1、在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的電路，簡(jiǎn)稱邏輯門或門電路。 例 與門、或門、非門、與非門、或非門 邏輯門有兩種輸出狀態(tài)： 高電平（邏輯1） 低電平（邏輯0）,一、邏輯門（門電路）,邏輯門的表示方法： (實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)P128),二、三態(tài)門,三態(tài)門比邏輯門增加了一個(gè)控制端EN（又稱使能端）， 當(dāng)控制端有效時(shí)，三態(tài)門處于工作態(tài)，否則處于高阻態(tài)。,高阻態(tài)的特點(diǎn) 處于高阻狀態(tài)的三態(tài)門， 其輸出端既不會(huì)有電流流出，也不會(huì)有電流流入， 如果與總線相連，此時(shí)三態(tài)門電路仍連在總線, 但電氣上與總線處于斷開狀態(tài)，對(duì)總線上的信號(hào)無影響上。,用于增強(qiáng)總線的負(fù)載能力。,三、驅(qū)動(dòng)器( 緩沖器 ),1G 2G,單向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器74LS

2、244,Y3Y0,Y7Y4,A3A0,A7A4,含兩個(gè)4位三態(tài)驅(qū)動(dòng)器,D Q CP,D觸發(fā)器,時(shí)序邏輯電路例 : 觸發(fā)器,輸出信號(hào)Q的狀態(tài)不僅與輸入信號(hào)D當(dāng)時(shí)的狀態(tài)有關(guān)， 還與Q過去的狀態(tài)有關(guān)。,觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路常用的基本單元。,D觸發(fā)器、J-K觸發(fā)器、R-S觸發(fā)器,D觸發(fā)器的特點(diǎn)： 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，輸出Q隨輸入D變化 , 即Q = D； 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)無效時(shí)，即變成非觸發(fā)信號(hào)后， 輸出Q不隨輸入D變化，而保持非觸發(fā)信號(hào)前的狀態(tài)，Q = Q0 將非觸發(fā)信號(hào)前的狀態(tài)Q0鎖存在Q中, 故觸發(fā)器又稱為鎖存器,按觸發(fā)信號(hào)的不同 ，觸發(fā)器分為：,五、三態(tài)鎖存器,具有三態(tài)和鎖存功能的驅(qū)動(dòng)器,三態(tài)鎖存器8

3、282,DI0 DO0 DI7 DO7 OE STB,功能表,OE STB DI DO 0 0 0 0 1 1 0 其它 Q0(不變） 1 高阻,OE 高阻控制 STB 觸發(fā)控制,第二節(jié) 有關(guān)概念介紹,一、 主頻，外頻，倍頻系數(shù) 二、 T狀態(tài) 三、 總線周期 四、 指令周期 五、 時(shí)序 六、 時(shí)序圖,一、主頻，外頻，倍頻系數(shù),CPU是在時(shí)鐘信號(hào)的控制下工作,時(shí)鐘信號(hào)是一個(gè)按一定電壓幅度， 一定時(shí)間間隔發(fā)出的脈沖信號(hào),CPU所有的操作都以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn) CPU 按嚴(yán)格的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)發(fā)出地址，控制信號(hào)， 存儲(chǔ)器、接口也按嚴(yán)格的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)送出或接受數(shù)據(jù). 這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)就是由時(shí)鐘信號(hào)確定。,CPU的主頻或內(nèi)

4、頻指CPU的內(nèi)部工作頻率。 主頻是表示CPU工作速度的重要指標(biāo)， 在 CPU其它性能指標(biāo)相同時(shí), 主頻越高, CPU 的速度越快 CPU的外頻或系統(tǒng)頻率指CPU的外部總線頻率。 倍頻系數(shù)指CPU主頻和外頻的相對(duì)比例系數(shù)。 8088/8086/80286/80386的主頻和外頻值相同; 從80486DX2開始，CPU的主頻和外頻不再相同， 將外頻按一定的比例倍頻后得到CPU的主頻，即： CPU主頻 = 外頻 倍頻系數(shù) PC機(jī)各子系統(tǒng)時(shí)鐘(存儲(chǔ)系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)，總線等)是 由系統(tǒng)頻率按照一定的比例分頻得到。,相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔， 稱為一個(gè)時(shí)鐘周期，又稱 T狀態(tài)（T周期）。,二、T狀態(tài),每個(gè)T

