微型计算机的组成

微型计算机的组成

微型计算机是在中小型计算机的基础上发展起来的,并以大规模集成电路技术为基础而开发的一种新型计算机。因此,它在结构上和通用计算机十分相似,但也有独到之处。和其他计算机相比,微型计算机的最大特点是采用总线结构,其中,使用三总线结构尤为普遍,目前已成为微型计算机的一种基本结构,如图2.2所示。

由图中可见,微处理器MPU是通过AB、DB和CB三总线(地址总线、数据总线和控制总线)同ROM存储器、RAM存储器及I/O接口相连的。虽然这个结构并不复杂,但并不好理解。为此,在分析微型计算机基本工作原理前,先对图中各部件作一个基本介绍是十分必要的。

所谓总线是指信息传送的公共通道,是沟通微型计算机各种器件的桥梁。

1.地址总线AB(Address Bus)

地址总线AB也叫地址母线,因其上仅传送MPU的地址码而得名。当微处理器MPU和存储器或外部设备交换信息时,必须指明要和哪个存储单元或哪个外部设备交换。因此,地址总线AB必须和所有存储器的地址线相连,也必须和所有1/O接口设备相连。这样,当微处理器需要与存储器或外设进行信息交换时,只要把存储单元的地址码或外设的设备码送到地址总线上便可选中它们,完成读/写数据工作。地址总线条数由所选MPU型号决定。

2.数据总线DB(Data Bus)

数据总线也叫数据母线,因其上传送的是数据和指令码而得名。数据总线条数常和所用微处理器字长相等,但也有内部为16位运算而外部仍为8位数据总线的情况(例如1ntl8088)。由于MPU有时需要把数据写入存储器或输出设备,有时又需要从存储器或输入设备读入数据,因此数据总线是双向的。在8位机中,数据总线通常有8条。

3.控制总线CB(Control Bus)

控制总线也叫控制母线,用于传送各类控制信号。控制总线的条数因机器而异。控制信号有两类:一类是MPU发出的控制命令,如读命令、写命令及中断响应信号等:另一类是存储器或外设的状态信息,如外设的中断请求、复位、总线请求和中断请求等。总之,微型计算机采用总线结构是一大特点,它使得存储器扩充和I/O接口板的增删十分方便。

4.存储器

这里的ROM和RAM是半导体存储器,是一种采用大规模或甚大规模集成电路工艺制成的存储器芯片。这种芯片体积小、重量轻、集成度高,现已制成包含1.4亿只晶体管的8MBDRAM芯片。

ROM(Read Only Memory)存储器是一种在正常工作时只能读不能写的存储器,故它通常用来存放固定程序和常数。固定程序和常数是利用特殊手段存放进去的,一旦写入便能长期保存,需要时便可读出使用。ROM种类虽然很多,但常按存储容量分类。例如:4KB(1KB=1024×8(bit))的ROM最多可以存放4096个8位二进制数,1MB(1MB=1024K×8(bit))ROM可以存储1024×1024个8位二进制数。每片ROM上都有用于传送信号的引脚线。这些引线共分4组:地址线用于输送ROM的地址码:数据线是双向的,可以为芯片传送读/写数据:控制线用于传送控制信号,以控制芯片是否工作以及是读出还是写入等:电源线可以供给芯片+5V直流电源。在这些引脚中,地址线及数据线条数和芯片的存储容量有关。地址线越多,存储容量就越大:数据线越多,每个二进制数的位数就越长。

RAM(Random Access Memory)存储器是一种在正常工作时既能读出又能写入的存储器,故它通常用来存放原始数据、中间结果、最终结果和实时数据等。RAM中存入的信息不能长久保存,停电后使立即消失,故它又称为易失性存储器。RAM存储器的规格品种也很多,如4KB、8KB、32KB、64KB、256KB、1MB等。

ROM和RAM的内部结构大致相同,所不同的是存储每位二进制数码的基本电路不一样。ROM的基本存储电路采用特殊的FAMOS管,由FAMOS管浮栅内有电荷和无电荷表示存“0”还是存“1”:RAM的基本存储电路是触发器,用触发器的两个暂稳状态来表示存“0”或存“1”。为使读者对存储器内部结构有一个基本了解,在如图2.3所示中描绘出了一个容量为16×8(bit)RAM芯片的内部结构。

由图中可见,A3一A0为地址线,共4条,传送地址码:D7一D0,是数据线,共8条,传送一个8位的二进制数:RD和WR为控制线,传送读/写控制信号。存储阵列是芯片的主体,它有16个地址单元,分别对应于4条地址线的16种组合。每个地址单元有8个触发器,用于存储一个8位二进制数,故它可以存储16个8位二进制数。在16个地址单元中,哪个工作是由地址译码器输出的16条地址选择线中哪一条为高电平决定的。地址译码器的译码信号由地址线上地址码经地址寄存器暂存后送来。因此,地址线条数和存储容量间的关系通常为:

存储容量=2n

式中,n为地址线条数。数据线条数和每个地址单元中二进制数位数一一对应,并应和所有地址单元中的基本存储电路(即触发器)相通。

对于一个有16条地址线和8条数据线的ROM存储器,如果它的16条地址线皆为高电平(即:地址为0FFFFH),则必定选中读出0 FFFFH号地址单元中内容,且读出数据是送到数据线上的:如果16条地址线上的地址码变为0000H(即全为低电平),则必定选中0000H单元中的内容。因此,一个有16条地址线的存储器,其存储容量的地址范围为0000H—0 FFFFH,共64KB。

豫ICP备19006514号 网站地图 免责声明:如果侵犯了你的权益,请发邮件至:419017772@qq.com,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!