鎖存器是一種電平觸發(fā)的存儲單元，用于存儲單個(gè)比特的信息，其狀態(tài)由輸入信號的電平值決定。

鎖存器(Latch)是數(shù)字電路中的一種基本元件，主要用于存儲二進(jìn)制信息(0或1)。以下是關(guān)于鎖存器的詳細(xì)說明：?

?基本概念?

鎖存器是一種電平觸發(fā)的存儲單元，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換由輸入時(shí)鐘或使能信號的電平值決定。當(dāng)鎖存器處于使能狀態(tài)時(shí)，輸出會隨著輸入信號的變化而變化;當(dāng)使能信號無效時(shí)，輸出狀態(tài)保持不變。

?工作原理?

鎖存器通過反饋邏輯維持其狀態(tài)。一旦接收到有效的輸入信號并進(jìn)入某一狀態(tài)，它將保持該狀態(tài)，直到收到另一個(gè)有效的輸入信號來改變狀態(tài)。常見的鎖存器類型包括SR鎖存器、D鎖存器和JK鎖存器。

?主要特點(diǎn)?

?電平敏感?：鎖存器對輸入信號的電平敏感，當(dāng)輸入信號滿足特定條件時(shí)，輸出狀態(tài)會被“鎖存”住，即維持不變。

?透明性?：在不鎖存數(shù)據(jù)時(shí)，輸出端的信號隨輸入信號變化，就像信號通過一個(gè)緩沖器一樣，因此鎖存器也稱為透明鎖存器。

?應(yīng)用場景?

鎖存器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和通信系統(tǒng)中，主要用于緩存數(shù)據(jù)、解決高速與低速部件之間的同步問題以及增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。

?與觸發(fā)器的區(qū)別?

鎖存器是電平敏感型存儲單元，而觸發(fā)器是邊沿敏感型存儲單元。觸發(fā)器僅在時(shí)鐘信號的上升或下降沿觸發(fā)時(shí)改變狀態(tài)，適用于同步邏輯設(shè)計(jì)，而鎖存器適用于異步邏輯設(shè)計(jì)。

通過以上分析，可以看出鎖存器在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中扮演著重要角色，但其電平敏感特性也帶來了一定的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，因此在某些場景下，觸發(fā)器更受青睞。

?鎖存器(Latch)是一種數(shù)字電路元件，用于存儲一位二進(jìn)制信息，直到被新的輸入信號更新。?鎖存器通過反饋回路保持其狀態(tài)，常見的鎖存器類型包括SR鎖存器、D鎖存器和JK鎖存器。SR鎖存器包含兩個(gè)輸入端(S和R)和兩個(gè)輸出端(Q和Q')，當(dāng)S為高電平且R為低電平時(shí)，輸出Q被設(shè)置為高電平;當(dāng)S為低電平且R為高電平時(shí)，輸出Q被重置為低電平。D鎖存器有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端(D)和一個(gè)使能端(E)，當(dāng)使能信號有效時(shí)，D鎖存器會捕獲D端的信號并將其保存在輸出Q上。JK鎖存器基于SR鎖存器，增加了兩個(gè)輸入J和K，具備更強(qiáng)的狀態(tài)保持能力。?1鎖存器的作用

?緩存數(shù)據(jù)?：鎖存器可以臨時(shí)存儲數(shù)據(jù)以便后續(xù)處理。

?同步作用?：在高速和低速部件之間起到同步作用，例如在高速控制器和慢速外設(shè)間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)。

?解決驅(qū)動(dòng)能力問題?：確保輸出信號能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)其他電路。?13鎖存器的應(yīng)用領(lǐng)域

鎖存器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和通信系統(tǒng)中，是數(shù)字電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的核心組成部分。由于其結(jié)構(gòu)簡單且對電平敏感，鎖存器通常用于異步邏輯設(shè)計(jì)或簡單的緩存需求中。?

