暫存器,觸發器,鎖存器區別與聯絡

2022-06-02 22:03:05 字數 4594 閱讀 8451

1.1 暫存器

在實際的數字系統中,通常把能夠用來儲存一組二進位制**的同步時序邏輯電路稱為暫存器.由於觸發器內有記憶功能,因此利用觸發器可以方便地構成暫存器。由於乙個觸發器能夠儲存一位二進位製碼,所以把n個觸發器的時鐘埠連線起來就能構成乙個儲存n位二進位製碼的暫存器。

1.2 鎖存器

由若干個鐘控d觸發器構成的一次能儲存多位二進位制**的時序邏輯電路。資料有效遲後於時鐘訊號有效。這意味著時鐘訊號先到,資料訊號後到。

在某些運算器電路中有時採用鎖存器作為資料暫存器。

1.3 緩衝器

緩衝器相當於乙個暫存器,暫時儲存資料.緩衝是用來在兩種不同速度的裝置之間傳輸資訊時平滑傳輸過程的常用手段。除了在關鍵的地方採用少量硬體緩衝器之外,大都採用軟體緩衝。

軟體緩衝區是指在i/o操作期間用來臨時存放輸入/輸出資料的一塊儲存區域。在作業系統中,引入緩衝的主要原因如:

緩和cpu與l/0裝置間速度不匹配的矛盾。一般情況下,程式的執行過程是時而進行計算,時而進行輸入或輸出。以輸出為例,如果沒有緩衝,則程式在輸出時,必然由於印表機的速度跟不上而使cpu停下來等待;然而在計算階段,印表機又無事可做。

如果設定乙個緩衝區,程式可以將待輸出的資料先輸出到緩衝區中,然後繼續執行;而印表機則可以從緩衝區取出資料慢慢列印。

1.4 暫存器和鎖存器的區別

(1)暫存器是同步時鐘控制,而鎖存器是電位訊號控制。

(2)暫存器的輸出端平時不隨輸入端的變化而變化,只有在時鐘有效時才將輸入端的資料送輸出端(打入暫存器),而鎖存器的輸出端平時總隨輸入端變化而變化,只有當鎖存器訊號到達時,才將輸出端的狀態鎖存起來,使其不再隨輸入端的變化而變化

可見,暫存器和鎖存器具有不同的應用場合,取決於控制方式以及控制訊號和資料之間的時間關係:若資料有效一定滯後於控制訊號有效,則只能使用鎖;資料提前於控制訊號而到達並且要求同步操作,則可用暫存器來存放資料。

一、鎖存器

1.鎖存器的工作原理

鎖存器不同於觸發器,它不在鎖存資料時,輸出端的訊號隨輸入訊號變化,就像訊號通過乙個緩衝器一樣;一旦鎖存訊號起鎖存作用,則資料被鎖住,輸入訊號不起作用。鎖存器也稱為透明鎖存器,指的是不鎖存時輸出對於輸入是透明的。

鎖存器原理見圖

鎖存器是鎖存控制訊號輸入端,d資料輸入端,q和是資料互補輸出端。

ⅰ:=0,左與門被封鎖,被封鎖

輸出∴ⅱ:時,分兩種情況

(a)輸出,所以d不影響

(b)輸出,所以d也不影響

∴結論:原來狀態不被改變,d不影響.

由上述分析看出:

也就是說,由01時刻將資料d鎖定並保持,直到由10.

本例鎖存器是控制訊號上公升沿鎖存資料,高電平保持,非號的意義是低電平時輸入資料可以直達輸出端。有的鎖存器是控制訊號c下降沿鎖存低電平保持,即加乙個非門將控制訊號c反相;有的鎖存器在輸出端加乙個三態門,由另乙個控制訊號oc控制;另外還有的鎖存器帶有直接置0(清除)、置1(預置)輸入端,等同於觸發器的rd,sd端。

