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」**

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「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」