計(jì)算機(jī)組成原理第八講

1、計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 舒燕君舒燕君 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院時(shí)序與控制時(shí)序與控制 行時(shí)鐘行時(shí)鐘列時(shí)鐘列時(shí)鐘寫(xiě)時(shí)鐘寫(xiě)時(shí)鐘 WERASCAS A6A0存儲(chǔ)單元陣列存儲(chǔ)單元陣列基準(zhǔn)單元基準(zhǔn)單元行行譯譯碼碼列譯碼器列譯碼器再生放大器再生放大器列譯碼器列譯碼器讀讀出出放放大大基準(zhǔn)單元基準(zhǔn)單元存儲(chǔ)單元陣列存儲(chǔ)單元陣列行行譯譯碼碼 I/O緩存器緩存器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入寄存器寄存器 DINDOUT行地址行地址緩存器緩存器列地址列地址緩存器緩存器 單管動(dòng)態(tài)單管動(dòng)態(tài) RAM 4116 (16K 1 1位位) 外特性外特性DINDOUTA6A0 讀放大器讀放大器 讀放大

2、器讀放大器 讀放大器讀放大器06364127128 根行線根行線Cs01271128列列選選擇擇讀讀/寫(xiě)線寫(xiě)線數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入I/O緩沖緩沖輸出驅(qū)動(dòng)輸出驅(qū)動(dòng)DOUTDINCs 4116 (16K 1位位) 芯片芯片 讀讀 原理原理 讀放大器讀放大器 讀放大器讀放大器 讀放大器讀放大器630 0 0I/O緩沖緩沖輸出驅(qū)動(dòng)輸出驅(qū)動(dòng)OUTD (4) 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) RAM 刷新刷新 刷新與行地址有關(guān)刷新與行地址有關(guān) 集中刷新集中刷新 （存取周期為存取周期為0.5 s s ）“死時(shí)間率死時(shí)間率” 為為 128/4 000 100% = 3.2%“死區(qū)死區(qū)” 為為 0.5 s s 128 = 64 s s 周

3、期序號(hào)周期序號(hào)地址序號(hào)地址序號(hào)tc0123871 387201tctctctc3999V W01127讀讀/寫(xiě)或維持寫(xiě)或維持刷新刷新讀讀/寫(xiě)或維持寫(xiě)或維持3872 個(gè)周期個(gè)周期 （1936 s s） 128個(gè)周期個(gè)周期 （64 s s） 刷新時(shí)間間隔刷新時(shí)間間隔 （2 ms）刷新序號(hào)刷新序號(hào)tcXtcY 以以128 128 矩陣為例矩陣為例tC = = tM + + tR讀寫(xiě)讀寫(xiě) 刷新刷新無(wú)無(wú) “死區(qū)死區(qū)” 分散刷新分散刷新（存取周期為存取周期為1 s ）(存取周期為存取周期為 0.5 s + 0.5 s )以以 128 128 矩陣為例矩陣為例W/RREF0W/RtRtMtCREF126RE

4、F127REFW/RW/RW/RW/R刷新間隔刷新間隔 128 個(gè)存取周期個(gè)存取周期 分散刷新與集中刷新相結(jié)合（異步刷新）分散刷新與集中刷新相結(jié)合（異步刷新）對(duì)于對(duì)于 128 128 的存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)芯片（存取周期為存取周期為 0.5 s s ）將刷新安排在指令譯碼階段，不會(huì)出現(xiàn)將刷新安排在指令譯碼階段，不會(huì)出現(xiàn) “死區(qū)死區(qū)”“死區(qū)死區(qū)” 為為 0.5 s s 若每隔若每隔 15.6 s s 刷新一行刷新一行每行每隔每行每隔 2 ms 刷新一次刷新一次 3. 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) RAM 和靜態(tài)和靜態(tài) RAM 的比較的比較DRAMSRAM存儲(chǔ)原理存儲(chǔ)原理集成度集成度芯片引腳芯片引腳功耗功耗價(jià)格價(jià)格速度速度

5、刷新刷新電容電容觸發(fā)器觸發(fā)器高高低低少少多多小小大大低低高高慢慢快快有有無(wú)無(wú)主存主存緩存緩存 (3) 字、位擴(kuò)展字、位擴(kuò)展用用 1K 4位位 存儲(chǔ)芯片組成存儲(chǔ)芯片組成 4K 8位位 的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線12根地址線根地址線WEA8A9A0.D7D0A11A10CS0CS1CS2CS3片選片選譯碼譯碼1K41K41K41K41K41K41K41K4？片？片8片片 2. 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與 CPU 的連接的連接 (1) 地址線的連接地址線的連接(2) 數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接(3) 讀讀/寫(xiě)命令線的連接寫(xiě)命令線的連接(4) 片選線的連接片選線的連接(5) 合理選擇存儲(chǔ)芯片合理選擇存儲(chǔ)芯