整合鎖存器有多種型號,如ttl的74ls77,74ls363等,也有cmos的如4508,4042,74hl373等,需要使用時可以查閱手冊。

二、資料暫存器

暫存器用於寄存一組二值**,它被廣泛的用於各類數字系統和計算機中。因為乙個觸發器能儲存1位二值**,所以n個觸發器組成的暫存器能儲存一組n位二值**。

對暫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,都可以組成暫存器,一般由d觸發器組成。

下圖給出乙個4位數碼暫存器,時鐘cp被稱為存數指令或存數命令,在cp脈衝的上公升沿時刻,各觸發器將各自資料輸入端d的資料存入,除此時刻,無論cp是低電平、高電平、還是下降沿,各觸發器保持各自的資料不變。

四位數碼暫存器

三、移位暫存器

暫存器只有寄存資料或**的功能。有時為了處理資料,需要將暫存器中的各位資料在移位控制訊號作用下,依次向高位或向低位移動1位。具有移位功能的暫存器稱為移位暫存器。

移位暫存器按數碼移動方向分類有左移,右移,可控制雙向(可逆)移位暫存器;按資料輸入端、輸出方式分類有序列和並行之分。

1.序列碼與通訊

資料通訊幾乎都用序列方式將傳送的資料按時間順序一位一位地傳送,以節省電纜芯線條數,但是在終端的資料處理是並行的,這就需要在傳送端將要傳送的並行資料變成序列資料才能傳送,而在接收端需要將接收到的序列資料再轉換成並行資料進行處理,這些轉換工作是由移位暫存器完成的。

2.串入並出移位暫存器

4位串入並出右移暫存器

上圖是乙個簡單的4位右移暫存器,在移位指令(cp脈衝)作用下輸入資料d存入ff3,q3的狀態移存到ff2,由此得到邏輯式:

在四個cp脈衝之後,將四個序列碼移位存入4個觸發器,取出資料方式是在所有的觸發器地q端同時取出,稱為並行輸出,移位暫存器即完成了序列碼到並行碼的轉換功能。

假設輸入序列碼為4位二進位制數1011,輸入方式為低位在先,也就是按1101地順序依次輸入,可以分析動作特點:

經過4個時鐘脈衝後,1011出現在暫存器輸出端,這樣就將序列輸入d的資料轉換為並行輸出。同時在第八個時鐘脈衝作用後,數碼從端全部移出暫存器,這說明存入該暫存器中的數碼也可以從端序列輸出。

既可以右移,又可以左移,而且除了d邊沿觸發器構成移位暫存器外,還可以用諸如jk等觸發器構成移位暫存器。

3.併入串出移位暫存器。

4位併入串出右移暫存器

上圖是乙個簡單的4位右移暫存器

◆取樣方式m=1時,cp的作用是取樣指令。在cp的作用下,輸入資料~通過與非門存入~,即出現在輸出第乙個資料。

◆m=0時,封鎖資料輸入的與門,cp脈衝的作用也相應的轉變為移位指令用邏輯式表示:

假設輸入並形碼為1011輸出方式位低位在先,也就是按1、1、0、1順序輸出,我們可以畫出狀態表和波形圖。

4位串入並出右移暫存器狀態表和狀態圖

4.雙向移位暫存器

前面講的右向移位暫存器:左邊觸發器的輸出作為右鄰觸發器的資料的資料輸入。如果讓右邊觸發器的輸出作為左鄰觸發器的輸入,則可構成左向移位暫存器。

當然如果增加一些控制門後,則可以實現雙向移位暫存器。在二進位制數之計算中,左移相當於對數值乘2,右移相當於對數值除2,因而在計算機中常使用的既能左移又能右移的雙向暫存器。在移存型計數器中介紹整合雙向移位暫存器74194。

四、暫存器的應用

1.可以完成資料的並串、串並轉換

2.可以用做顯示資料鎖存器

許多裝置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元。在計數器和解碼器之間加入乙個鎖存器,控制資料的顯示時間是常用的方法。

3.用作緩衝器

緩衝器在數字系統中用途很多:(1)如果器件帶負載能力有限,可加一級帶驅動器的緩衝器;(2)前後級間邏輯電平不同,可用電平轉換器加以匹配;(3)邏輯極性不同或需要將單性變數轉換為互補變數時,加帶反相緩衝器;(4)需要將緩變訊號變為邊沿陡峭訊號時,加帶施密特電路的緩衝器(5)資料傳輸和處理中不同裝置間溫度和時間不同時,加一級緩衝器進行彌補等等。74ls373、74ls374即為帶動驅動器的元件,可以用作緩衝器,能夠完成上述(1)、(5)兩個任務。