什么是鎖存器

鎖存器(Latch)是一種數(shù)字電路元件，它具有存儲功能，能夠保持其輸出狀態(tài)直至收到新的輸入信號使其改變。#鎖存器#的特點(diǎn)是對輸入信號的電平敏感，也就是說，當(dāng)輸入信號滿足特定條件時(shí)(如高電平或低電平)，輸出狀態(tài)會被“鎖存”住，即維持不變，即使輸入信號隨后改變。

鎖存器的工作原理

鎖存器是一種數(shù)字電子電路組件，其工作原理是基于反饋邏輯，能夠保持和存儲數(shù)字信號的狀態(tài)。一旦鎖存器接收到有效的輸入信號并進(jìn)入某一狀態(tài)后，它將保持這個(gè)狀態(tài)，直到收到另一個(gè)有效的輸入信號來改變狀態(tài)。

典型的鎖存器由一組邏輯門(如與門、或門、非門)構(gòu)成，常見的鎖存器類型包括SR鎖存器(Set-Reset Latch)、D鎖存器(Data Latch)和JK鎖存器等。

SR鎖存器：

當(dāng)S(Set)輸入為高電平且R(Reset)輸入為低電平時(shí)，輸出Q被置位為高電平;

當(dāng)S為低電平且R為高電平時(shí)，輸出Q被復(fù)位為低電平;

若S和R同時(shí)為高電平，則鎖存器狀態(tài)不確定，一般設(shè)計(jì)成禁止?fàn)顟B(tài);

當(dāng)S和R同時(shí)為低電平時(shí)，鎖存器保持當(dāng)前的輸出狀態(tài)不變。

D鎖存器：

D鎖存器有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端(D)和一個(gè)使能端(E);

當(dāng)使能信號有效(例如高電平)時(shí)，D鎖存器會捕獲D端的信號，并將其保存在輸出Q上;

當(dāng)使能信號變?yōu)闊o效時(shí)，即使D端的信號發(fā)生變化，輸出Q也會保持不變，直到下一個(gè)使能脈沖到來。

鎖存器的輸出狀態(tài)是通過內(nèi)部的反饋路徑維持的，即輸出的一部分會返回作為輸入的一部分，形成正反饋或負(fù)反饋，這樣就能在沒有外部信號的情況下保持其狀態(tài)。由于鎖存器是電平敏感型存儲單元，所以在一些設(shè)計(jì)中為了避免不可控狀態(tài)轉(zhuǎn)移和毛刺，往往會使用觸發(fā)器(邊沿觸發(fā)型存儲單元)替代鎖存器，尤其是在同步電路設(shè)計(jì)中。

鎖存器的主要作用包括：

緩存數(shù)據(jù)，臨時(shí)存儲數(shù)據(jù)以便后續(xù)處理。

在高速和低速部件之間起到同步作用，例如在高速控制器和慢速外設(shè)間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)。

解決驅(qū)動(dòng)能力問題，確保輸出信號能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)其他電路。

實(shí)現(xiàn)I/O口的雙向功能，使得同一引腳既能作為輸入也能作為輸出。

需要注意的是，雖然鎖存器能夠存儲數(shù)據(jù)，但它們沒有像寄存器那樣的時(shí)鐘邊沿觸發(fā)特性。寄存器是基于時(shí)鐘信號并在時(shí)鐘邊沿(上升沿或下降沿)觸發(fā)時(shí)采樣并更新其內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元，而鎖存器則根據(jù)輸入信號的電平持續(xù)變化而變化。在現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，特別是同步設(shè)計(jì)中，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更傾向于使用帶有時(shí)鐘控制的寄存器而不是單純的電平敏感鎖存器。

什么是觸發(fā)器

觸發(fā)器(Trigger)在數(shù)據(jù)庫管理領(lǐng)域是指一種特殊的數(shù)據(jù)庫對象，它在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中被關(guān)聯(lián)到特定的表上，并且在該表上發(fā)生特定數(shù)據(jù)修改事件(如INSERT、UPDATE、DELETE)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行預(yù)定義的一系列操作或邏輯。#觸發(fā)器#的工作機(jī)制是非顯式調(diào)用的，即數(shù)據(jù)庫管理員或應(yīng)用程序并不直接調(diào)用觸發(fā)器，而是當(dāng)滿足觸發(fā)條件時(shí)由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自身自動(dòng)激活。

觸發(fā)器的主要作用和用途包括但不限于以下幾個(gè)方面：

數(shù)據(jù)完整性：通過觸發(fā)器可以實(shí)施復(fù)雜的數(shù)據(jù)完整性約束，超越了標(biāo)準(zhǔn)的主鍵約束、外鍵約束和檢查約束的能力，確保數(shù)據(jù)在更新或插入時(shí)遵循特定的業(yè)務(wù)規(guī)則。