6、片(6) 其他其他 時(shí)序、負(fù)載時(shí)序、負(fù)載例例4.1 解解: : (1) 寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼(2) 確定芯片的數(shù)量及類(lèi)型確定芯片的數(shù)量及類(lèi)型0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0A15A14A13 A 12 A11 A10 A7 A4 A3 A00 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K8位位1K8位位RAM2片片1K4位位ROM1片片 2K8位位(3) 分配地址線分配地址線A10 A0 接接 2K

7、8位位 ROM 的地址線的地址線A9 A0 接接 1K 4位位 RAM 的地址線的地址線(4) 確定片選信號(hào)確定片選信號(hào)C B A0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0A15 A13 A11 A10 A7 A4 A3 A00 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K 8位位1片片 ROM1K 4位位2片片RAM 2K 8位位 ROM 1K 4位位 RAM1K 4位位 RAM&PD/ProgrY5Y4G1CBAG2BG2AMRE

8、QA14A15A13A12A11A10A9A0D7D4D3D0WR例例 4.1 CPU 與存儲(chǔ)器的連接圖與存儲(chǔ)器的連接圖(1) 寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼例例4.2 假設(shè)同前，要求最小假設(shè)同前，要求最小 4K為系統(tǒng)為系統(tǒng) 程序區(qū)，相鄰程序區(qū)，相鄰 8K為用戶程序區(qū)。為用戶程序區(qū)。(2) 確定芯片的數(shù)量及類(lèi)型確定芯片的數(shù)量及類(lèi)型(3) 分配地址線分配地址線(4) 確定片選信號(hào)確定片選信號(hào)1片片 4K 8位位 ROM 2片片 4K 8位位 RAMA11 A0 接接 ROM 和和 RAM 的地址線的地址線例例 4.3 設(shè)設(shè) CPU 有有 20 根地址線，根地址線，8 根數(shù)據(jù)線。根數(shù)

9、據(jù)線。 并用并用 IO/M 作訪存控制信號(hào)。作訪存控制信號(hào)。RD 為讀命令，為讀命令， WR 為寫(xiě)命令?，F(xiàn)有為寫(xiě)命令?，F(xiàn)有 2764 EPROM ( 8K 8位位 ), 外特性如下：外特性如下：用用 138 譯碼器及其他門(mén)電路（門(mén)電路自定）畫(huà)出譯碼器及其他門(mén)電路（門(mén)電路自定）畫(huà)出 CPU和和 2764 的連接圖。要求地址為的連接圖。要求地址為 F0000HFFFFFH , 并并寫(xiě)出每片寫(xiě)出每片 2764 的地址范圍。的地址范圍。D7D0CEOECE片選信號(hào)片選信號(hào)OE允許輸出允許輸出PGM可編程端可編程端PGMA0A12 給每一個(gè)數(shù)據(jù)代碼增加一個(gè)二進(jìn)制位作給每一個(gè)數(shù)據(jù)代碼增加一個(gè)二進(jìn)制位作為奇

10、偶檢驗(yàn)位（為奇偶檢驗(yàn)位（Parity Bit）。）。 這個(gè)檢驗(yàn)位取這個(gè)檢驗(yàn)位取0還是取還是取1的原則是：的原則是：六、存儲(chǔ)器的校驗(yàn)六、存儲(chǔ)器的校驗(yàn)0 . 奇偶檢驗(yàn)碼奇偶檢驗(yàn)碼奇檢驗(yàn)奇檢驗(yàn) 代碼中代碼中1的個(gè)數(shù)加上檢驗(yàn)位共有奇數(shù)個(gè)的個(gè)數(shù)加上檢驗(yàn)位共有奇數(shù)個(gè)1；偶檢驗(yàn)偶檢驗(yàn) 代碼中代碼中1的個(gè)數(shù)加上檢驗(yàn)位共有偶數(shù)個(gè)的個(gè)數(shù)加上檢驗(yàn)位共有偶數(shù)個(gè)1。 六、存儲(chǔ)器的校驗(yàn)六、存儲(chǔ)器的校驗(yàn)編碼的糾錯(cuò)編碼的糾錯(cuò) 、檢錯(cuò)能力與編碼的最小距離有關(guān)檢錯(cuò)能力與編碼的最小距離有關(guān)L 編碼的最小距離編碼的最小距離D 檢測(cè)錯(cuò)誤的位數(shù)檢測(cè)錯(cuò)誤的位數(shù)C 糾正錯(cuò)誤的位數(shù)糾正錯(cuò)誤的位數(shù)漢明碼是具有一位糾錯(cuò)能力的編碼漢明碼是具有一位糾

