计算机科学： 寄存器&内存

参考：

【十分钟速成课：计算机科学】6.寄存器&内存

要想聊寄存器Latch，首先要聊内存。什么是内存？

Memory，就是储存信息的东西。

我们都玩过单机游戏，如果突然关机，游戏结束但是没有存档，那么下次就必须从新再玩。

这是因为游戏储存进度而使用的内存是RAM，类似于人的短期记忆。

那么问题来了，我们如何储存信息？

我们知道对于计算机来说，信息就是1或者0

因此，我们只要控制每一个位置的信息是1，或是0不变，就能把信息保存下来。

现在来聊点实际的：

如何储存信息1？

来看这个门：

这个门的输出永远是1，不论A的输入是什么。

同理，这个门的输出永远是0

我们可以结合这两个电路，得到 　：

我们通过置1或者置0的电路输入信号，让他的输出永远是1或者0。

它记住了一个信息！！！ That‘s what we call Memory~

这叫做锁存，因为它锁住了一个值。

再优化一下：

这个电路由两个信号控制，enable 和 Input  如果enable了，就允许数据读入，否则无法读入数据。

接下来，把他抽象成一个黑盒就好了。这个盒子能够储存一个bit

我们可以并排8个latches 这就是一个八位寄存器。其中八个成为位宽

然而一个寄存器有三条线，Input  output enable ,对于一个128位宽的寄存器来说，

即使enable只用一根线来代替，那也是128*2+1 根线。

如何减少？

Matirx

我们把256个寄存器放入16 *16 的矩阵中：

其中，我们通过导通某行和某列交叉线的位置上寄存器的enable，而其他寄存器上的enable 关闭。

这可以通过与门实现。

然后让数据在电路里流过，但是只有enable 打开的寄存器才能读入数据。

这样只需要35条线。

那么如何指定交叉位置？

比如说我想指定第12行，第8列的位置。

首先地址最多有6行，那么只需要用四位二进制数表示就好了。

12=1100

8=1000

那么，我们把12行8列对应的地址就可以表达为：11001000（就是12的二进制表示和8的二进制表示连接起来）

我们现在知道了如何将地址存储为二进制数了，

那么如何解读成第几行第几列呢、

here comes mutilplexer

现在我们把一个128位的寄存器抽象一下：“

他需要你输入一个储存的地址，和read enable write enable 还有data

这样一个256位的 memory 也没啥用，我们需要更大的内存，所以把它叠起来。