審計(jì)跟蹤：可以用來記錄所有對表的操作，以供安全審查或追蹤數(shù)據(jù)變更歷史。

業(yè)務(wù)邏輯強(qiáng)制：執(zhí)行復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程，比如在插入新訂單前驗(yàn)證用戶的賬戶狀態(tài)、更新相關(guān)統(tǒng)計(jì)表或觸發(fā)級聯(lián)操作。

引用完整性維護(hù)：盡管外鍵約束是維護(hù)引用完整性的標(biāo)準(zhǔn)手段，但在某些情況下，觸發(fā)器也可以輔助實(shí)現(xiàn)更加靈活的引用完整性保障措施。

安全性控制：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的值動(dòng)態(tài)限制或控制用戶的操作權(quán)限。

在SQL Server等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，觸發(fā)器通常是用SQL語句編寫的存儲過程，它可以訪問觸發(fā)事件的相關(guān)信息，如舊值(OLD)和新值(NEW)，并通過這些信息來決定如何響應(yīng)觸發(fā)事件。同時(shí)，觸發(fā)器還可以訪問其它表的數(shù)據(jù)以及執(zhí)行復(fù)雜的事務(wù)操作。

鎖存器和觸發(fā)器的區(qū)別

鎖存器和觸發(fā)器都是數(shù)字邏輯電路中的基本存儲單元，都可用于存儲一位二進(jìn)制信息，但是它們的工作方式和應(yīng)用場景有所不同：

鎖存器(Latch)

觸發(fā)機(jī)制：鎖存器是電平敏感的，這意味著它的狀態(tài)改變依賴于輸入信號(數(shù)據(jù)信號和使能信號)的電平狀態(tài)。當(dāng)使能信號(Enable)有效(一般是高電平)時(shí)，鎖存器會根據(jù)數(shù)據(jù)輸入信號改變其輸出狀態(tài)，并在使能信號取消后繼續(xù)保持這個(gè)狀態(tài)，直到再次受到使能信號的影響。

行為特點(diǎn)：在使能信號無效時(shí)，如果數(shù)據(jù)輸入信號改變，鎖存器可能因?yàn)椴季€延遲等原因?qū)е螺敵龀霈F(xiàn)瞬態(tài)不穩(wěn)定(毛刺)。鎖存器的輸出狀態(tài)可能會隨時(shí)跟隨輸入變化，除非被有效地鎖存。

透明性：鎖存器常被稱為“透明鎖存器”，這是因?yàn)楫?dāng)使能信號關(guān)閉時(shí)，輸出不是鎖定的，此時(shí)輸入信號可以直接傳遞到輸出，就像一個(gè)緩沖器。

觸發(fā)器(Flip-flop)

觸發(fā)機(jī)制：觸發(fā)器是邊沿敏感的，它僅在時(shí)鐘信號的上升沿或下降沿(或兩者)觸發(fā)時(shí)才改變狀態(tài)，而不論時(shí)鐘信號的其他部分是什么電平。這種特性使得觸發(fā)器不受布線延遲等因素的影響，從而能更好地保證輸出的穩(wěn)定性和無毛刺。

行為特點(diǎn)：觸發(fā)器的狀態(tài)只在時(shí)鐘邊沿到來時(shí)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而在時(shí)鐘信號的穩(wěn)定狀態(tài)下，即使輸入信號變化，輸出也不會改變，從而避免了因噪聲引起的不必要的狀態(tài)變化。

同步性：觸發(fā)器廣泛應(yīng)用于同步邏輯設(shè)計(jì)中，其行為嚴(yán)格同步于全局時(shí)鐘信號，便于設(shè)計(jì)者精確控制電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸。

結(jié)合上文所得：鎖存器更適合于異步邏輯設(shè)計(jì)和需要連續(xù)跟蹤輸入變化的應(yīng)用場合，但因其敏感于電平而非邊沿，容易受噪聲和延遲影響。觸發(fā)器在同步邏輯設(shè)計(jì)中占據(jù)主導(dǎo)地位，其邊沿觸發(fā)的特性提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。在現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)中，特別是在高性能處理器和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，出于穩(wěn)定性考慮，觸發(fā)器的使用更為普遍。