這次我們結合圖示好好講解一下邏輯電路中的幾種常用部件。ps：這邊的圖隨便看看就好，這個只是Logisim軟件里的樣子，不具有普適性。

首先是時鐘。

邏輯電路里的時鐘肯定不同于我們生活中所講的時鐘，但是有相似的特征。我們生活中的時鐘告訴我們現在是幾點，而邏輯電路中的時鐘則告訴電路現在是什么周期，同時電子表使用的是邏輯電路中這種時鐘來反映真實世界中的時間。看到上面的那一根短線了嗎？現在是深綠色所以代表的是低電平0。一個完整周期有一個高電平和一個低電平，用x軸為時間y軸為電壓的圖像表示就是矩形波。周期越短，頻率就越高，一般來講電路的性能就會越好。一些熱衷于折騰電腦硬件的玩家（比如我）會給硬件超頻或降頻，這里的超頻或降頻就是調整這個時鐘頻率。這里解釋一下，硬件剛出廠的時候廠商對硬件頻率的設定會相對保守。太高的頻率會讓設備運行出錯，因為太快了……太慢的頻率性能相對較差。并且每一個出廠硬件的體質不一樣，有的可能可以穩定在很高的頻率有的則可能很不穩定即使頻率很低，這個與制造有關系。用戶可以根據自己手中的硬件適當調整頻率達到提高性能或降低功耗等目的。另外作為時鐘，它的震蕩需要很穩定，肯定不能忽快忽慢。我們使用石英晶體來解決這一問題。石英晶體兩端接上交流電之后會產生異常穩定的震蕩。具體原理在此不做深究，感興趣的可以百度壓電效應。

接著是D寄存器（D觸發器，除此以外還有JK觸發器、T觸發器等）。

D寄存器一共有四個輸入（最下面那個R輸入可以不要），和一個輸出。D輸入現在要存入的數據。WE是寫使能信號，WE信號為1則把D輸入的值記住，WE信號為0則不記住D輸入的值。三角標連接著是上文的時鐘，每到低電平和高電平的交界處（上升沿或下降沿）時允許記憶一次。舉個例子，該寄存器為上升沿寄存器。那么時鐘信號為下降沿時該寄存器不記住任何數值，其存著上一次記住的內容。時鐘信號為上升沿時但WE信號為0的時候，仍然不記住任何數值。當時鐘信號為上升沿并且WE信號為1的時候才記住D輸入的數值。一般D輸入連接著數據通路，WE連接著控制通路，這是硬件電路的主要兩大通路。Q輸出寄存器中儲存的數值，無論時鐘怎么走，存儲的數值不變，你總是能從Q中讀到穩定的該數值。至于最下面的R輸入，個人覺得用處不大，這個是用來強制清零的，無論這個寄存器現在是什么模樣，只要R輸入是1，那么就清零。

這兩張圖分別是選路器（DMX）和多路復用器（MUX）。DMX和MUX的左側和上面的接口作為輸入，右側接口作為輸出。他們的功能其實非常相似，DMX是將這左側這一輸入發送到右側某個輸出接口，MUX則是將左側的某個輸入發送到右側這一輸出接口。最上面的輸入信號作為sel位（選擇位）用來選擇哪個作為輸入或輸出（sel位的位數決定了能有多少個輸入或輸出）。以DMX為例，左側輸入信號為1，sel位為0000時（此時一共有16個輸出），右側第一個輸出為1，其余皆為0。再以MUX為例，假設左側第一個輸入為1其余皆為0，sel位為0000時，右側輸出為1。Sel位為非0000數的時候，右側輸出為0。

上文中的寄存器（觸發器）、DMX和MUX皆是由與或非門構造而成。這里不再贅述，感興趣的可以自行深入了解。此外常用的部件還有tunnel、RAM、ROM等，下次再一并講解。


審核編輯：劉清