上一章我们使用各种逻辑门完成了一个4位二进制数的全加器,这一章我们将了解到CPU中另一个重要的概念:脉冲信号
这一章用到的硬件材料:面包板-1块、蓝色LED-2颗、黄色LED-1颗、74LS02芯片-1块、触点按钮-2颗、1kΩ电阻-4颗、220Ω电阻-1颗、1μF电容-1颗、NE555芯片-1块、导线若干
了解过CPU的一定都听说过CPU的一个名词:主频。实际上,主频指的就是CPU的时钟工作频率,时钟工作频率越高,也就是主频越高。在其他条件不变的情况下,理论上来说,主频越高,其CPU的运算速度就越高。但实际上主频与运算速度的关系不是简单的线性关系,影响CPU速度的因素可能有很多。
这一章,我们就将实现一个CPU的脉冲信号发生器。
SR触发器
在着手制作脉冲信号发生器之前,我们需要先了解一下SR触发器。
SR触发器(也叫SR锁存器)中的S表示Set,R表示Reset。通过上图可以看到,该电路有两个输入引脚和两个输出引脚。SR触发器可以存储一位二进制信息。其中SD引脚为高电平、RD引脚为低电平时,Q输出低电平,Q'输出高电平,在设置后断开SD后,输出状态保存,直到RD输入高电平,此时Q输出高电平,Q'输出低电平。入过SD和RD同时输入高电平,电路无效,Q和Q'皆为低电平。在正常情况下Q与Q'状态始终相反。
其实现电路如下:
通过原理图可以看到,SR触发器的两个输入输出完全对称,所以实际上在通电时,Q和Q'其中一个,且是随机一个输出高电平。
SR触发器的性质对我们后续开发内存和寄存器有较大的帮助,将其使用元件搭建出来如下: