寄存器

寄存器是由觸發器組成的，一個觸發器是一個一位寄存器。多個觸發器就可以組成一個多位的寄存器。由于寄存器在計算機中的作用不同，從而被命名不同，常用的有緩沖寄存器、移位寄存器、計數器等。下面我們就簡單的來介紹下這些寄存器的電路結構及工作原理。

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緩沖寄存器

它是用來暫存某個數據，以便在適當的時間節拍和給定的計算步驟將數據輸入或輸出到其它記憶單元中去，下圖是一個并行輸入、并行輸出的4位緩沖器的電路原理圖，它由4個D觸發器組成。

啟動時，先在清零端加清零脈沖，把各觸發器置0，即Q端為0。然后，把數據加到觸發器的D輸入端，在CLK時鐘信號作用下，輸入端的信息就保存在各觸發器中（D0~D3）。

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移位寄存器

移位寄存器能將所儲存的數據逐位向左或向右移動，以達到計算機運行過程中所需的功能，請看下圖

啟動時，先在清零端加清零脈沖，使觸發器輸出置0。然后，第一個數據D0加到觸發器1的串行輸入端，在第一個CLK脈沖的上升沿Q0=Q0，Q1=Q2。Q3=Q0。其后，第二個數據D1加到串行輸入端，在第二個CLK脈沖到達時，Q0=Q1，Q1=Q0，Q2=Q3=0。以此類推，當第四個CLK來到之后，各輸出端分別是Q0=Q3，Q1=Q2，Q2=Q1，Q3=Q0。輸出數據可用串行的形式取出，也可用并行開式取出。

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計數器

計數器也是由若干個觸發器組成的寄存器，它的特點是能夠把存款在其中的數據加1或減1。計數器的種類也很多，有行波計數器、同步計數器等，下面我們就以行波計數器向大家作個介紹。

下圖就是一個由J-K觸發器組成的行波計數器的工作原理圖。這種計數器的特點是：第一個時鐘脈沖促使其最低有效位加1，使其由0變1；第二個時鐘脈沖促使最低有效位由1變0。同時推動第二位，使其由0變1；同理，第二位由1變0時又去推動第三位，使其由0變1，這樣有如水波前進一樣逐位進位下去。

上圖中各位的J、K輸入端都是懸浮的，這相當于J、K輸入端都是置1的狀態，即各位都處于準備翻轉的狀態。只要時鐘脈沖邊沿一到，最右邊的觸發器就會翻轉，即Q由0轉為1或由1轉為0。

上圖中的這個計數器是4位的，因此可以計015的數。如果要計更多的數，需要增加位數，如8位計數器可計0255的數，16位則可計0~65535的數。

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三態門（三態緩沖器）

為減少信息傳輸線的數目，大多數計算機中的信息傳輸線均采用總線形式，即凡要傳輸的同類信息都走同一組傳輸線，且信息是分時傳送的。在計算機中一般有三組總線，即數據總線、地址總線和控制總線。為防止信息相互干擾，要求凡掛在總線上的寄存器或存儲器等，它的傳輸端不僅能呈現0、1兩個信息狀態，而且還應能呈現第三種狀態——高阻抗狀態（又稱高阻狀態），即此時好像它們的輸出被斷開，對總線狀態不起作用，此時總線可由其它器件占用。三態門即可實現上述的功能，它除具有輸入輸出端之外，還有一控制端，請看下圖。

當控制端E=1時，輸出=輸入，此時總線由該器件驅動，總線上的數據由輸入數據決定；

當控制端E=0時，輸出端呈高阻抗狀態，該器件對總線不起作用。當寄存器輸出端接至三態門，再由三態門輸出端與總線連接起來，就構成三態輸出的級沖寄存器。如下圖所示就是一個4位的三態輸出緩沖寄存器。由于這里采用的是單向三態門，所以數據只能從寄存器輸出到數據總線。如果要實現雙向傳送，則要用雙向三態門。