2.3　具有記憶功能的器件——寄存器

一般的電路，它們的工作都是非常直接的。在前面的圖2-3中，一旦我們拉起開關，切斷電路，燈泡立馬就不亮了，這表明電線上傳送的是數字0；相反，一旦我們閉合開關，接通電路，燈泡立馬就亮了，這表明電路上傳送的是數字1。

后來，人們發明了一個裝置，叫作觸發器。如圖2-5所示，一個特制的觸發器有一個輸入端D，以及一個輸出端Q。觸發器的特點是它可以把輸入保存起來，這叫作鎖存。如果你想用眼睛觀察觸發器鎖存的內容，可以在輸出端連接一個燈泡。

圖2-5　具有記憶能力的觸發器

那么，觸發器什么時候鎖存呢？這是可以控制的。注意下面有一根導線和一個按鍵開關，按鍵開關和我們前邊講的那些開關不一樣。按鍵開關有個特點：當你按下它時，它會接通電路；當你松手后，它又會彈起來斷開電路。

這個按鍵開關用于決定是否鎖存。平時，按鍵開關處于斷開狀態，觸發器不會執行鎖存動作，無論從輸入端D來的是0還是1，都不會進入觸發器內部，都不會被觸發器內部的電路保存，更不會出現在輸出端Q，即不影響輸出端Q原來的狀態。

但是，一旦我們按下按鍵開關，則觸發器會立即執行一個鎖存動作，不管輸入端是0還是1，都會被觸發器鎖存起來，并立即出現在輸出端Q。鎖存之后，無論輸入端D再怎么變化，都不會影響到鎖存的內容，也不會影響輸出端Q原來的輸出，除非再次按下按鍵開關發送鎖存命令。

一個觸發器只能保存1比特。為了保存一個比較大的二進制數，如圖2-6所示，可以使用若干個觸發器，將它們組合在一起，這樣就形成了一個新的器件，叫作寄存器（Register），或者叫作鎖存器。

圖2-6　用多個觸發器組成的寄存器

寄存器是一個多輸入、多輸出的器件，它的兩邊都連著一排導線，左邊的導線用來提供輸入，右邊的導線用來提供輸出；下面的按鍵開關用來向組成寄存器的所有觸發器發送鎖存命令。

在圖2-6中，輸入端是二進制數字11000101。當我們按下按鍵開關時，這個數字立即被鎖存。一旦輸入的數字或者說電平被鎖存，那么，即使這些輸入撤銷了也沒有關系，因為它們已經被鎖存在了寄存器內部。與此同時，鎖存的數據也會通過輸出端送出去。

如果需要，寄存器可以隨時鎖存新的數字，以前鎖存的數字會被新的數字沖掉。從這個意義上來說，任何數字都是臨時被保存在這里的，不會長久，屬于臨時性寄存。這就是“寄存器”一詞的由來。