【通俗理解】锁存器,触发器,寄存器和缓冲器的区别
生活随笔
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【通俗理解】锁存器,触发器,寄存器和缓冲器的区别
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
一、鎖存器
鎖存器(latch)---對脈沖電平敏感,在時鐘脈沖的電平作用下改變狀態
鎖存器是電平觸發的存儲單元,數據存儲的動作取決于輸入時鐘(或者使能)信號的電平值,僅當鎖存器處于使能狀態時,輸出才會隨著數據輸入發生變化。
鎖存器不同于觸發器,它不在鎖存數據時,輸出端的信號隨輸入信號變化,就像信號通過一個緩沖器一樣;一旦鎖存信號起鎖存作用,則數據被鎖住,輸入信號不起作用。鎖存器也稱為透明鎖存器,指的是不鎖存時輸出對于輸入是透明的。
鎖存器(latch):我聽過的最多的就是它是電平觸發的,呵呵。鎖存器是電平觸發的存儲單元,數據存儲的動作取決于輸入時鐘(或者使能)信號的電平值,當鎖存器處于使能狀態時,輸出才會隨著數據輸入發生變化。(簡單地說,它有兩個輸入,分別是一個有效信號EN,一個輸入數據信號DATA_IN,它有一個輸出Q,它的功能就是在EN有效的時候把DATA_IN的值傳給Q,也就是鎖存的過程)。
應用場合:數據有效遲后于時鐘信號有效。這意味著時鐘信號先到,數據信號后到。在某些運算器電路中有時采用鎖存器作為數據暫存器。
缺點:時序分析較困難。
不要鎖存器的原因有二:1、鎖存器容易產生毛刺,2、鎖存器在ASIC設計中應該說比ff要簡單,但是在FPGA的資源中,大部分器件沒有鎖存器這個東西,所以需要用一個邏輯門和ff來組成鎖存器,這樣就浪費了資源。
優點:面積小。鎖存器比FF快,所以用在地址鎖存是很合適的,不過一定要保證所有的latch信號源的質量,鎖存器在CPU設計中很常見,正是由于它的應用使得CPU的速度比外部IO部件邏輯快許多。latch完成同一個功能所需要的門較觸發器要少,所以在asic中用的較多。
二、觸發器
觸發器(Flip-Flop,簡寫為 FF),也叫雙穩態門,又稱雙穩態觸發器。是一種可以在兩種狀態下運行的數字邏輯電路。觸發器一直保持它們的狀態,直到它們收到輸入脈沖,又稱為觸發。當收到輸入脈沖時,觸發器輸出就會根據規則改變狀態,然后保持這種狀態直到收到另一個觸發。
觸發器(flip-flops)電路相互關聯,從而為使用內存芯片和微處理器的數字集成電路(IC)形成邏輯門。它們可用來存儲一比特的數據。該數據可表示音序器的狀態、計數器的價值、在計算機內存的ASCII字符或任何其他的信息。
有幾種不同類型的觸發器(flip-flops)電路具有指示器,如T(切換)、S-R(設置/重置)J-K(也可能稱為Jack Kilby)和D(延遲)。典型的觸發器包括零個、一個或兩個輸入信號,以及時鐘信號和輸出信號。一些觸發器還包括一個重置當前輸出的明確輸入信號。第一個電子觸發器是在1919年由W.H.Eccles和F.W.Jordan發明的。
觸發器(flip-flop)---對脈沖邊沿敏感,其狀態只在時鐘脈沖的上升沿或下降沿的瞬間改變。
T觸發器(Toggle Flip-Flop,or Trigger Flip-Flop)設有一個輸入和輸出,當時鐘頻率由0轉為1時,如果T和Q不相同時,其輸出值會是1。輸入端T為1的時候,輸出端的狀態Q發生反轉;輸入端T為0的時候,輸出端的狀態Q保持不變。把JK觸發器的J和K輸入點連接在一起,即構成一個T觸發器。
應用場合:時鐘有效遲后于數據有效。這意味著數據信號先建立,時鐘信號后建立。在CP上升沿時刻打入到寄存器。
三、寄存器
寄存器(register):用來存放數據的一些小型存儲區域,用來暫時存放參與運算的數據和運算結果,它被廣泛的用于各類數字系統和計算機中。其實寄存器就是一種常用的時序邏輯電路,但這種時序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發器構成的,因為一個鎖存器或觸發器能存儲1位二進制數,所以由N個鎖存器或觸發器可以構成N位寄存器。 工程中的寄存器一般按計算機中字節的位數設計,所以一般有8位寄存器、16位寄存器等。
對寄存器中的觸發器只要求它們具有置1、置0的功能即可,因而無論是用同步RS結構觸發器,還是用主從結構或邊沿觸發結構的觸發器,都可以組成寄存器。一般由D觸發器組成,有公共輸入/輸出使能控制端和時鐘,一般把使能控制端作為寄存器電路的選擇信號,把時鐘控制端作為數據輸入控制信號。
寄存器的應用
1. 可以完成數據的并串、串并轉換;
2.可以用做顯示數據鎖存器:許多設備需要顯示計數器的記數值,以8421BCD碼記數,以七段顯示器顯示,如果記數速度較高,人眼則無法辨認迅速變化的顯示字符。在計數器和譯碼器之間加入一個鎖存器,控制數據的顯示時間是常用的方法。
3.用作緩沖器;
4. 組成計數器:移位寄存器可以組成移位型計數器,如環形或扭環形計數器。
四、移位寄存器
移位寄存器:具有移位功能的寄存器稱為移位寄存器。
寄存器只有寄存數據或代碼的功能。有時為了處理數據,需要將寄存器中的各位數據在移位控制信號作用下,依次向高位或向低位移動1位。移位寄存器按數碼移動方向分類有左移,右移,可控制雙向(可逆)移位寄存器;按數據輸入端、輸出方式分類有串行和并行之分。除了D邊沿觸發器構成移位寄存器外,還可以用諸如JK等觸發器構成移位寄存器。
總結
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