5、狀態(tài)包括：下降沿、低電平、上升沿、高電平,CPU通過總線完成與存儲(chǔ)器、I/O端口之間的操作， 這些操作統(tǒng)稱為總線操作。,三、總線周期,執(zhí)行一個(gè)總線操作所需要的時(shí)間稱為總線周期。,一個(gè)基本的總線周期通常包含 4 個(gè)T狀態(tài)， 按時(shí)間的先后順序分別稱為T1、T2、T3、T4,執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期。 執(zhí)行一條指令的時(shí)間: 是取指令、執(zhí)行指令、取操作數(shù)、存放結(jié)果所需時(shí)間的總和。 用所需的時(shí)鐘周期數(shù)表示。,四、指令周期,例 MOV BX, AX 2個(gè)T周期 MUL BL 7077個(gè)T周期,不同指令的執(zhí)行時(shí)間(即指令周期)是不同的; 同一類型的指令，由于操作數(shù)不同，指令周期也不同,例 MOV

6、 BX, AX 2個(gè)T周期 MUL BL 7077個(gè)T周期 MOV BX , AX 14個(gè)T周期,例2 執(zhí)行ADD BX , AX 包含: 1) 取指令 存儲(chǔ)器讀周期 2) 取 ( DS:BX )內(nèi)存單元操作數(shù) 存儲(chǔ)器讀周期 3) 存放結(jié)果到 ( DS:BX )內(nèi)存單元 存儲(chǔ)器寫周期,例1 執(zhí)行 MOV BX, AX 包含: 取指令 存儲(chǔ)器讀周期,執(zhí)行指令的過程中， 需從存儲(chǔ)器或I/O端口讀取或存放數(shù)據(jù)， 故一個(gè)指令周期通常包含若干個(gè)總線周期,8088CPU取指令、執(zhí)行指令分別由BIU、EU完成， 取指和執(zhí)行指令可是并行的， 故8088CPU的指令周期 可以不考慮取指時(shí)間。,為實(shí)現(xiàn)某個(gè)操作，芯

7、片上的引腳信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)的統(tǒng)一控制下， 按一定的時(shí)間順序發(fā)出有效信號(hào)，這個(gè)時(shí)間順序就是時(shí)序。,五、時(shí)序,學(xué)習(xí)時(shí)序的目的: 加深對(duì)指令執(zhí)行過程及計(jì)算機(jī)工作原理的了解。 設(shè)計(jì)接口時(shí)，需考慮各引腳信號(hào)在時(shí)序上的配合。,第三節(jié) 8088的引腳功能,一、8088的兩種工作模式 二、8088在最小模式下的引腳功能,一、8088的兩種工作模式,用8088CPU構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)， 根據(jù)所連的存儲(chǔ)器和外設(shè)規(guī)模的不同， 有兩種不同的工作模式: 最小模式 最大模式, 8088CPU是雙列直插式芯片， 共有40條引腳; 引腳33決定工作模式: 接地，最大模式 接+5V, 最小模式 在兩種模式下引腳2431 有不同的名稱

8、和意義,系統(tǒng)規(guī)模小: 只含有一個(gè)8088CPU 不含數(shù)字運(yùn)算協(xié)處理器、 輸入/輸出協(xié)處理器 系統(tǒng)的控制總線直接由8088CPU的控制線供給， 系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路被減少到最小。,1最小模式,系統(tǒng)規(guī)模較大: 除8088CPU外，還可以有其它協(xié)處理器 如 數(shù)字運(yùn)算協(xié)處理器8087 輸入/輸出協(xié)處理器8089 系統(tǒng)的控制總線由總線控制器8288來提供 8288增強(qiáng)了8088CPU總線的驅(qū)動(dòng)能力 將8088的狀態(tài)信號(hào)(S2S0)進(jìn)行譯碼， 提供8088對(duì)存儲(chǔ)器、I/O接口進(jìn)行控制所需的信號(hào),2最大模式,二、 8088的引腳功能,8088引腳圖 參見教材新P173 舊P145, 8088CPU是雙列

9、直插式芯片， 共有40條引腳; 引腳33決定工作模式: 接地，最大模式 接+5V, 最小模式 在兩種模式下引腳2431 有不同的名稱和意義,第四節(jié) 8088 在最小模式下的時(shí)序,一、I/O端口、存儲(chǔ)器讀周期 二、I/O端口、存儲(chǔ)器寫周期 三、中斷響應(yīng)周期 (在第六章介紹),一、I/O端口、存儲(chǔ)器讀周期時(shí)序 指8088CPU從I/O端口或存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)時(shí)， 各有關(guān)引腳信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。 （參見教材新P158 舊P150）,I/O端口、存儲(chǔ)器讀周期時(shí)序,二、 I/O端口、存儲(chǔ)器寫周期時(shí)序 指8088CPU向I/O端口或存儲(chǔ)器進(jìn)行寫數(shù)據(jù)時(shí)， 各有關(guān)引腳信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。 （參見教材新P159

10、 舊P151）,第五節(jié) 總線技術(shù),一、總線概述 二、PC總線概述 三、 IBM PC/XT總線 1. IBM PC/XT總線信號(hào) 2IBM PC/XT總線時(shí)序,一、總線概述,1. 什么是總線 2. 總線標(biāo)準(zhǔn) 3. 總線的性能指標(biāo) 4. 總線體系結(jié)構(gòu) 5. 總線的發(fā)展趨勢(shì),總線是連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線,1. 什么是總線,總線是構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的重要技術(shù)， 總線設(shè)計(jì)的好壞直接影響 : 整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的性能、可靠性、可擴(kuò)展性和可升級(jí)性,對(duì)總線插坐的尺寸、引線數(shù)目、各引線信號(hào)的含義、 時(shí)序和電氣參數(shù)等作明確規(guī)定，這個(gè)規(guī)定就是總線標(biāo)準(zhǔn)。,2. 總線標(biāo)準(zhǔn)（總線規(guī)范）,IBM PC/XT BU

11、S ISA 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) ( Industrial Standard Architecture) EISA 擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) (Extended Industrial Standard Architecture) VESA 視頻電氣標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(又稱VL-bus ) (Video Electronics Standards Association) PCI 外部設(shè)備互連 (Peripheral Component Interconnect) USB 通用串行總線 (Universal Serial Bus) AGP 圖形加速端口(顯卡專用線) (Accelerated Graphics P

12、ort),PC系列機(jī)上采用的總線標(biāo)準(zhǔn)：,機(jī)械規(guī)范： 規(guī)定總線的根數(shù)、插座形狀、引腳排列等 功能規(guī)范： 規(guī)定總線中每根線的功能。 從功能上，總線分成三組：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線 電氣規(guī)范： 規(guī)定總線中每根線的傳送方向、有效電平范圍、負(fù)載能力等 時(shí)間規(guī)范： 規(guī)定每根線在什么時(shí)間有效，通常以時(shí)序圖的方式進(jìn)行描述,總線標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容, 便于采用模塊化設(shè)計(jì)方法, 簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 廠家面向總線設(shè)計(jì)各種插件板，產(chǎn)品具有通用性， 用戶可靈活選購必要的插件板構(gòu)成所需的系統(tǒng)。 便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí) 一個(gè)插件板只要滿足總線標(biāo)準(zhǔn)， 就可連接到帶有這種總線標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。 加插功能卡 擴(kuò)充系統(tǒng)功能 研制新的插件板

13、更新系統(tǒng)功能,采用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn),總線是接口的直接承受對(duì)象,在介紹硬件接口電路之前介紹總線標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)序的原因,計(jì)算機(jī)總線主要是負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)各模塊間的數(shù)據(jù)傳送 總線性能的衡量也是圍繞這一職能而定義、測(cè)試和比較,3. 總線的性能指標(biāo), 總線工作頻率 MHz 總線寬度 bit 指總線每次能傳輸數(shù)據(jù)的最大位數(shù) 總線傳輸率 MB/s 總線傳輸率 = 總線工作頻率 總線寬度/8 /N 其中: N為完成一次數(shù)據(jù)傳送所需的時(shí)鐘周期數(shù) 信號(hào)線數(shù) 指AB、DB、CB線數(shù)的總和 信號(hào)線數(shù)與性能無正比關(guān)系，但與復(fù)雜程度成正比,總線的主要性能指標(biāo), 數(shù)據(jù)/地址總線的多路復(fù)用和非多路復(fù)用 復(fù)用指一根線上分時(shí)傳送多種信號(hào), 即

14、一線多用. 數(shù)據(jù)傳輸方式 同步方式, 異步方式, 半同步方式 負(fù)載能力 總線帶負(fù)載的能力, 常用可連接的擴(kuò)增電路板數(shù)表示。 總線控制方式 主要指突發(fā)傳輸、并發(fā)工作、自動(dòng)配置、仲裁方法、中斷方式等. 其它指標(biāo) 電源電壓等級(jí)(5V或3.3V) ; 能否擴(kuò)展為64位等,單總線體系結(jié)構(gòu) 指微機(jī)中所有模塊都連接在單一總線上。 如早期的IBM PC、XT機(jī)：采用IBM PC/XT總線 多總線體系結(jié)構(gòu) 指微機(jī)中采用多種總線， 各模塊按數(shù)據(jù)傳輸速率的不同，連接不同的總線上。 如Pentium 微機(jī): 內(nèi)部有 ISA、PCI、AGP等。,4. 總線體系結(jié)構(gòu),單總線結(jié)構(gòu) (IBM PC/XT主板示意圖),多 總 線 結(jié) 構(gòu),不斷提