简单利用锁存器做一个寄存器和内存(上)

计算机需要 「”内存“来记录这些计算后的结果」 ,如果只是计算后就扔掉没有多大意义,我们需要将结果存储起来以便后面使用
ram当我们打游戏的时候如果停电或者电源不小心被拔掉,那么之前做的一切工作将丢失。损失数据的原因是因为电脑是用的:「”随机存取存储器“,简称“rom”。他只能在有电的时候存储东西;另一种存储叫做持久存储,电源关闭时数据也不会丢失。」
存储一位的电路之前说过的电路他们电流的流动方向总是向前流动,比如之前的八位加法器。但是也可以做**「回向电路,把输出连回输入」**
记录“1”也即记录“true“,回想一下什么时候输出为true比较容易。答案是or门,「只要有一个输入为true输出将永远为true。只要有一个1,输出将永远为1」
因此**「将输出的线路接回到两个输入线路中的其中一个即(输出=a/b)」** 。只要 「a/b其中一个输入1」 ,那么输出就是1,由于输出会链接到另一个输入, 「因此b/a也会为1」 。之后不管如何变化a/b,b/a始终都为1,因此这个电路就是存储1的电路。
图示:只要当a输入为1的时候,这个电路的输出将会一直是1(输出会链接到b因此b为1),不管a如何变化。
也即存储”1“
「存储之后将永远无法改变输出是1这个结果。」
记录“0”同样,用什么来存储false比较简单呢?答案是通过and门,「因为」 「只要有一个为false输出就一直为false。」
「即只要有一个0,那么输出就会一直是0.」
和上面一样,替换1为0即可:
「将输出的线路接回到两个输入线路中的其中一个即(输出=a/b)」 。只要 「a/b其中一个输入0」 ,那么输出就是0,由于输出会链接到另一个输入, 「因此b/a也会为0」 。之后不管如何变化a/b,b/a始终都为0,因此这个电路就是永久存储0的电路。
图示:当a输入0时,and的结果为0,b也为0.之后不管a如何变化,输出将永远为0
同样也是持久化的存储了之后就不会改变
and-or锁存器现在我们把上面的两个存储电路结合起来做成一个有用的存储:
组合到一起之后:
变化:存储1的b线输入接至整体的最后输出,存储0的b线输入为存储1的输出
首先来看两个输入:设置和复位。先不纠结他们的作用,把他们看成普通的输入即可
set,reset都为1:最后输出为0
set=0,reset=1:最后输出为0
reset,set都为0:输出为0
重点来了:
**「set=1reset=0:输出为1,不管之后set如何变化(设置为0也好1也好)最后的输出都为true(他锁住了1位的信息),除非reset设置为1输出才会重置为0因此这也是reset的含义」**
观察规律可得出:复位为1不管输入是0还是1最终输出都是0;复位为0输出的值=set的值。「当set为1时他锁住了这个1」
锁存介绍重点:「当set为1reset=0时他锁住了这个1(即set不管如何变化最后的结果永远都是1)。」
「这叫“锁存”,因为他“锁定”了一个值,放入数据的动作叫做“写入”,拿出数据的动作叫做”读取“」
锁存器优化——门锁两条线设置和复位太麻烦,为了更容易使用。通过**「一条输入线设置为0或1来存储值,还需要另外一根线去启用内存,让他存储。启用时允许写入,没有启动时就”锁定“这条线叫”允许写入线“」**
正如图中所说的,这叫”门锁“,因为门可以打开和关上。
接下来读者自己去做下面的规则运算吧,最终会发现只有当允许写入线打开数据输入才会进行存储(out才会改变),允许写入线关闭,不管数据输入如何变化最后的结果都不会变(out不会改变)
抽象-门锁将这个门锁放到一个盒子里面,「这个盒子可以存储一个bit的信息。」
允许写入线关闭,数据输入线不管是0还是1输出都不会有变化。
允许写入线开启,输出随着数据输入的值进行改变。
寄存器-存储一系列锁存器经过上面介绍我们现在可以存储一个一位的数字了,不过存储一位的数字并不能做什么。
定义如果我们可以 「并排放八个锁存器,就可以存八位的信」 息,比如一个8bit的数字。
「一组这样的锁存器叫做寄存器,寄存器能存一个数字,这个数字有多少位,叫做位宽。」
早期的电脑是用的八位寄存器,然后发展16位,32位,现在许多计算机都有64位宽的寄存器
8位寄存器需要多少线?数据输入需要有八根线,对应的八个锁存器对应存储的数字
数据输出线也是需要八根线,每个锁存器输出各自存储的位
最后只需要 「用一条启用写入线连接所有的允许输入线即可」 .当设置为1时,这个八位的寄存器才会进行存储之后输出的时候会发生变化;当设置为0时,不会影响数据的输出。
可见八位的寄存器所需的线的数量时17根(8+8+1)
由此可推断出我们**「现如今使用的64位寄存器所需要多少线:(64+64+1)=129根线」**
「寄存器是一块比较小的内存用于存储一个值,而ram是一大块内存能在不同地址(矩阵中的行列。地址多少取决于矩阵中行列数量)存大量数字」
「那么我们如果要用锁存器存256位就需要129x4=513条线!!!因此后面换了一种组合方式存储ram」

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