补码和反码分别是什么？**null§1.2 数制和编码**几个典型的带符号数据的8位编码表 采用补码时，0只有一种表示方式，单字节表示的范围是：+127 ~ -128。 null 4．补码的运算规则 [XY]补= [X]补 + [Y] 补 其中X，Y为正负数均可，符号位参与运算。 模(module)是一个计数系统的最大容量，其大小等于以进位计数制基数为底，以位数为指数的幂。凡是用器件进行的运算都是有模运算，运算结果超过模的部分被运算器自动丢弃。因此，当器件为n位时有： X=2n+X (mod 2n) 不难验证， [X]补=2n + X (mod 2n) 因此： [XY]补= 2n + (XY) (mod 2n) = (2n+ X) + (2n Y) = [X]补 + [Y]补**§1.2 数制和编码null例：设X = 23，Y = -42，以28为模，用补码运算求出X + Y和X – Y的值。 [X]原 = 00010111B [Y]原 = 10101010B [X]反 = 00010111B [Y]反 = 11010101B [X]补 = 00010111B [Y]补 = 11010110B**§1.2 数制和编码当运算结果超出补码表示的数值范围时，补码运算就不正确了。这种现象称为溢出。对于n位补码，当 时应用补码运算可以得到正确的结果null五、无符号数表示 无符号数的最高位不是符号位而是数值的一部分。 **§1.2 数制和编码null**§1.2 数制和编码**六、二-十进制编码(Binary Coded Decimal) 用4位二进制数表示1位十进制数 用1个字节表示2位十进制数的代码，称为压缩的BCD码。 用1个字节表示1位十进制数的代码，称为非压缩的BCD码。 二进制码在1010B~1111B范围时，属于非法码。 8421BCD码表例 0001 0010 1000 BCD = 128null六、非数值数据的表示 1、ASCII码（美国标准信息交换代码） (American Standard Code for Information Interchange) 包括数字0~9、大、小写字母和专用符号等95种可打印字符，还有33种控制字符。 一个字符ASCII码通常占一个字节，用七位二进制编码组成，ASCII码最多可表示128个不同的符号。字节的最高位被很多系统用做校验码，以便提高字符信息传输的可靠性。 数字0~9的编码是0110000B~0111001B(30H~39H)，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码相符。 英文字母A~Z的ASCII码从1000001B(41H)开始顺序递增； 英文字母a~z的ASCII码从1100001B(61H)开始顺序递增。**§1.2 数制和编码null**§1.2 数制和编码null**§1.2 数制和编码2、汉字编码 汉字编码包括输入编码、内码和字模编码，分别用于输入、内部处理和输出。 (1)汉字的输入编码 为了使用西文标准键盘把汉字输入到计算机中，其编码方法主要有以下4种类型：　　 (1) 音码：如全拼、双拼、微软拼音等　　 (2) 形码：如五笔字型、郑码、表形码等　　 (3) 音形码：如自然码等　　 (4) 数字码：如区位码、电报码等 除了键盘输入以外，利用语音或图象识别技术自动将汉字输入到计算机内的方法也已经实现。null**§1.2 数制和编码(2) 汉字内码 是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，它采用两个字节的二进制形式表示一个汉字。 国标码: 国家标准信息交换用汉字编码字符集，1981年5月颁布，代号是GB2312-80，是二字节码，用两个七位二进制数编码表示一个汉字（最高位为0）。 英文字符的的内码是最高位为0的8位ASCII码。为了不与7位ASCII码发生冲突，把国标码每个字节的最高位由0改为1，其余位不变的编码作为汉字字符的机内码。汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为l。null**§1.2 数制和编码(3) 汉字字模编码 用来描述汉字字形的代码，它是汉字的输出形式,目的是为了能显示和打印汉字。汉字库有点阵字库、TrueType字库、矢量字库等类型。 汉字的内码是用数字代码来表示汉字，但是为了在输出时让人们看到汉字，就必须输出汉字的字形。