CPU设计与实现(4)---RS触发器、D触发器、D边缘触发器

1、什么是RS触发器

真值表：

Set（S）	Reset（R）	Q（现态）	Qⁿ⁺¹（次态）	功能说明
0	0	0/1	保持原态	记忆当前数据（存储功能）
1	0	0/1	1	置位：强制输出1
0	1	0/1	0	复位：强制输出0
1	1	0/1	0（矛盾态）	输入冲突，禁止使用

2、D触发器的实现原理图

当EN为0的时候，这个时候R-S触发器的两个输入都是0，这个时候就会保持之前的状态。
当EN为1的时候，这个时候点击按钮就可以切换触发器的状态啦。(结合上面的真值表思考进行切换)

3、D边缘触发器

下面这个示意图是实现D边缘触发器的示意图：

D边沿触发器通常由两个电平触发型D锁存器主从级联构成，因此也称为主从D边沿触发器。

• 主锁存器：当时钟为低电平时打开，接收D输入的数据。
• 从锁存器：当时钟为高电平时打开，但其输入来自主锁存器的输出。
• 工作过程（以上升沿触发为例）：
  • CLK=0时：主锁存器打开，跟踪D端的数据变化；从锁存器关闭，保持上一个状态。此时输出Q不变。
  • CLK从0→1（上升沿）：在跳变的瞬间，主锁存器迅速关闭，锁存住跳变前一刻D的值。同时，从锁存器打开，将主锁存器锁存的值传递到最终输出Q。
  • CLK=1期间：主锁存器完全关闭，D端无论怎么变化都不会影响主锁存器；从锁存器打开，但其输入是主锁存器的稳定输出。因此，整个CLK=1期间，Q都保持稳定。

这个过程就像一道两道锁的门，只有在时钟边沿的瞬间，数据才能从D端“穿过”两道门到达Q端。

4、预设D触发器初始输出值

当开了上面的开关之后，固定Q输出0，当开了下面的开关之后，固定Q输出1
但是我们这里要记住一个核心点：这个预设的功能只是要在电路正式开始前进行预设一下，而不是时时刻刻开哈，时时刻刻开就直接影响整个电路的运行了。