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計算機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲基本原理一(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時可讀寫

計算機(jī)里存儲數(shù)據(jù)主要有這幾個部件: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)實現(xiàn)電路。

在前面的文章《CPU怎么計算1+1----CPU計算的電路基礎(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想到,用晶體管來做存儲器,但需要多個晶體管來組成門電路,來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀/寫和存儲?;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現(xiàn)加法運算,那么數(shù)據(jù)的存儲,應(yīng)該怎么實現(xiàn)呢?

那么存儲器應(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,我們可以實現(xiàn)計算機(jī)內(nèi)的邏輯單元(加法器之類的運算單元也是邏輯單元),邏輯單元可以分為兩類:一類不可存儲信息的(組合邏輯單元);另一類可存儲信息(存儲單元)。我們分別介紹和內(nèi)存相關(guān)的幾個結(jié)構(gòu)。

組合邏輯
包括各種運算邏輯和控制邏輯,而在存儲這塊兒,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,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。

存儲邏輯單元

可存儲信息的結(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(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(可讀寫),則根據(jù)D的值,out端變?yōu)閷?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個這樣的鎖存器組合起來實現(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,我們就可以實現(xiàn)簡單的隨機(jī)存儲器(RAM)了

如圖

  1. 內(nèi)存的尋址由一個2個輸入的譯碼器實現(xiàn)。譯碼器根據(jù)A1和A2的輸入,選中對應(yīng)的一條線,即找到地址對應(yīng)的存儲空間。

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

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


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

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