16 * 16点阵字形的字要使用32个字节(16 * 16/8= 32)存储， 24 * 24点阵字形的字要使用72个字节(24 * 24/8=72)存储。null**§1.2 数制和编码七、微型计算机的常用术语 1、位和字节 (1)位 位（bit）是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的是取值只能为0或1的一个二进制数值位。位作为单位时记作b。 (2)字节 字节（byte）由8个二进制位（bit）组成，通常用作计算机存储容量的单位。字节作为单位时记作B。1B=8b (3)相关缩写 K是Kelo的缩写，1K = 1024 = 210； M是Mega的缩写，1M = 1024K = 220； G是Giga的缩写，1G = 1024M = 230； T是Tera的缩写，1T = 1024G = 240。**null**§1.2 数制和编码2、字长 字（word）：计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据。一个字通常由一个或多个（一般是字节的整数位）字节构成。 字长：微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理器的字长有4位、8位、16位、32位和64位等等。 8088称为准16位微处理器，而80386SX称为准32位微处理器。 **null**§1.2 数制和编码3、主频 主频也叫做时钟频率，用来表示CPU的运行速度，主频越高表明CPU运行越快，主频的单位是MHz。主频仅仅是CPU性能表现的一个方面。(3.8G~4G) 早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从80486DX2开始，主频=外部总线频率x倍频系数 外部总线频率通常简称为外频，它的单位也是MHz，外频越高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快，因而微型计算机的运行速度也越快。（266MHZ） 倍频系数是微处理器的主频与外频之间的相对比例系数。以0.5间隔，如1.5、2、2.5… 通过提高外频或倍频系数，可以使CPU工作在比标称主频更高的时钟频率上，这就是所谓的超频。**null**§1.2 数制和编码4、MIPS MIPS是Millions of Instruction Per Second的缩写，MIPS只是衡量CPU性能的指标，意思是每秒钟能执行多少百万条指令 由于执行不同类型的指令所需时间长度不同，所以MIPS通常是根据不同指令出现的频度乘上不同的系数求得的统计平均值。 主频为25MHz的80486其性能大约是20MIPS， 主频为400MHz的Pentium II的性能为832 MIPS**null**§1.2 数制和编码5、微处理器的生产工艺 指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，一般以um为单位，数值越小，生产工艺越先进，微处理器的功耗和发热量越小。一般是2年之后的工艺变为2年前一半 目前微处理器的生产工艺已经达到32nm。大连intel从90-65nm 6、微处理器的集成度 集成度是指单块芯片上所容纳的元件数目。集成度越高，所容纳的元件数目越多。 最早Intel 4004的集成度为2250个晶体管，Pentium III的集成度已经达到750万个晶体管以上，老版478奔腾4（2004.1）5500万个，奔腾4EE特别版（2004.2） 16900万个，775初版奔腾4（2004.6以后） 12500万个， Core i7拥有7.31亿个晶体管。**null**§1.3 常用逻辑电路简介在逻辑电路中，输入和输出只有两种状态，即高电平和低电平，通常以逻辑“1”和“0”来表示。 无论多复杂的计算机，都是由若干基本电路单元组成，这些电路是组成计算机的硬件基础。 一、基本门电路 任何复杂的逻辑运算都可以通过基本逻辑与、或、非来实现，实现这三种逻辑操作的三种基本逻辑门电路。 1、与门 只有当决定逻辑结果的所有条件都为“真”时，结果才为“真” ，否则，只要有一个条件为“假”，结果必为“假”。这种关系称为“逻辑与”。 函数式：Y=A·B =AB。 **null**§1.3 常用逻辑电路简介2、或门 决定逻辑结果的全部逻辑条件中，只要有一个或一个以上逻辑条件为“真”，结果就为“真”；否则只有当所有逻辑条件都为“假”时，逻辑结果才为“假”。这种关系称为“逻辑或” 。 函数式：Y=A+B。**null**§1.3 常用逻辑电路简介3、非门 在事件中，结果总是和条件呈相反状态，这种逻辑关系称为“逻辑非”。 函数式： Y=A**4、与非门 先“与”后“非”。 函数式： Y=AB null**§1.3 常用逻辑电路简介5、或非门 先“或”后“非” 。 函数式： Y=A+B **6、异或门 若变量取值不同，函数值为“1”；若变量取值相同，函数值为“0”。 函数式： Y=A⊕Bnull**§1.3 常用逻辑电路简介二、触发器 组合逻辑电路：输出状态仅和当时的输入状态有关，与过去的输入状态无关。加法器、ALU、译码器、多路开关 时序逻辑电路：输出状态不仅和当时的输入状态有关，还与此前的输入状态有关。寄存器、计数器 时序逻辑电路必须有能够存储信息的记忆单元——触发器，它是构成时序逻辑电路的基础，具有把以前的输入记忆下来的功能，一个触发器能够存储一个二进制代码。 1、R-S触发器** 两个输入端： S ——置位端(置1端) R——复位端(置0端) 定义: Q=0,Q=1 为0状态 Q=1,Q=0 为1状态null**§1.3 常用逻辑电路简介2、D触发器 常用的正边沿触发器，又称为数据触发器。 触发器的状态是由时钟脉冲CLK上升沿到来时D端的状态决定。**null**§1.3 常用逻辑电路简介3、J-K触发器 一种负跳变边沿的主从触发器，触发器的状态是由时钟脉冲CLK下降沿到来时，J、K端的状态决定。**null**§1.3 常用逻辑电路简介三、寄存器 寄存器用于暂存数据、指令，它是由触发器和一些控制门组成的。一个触发器就是一个一位寄存器，多个触发器就可以组成一个多位的寄存器。 根据寄存器的作用，可以分为缓冲寄存器、移位寄存器、计数器等。 1、缓冲寄存器 缓冲寄存器用于暂存数据、指令。由边沿触发的D触发器组成。**null**§1.3 常用逻辑电路简介2、移位寄存器 除存储功能外，还具有移位功能，其所存储的数据进行移位操作。移位操作的类型：逻辑左移、逻辑右移、循环左移、循环右移、算术左移、算术右移。 由D触发器串联在一起形成。**null**§1.3 常用逻辑电路简介**null**§1.3 常用逻辑电路简介3、计数器 除存储功能外，还具有计数功能，统计输入脉冲的个数。 由D触发器串联在一起形成。**null**§1.3 常用逻辑电路简介四、三态门 三态门是构成总线部件不可缺少的电路元件，其作用是可以使多个输入、输出信号共享一条信号传输线，从而达到节省线路的目的。 三态指0、1以及高阻态 E A B 0 0 高阻 0 1 高阻 1 0 0 1 1 1 **null**§1.4存储器一、基本概念 存储器是计算机中用于存储程序和数据的装置。 按材料分为磁芯和半导体存储器。 磁芯存储器依靠一颗颗磁芯来存储一位位二进制信息，体积大，工艺复杂，成本高，已完全淘汰。 半导体存储器用集成电路制成，从上世纪70年代开始使用至今，由大量寄存器组成 ，每个寄存器称为一个存储单元。 1、存储单元 每个存储单元所存储的内容称为一个字(word)，一个字由若干位(bit)构成，8个bit称为一个字节(byte)。 2、存储单元地址 为了能够准确地访问到所需要的存储单元，必须为每个存储单元分配一个地址(address，相当于门牌号码)。地址是二进制代码，n位地址码可以表示2n个地址，即n根地址线可以译出2n个地址号。**null**§1.4存储器3、存储器容量 能够记忆的信息总容量。**存储器容量 = 字数x字长= 2Ｎx字长 m个存储单元、每个存储单元n位的存储器通常表示为m×n的存储器。如1k x 4的存储芯片有1k个存储单元，每个存储单元能存储4位二进制信息。 4、速度 读写一个单元数据所需的时间。取决于很多因素，主要与制造工艺有关。 存取时间：代表着读取、写入的时间。 内存主频：它代表着该内存所能达到的最高工作频率，代表内存的速度。null**§1.4存储器二、存储器分类 按易失性（和只读性）可分位ROM和RAM。 1、ROM(Read Only Memory) 这是用以存放固定程序的存储器，不会因为断电而消失。一旦程序存放进去之后，即不可改变。也就是说，不能再“写”入新的字节，而只能从中“读”出其所存储的内容，因此称为只读存储器。 按照向其中写入新数据的方法(编程)及其可以重写的次数进行分类。 (1)掩膜ROM(Masked ROM) 制造商根据用户给定的程序或数据对芯片进行掩膜而制造出来的。大批量生产时成本低。 (2)PROM(Programmable ROM) 用编程器将资料写入的ROM内存，但只能写入一次，所以也被称为“一次可编程只读存储器”(One Time Programming ROM，OTP-ROM)。 PROM在出厂时，处于未编程状态，里面内容全是1。**null**§1.4存储器(3)EPROM(Erasable PROM) 一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM存储器，写入前必须用强紫外线照射擦除原先的内容，使整个芯片回到初始状态。 这类芯片比较容易识别，其封装中包含有“石英玻璃窗”，一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住， 以防止遭到阳光直射。 擦除和编程必须离线进行。**null**§1.4存储器**常用EPROM芯片型号 2716（2K×8）、2732（4K×8）、 2764（8K×8）、27128（16K×8）等null**§1.4存储器(4)EEPROM(Electrically Erasable PROM) 功能与使用方式与EPROM一样，不同之处是擦除数据的方式，不用专门的擦除器擦除，可在线擦除和编程、写入过程中自动擦除并写入；擦除方便，EEROM内存多应用于即插即用（PnP）接口中。 目前擦除电压同工作电压，写入周期较长，需10ms。 EEPROM不能取代RAM的原因是其工艺复杂， 耗费的门电路过多，且重编程时间比较长，同时其有效重编程次数也比较低。**null**§1.4存储器常用EEPROM芯片型号： 2816、2817 A、2816A、2864A、28512A、2 8010（1MB）、28040（4MB）、NMC98C64A等**null**§1.4存储器(5)闪速存储器(Flash Memory) Flash Memory起源于日本，随着巨大的市场前景立即吸引美国的一些传统芯片生产商纷纷投入到该领域，它是近年来发展很快的新型半导体存储器。 主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息。就其本质而言，Flash Memory属于EEPROM(电擦除可编程只读存储器)类型。它既有ROM的特点，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗很小。擦写以sector（又称block）为最小单位。EEPROM一次擦除一个字节。 **null**§1.4存储器典型的闪存芯片有： 29C256（32K×8）、29C512（64K×8）、 29F101（128K×8）、29F020（256K×8)等**null**§1.4存储器2、RAM(Random Access Memory) 又称为读/写存储器，它在正常工作时信息既可读出，又可写入。写入后原数据自然消失，读出后原数据不变，断电后信息全部丢失。 按照运行时能否长时间保存信息，分为SRAM和DRAM。 (1)SRAM(Static RAM) 静态，指的是只要有电，RAM里面的数据可以长驻其中而不需要随时进行存取。内部采用双稳态电路存储二进制数信息0和1，每6个晶体管组成一个位存储单元，因为没有电容器，因此无须不断充电即可正常运作。 优点：信息就可以稳定的保持、存储速度较快 缺点： 使用晶体管较多，集成度低 大容量的SRAM不多见，常用容量一般不超过1MB。 常用静态RAM芯片: 2114、6116、6264、62128、62256**null**§1.4存储器(2)DRAM(Dynamic RAM) 这是最普通的RAM，一个晶体管与一个电容器组成一个位存储单元，DRAM将每个内存位作为一个电荷保存在位存储单元中，用电容的充放电来做储存动作，但因电容本身有漏电问题，因此必须每几微秒就要刷新一次，否则数据会丢失。存取时间和放电时间一致，约为2~4ms。因为成本比较便宜，通常都用作计算机内的主存储器。 优点：集成度高、功耗低、价廉等 缺点：必须配合DRAM控制器，用于执行刷新操作。**null1、1-08（3） 2、1-09（4） 3、1-10（5） 4、1-11（4） 5、1-12（2）和（4） 6、1-13 7、1-14 **Homework