锁存器、触发器和寄存器

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锁存器
锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态 

锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。（简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程）;

下面简单的介绍一下常用的D锁存器：

 

 

 

 

 

 

 

 

 应用场合：数据有效滞后于时钟信号有效，这意味着时钟信号先到，数据信号后到。在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器 ；

优点：面积小、锁存器比FF快，所以用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多；

缺点：时序分析较困难；

不用锁存器的原因有二：1、锁存器容易产生毛刺，2、锁存器在ASIC设计中应该说比FF要简单，但是在FPGA的资源中，大部分器件没有锁存器这个东西，所以需要用一个逻辑门和FF来组成锁存器，这样就浪费了资源；

触发器 
触发器（Flip-Flop，简写为 FF）---对脉冲边沿敏感，其状态只在时钟脉冲的上升沿或下降沿的瞬间改变 ；

触发器也叫双稳态门，又称双稳态触发器，是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。触发器一直保持它们的状态，直到它们收到输入脉冲，又称为触发。当收到输入脉冲时，触发器输出就会根据规则改变状态，然后保持这种状态直到收到另一个触发 ；

下面简单的介绍一下常用的主从D触发器：

 

 

 

 

 应用场合：时钟有效迟后于数据有效，这意味着数据信号先建立，时钟信号后建立，在CP有效沿时刻打入到寄存器 ；

常用的触发器包括：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 寄存器 

寄存器（register）：用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，它被广泛的用于各类数字系统和计算机中。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。 工程中的寄存器一般按计算机中字节的位数设计，所以一般有8位寄存器、16位寄存器等 ；

寄存器的应用

a)可以完成数据的并串、串并转换；

b)可以用做显示数据锁存器：许多设备需要显示计数器的记数值，以8421BCD码记数，以七段显示器显示，如果记数速度较高，人眼则无法辨认迅速变化的显示字符。在计数器和译码器之间加入一个锁存器，控制数据的显示时间是常用的方法。

c)用作缓冲器；

d)组成计数器：移位寄存器可以组成移位型计数器，如环形或扭环形计数器。