你有沒有遇到過這樣奇怪的事：你一直以為自己知道某件事，但當你試著向別人解釋它時，你才發現自己的論述中存在漏洞和邏輯上的差異？這就是我最近所遇到的情況，當時有人問我鎖存器和觸發器之間的區別，以及為什么它們都與寄存器有關。

取決于一個人的背景，這在電子學中可能是個有點主觀的領域，而隨著術語的不斷發展，我們又可能對此產生進一步混淆。因此，本文要做的就是以我的理解來解釋這些事物，然后歡迎各位專家發表評論，以便了解我的觀點是否獲得認同。

寄存器和寄存器文件

我們在微控制器（MCU）等電子系統中存儲數據的方式之一是在寄存器中。一些寄存器由一個位/比特組成，而另一些寄存器由多個位組成。“寄存器文件”一詞則是指一組共享通用功能和目的的寄存器。

寄存器的特性與半導體存儲器相類似，例如每個基元/單元可存儲一個二進制數字或位（以0或1的形式表示）。但是，存儲器往往用于存儲相對大量的信息（指令和數據），而寄存器則更趨于專業化，用于實現記住配置和控制信息、保存輸入/輸出值，以及臨時存儲邏輯或算術運算結果等任務。

另一個區別是存儲單元往往相對簡單，需要盡可能少地使用晶體管來完成工作。這是因為它們太多了，因此就功耗而言應保持小巧、快速和簡約。相比之下，寄存器由于數量要少得多，因此在大小和功耗方面約束就比較少，并且通常具有與硬件相關的更高級的特殊控制和功能。

鎖存器和觸發器

每個寄存器單元的核心都是一個雙穩態電路，據此就可以以0或1的形式存儲信息。這種電路可能有一個或多個控制輸入，可能有一個數據輸入，以及一個或兩個輸出。如果有第二個互補的QB輸出存在，那么它將呈現與主輸出Q相反或互補的邏輯值。

就控制信號而言，這種電路可以是電平觸發（異步，透明或不透明）或邊沿觸發（同步或時鐘）方式。前者的一個例子是置位復位鎖存器（SR鎖存器），后者的一個例子是數據型觸發器（D型觸發器），詳見圖1。

圖1：SR鎖存器和D型觸發器的圖形符號及真值表對比。

觸發器一詞通常在這種電路的背景下使用，因為這種電路在兩種狀態之間來回觸發翻轉。歷史上，“觸發器”一詞通常包含電平觸發和邊沿觸發兩種類型。但是最近，“鎖存器”一詞被普遍用來指代電平觸發的版本，而“觸發器”一詞則用來指代邊沿觸發的版本。常見的寄存器類型如下：

SR鎖存器（“置位復位”）

或非

與非

與或

JK鎖存器

門控SR鎖存器（“置位復位”）

門控D鎖存器（“數據”）

Earle鎖存器

D型觸發器（“數據”）

T型觸發器（“翻轉”）

JK型觸發器

順便說一句，JK類型被認為是最通用的鎖存器和觸發器，因為可以考慮將JK鎖存器用作SR鎖存器，同時可以將JK觸發器配置為D型或T型觸發器。

多諧振蕩器

多諧振蕩器是一種用于實現各種簡單兩態功能的電子電路。多諧振蕩器有以下三種類型：

無穩態多諧振蕩器在兩種狀態下均不穩定，而會不斷地從一種狀態切換到另一種狀態（不需要外部觸發器），因此起到張弛振蕩器的作用。

單穩態多諧振蕩器僅在一種狀態下穩定。在觸發脈沖的激勵下，它將進入不穩定狀態，并在這種狀態保持一段所設定的時間，然后返回穩定狀態。單穩態多諧振蕩器也稱為“單觸發”，可用于生成固定持續時間的脈沖，而作為對某些外部觸發事件的響應。

雙穩態多諧振蕩器在任一狀態下都是穩定的，它可以通過施加外部觸發脈沖從一種狀態切換到另一種狀態。

之所以在此提及多諧振蕩器，是因為雙穩態多諧振蕩器可用于存儲一位信息，也即所謂的觸發器。

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