三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)

1.振荡器
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
像这样的电路,当电源通上电后继电器J由于电流的磁效应而有了磁性,吸附开关使其断开;断开后电路又断电,开关又闭合了;只要电源有电,这个电路就会一直开和关,灯泡会一明一暗来回变换,这个就是振荡器。而其波形(也叫脉冲)如下图:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
像右边这样的图形被称为一个振荡器脉冲,一秒钟能产生多少个这样的脉冲,称为这种振荡器的频率。

频率稳定的振荡器应用十分广泛,比如安上电池才能走的钟表,所以这种脉冲也叫时钟脉冲,或时钟信号。

2.电子管时代
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
如图,正常情况下灯泡不会亮,但当灯丝电源接通后灯泡却亮了;这是因为被灯丝烤的灼热的金属可以在真空里发射电子,而电子只能从负极到正极。这个装置就叫电子二极管,其专用符号如下图:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
阴极被做成这种形状是为了让其更好加热,而且,在这个小桶状的阴极的底部,涂了一层氧化物,比如氧化铜,这是因为氧化物在加热之后,发射电子的本领更高。

在电子二极管的基础上,人们又发明了电子三极管,如图:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
其中栅极是金属网,也被通上了电,通过改变栅极上电压的大小和极性,可以改变阳极上电流的强弱,甚至切断它,这叫做截止。

而且,只要栅极上的电流发生一点点变化,阳极上的电流就会大幅度地跟着改变,也就是说电子三极管具有放大作用。

利用它的放大作用,可以形成一个振荡器,能够产生固定频率的振荡电流(时钟脉冲)。如果它的振荡频率足够高,就能向很远的地方发射无线电波(电流的急剧变化会产生电磁波),而且它的优势是可以获得极高的振荡频率,因为电子管的开关速度很快。

从这个时候开始,利用电磁波进行语音和电报通信的时代开始了。

3.触发器
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
如图,这个电路(R-S触发器)由两个或门和两个非门组成,它的输入与输出的关系如下图:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
其符号如下图:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
对R-S触发器进行改造,变为D触发器:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
只有cp接通,D才会影响Q,改变Q后cp就会断开而让Q保持当前状态,就是保存了当前的一个bit,其符号为:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
4. 寄存器
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
如图,是一个有两个D型触发器组成的触发器,暂且称左边的为1号,右边的为2号;当控制端为0时,1号cp为1并且1号的Q会保存下来比特端的输入;但2号cp为0,Q不会保存。但当控制段有cp脉冲进来时,2号Q会在脉冲的上升沿期间快速保存1号Q的输出。所以这个触发器叫上升沿触发器,符号为:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
将振荡器接到控制段可以形成如下图的电路:
三. 时钟脉冲(振荡器)与寄存器(触发器)
随着一个个脉冲的生成,那些灯泡就会变成一个走马灯;不把振荡器和灯泡算在内,一个走马灯电路通常称为循环移位寄存器。当若干个触发器组合在一起,可以同时保存许多比特时,就称为寄存器。

5. 说明

本文为《穿越计算机的迷雾》读书笔记,如有错误,还请兄弟们指正,大家一起进步。

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