锁存器和寄存器的区别是什么 锁存器的工作原理

一、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,仅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 。
锁存器不同于触发器,它不在锁存数据时,输出端的信号随输入信号变化,就像信号通过一个缓冲器一样;一旦锁存信号起锁存作用,则数据被锁住,输入信号不起作用 。锁存器也称为透明锁存器,指的是不锁存时输出对于输入是透明的 。
锁存器(latch):我听过的最多的就是它是电平触发的,呵呵 。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) 。
应用场合:数据有效迟后于时钟信号有效 。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 。
缺点:时序分析较困难 。
不要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 。
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 。
二、触发器
触发器(Flip-Flop,简写为 FF),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 。
触发器(flip-flops)电路相互关联,从而为使用内存芯片和微处理器的数字集成电路(IC)形成逻辑门 。它们可用来存储一比特的数据 。该数据可表示音序器的状态、计数器的价值、在计算机内存的ASCII字符或任何其他的信息 。
有几种不同类型的触发器(flip-flops)电路具有指示器,如T(切换)、S-R(设置/重置)J-K(也可能称为Jack Kilby)和D(延迟) 。典型的触发器包括零个、一个或两个输入信号,以及时钟信号和输出信号 。一些触发器还包括一个重置当前输出的明确输入信号 。
触发器(flip-flop)—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 。
T触发器(Toggle Flip-Flop,or Trigger Flip-Flop)设有一个输入和输出,当时钟频率由0转为1时,如果T和Q不相同时,其输出值会是1 。输入端T为1的时候,输出端的状态Q发生反转;输入端T为0的时候,输出端的状态Q保持不变 。把JK触发器的J和K输入点连接在一起,即构成一个T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上升沿时刻打入到寄存器 。
三、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 。
对寄存器中的触发器只要求它们具有置1、置0的功能即可,因而无论是用同步RS结构触发器,还是用主从结构或边沿触发结构的触发器,都可以组成寄存器 。一般由D触发器组成,有公共输入/输出使能控制端和时钟,一般把使能控制端作为寄存器电路的选择信号,把时钟控制端作为数据输入控制信号 。
寄存器的应用:
1. 可以完成数据的并串、串并转换;
2.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 。