記憶電路資料

記憶電路此頁面的部分內(nèi)容由于太久沒更新而已過期。你可以幫助我們來更新此頁面此條目利用\o"File:RedstoneSimulatorGuide.png"紅石模擬器（MCRedstoneSim）格式的圖表以求表述緊湊明晰。有些設(shè)計的高度超過了兩格，此處使用GIF動態(tài)圖像逐幀或者多幅圖表并列展示。完整圖例請見\o"紅石圖例"紅石圖例頁面。該文章是關(guān)于紅石電路的。關(guān)于其它紅石相關(guān)條目，或?qū)W習(xí)紅石基礎(chǔ)，請參閱\o"紅石"紅石。\o"wikipedia:Latch(electronics)"鎖存器（Latch）與\o"wikipedia:Flip-flop(electronics)"觸發(fā)器（Flip-flop）是相當(dāng)有效的一位（1bit)存儲單元。與一般單個邏輯門輸出信號隨著輸入信號實時改變不同，鎖存器與觸發(fā)器允許存儲輸入數(shù)據(jù)，并在可控的一段時間后輸出。我們可以利用這些組件建構(gòu)函數(shù)，用以在即使輸入不變時也會得到輸出的執(zhí)行結(jié)果，這樣的電路可以被描述為“時序邏輯”。這樣使得僅僅通過邏輯門的依次級聯(lián)無法建成的計數(shù)器、長周期時鐘與大規(guī)模復(fù)雜存儲裝置成為可能?！版i存器”與“觸發(fā)器”是同一類機(jī)構(gòu)的兩種稱呼。一些微小的區(qū)別在于：“鎖存器”一般用于數(shù)據(jù)存儲或隔離，基本上為電平觸發(fā)；“觸發(fā)器”一般用于在觸發(fā)條件滿足之后對輸出進(jìn)行特定操作，以邊沿觸發(fā)居多（也存在電平觸發(fā)的類型，但電平觸發(fā)的觸發(fā)器有很大的缺點，下文中將會敘述）。每個紅石鎖存器或觸發(fā)器的核心為RS或非鎖存器。由于其在觸發(fā)器與鎖存器內(nèi)的基礎(chǔ)地位，所以在一些教科書內(nèi)也會稱之為“RS基本觸發(fā)器”。RS或非鎖存器由兩個輸入與輸出彼此接成環(huán)的或非門組成（見下）。RS或非鎖存器的對稱性帶來了對究竟哪一種狀態(tài)代表“設(shè)定（Set）”一個任意結(jié)果的選擇問題（除非其他的邏輯結(jié)構(gòu)被接入以建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)）。鎖存器通常有兩個輸入，一個叫做“設(shè)定（Set）”輸入，另一個叫做“復(fù)位（Reset）”輸入。這兩個輸入端被用以控制存儲數(shù)據(jù)。觸發(fā)器的原理是在RS鎖存器周圍環(huán)繞邏輯門以實現(xiàn)特定功能。目錄

[隱藏]

1RS或非鎖存器與輸入穩(wěn)定器1.1啟用/禁用RS或非鎖存器1.2輸入穩(wěn)定器單元2RS與非鎖存器3D觸發(fā)器與門控D鎖存器3.1BUD型D觸發(fā)器4JK觸發(fā)器與鎖存器5T觸發(fā)器5.1鐵軌型T觸發(fā)器5.2發(fā)射器型T觸發(fā)器6參考RS或非鎖存器與輸入穩(wěn)定器[\o"編輯小節(jié)：RS或非鎖存器與輸入穩(wěn)定器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：RS或非鎖存器與輸入穩(wěn)定器"編輯源代碼]RS或非鎖存器的設(shè)計方案RS或非鎖存器（RSNORLatch）（又與RS或非鎖存器統(tǒng)稱為RS基本觸發(fā)器，或SR基本觸發(fā)器）的S端收到信號真后，Q端信號將為真且永久保持，直到R端收到信號真，Q端才為假。RS或非鎖存器的最常見應(yīng)用是把控制脈沖轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定紅石信號——就像拉桿一樣。這樣，只需要將兩個\o"按鈕"按鈕、\o"壓力板"壓力板、\o"絆線鉤"絆線鉤之類的方塊連接到鎖存器的兩個輸入端，就可以分別實現(xiàn)開/關(guān)的動作。這個也許是Minecraft里可以制作的最小的存儲器裝置。須知

