更新时间:2024-05-08 11:29
其基本要求是:
有两种稳定状态;
在外部信号作用之下,两种稳定状态可以进行无限次的相互转换;
在外部信号作用之下,可以读出(检测)两种稳定状态;
两种稳定状态可以长期可靠地存储。
在自然界中能够作为存储媒体的材料是很多的,但符合上述基本要求的却极少。半导体材料和磁性材料在存储器中得到了广泛的应用。
锁存器(Latch)和触发器(Flip—flop)是一种存储时序状态的常用逻辑记忆单元。记忆单元由内部存储和时序访问控制两部分组成。CMOS电路中的记忆功能通常由电容记忆保持,或者加上能量正反馈记忆保持来实现更可靠的记忆。
1.分类之一
记忆单元按时钟的电平敏感和边沿敏感分为锁存器和触发器两种,寄存器则可以是分别由这两种元件组成的两种阵列,下面分别介绍。
(1)锁存器(Latch)——受电平敏感的记忆单元称之为锁存器。例如TTL器件7475,靠输入时钟的高电平或低电平实现选通。
(2)触发器(Flip—flop)——受边沿敏感的记忆单元称之为触发器。例如,TTL器件7474,靠输入时钟的上升或下降边沿实现触发。
在许多资料中,将内部存储值由输入数据透明地传输并设置称之为锁存器。触发器,尤其是主从锁存器,是指其输入值的读取和输出值的改变是两个不透明的独立事件。这种输入输出之问的不透明,也导致了时钟触发边沿作用的凸现。注意锁存器、触发器定义的不同反映了观察视角的不同,但它们之间还是有联系的。改回比较流行的上述定义。
(3)寄存器(Register)——一般指多个触发器组成的阵列,用来存储多位数据;也可能采用的是锁存器阵列,例如数据总线。注意,个别场合也指单个的触发器或锁存器。
2.分类之二
记忆单元还可以按输入端的类型来分类。
(1)SR型——置位复位型可以细分为SR和SR两种。以图1为准。
这时,以输出Q端的状态为准,记忆单元状态要么被S输入端的0置位;要么被R输入端的0复位:如果S、R同时为1则状态维持;但S、R不得同时为0。对于同样狭义的SR型,情况与此相反。
(2)JK型——与SR型类似,但J输入端、K输入端可以同时为1(状态翻转)或0(状态维持)。用JK型可以构成其他类型的记忆单元。
(3)D型——D输入端提供数据(Data)。有的资料称D是代表延迟。当时钟事件出现时,其输出Q端值由输入的D值透明地加以确定。
(4)T型——可以将D型的Q接到D,将T作为时钟端的输入而构成。这时Q输出的将是T时钟信号的二分频。对这种T型还可以加上分频使能控制端。
对于记忆单元而言,最重要的仍然是在正确的位置、正确的时刻存储正确的数据。为了使记忆单元能可靠工作,两个用以表征数据与时钟制约关系的额定参数——数据建立时间和保持时间必须得到满足。对于时钟上升边触发的记忆单元电路而言,时钟上升边沿(也有文献是取上升边中点)前的一段数据最小稳定期称之为建立(sp),之后的一段为保持(hp)。逻辑门级联后的累计延迟因素往往破坏了记忆单元sp和hp的额定要求,从而限制了整个系统工作的最高速度。在波形分析时往往要对此备加关注。