Flip-flop và thanh ghi là hai thành phần cơ bản trong thiết kế mạch điện tử số. Mặc dù có liên quan chặt chẽ với nhau, nhưng chúng có những điểm khác biệt quan trọng. Bài viết này sẽ phân tích sự khác biệt giữa flip-flop và thanh ghi.
Flip-Flop: Khối Xây Dựng Cơ Bản
Flip-flop là một mạch điện tử bistable, có nghĩa là nó có thể duy trì một trong hai trạng thái ổn định: 0 hoặc 1. Nó hoạt động như một bộ nhớ một bit. Đầu ra của flip-flop thường được ký hiệu là Q và (small overline{text{Q}} ). Có nhiều loại flip-flop khác nhau, phổ biến nhất là:
-
Flip-flop SR: Có hai đầu vào là S (Set) và R (Reset). Khi S được kích hoạt, đầu ra Q được đặt thành 1. Khi R được kích hoạt, đầu ra Q được đặt thành 0. Đầu vào thường ở dạng phủ định, (small overline{text{S}} ) và (small overline{text{R}} ), tức là mức logic 0 là mức kích hoạt.
-
Flip-flop JK: Tương tự như flip-flop SR (J tương ứng với Set và K tương ứng với Reset), nhưng có thêm tính năng nếu cả J và K đều được kích hoạt, flip-flop sẽ đảo trạng thái hiện tại.
-
Flip-flop D: Có đầu vào D và một đầu vào xung clock. Khi xung clock lên (hoặc xuống, tùy thuộc vào loại), giá trị của đầu vào D sẽ được lưu vào flip-flop. Hầu hết flip-flop D cũng có các đầu vào S và R như flip-flop SR.
Thanh Ghi: Mở Rộng Khả Năng Lưu Trữ
Hình minh họa một thanh ghi 4 bit
Thanh ghi (register) được tạo thành bằng cách kết hợp nhiều flip-flop song song. Mỗi flip-flop lưu trữ một bit, do đó một thanh ghi 8 bit có thể lưu trữ một byte. Một thanh ghi 16 bit có thể lưu trữ một địa chỉ từ 0 đến 65535. Thanh ghi thường có một đầu vào reset chung để đặt tất cả các bit về 0. Ví dụ, một thanh ghi 8 bit trong vi điều khiển sẽ chứa một byte dữ liệu.
Ngoài việc lưu trữ dữ liệu, thanh ghi còn có thể được sử dụng để thực hiện các thao tác khác như:
-
Thanh ghi dịch: Được tạo bằng cách kết nối các flip-flop nối tiếp nhau. Đầu ra của một flip-flop được nối với đầu vào của flip-flop tiếp theo. Thanh ghi dịch có thể dịch chuyển dữ liệu sang trái hoặc sang phải theo mỗi xung clock.
-
Thanh ghi trong ALU: Kết hợp cả khả năng lưu trữ song song và nối tiếp, cho phép thực hiện các phép toán số học, logic và dịch chuyển bit.
Kết Luận: Sự Khác Biệt Chính
Sự khác biệt chính giữa flip-flop và thanh ghi nằm ở khả năng lưu trữ. Flip-flop là một thiết bị lưu trữ một bit, trong khi thanh ghi là một tập hợp các flip-flop có thể lưu trữ nhiều bit. Thanh ghi mở rộng chức năng của flip-flop bằng cách cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu phức tạp hơn và thực hiện các thao tác xử lý dữ liệu. Nói cách khác, flip-flop là đơn vị cơ bản để xây dựng nên thanh ghi.