Q

表示Q的反相，也就是說，如果Q表示為真，則

Q

是假，反之亦然。這表示，在某些情況下，你可以簡單地選擇你要的輸出時正相還是反相，而不在需要要求反相輸出時在Q后面額外的添加一個非門了。一個很基礎(chǔ)的例子是用它來制作一個警報系統(tǒng)，當(dāng)作為傳感器的壓力板被玩家或怪物踩上后，一個警告燈（比如紅石火把）會亮起，并且將一直亮下去，直到有人按下復(fù)位按鈕。在真值表中，輸入端S和R是禁止同時為真的，因為這就破壞了輸出端Q與

Q

互反的規(guī)則。并且，在一些設(shè)計版本（比如B和D）中，輸入端信號非隔離于輸出端信號，會導(dǎo)致輸出信號Q和

Q

同時顯示為真。只有當(dāng)S或者R為假后，輸出信號才會重新變?yōu)檎_值。然而，如果S和R在同一周期同時變?yōu)榧?，則輸出結(jié)果將不可預(yù)測，可能是Q，也可能是

Q，取決于游戲的機(jī)制。在實際使用中，這種使得輸出值無法預(yù)測的輸入狀態(tài)應(yīng)該避免使用。在設(shè)計版本E中，如果S與R同時為真，則Q和

Q

同時為假。除了傳統(tǒng)紅石電路設(shè)計，RS或非鎖存器還可以用\o"粘性活塞"粘性活塞來實現(xiàn)。如果一個紅石中繼器連接著自己本身，并且給他一個初始電源，則這個電力將一直在電路中循環(huán)直到電路被斷路。如果一個粘著方塊的\o"粘性活塞"粘性活塞來切斷電路，那么它就可以作為重置輸入端R，來重置整個鎖存器電路。這個方法比傳統(tǒng)的紅石電路設(shè)計要簡單，不過需要占據(jù)更多的空間。在Minecraft1.0之后您可以制作更壓縮的RS或非鎖存器：當(dāng)活塞在水平面放置時電路尺寸為2x5x2，當(dāng)活塞縱向放置時電路尺寸為2x3x4SRQQ11無定義無定義1010010100保持狀態(tài)保持狀態(tài)設(shè)計ABCDFHIJK尺寸3x3x12x3x23x3x34x2x24x2x11x3x32x1x35x1x34x1x3紅石火把數(shù)量222222220紅石粉數(shù)量448644074輸入獨立？是否是否是否是是否輸出獨立？是是否否是否是是否兩輸入端朝向相對相對相鄰相對相對相對相對垂直垂直啟用/禁用RS或非鎖存器[\o"編輯小節(jié)：啟用/禁用RS或非鎖存器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：啟用/禁用RS或非鎖存器"編輯源代碼]啟用/禁用RS或非鎖存器可以由在鎖存器的兩個輸入端（S和R）均放上一個與門來實現(xiàn)。兩個與門的輸入端連到第三個輸入端E上。如果E為真，則鎖存器正常運(yùn)行。否則，鎖存器將不會改變輸出狀態(tài)。這又被稱為門控D鎖存器。輸入穩(wěn)定器單元[\o"編輯小節(jié)：輸入穩(wěn)定器單元"編輯

