计组(唐第三版)|数电小白看得懂的74138译码器及电路(例4.1的补充讲解)

目录

前言

讲解问题

1. 快速理解基本的电路符号

a.高低电平

b. 高电平有效和低电平有效的理解及表示

c.基本的门元件

2. 数电小白也能看得懂的74138译码器

c. 74138译码器结构功能

c. 74138译码器具体结构

3. 唐书例4.1中,没有讲到但很重要的过程

 1.MREQ(Memory Request)为什么要接到G2A和G2B上?

 2.为什么将译码器的Y4接到ROM,而Y5与A10连接在一个与非门上?


前言

最近在学计算机组成原理,学到了存储器,当碰到例题4.1的时候... 难住了(之前没有学过数电的内容),主要是看不懂有的电路符号,不理解74138的工作原理。而且网上讲解74138编码器专业性略强,像我一样的小白难以看懂。当我理解后,我就有感写了这一篇文章,相信我,这一篇,数电小白也能很好的看懂它!这也相当于对唐老师第三版的例题4.1的补充讲解吧hhh

讲解问题

本篇文章主要解决以下问题

1. 快速理解基本的电路符号

2. 数电小白也能看得懂的74138译码器

3. 唐书例4.1中,没有讲到但很重要的过程

1. 快速理解基本的电路符号

a.高低电平

我们总说,计算机只读得懂0和1,那么如何用电路实现0和1呢,是通过分辨电路信号是高电平还是低电平,这里电平指的是电压。因此高低电平是我们分辨0和1的信号。下文我们用0表示低电平,1表示高电平。

b. 高电平有效和低电平有效的理解及表示

高电平有效的意思是,当电路的电信号为高电平的时候,触发下级电路(也就是触发后面的电路),低电平理解同理。

另外,如何看哪些电路是高电平有效,哪些是低电路有效,我们可以看字母符号,如果符号上方没有横线,那么是高电平有效,如果符号上方有横线,则是低电平有效(低电平可以触发后面的电路)。

还可以看电路上的电线有没有圆圈,圆圈代表取非(信号取反)的意思,也就是说如果传入的信号是高电平,则转换成低电平,低电平则转换成高电平。如果电路上接线上有圆圈,则低电平有效,若没有则高电平有效

 例如,上图为74138译码器的电路简图(用的是唐书例4.1中的图),可以很明显的看到,G2A和G2B是低电平有效(也就是要传入低电平,才能触发下面的电路),而且输出的Y4和Y5,也都是低电平有效(如果是输出,则输出的是低电平),我们首先搞懂了74138译码器的输入输出哪些是低电平哪些是高电平的问题。

c.基本的门元件

这里我就不多说,因为有很多大佬已经总结的很好了!可以参考下面的连接,这个很好理解。

(144条消息) 数电逻辑门方框中各符号所含意义(全)_=1是什么逻辑门_「已注销」的博客-CSDN博客

2. 数电小白也能看得懂的74138译码器

a.译码

首先,译码的意思是将二进制串转换为特定的对象(或逻辑电平)。比如将二进制串转换为十进制数就是译码的过程,将 0100 二进制转换为十进制 4 就是译码的过程。

b. 74138译码器原理

 74138译码器实质是3-8译码器,意思是将3位二进制转换为1位八进制数(0~7的数字),因此叫3-8译码器,这是74138译码器的主要目的,记住这个!!!

二进制串转化为八进制,我们都会转换

二进制 八进制
000  0
001

1

010 2
101 5

c. 74138译码器结构功能

这是74138译码器的结构,我们首先来关注Y0~ Y7,C,B,A这输出和输入端

Y0 - Y7是8个输出端,输出这个八进制数。我们刚才知道74138译码器是要将二进制串转化为八进制数,那么该如何用电路模拟这八进制数呢? 聪明的你应该能猜到,如果是Y0输出了信号,那么就相当于输出0,如果是Y3输出了信号,那么相当于是输出了3,其他同理。 而且这些输出都是低电平有效,当Y0为低电平的时候,其他为高电平,就表示输出了0。详情如下表

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 输出值
0 1 1 1 1 1 1 1 0
1 1 1 1 0 1 1 1 4
1 1 1 1 1 1 0 1 6

C、B和A是3个输入端,作用是输入二进制数的,而且高电平表示1,低电平表示0,这样我们就可以完成二进制输入。例如A为第一位,C为第三位,A输入0,B输入1,C输入0,那么输入的二进制串应该是010。

而G1,G2A和G2B是控制端,相当于译码器的开关。只有控制端都有效时,译码器打开,才可以进行译码,否则不能译码。结合高电平和低电平有效,只有G1是高电平有效,而G2A和G2B是低电平有效,也就是说,只有当G1为高电平,G2A,G2B都为低电平的时候,译码器才能正常工作,其他情况均不能。

信号对应如下

G1 G2A G2B A B C Y
1 0 0 1 1 0 6
1 0 0 1 0 1 5
1 0 0 1 1 1 7
0 1 1 1 1 0 (不工作)

c. 74138译码器具体结构

具体电路,长这样...这里不多细说。 

3. 唐书例4.1中,没有讲到但很重要的过程

 这里题目,就不拿出来了,直接上出唐书的答案。

 1.MREQ(Memory Request)为什么要接到G2A和G2B上?

MREQ接在这两个口上,我认为有两点原因

a. MREQ是要控制主存的读取,控制ROM和RAM的。连接好的电路得保证MREQ有信号,才能访问主存,因此要让MREQ连接到74138译码器的控制端上,这样MREQ为低电平的时候,译码器才能工作,主线才可以使用主存。

b.MREQ是低电平有效信号,得连在低电平有效的G2A和G2B上,两个口均可

因此MREQ可以连在G2A也可以连在G2B上。

 2.为什么将译码器的Y4接到ROM,而Y5与A10连接在一个与非门上?

 ABC线是接到A13 ~ A11的(因为要识别要使用ROM还是RAM),观察系统程序区的二进制代码我们可以知道,A13 ~ A11是100,八进制对应的是4,也就是信号为100的时候,我们需要使用ROM,因此我们要将Y4与ROM连接。

RAM的情况复杂一点,不过你肯定会有这样疑问,为什么Y5不直接连到RAM上?

 用户程序区的A13 ~ A11二进制代码是101,而系统区是100啊,可以分辨出来,但为什么Y5不直接连到RAM上呢?

用户程序区只用到9位地址(A8~A0),但如果A13 ~ A10的代码是1011,是使用哪一块的芯片呢?因此A13 ~ A11为101,不仅可以代表RAM,还有可能代表其他地方,我们需要使用4位二进制数(A13 ~ A10)来表示RAM,1010。101已经被转化成Y5的信号了,只需要将Y5的有效信号与A10的低电平有效连接到RAM上,我们需要使用与门,就可以标识使用RAM芯片了,A10的低电平有效信号我们需要一个非门。然而题目中只给出了三个门

 因此只有第三个门,便可以组装,连接Y5与A10和RAM芯片。

对于ROM为何接地,唐书上说是保证读数据的时候是低电平,我也不懂,如果有大佬希望评论能解释一下,对于上面有问题,大家多多指出!

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