计算机运行原理之RAM存储器、寄存器

一、RAM存储器

计算机运行原理之RAM存储器、寄存器

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如上图所示,数据的写入和读出都不是同一个口,而且写入后的数据是直接到加法器中的。这样数据就会变得不好控制,所以需要改进,如下图

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注:以触发位控制写入操作。

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计算机运行原理之RAM存储器、寄存器

现实计算机中不仅仅只有几层,如以G为单位的存储器,都需要上亿层,所以如何对层进行管理,需要进行如下优化改进

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注:可以通过A0和A1开关来指定楼层,通过W和R开关来指定读写操作。其中的地址译码器构成本质也是个逻辑电路。

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注:每个楼层可以叫做存储单元,所以每层可以读写多少位数据就是该存储单元的位数。而楼层的二进制码表示即为存储地址。

进一步进行封装后

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注:地址引线A体现了存储单元的数量,数据引线D体现了每次可以读写多少位的数据。如2根地址引线表示可以访问4个存储单元,因为有11、10、01、00这几种地址表示。8根数据引线表示每次可以读写8个位的数据,也说明了该存储器的存储单元是8个位。此外地址引线因为可以直接锁定到楼层,所以这种存储器的速度是很快的,哪怕楼层非常多,这就是所说的直接定位。该存储器速度虽然快,由于核心器件中包含了继电器,所以该存储器一旦断电,就会使得继电器立马弹回,导致会自动复位,回复至初始状态,在该存储器中存储的数据也就不复存在。这就是RAM存储器的特性,速度快,怕断电。在计算机中充当着内存或主存的重要角色。

二、寄存器

搭建RAM存储器的时候,对触发器的触发端进行了改造。而对于寄存器来说,只是将触发器的触发端进行简单的连接起来即可,从而共享了同一个信号源。

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封装后

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注:其中选择上升沿或者下降沿触发器都无所谓。

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注:开关CP被点击一次,就会使得数据被移位一次,不停的点,就不停的移位。这就是所谓的循环移位寄存器。

可以给这个寄存器的构造做成一个跑马灯

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注:不停的点点点,灯泡的亮就会从左往右不停的传递下去。但是这种跑马灯有一个缺陷,就是要守着它去点开关,才能不停的跑起来。所以需要优化一下。

由于振荡器可以自动的不停的发送脉冲,所以在将振荡器加在开关处。跑马灯的传递速率呢,取决于振荡器的频率。普通D型触发器搭建的寄存器,循环是不可控的。而边沿触发器搭建的寄存器,可以通过控制振荡器的频率,来控制循环的速率,达到可控的效果。

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跑马灯封装后

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寄存器是计算机的心脏,没有寄存器,计算机是跑不起来的。