Was ist der Unterschied zwischen Registern, Flipflops und Latches?

Flip-Flops sind Einzelbitgeräte mit zwei stabilen Zuständen. Die Ausgänge sind typischerweise Q und$\mathsf{\small \overline{\text{Q}}}$. Es gibt mehrere Arten, hier sind wohl die häufigsten:

SR-Flops haben zwei Eingänge, S (Set) und R (Reset). Wie der Name schon sagt, setzt oder setzt das Aktivieren einer dieser beiden das Flip-Flop. Nachdem die Eingabe deaktiviert ist, behält das Flip-Flip seinen Zustand bei. Die Eingänge sind normalerweise negiert,$\mathsf{\small \overline{\text{S}}}$Und$\mathsf{\small \overline{\text{R}}}$, dh 0 ist der geltend gemachte Zustand.

JK-Flip-Flops ähneln SR-Flip-Flops (wobei J gesetzt und K zurückgesetzt ist), aber sie haben eine dritte Eigenschaft – wenn sowohl J als auch K gesetzt sind, schaltet das Flip-Flop um.

D-Flips haben einen Takteingang, und wenn dieser Takt steigt (oder fällt, je nach Typ), wird der D-Eingang in das Flipflop getaktet. Die meisten D-Flops haben auch die S- und R-Eingänge eines SR-Flip-Flops.

Riegel sind das gleiche wie ein Flip-Flop. Mehrere Latches können parallel zu einem Register zusammengefasst werden. Es gibt Eingänge für jedes Bit plus einen Takt. Ein 8-Bit-Register, das in einem Mikrocontroller verwendet wird, würde ein einzelnes Byte enthalten. Ein 16-Bit-Register würde eine Adresse im Bereich von 0 bis 65535 usw. enthalten. Oft hat ein Register eine gemeinsame Rücksetzleitung.

Latches können auch in Reihe geschaltet werden, um ein Schieberegister zu bilden, in diesem Fall gibt es einen einzelnen Eingang, und der Ausgang eines Latches wird an der steigenden oder fallenden Flanke eines Takts in den Eingang des nächsten eingespeist. Der letzte Ausgang des Registers kann verwendet werden, um in den Eingang eines anderen Registers eingespeist zu werden. Das Schieberegister kann auch individuelle Eingänge für jedes Latch haben, sodass das Register gleichzeitig parallel und seriell ist. Dies könnte für ein Register innerhalb einer ALU (arithmetische Logikeinheit) verwendet werden, die sowohl arithmetische als auch logische Operationen sowie Verschiebungen ausführen kann.

Im einfachsten Sinne

1. Latches sind die kleinsten Bausteine ​​eines Speichers

2. Flip-Flops werden mit Latches erstellt.

3. Ein Bit enthält binäre Daten – 0 oder 1, ähnlich wie bei einem Flip-Flop, daher können Sie die Begriffe Flip-Flop und Register synonym verwenden.

In der Sprache, in der ich arbeite, einer Designgruppe für benutzerdefinierte Logikschaltungen, werden die Begriffe Register und Flip-Flop synonym verwendet. Wir würden jedoch sehr dagegen sein, einen Riegel mit einem Flip-Flop gleichzusetzen. Für uns sind ein Flip-Flop zwei Latches in Reihe, wobei das eine am Eingang das Master-Latch und das eine am Ausgang das Slave-Latch ist. Obwohl Daten vom Master zum Slave verschoben werden, nennen wir ein Flip-Flop kein Schieberegister, sondern im engeren Sinne ist es ein Ein-Bit-Schieberegister. Wir fangen an, den Begriff Schieberegister zu verwenden, wenn wir mehr als ein Flipflop in Reihe schalten. Es ist üblicher, Flip-Flops als Register zu bezeichnen, wenn wir mehrere haben, entweder in Reihe oder parallel, und wir Ausgänge als parallelen Datenbus verwenden. Hier wird also der Begriff Register als Speicher-Cache zum Halten von Daten verwendet.

In der beigefügten Zeichnung verwende ich keine Standard-Latch-Symbole oder zeige ein Taktsignal, da die Frage nicht lautet, wie ein Schieberegister funktioniert. Die Zeichnung zeigt vier als zwei Flipflops in Reihe geschaltete Latches als 2-Bit-Schieberegister mit zwei parallelen Ausgängen.

