触发器
复习
- 锁存器能保存一个比特，但使能期间会一直跟随输入
- 时钟为全机提供共同的交接时刻
- 时序图让我们看见信号随时间的变化
TL;DR
- D 触发器只在指定的时钟边沿接收输入
- 边沿之间，无论 D 怎样变化，Q 都保持不动
- 触发器是同步计算机最常用的一位记忆单元
正文
D 锁存器像一扇门：使能为 1 时，门一直开着。我们真正想要的，是只在铃响的一瞬间开门，把门口的数据拉进来，然后立刻关上。
这就是 D 触发器。
只在边沿拍一张照片
假设它在上升沿工作：
时钟上升沿到来：Q ← D
其他所有时间： Q 保持原值
可以把它想成一台相机。D 是镜头前不断变化的景物，时钟上升沿是快门。Q 保存的是按下快门那一刻的画面，而不是整段过程。
例如：
| 上升沿 | 采样时 D | 采样后 Q |
|---|---|---|
| 第 1 次 | 1 | 1 |
| 第 2 次 | 1 | 1 |
| 第 3 次 | 0 | 0 |
在第 1 次与第 2 次之间，D 即使来回变化，Q 仍然保持 1。
它和锁存器差在哪里
- 锁存器在使能的一段时间内开放
- 触发器只在时钟边沿采样
“开放一段时间”和“只开一瞬间”看似差别不大，却让整台机器容易安排得多。所有触发器同时在边沿收下旧结果，随后组合逻辑在下一个周期内计算新结果；等下一次边沿，再一起交接。
除了 D 触发器，还有 JK、T 等类型。它们能方便地完成翻转或计数，但我们的机器用 D 触发器已经足够，暂时不添新零件。
一只触发器只能记一个比特。要保存一个 8 位数，只要把 8 只并排放好。
思考题
为什么边沿触发比“整段时间都开放”的锁存方式更容易组织多步计算？
小结
知识点
- D 触发器在时钟边沿采样
- Q 在两个采样边沿之间保持不变
- 同步电路在边沿交接、在周期内计算
思考题答案（仅供参考）
因为数据只在统一边沿进入下一阶段，各级不会在同一周期里一路穿透。一个周期用来计算，下一个边沿再收下结果，步骤的先后因此清楚可控。
协议
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封面图
设计师 | 南国微雪