硬件学习之数字电路(三)

这章讲锁存器

锁存器

当input输入1以后，输出就会一直输出1，所以才叫做锁存器，只有在设置了reset的时候，输出才会被设置成0，通过该方法来修改输出的值。

还有一种更复杂的，把reset位更改为write位：

只有在write位为1的使用，输入才能影响到输出

为了更方便的造出更复杂的元件，我们把这个锁存器进行封装：

多路复用器

把锁存器按照4 * 4的矩阵排列，得到4bit * 4bit的RAM

内存地址的寻址范围是0b0000 - 0b1111

可以把4bit的地址线分成2bit的横向地址线和2bit的纵向地址线

还需要一个多路复用器，我们先来想想怎么实现一下多路复用器。一共两2bit的横向地址线，所以有2bit的输入，横向有4列，所以要有4根输出，输入输出应该有如下对应关系：

Addr0	Addr1	Output0	Output1	Output2	output3
0	0	1	0	0	0
0	1	0	1	0	0
1	0	0	0	1	0
1	1	0	0	0	1

一种简单的实现方法如下：

对上面的电路进行封装：

RAM

先来想想我们的RAM都有哪些输入输出？

首先是地址线，因为是 4*4bit的RAM，所以有4bit的地址线

肯定要有一根可写地址线

最后就是数据线，读写可以共用数据线，因为只是4*4bit的RAM，所以我们只拿1bit的数据线

综上，对于一个4*4bit的RAM最少需要6根外部接口

要设计一个RAM，我们先从小的来看，对于锁存器，要有多少根接口呢？因为4bit的地址线，最终是选择到1个锁存器，所以从RAM到锁存器，地址线从4根缩减到2根，所以锁存器只需要4根线。如下图所示：

只有当行，列都被选中的时候，写和输出才能被开启。只有当没开启写的情况下，才能开启输出。

首先把所有锁存器的数据线和可写线连起来，他们共享同一根数据线和可写线。

这样就成功设计了一个简单的RAM，但是和我们平常使用的还是有点差距，上面的RAM每个地址只能储存1bit的数据，但是平常使用的RAM一个地址能储存1字节的数据。

储存数据量差了8倍，只要把电子器件同样增加8倍就好了，我们首先将上面的RAM再进行一次封装：

将上图的基本单元进行扩展，得到下图的结构：

PS:只是举例，8个不好做图，就举例4个了

仍然是4根地址线，1根可写线，但是数据线扩展到了4根