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鎖存器
鎖存器(latch)---對脈沖電平敏感,在時鍾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於輸入時鍾(或者使能)信號的電平值,當鎖存器處於使能狀態時,輸出才會隨着數據輸入發生變化。(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);
下面簡單的介紹一下常用的D鎖存器:
應用場合:數據有效滯后於時鍾信號有效,這意味着時鍾信號先到,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 ;
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,正是由於它的應用使得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;
缺點:時序分析較困難;
不用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;
觸發器
觸發器(Flip-Flop,簡寫為 FF)---對脈沖邊沿敏感,其狀態只在時鍾脈沖的上升沿或下降沿的瞬間改變 ;
觸發器也叫雙穩態門,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 ;
下面簡單的介紹一下常用的主從D觸發器:
應用場合:時鍾有效遲后於數據有效,這意味着數據信號先建立,時鍾信號后建立,在CP有效沿時刻打入到寄存器 ;
常用的觸發器包括:
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,它被廣泛的用於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 ;
寄存器的應用
a)可以完成數據的並串、串並轉換;
b)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。
c)用作緩沖器;
d)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。