P6 寄存器 & 内存-Registers and RAM

传送门：P6 寄存器 & 内存-Registers and RAM

具备记忆存储功能的电路

        锁存器

        固定存储1的电路：

固定存储1的电路

        用一个或门即可实现固定存储1，在输出端添加一根线返回到原输入端B，这样当或门输出1之后，无论A输入端如何改变，电路会一直持续输出1。

        固定存储0的电路：

固定存储0的电路

        用一个与门即可实现固定存储0，在输出端添加一根线返回到原输入端B，这样当与门输出0之后，无论A输入端如何改变，电路会一直持续输出0。

        AND - OR锁存器：两个数据输入端的1位锁存器

AND - OR锁存器电路

        两个固定存储0和1的电路相结合即为具备存储0和1的电路。

        当设置端 = 1时，固定存储1；当复位端 = 1时，固定存储0。如果设置端 = 复位端 = 0，电路会输出最后放入的内容。

        门锁：单个数据输入端的1位锁存器

门锁电路

        允许写入线是负责打开或关闭存储功能的输入端。

        当允许输入线端 = 0时，无论数据输入端 = 0或1，电路的输出端恒为上一步存储的结果（若无上一步存储，则输出默认为0）。因此可以通过控制允许输入端打开存储功能与否，从而实现长期或短期存储数据输入端所提供的数值（一个字节）。

        寄存器

        一位字节的存储电路已经实现，但是现实需要的数据存储至少要求4位字节，8位字节等，因此通过利用多个锁存器并行组合成的电路形成的元件，就是寄存器。

        位宽：寄存器存储的每一个数字的位数。

8位寄存器电路

        利用8个单字节锁存器即可实现8位寄存器，同时将8条启用写入线替代为1条总启用写入线。

        也就是说，64位寄存器需要129条线，256位寄存器需要513条线，这样的话就太烧钱了！！！矩阵应运而生！！！

        矩阵：

16 * 16门锁矩阵

        当要启用某个锁存器时，就打开相应的行线和列线。如何实现呢？

矩阵局部锁存器电路

        对于一个m * n的矩阵如果我们单纯设置相对独立的m条行线和n条列线作为允许写入线，是不可以实现打开或关闭指定锁存器的功能的，因为，当第k行线或第k列线为1时，第k行或第k列所有锁存器都会打开。因此需要做点改动：

改版后的矩阵局部锁存器电路

        如图，对于两条行和列的允许写入线设置一个与门，当两者都为1时，指定的锁存器才会打开允许写入的功能（未打开的锁存器则自动忽略数据）。

        当然，我们也可以用同样的办法设置允许读取线来读取数据。

        对于256位寄存器，如今只需要1条数据线，1条允许写入线，1条允许读取线，16条行线，16条列线，即35条线！

        多路复用器

        交叉点的标志：寄存器通过矩阵打开指定锁存器存放数据，而指定位置其实也是一种数据，也就是地址。

        一个寄存器需要两个多路复用器充当行，列的两个地址标识。（比如存放8位数据的256位寄存器，最多有16行或列，16 = 2^4，因此这里的多路复用器采用4位即可，eg：12行8列 = 1100 1000）

多路复用器

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8位数字内存（1位数字8个字节）

        其实就是8个类似256位寄存器并排组成的内存。

8位数字内存

8位数字内存简图

        含有256个地址，每个地址能读或写一个8位值。