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      計(jì)算機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基本原理一(與門組合電路IF語句地址選擇控制單元也可以叫地址譯碼器)WE=1時(shí)可讀寫

       山峰云繞 2021-12-10

          (與門組合電路IF語句地址選擇控制單元也可以叫地址譯碼器)WE=1時(shí)可讀寫

      計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)數(shù)據(jù)主要有這幾個(gè)部件:CPU里的寄存器和緩存、內(nèi)存(內(nèi)存條)和磁盤,這里我們主要簡單講下寄存器和內(nèi)存條的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)電路。

      在前面的文章《CPU怎么計(jì)算1+1----CPU計(jì)算的電路基礎(chǔ)》我們就講到了晶體管怎么表示0,1,那么自然而然我們就會(huì)想到,用晶體管來做存儲(chǔ)器,但需要多個(gè)晶體管來組成門電路,來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀/寫和存儲(chǔ)?;A(chǔ)的與門/非門/或門/異或門在該文里也講到,但在該文我們只是講了用這些基礎(chǔ)門電路組成了加法器電路從而實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算,那么數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)呢?

      那么存儲(chǔ)器應(yīng)該如何工作呢,首先我們要決定數(shù)據(jù)存在哪兒,就是存儲(chǔ)的地址,其次就是數(shù)據(jù)要穩(wěn)定的存在,不能受其他操作的影響。好,在講下,通過門電路,我們可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)內(nèi)的邏輯單元(加法器之類的運(yùn)算單元也是邏輯單元),邏輯單元可以分為兩類:一類不可存儲(chǔ)信息的(組合邏輯單元);另一類可存儲(chǔ)信息(存儲(chǔ)單元)。我們分別介紹和內(nèi)存相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)。

      組合邏輯
      包括各種運(yùn)算邏輯和控制邏輯,而在存儲(chǔ)這塊兒,我們需要的是地址選擇控制單元,也可以叫地址譯碼器,它的基本電路如下


      依據(jù)輸入端的二進(jìn)制(地址值),在輸出端選中某一條電路,比如,A=0,B=0,則選中最上面的那條線,A=1,B=1,則選中最下面的那條線

       還有就是讀出數(shù)據(jù)的多路復(fù)用器:根據(jù)控制信號(hào),只選擇輸入端的某根電路,把這根線輸出到輸出端


      如圖,若S1=0,S2=0,則A線路被選中,A的值即是輸出值。

      存儲(chǔ)邏輯單元

      可存儲(chǔ)信息的結(jié)構(gòu):可用于保存二進(jìn)制。

      可保存1bit數(shù)據(jù)的鎖存器

      WE=0時(shí)(不可讀寫),S和R必為1,則電路穩(wěn)定,out端可保持原來的值;WE=1時(shí)(可讀寫),則根據(jù)D的值,out端變?yōu)閷?duì)應(yīng)的值。然后恢復(fù)WE=0則保存起來

      有了1bit的鎖存器,我們就可以用n個(gè)這樣的鎖存器組合起來實(shí)現(xiàn)n bit的寄存器了

      利用地址譯碼器、多路復(fù)用器和鎖存器,我們就可以實(shí)現(xiàn)簡單的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)了

      如圖

      1. 內(nèi)存的尋址由一個(gè)2個(gè)輸入的譯碼器實(shí)現(xiàn)。譯碼器根據(jù)A1和A2的輸入,選中對(duì)應(yīng)的一條線,即找到地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間。

      2. 內(nèi)存存儲(chǔ)信息的能力具體實(shí)現(xiàn)是由門控鎖存器組成的存儲(chǔ)矩陣保存bit信息。

      3. 讀取內(nèi)存的輸出由多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)尋址時(shí)譯碼器選中的某一個(gè)線路,每一列的多路復(fù)用器只能輸出那個(gè)線路的對(duì)應(yīng)的那個(gè)門控鎖存器保存的bit。則最終的三個(gè)bit都是由同一個(gè)線路對(duì)應(yīng)的三個(gè)門控鎖存器的輸出。


      參考:https://www.jianshu.com/p/c7fc7293f239

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