触发器：计算机导论中的基本电子装置

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：触发器就是这样一种最基本的电子装置。图2-9 逻辑元件符号和功能表AND；OR；NOT用基本的逻辑元件可以构造出一种称作触发器的逻辑元件。这种不确定的现象称为竞争现象，竞争现象将使触发器的输出状态不确定。触发器的这种可保持信号状态的特点使我们可以利用它来存储数据。

很多电子装置有两种状态，如开关的开和关，电灯的亮和不亮，但要存储数据，需要既具有稳定状态，又体积很小，且控制便利的电子装置。触发器就是这样一种最基本的电子装置。

上一节说过，逻辑代数中的各种基本逻辑操作可以用半导体材料制造的基本逻辑元件来实现，图2-9（a）、（b）和（c）分别是实现逻辑与、逻辑或和逻辑非操作的逻辑元件符号和相应的功能表。图2-9所示的每个逻辑元件的功能都可以用电路实现，具体逻辑电路设计方法是数字逻辑（也称作逻辑电路）课程讨论的内容，这里不做讨论。

图2-9 逻辑元件符号和功能表

（a）AND；（b）OR；（c）NOT

用基本的逻辑元件可以构造出一种称作触发器的逻辑元件。触发器的功能特点是可以接收并保持所接收的“0”或“1”信号。最基本的触发器的逻辑图如图2-10（a）所示，该触发器相应的功能表如图2-10（b）所示。

图2-10 触发器

（a）逻辑图；（b）功能表

对于图2-10（a）所示的触发器，当输入的S端为1，R端为0时，则元件1的输出为0，元件2的输出为1，元件3的输出为1，元件4的输出为0。此种状态对应图2-10（b）的第1行。输入的S端为1，R端为0时的内部逻辑关系图如图2-11（a）所示。

当输入信号撤消时，因此时是R端的0信号使触发器开始工作，所以输入信号撤消是指R端的0信号变成了1信号，元件4输出的0将继续使元件1的输出保持为0，元件1输出的0使元件2的输出保持为1，从而在输入信号撤消的情况下，触发器保持了输出为1的状态。此种状态对应图2-10（b）的第3行。输入的S端为1，R端为1时的内部逻辑关系图如图2-11（b）所示。(www.chuimin.cn)

对于图2-10（a）所示的触发器，当输入的S端为0，R端为1时，则元件3的输出为0，元件4的输出为1，元件1的输出为1，元件2的输出为0。此种状态对应图2-10（b）的第2行。输入的S端为0，R端为1时的内部逻辑关系图如图2-11（c）所示。

当输入信号撤消时，此时是S端的0信号使触发器开始工作，所以输入信号撤消是指S端的0信号变为了1信号，元件2输出的0将继续使元件3的输出保持为0，元件3输出的0使元件4的输出保持为1，从而在输入信号撤消的情况下，触发器保持了输出为0的状态。此种状态对应图2-10（b）的第4行。输入的S端为1，R端为1时的内部逻辑关系图如图2-11（d）所示。

图2-11 触发器的内部状态逻辑图

（a）S＝1，R＝0；（b）S＝1，R＝1；

（c）S＝0，R＝1且前次输出为1；（d）S＝1，R＝1且前次输出为0

上述的触发器是最基本的触发器，这种触发器存在一个问题，即当输入的S端和R端均为0时，元件1的输出为0，元件2的输出为1，元件3的输出为0，元件4的输出为t。当输入信号撤消时（因此时是S端的和R端的0信号使触发器开始工作，所以输入信号撤消是指S端和R端的0信号变为了1信号），由于元件1和元件3的两个输入端均为1信号，因此，元件1和元件3的两个输出端均为1信号，元件2和元件4的两个输出端均从1信号变成了0信号。这样，元件2和元件4的两个输出端将在0信号和1信号之间来回震荡。触发器的两条互锁的反馈线（从元件2的输出端连到元件3的输入端的线和从元件4的输出端连到元件1的输入端的线）使得触发器在无输入信号时，一定是一个输出端为1信号，另一个输出端为0信号，不可能两个输出端均为1信号或均为0信号，所以，元件2和元件4中一个的输出端将变为1信号，另一个的输出端将变为0信号。这种不确定的现象称为竞争现象，竞争现象将使触发器的输出状态不确定。产生竞争现象的原因是触发器的两个输入端同时加了触发信号（0信号），因此，实际使用的触发器，要在上述基本触发器的基础上，增加元件消除竞争现象。

从上面的分析可见，触发器是一种不仅可以接收输入信号，并且可以保持（即存储）这种信号状态的元件。触发器的这种可保持信号状态的特点使我们可以利用它来存储数据。一个触发器可以存储一个有两种状态的信息，我们分别用符号“0”和符号“1”来表示这两种信号状态，很多个触发器组合起来就可以存储很多个用符号“0”和“1”表示的数据。

所有的电子存储设备的电路构造可能不同，但其实现的逻辑功能基本类同。计算机硬件中的寄存器、内存等，其逻辑原理都和触发器的逻辑原理类同。

触发器：计算机导论中的基本电子装置

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