Es gibt verschiedene Arten von Flip-Flops/Latches, und die Terminologie kann etwas unterschiedlich sein.

Das einfachste Gerät ist das ungetaktete R/S-Flip-Flop. Es gibt zwei Eingänge, eine "Set"-Leitung, die bei Auslösung den Ausgang auf High schaltet, und eine "Reset"-Leitung, die bei Auslösung den Ausgang auf Low schaltet. Wenn beide Eingänge inaktiv sind, behält das Flip-Flop seinen vorherigen Zustand. Wenn beide Eingänge aktiv sind, wird das Flip-Flop in einen ungültigen Zustand getrieben.

Am einfachsten ist der transparente Riegel. Anstelle von Setz- und Rücksetzeingängen gibt es einen Dateneingang und einen Freigabeeingang. Wenn der Enable-Eingang aktiv ist, werden Daten vom Eingang zum Ausgang geleitet. Wenn der Freigabeeingang inaktiv ist

Dann haben wir die flankengesteuerten Designs. Getaktete Flip-Flops werden durch eine Taktflanke getriggert. Der Wert des Ausgangs nach dem Takt hängt von den Eingängen vor der Taktflanke ab. Der große Vorteil hier ist, dass wir die Geräte verketten können und Signale sich von Stufe zu Stufe bewegen, wenn Taktflanken hereinkommen.

Es gibt einige Typen. Sie können eine getaktete Version des RS-Flip-Flops haben, die nur aktualisiert wird, wenn eine Taktflanke eintrifft. Sie können ein JK-Flip-Flop haben, das ähnlich ist, aber bei jeder Taktflanke umschaltet, wenn beide Eingänge aktiv sind. Sie können ein T-Flip-Flop haben, das bei jeder Taktflanke bedingungslos umschaltet, und Sie können ein D-Flip-Flip mit einem einzelnen Eingang haben, der bei jeder Taktflanke zum Ausgang weitergegeben wird.

Teilweise verfügen getaktete Flip-Flops auch über eine „Asynchronous Reset“, „Asynchronous Set“ oder sogar „Asynchronous Load“-Funktion, die es erlaubt, den Ausgang taktunabhängig zu verändern.

Normalerweise, wenn Leute "Latch" sagen, meinen sie "transparenter Latch", aber sie können manchmal "D-Typ-Flip-Flop" meinen. Wenn Leute "registrieren" sagen, meinen sie normalerweise ein Flip-Flop vom Typ D.

Sie fragen nach drei sehr unterschiedlichen Dingen.

Ein Widerstand reduziert Strom und Spannung (Leistung).

Ein "Flip-Flop", besser bekannt als Schieberegister, ist ein Chip, mit dem Sie eine Reihe von Ein- oder Ausgängen mit zwei oder drei Pins von Ihrem Controller (Arduino usw.) steuern können. Ein 74HC595-Chip ist ein gängiges Beispiel für einen Latching-Ausgangsschieberegister ... wir kommen gleich zum Latching-Teil.

Mit dem "Flip-Flop", sagte ich zwei oder drei Pins auf dem Controller. Wenn zwei Pins fließen, fließen Datenänderungen über alle Ausgänge, sodass „ON Pin 1“ zu „ON Pin 2“ wird (umkippt/floppt), während ein „OFF Pin 2“ zu einem „OFF Pin 3“ umkippt/floppt ), da ein neuer Ein/Aus-Wert in Pin 1 geschoben wird.Daher kommt der Flip-Flop-Name.Sie können eine Reihe von Schieberegistern für praktisch unbegrenzte Ein- oder Ausgänge verketten.

Hier kommt nun Latch ins Spiel, was ein Merkmal einiger Schieberegister-Chips (Flip-Flops) ist. Wenn Sie ein Schieberegister mit einem LATCH verwenden, können Sie den Chip mit dem dritten Pin entriegeln und alle Ihre Pin-Einstellungen durchschieben Chip (sie klappen wie zuvor nach unten, aber versteckt) und dann den Chip LATCH. Im Gegensatz zu einem ungelatchten Schieberegister ändern die Ausgangspins ihren Zustand nicht, bis der Latch erneut gelatcht wird.