数电学习

发布时间 2023-06-11 00:10:35作者: 藤君

时序逻辑电路

SR锁存器 \(Q^*=S+\overline{R}Q\)
D锁存器 \(Q^*=CD+\overline{C}Q\)
JK锁存器 \(Q^*=J\overline{Q}+\overline{K}Q\)
T触发器 \(Q^*=T\oplus Q\)
作业中遇到很多有趣的题目
image
此为用T触发器实现JK触发器的例子。这个T触发器和课本上长的不太一样。在这里CP是时钟脉冲,T是使能端。怎么找激励方程画电路图?在网上找到了一种做法:设\(F=J\overline{Q}+\overline{K}Q\),当J=K=0时,F=Q,T=0(不能让他反转),当J=K=1时,F=\(\overline{Q}\),T=1(就得让他反转),当J=0,K=1时,F=0,T=Q(置0,原来是0就不改,是1就改),J=1,K=0时,F=1,T=\(\overline{Q}\).综上可以看出,\(T=F\oplus Q\).
如果用普通的解方程写法,就是要找到合适的T,满足\(T\overline{Q}+\overline{T}\cdot Q=J\overline{Q}+\overline{K}Q\)。此时T相当于有3个参数——J,K,Q.上面的方法中设F是妙手。但不是普适性做法。也根本不是最简单的办法。还是乖乖列卡诺图化简后,可知\(T=J\overline{Q}+KQ\),这才是我们最终想得到的东西。你当然可以把这个T代入\(T=F\oplus Q\)验证,也是没有问题的。

中央处理器

8.1

寄存器传送级语言(RTL)
指令周期
数据通路和控制器(控制部件)是CPU的两大组成部分,数据通路中有执行部件专门进行数据运算,指令执行用到组合逻辑元件(操作元件)和存储元件(状态元件)。
早期计算机:机器周期,节拍,脉冲
现代:时钟信号 复习时序关系
吞吐率、响应时间、执行时间、等待时间
CPU时间、其他时间
时钟周期、时钟频率、CPI

8.2

单周期数据通路设计
指令回顾
扩展其设计

第六次作业

image
快速理解流水线作业!顺便记住下面的概念image
进而这题就会做了。\(\Delta t\)指的是最长的那一小段时间!
image

区分时钟周期、机器周期与指令周期:
1.1 指令周期(Instruction Cycle)
CPU从存储器中取出并执行一条指令所需的全部时间称之为指令周期。
计算机每执行一条指令的过程,可分解为如下步骤:
Instruction Fetch(取指令)
Instruction Decode(译码)
Execute(执行)
不同类型指令的指令周期不相同。
1.2 时钟周期(cycle,clock cycle)
主频:计算机内部主时钟的频率,通常以MHz或者GHz为单位,是生产设计CPU时就已经确定下来的。
主频越高,CPU的运算速度越快,时钟周期越短,硬件技术水平的提高可以提升主频。
时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位,在一个时钟周期内计算机仅能完成一个“微操作”或若干相容的(数据通路上不发生冲突、互不干扰的)“微操作”。
1.3 机器周期(Machine Cycle)或者称为CPU周期(CPU Cycle)
机器周期是人为规定的,实际上是对一条指令执行过程阶段的划分。具体的划分方法随计算机的不同而不同。
一般把从内存里面读取一条指令的最短时间(与数据通路相关),规定为机器周期。
一个机器周期内包含若干时钟周期,包含时钟周期的个数称之为机器周期的时间宽度。
如果每个机器周期的时间宽度相等,称为定长机器周期;如果不相等,称为变长机器周期。image