11、錯(cuò)能力的編碼L 1 = D + C ( DC )1 . 編碼的最小距離編碼的最小距離任意兩組合法代碼之間任意兩組合法代碼之間 二進(jìn)制位數(shù)二進(jìn)制位數(shù) 的的 最少差異最少差異L = 3 具有具有 一位一位 糾錯(cuò)能力糾錯(cuò)能力漢明碼的組成需增添漢明碼的組成需增添 ？位檢測(cè)位位檢測(cè)位檢測(cè)位的位置檢測(cè)位的位置 ？檢測(cè)位的取值檢測(cè)位的取值 ？2k n + k + 1檢測(cè)位的取值與該位所在的檢測(cè)檢測(cè)位的取值與該位所在的檢測(cè)“小組小組” 中中承擔(dān)的奇偶校驗(yàn)任務(wù)有關(guān)承擔(dān)的奇偶校驗(yàn)任務(wù)有關(guān)組成漢明碼的三要素組成漢明碼的三要素2 . 漢明碼的組成漢明碼的組成2i ( i = 0，1，2 ，3 ， )各檢測(cè)位各檢測(cè)位

12、Ci 所承擔(dān)的檢測(cè)小組為所承擔(dān)的檢測(cè)小組為gi 小組獨(dú)占第小組獨(dú)占第 2i1 位位gi 和和 gj 小組共同占第小組共同占第 2i1 + 2j1 位位gi、gj 和和 gl 小組共同占第小組共同占第 2i1 + 2j1 + 2l1 位位 C1 檢測(cè)的檢測(cè)的 g1 小組包含第小組包含第 1，3，5，7，9，11，C2 檢測(cè)的檢測(cè)的 g2 小組包含第小組包含第 2，3，6，7，10，11，C4 檢測(cè)的檢測(cè)的 g3 小組包含第小組包含第 4，5，6，7，12，13，C8 檢測(cè)的檢測(cè)的 g4 小組包含第小組包含第 8，9，10，11，12，13，14，15，24，為什么檢測(cè)位的內(nèi)容需要根據(jù)對(duì)應(yīng)組的數(shù)位

13、為什么檢測(cè)位的內(nèi)容需要根據(jù)對(duì)應(yīng)組的數(shù)位內(nèi)容來(lái)確定？?jī)?nèi)容來(lái)確定？問(wèn)題問(wèn)題 C113579111315171921232527293133353739414345474951535557596163C2（23）（67）（1011）（1415）（1819）（2223）（2627）（3031）（3435）（3839）（4243）（4647）(5051)(5455)(5859)(6263)C4（4567）（12131415）（20212223）（28293031） （36373839）（44454647）(52535455)(60616263)C8（89101112131415） （2425262728

14、293031） （4041424344454647）(5657585960616263)“xxxxx1”“xxxx1x”“xx1xxx”“x1xxxx”C16(16171819202122232425262728293031)(48495051525354555657585960616263)C32(3233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263)“xxx1xx”“1xxxxx”例例4.4 求求 0101 按按 “偶校驗(yàn)偶校驗(yàn)” 配置的漢明碼配置的漢明碼解：解： n = 4根據(jù)根據(jù) 2k n + k + 1得得

15、k = 3漢明碼排序如下漢明碼排序如下:二進(jìn)制序號(hào)二進(jìn)制序號(hào)名稱名稱1 2 3 4 5 6 7C1 C2 C40 0101 的漢明碼為的漢明碼為 010010101 0 110按配偶原則配置按配偶原則配置 0011 的漢明碼的漢明碼 二進(jìn)制序號(hào)二進(jìn)制序號(hào) 名稱名稱1 2 3 4 5 6 7C1 C2 C41 0 000 1 1解：解： n = 4 根據(jù)根據(jù) 2k n + k + 1取取 k = 3C1= 3 5 7 = 1C2= 3 6 7 = 0C4= 5 6 7 = 0 0011 的漢明碼為的漢明碼為 1000011練習(xí)練習(xí)13. 漢明碼的糾錯(cuò)過(guò)程漢明碼的糾錯(cuò)過(guò)程形成新的檢測(cè)位形成新的檢測(cè)位 Pi ，如增添如增添 3 位位 （k = 3）， 新的檢測(cè)位為新的檢測(cè)位為 P4 P2 P1 。以以 k = 3 為例，為例，Pi 的取值為的取值為P1 = 1 3 5 7P2 = 2 3 6 7P4 = 4 5 6 7對(duì)于按對(duì)于按 “偶校驗(yàn)偶校驗(yàn)” 配置的漢明碼配置的漢明碼 不出錯(cuò)時(shí)不出錯(cuò)時(shí) P1= 0，P2 = 0，P4 = 0C1C2C