取決于一個(gè)人的背景,這在電子學(xué)中可能是個(gè)有點(diǎn)主觀的領(lǐng)域,而隨著術(shù)語的不斷發(fā)展,我們又可能對此產(chǎn)生進(jìn)一步混淆。因此,本文要做的就是以我的理解來解釋這些事物,然后歡迎各位發(fā)表評論,以便了解我的觀點(diǎn)是否獲得認(rèn)同。
寄存器和寄存器文件
我們在微控制器(MCU)等電子系統(tǒng)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式之一是在寄存器中。一些寄存器由一個(gè)位/比特組成,而另一些寄存器由多個(gè)位組成。“寄存器文件”一詞則是指一組共享通用功能和目的的寄存器。
寄存器的特性與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器相類似,例如每個(gè)基元/單元可存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字或位(以0或1的形式表示)。但是,存儲(chǔ)器往往用于存儲(chǔ)相對大量的信息(指令和數(shù)據(jù)),而寄存器則更趨于專業(yè)化,用于實(shí)現(xiàn)記住配置和控制信息、保存輸入/輸出值,以及臨時(shí)存儲(chǔ)邏輯或算術(shù)運(yùn)算結(jié)果等任務(wù)。
另一個(gè)區(qū)別是存儲(chǔ)單元往往相對簡單,需要盡可能少地使用晶體管來完成工作。這是因?yàn)樗鼈兲嗔?,因此就功耗而言?yīng)保持小巧、快速和簡約。相比之下,寄存器由于數(shù)量要少得多,因此在大小和功耗方面約束就比較少,并且通常具有與硬件相關(guān)的更高級的特殊控制和功能。
鎖存器和觸發(fā)器
每個(gè)寄存器單元的核心都是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路,據(jù)此就可以以0或1的形式存儲(chǔ)信息。這種電路可能有一個(gè)或多個(gè)控制輸入,可能有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入,以及一個(gè)或兩個(gè)輸出。如果有第二個(gè)互補(bǔ)的QB輸出存在,那么它將呈現(xiàn)與主輸出Q相反或互補(bǔ)的邏輯值。
就控制信號而言,這種電路可以是電平觸發(fā)(異步,透明或不透明)或邊沿觸發(fā)(同步或時(shí)鐘)方式。前者的一個(gè)例子是置位復(fù)位鎖存器(SR鎖存器),后者的一個(gè)例子是數(shù)據(jù)型觸發(fā)器(D型觸發(fā)器),詳見圖1。
圖1:SR鎖存器和D型觸發(fā)器的圖形符號及真值表對比。
觸發(fā)器一詞通常在這種電路的背景下使用,因?yàn)檫@種電路在兩種狀態(tài)之間來回觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。歷史上,“觸發(fā)器”一詞通常包含電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種類型。但是最近,“鎖存器”一詞被普遍用來指代電平觸發(fā)的版本,而“觸發(fā)器”一詞則用來指代邊沿觸發(fā)的版本。常見的寄存器類型如下:
SR鎖存器(“置位復(fù)位”)
或非
與非
與或
JK鎖存器
門控SR鎖存器(“置位復(fù)位”)
門控D鎖存器(“數(shù)據(jù)”)
Earle鎖存器
D型觸發(fā)器(“數(shù)據(jù)”)
T型觸發(fā)器(“翻轉(zhuǎn)”)
JK型觸發(fā)器
順便說一句,JK類型被認(rèn)為是最通用的鎖存器和觸發(fā)器,因?yàn)榭梢钥紤]將JK鎖存器用作SR鎖存器,同時(shí)可以將JK觸發(fā)器配置為D型或T型觸發(fā)器。