4.組成計數器

移位暫存器可以組成移位型計數器,如環形或扭環形計數器。

暫存器一般是邊沿觸發的觸發器,電路裡叫register,而觸發器就是樓上所說的各種邏輯門構成的包含電平觸發和邊沿觸發的兩種,而鎖存器則是電平觸發的。所以一般說來,我們只叫暫存器和鎖存器兩種,在時序電路中暫存器的作用就是只在時鐘的邊沿有效傳輸data(setup time和hold time滿足),而鎖存器則在有效電平器件都可以傳輸data

暫存器:register,由時鐘沿觸發的,一般是主從的,我們這數位電路裡也學過主要是由傳輸門和反向器構成,應用很廣!

鎖存器:latch,由電平觸發,有很很多種,有我們數位電路裡學的jk,rs等,一般是用傳輸門和反向器構成構成在較多,其優點是面積小,但時序分析較困難!

觸發器一般是指暫存器:flip-flop

d觸發器上電時q和q非的電平是怎樣的?

d觸發器剛上不定的。只有當有反饋後才知道。可以在r、s端加rc延時電路來預製初態

鎖存器在實際的數字系統中,通常把能夠用來儲存一組二進位制**的同步時序邏輯電路稱為暫存器.由於觸發器內有記憶功能,因此利用觸發器可以方便地構成暫存器。由於乙個觸發器能夠儲存一位二進位製碼,所以把n個觸發器的時鐘埠連線起來就能構成乙個儲存n位二進位製碼的暫存器。鎖存器是電平觸發的儲存單元,資料儲存的動作取決於輸入時鐘(或者使能)訊號的電平值,盡當鎖存器處於使能狀態時,輸出才會隨著資料輸入發生變化。

觸發器觸發器是邊沿敏感的儲存單元,資料儲存的動作有某一訊號的上公升或者下降沿進行同步的。在實際的數字系統中,通常把能夠用來儲存一組二進位制**的同步時序邏輯電路稱為暫存器.由於觸發器內有記憶功能,因此利用觸發器可以方便地構成暫存器。由於乙個觸發器能夠儲存一位二進位製碼,所以把n個觸發器的時鐘埠連線起來就能構成乙個儲存n位二進位製碼的暫存器。

暫存器用來存放資料的一些小型儲存區域,用來暫時存放參與運算的資料和運算結果。其實暫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儲存電路。暫存器的儲存電路是由鎖存器或觸發器構成的,因為乙個鎖存器或觸發器能儲存1位二進位制數,所以由n個鎖存器或觸發器可以構成n位暫存器。

觸發器是在時鐘的沿進行資料的鎖存的,而鎖存器是用電平使能來鎖存資料的。所以觸發器的q輸出端在每乙個時鐘沿都會被更新,而鎖存器只能在使能電平有效器件才會被更新。 有一些教科書裡的觸發器實際是鎖存器。

在fpga設計中建議如果不是必須那麼應該盡量使用觸發器而不是鎖存器。

鎖存器和觸發器區別

一 鎖存器 鎖存器 latch 對脈衝電平敏感,在時鐘脈衝的電平作用下改變狀態 鎖存器是電平觸發的儲存單元,資料儲存的動作取決於輸入時鐘 或者使能 訊號的電平值,僅當鎖存器處於使能狀態時,輸出才會隨著資料輸入發生變化。鎖存器不同於觸發器,它不在鎖存資料時,輸出端的訊號隨輸入訊號變化,就像訊號通過乙個...

第章鎖存器和觸發器

5.2 鎖存器 5.2.1 解 由邏輯電路圖,可以得到q端和 altimg w 18 h 28 端得邏輯表示式 根據上面兩式,可以得到該鎖存器的功能表,如表題解5.2.1所示。5.2.2 用cmos電路74hct02或非門構成消除機械開關抖動影響的電路如圖題5.2.2所示,試畫出在開關s由位置a到b...

儲存過程與觸發器

附頁 例8 1 建立乙個儲存過程,輸出所有學生的姓名,課程名稱和期末成績資訊。create procedure student score asselect sname,cname,final from student s,course c,score sc where and 例8 2 建立乙個儲...