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\o"編輯小節(jié)：輸入穩(wěn)定器單元"編輯源代碼]輸入穩(wěn)定器電路這個裝置可以穩(wěn)定輸入信號，一旦收到輸入信號就能一直保持它（即使輸入信號源已經(jīng)關(guān)閉）。本質(zhì)上，它就是一個中繼器自供電的無R端的RS或非鎖存器。比如用該裝置可以將按鈕或者壓力板所產(chǎn)生的一次性短促信號變?yōu)橛谰眯盘?。這個裝置可以改裝為RS或非鎖存器。一個方法是在圖示的頂行，放置兩個串聯(lián)的非門（紅石火把）。當(dāng)?shù)诙€非門被激活后（也就是非門輸出為假），裝置的狀態(tài)回到假。除此之外，也可以用活塞來實現(xiàn)這個改裝。本裝置對于\o"壓力板"壓力板觸發(fā)的陷阱較為有用，因為被困住的玩家即使破壞壓力板也無法重置陷阱。如果您需要重置這種電路，您可以直接改用RS或非鎖存器，將R端隱藏到某個控制室即可。RS與非鎖存器[\o"編輯小節(jié)：RS與非鎖存器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：RS與非鎖存器"編輯源代碼]RS與非鎖存器的設(shè)計。由于非門和與非門都是通用邏輯門，設(shè)計一個RS與非鎖存器（RSNANDLatch）其實就是設(shè)計一個在輸入和輸出端都反相的RS或非鎖存器。RS與非鎖存器在相同的輸入情況下，邏輯上與RS或非鎖存器的輸出是相同的。由于在Minecraft中一個紅石火把就是一個非門，所以RS與非鎖存器的設(shè)計在游戲中沒有實用意義。當(dāng)

S

和

R

同時為假（也就是S和R同時為真）時，Q和

Q

同時為真。當(dāng)

S

為真，不過

R

為假,

Q

會輸出真。當(dāng)

R

為真，但是

S

為假,Q會輸出真。當(dāng)

S和

R

同時為真，Q和

Q

將不做改變，會保持條件前的狀態(tài)。SRQQ11保持狀態(tài)保持狀態(tài)1001011000無定義無定義設(shè)計版本AB尺寸6x3x36x2x3紅石火把數(shù)量66紅石粉數(shù)量108輸入端方向鄰近相對D觸發(fā)器與門控D鎖存器[\o"編輯小節(jié)：D觸發(fā)器與門控D鎖存器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：D觸發(fā)器與門控D鎖存器"編輯源代碼]一個門控D鎖存器和D觸發(fā)器D觸發(fā)器（DFlip-flop）（英文中“D”代表“Data”，“數(shù)據(jù)”之意），是對輸入時鐘脈沖邊沿信號敏感的裝置。只有在檢測到邊沿信號，才設(shè)置輸出信號與輸入端D相同。比如時鐘的信號由假變?yōu)檎妫ㄉ线呇匦盘枺?，或時鐘的信號由真變?yōu)榧伲ㄏ逻呇匦盘枺?。一個觸發(fā)器一般被稱為是邊沿觸發(fā)裝置，鎖存器被稱為電平觸發(fā)裝置（在時鐘信號真或假時一直觸發(fā)）。一個基礎(chǔ)的電平觸發(fā)裝置是門控D鎖存器（GatedDLatch）（設(shè)計版本A），它只在時鐘信號為假時設(shè)置輸出信號，在時鐘信號為真時忽略輸入端信號D的改變，保持輸出端信號Q不變。將一個D鎖存器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器只需要加入一個邊沿觸發(fā)器。設(shè)計版本B里就帶有一個上邊沿信號觸發(fā)器，它只會在時鐘信號由假變?yōu)檎娴臅r候，根據(jù)輸入端信號D，設(shè)置輸出端信號。在這些設(shè)計方案中，它們的輸出端信號都是非隔離的。這就允許異步R和S端輸入（會覆寫時鐘信號并且強(qiáng)制設(shè)定輸出狀態(tài)）。如果要使輸出端隔離，可以不使用輸出端Q,取而代之的是使用

Q

端且加一個非門?？v向的D鎖存器設(shè)計方案C就是比設(shè)計版本A寬一格，并且用了正相時鐘的設(shè)計版本。它會在時鐘信號為真時持續(xù)的設(shè)置輸出信號。我們可以設(shè)計多個這樣的觸發(fā)器，并且并行放置在最小的空間里。一個時鐘信號可以分配給所有這些觸發(fā)器，這樣就允許多個觸發(fā)器共用一個時鐘邊沿信號。輸出端

Q

在反方向上和輸入端一道比較容易連接。壓縮的D鎖存器設(shè)計方案E就是一個更緊湊版的設(shè)計版本A，同時仍具有相同的高度需求。設(shè)計方案E'允許邊沿觸發(fā)器在高電平輸入時被觸發(fā)。設(shè)計版本F在時鐘信號為真時保持狀態(tài)，時鐘信號變?yōu)榧贂r輸出D的狀態(tài)。注意圖中有一個用于斷路的在紅石線之上的方塊，用黃色斜線表示。中繼器在此用來同步信號，為此它必須處于激活狀態(tài)。設(shè)計方案G采用了在1.4正式版中新加入的\o"紅石中繼器"紅石中繼器鎖存特性，在時鐘信號為高電平時維持狀態(tài)。且比起其他之前的D觸發(fā)器設(shè)計方案而言壓縮程度大大提高。設(shè)計方案H相當(dāng)于兩部分G方案的組合，一個為高電平觸發(fā)，一個為低電平觸發(fā)，這樣組合起來就是上升沿觸發(fā)。如果將方塊與紅石火把對調(diào)，得到的就是下降沿觸發(fā)。設(shè)計方案ABCDEE'FGH尺寸7x2x37x2x76x5x12x4x53x2x53x2x56x2x32x1x13x2x1紅石火把數(shù)量485645401紅石粉數(shù)量111856109700中繼器數(shù)量000000124觸發(fā)方式電平邊沿電平電平電平電平電平電平邊沿輸出獨立？否否否否否否是是是輸入獨立？是是只有C端是是是否是是BUD型D觸發(fā)器[\o"編輯小節(jié)：BUD型D觸發(fā)器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：BUD型D觸發(fā)器"編輯源代碼]基于\o"活塞"活塞BUD的D觸發(fā)器有玩家[1]利用活塞BUD的原理制作了規(guī)模極小的D觸發(fā)器，可以大規(guī)模的應(yīng)用于集成紅石電路中，但應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)注意除了D觸發(fā)器本身之外，活塞周圍的方塊不能作為電路組件使用，否則會干擾該觸發(fā)器的正常運(yùn)作。圖中拉桿作為D輸入端的例子，中間伸出的紅石線為時鐘觸發(fā)信號輸入（上邊沿觸發(fā)），左側(cè)的紅石線為輸出端。中間的\o"活板門"活板門只是作為BUD觸發(fā)的輔助物，也可以換為\o"柵欄門"柵欄門、\o"紅石燈"紅石燈等。JK觸發(fā)器與鎖存器[\o"編輯小節(jié)：JK觸發(fā)器與鎖存器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：JK觸發(fā)器與鎖存器"編輯源代碼]JK觸發(fā)器設(shè)計方案JK觸發(fā)器（JKFlip-flop）可以作為另一種形式的記憶單元。其功能為：只有當(dāng)時鐘信號C“從假變真”異或“從真變假”（邊沿觸發(fā)，設(shè)計方案A與B）或者當(dāng)時鐘持續(xù)在某一電平位置（電平觸發(fā)鎖存，設(shè)計方案C）時啟動觸發(fā)。當(dāng)觸發(fā)器被觸發(fā)：如果輸入J=1且K=0，那么輸出Q=1；如果J=0且K=1，那么Q=0；如果J=K=0，那么JK觸發(fā)器保持當(dāng)前狀態(tài)；如果J=K=1，那么輸出會反向變化——例如，如果觸發(fā)前Q=1，那么觸發(fā)后Q=0。下方的真值表總結(jié)了這些狀態(tài)的變化——請注意Q(t)為出發(fā)后的新輸出，Q(t-1)為觸發(fā)前的輸出。JK觸發(fā)器的取反功能(J=K=1)只有對于邊沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器才是有意義的——邊沿觸發(fā)是一種瞬時觸發(fā)態(tài)。如果讓電平觸發(fā)的觸發(fā)器（比如設(shè)計方案C）具有取反功能，保持時鐘信號為真的話會使觸發(fā)器不停地取反。雖然這個取反的速度還不足以讓紅石火把燃盡，但對于電平觸發(fā)的觸發(fā)器來說，取反功能依然不適用。JKQ(t)00Q(t-1)01010111Q(t-1)設(shè)計方案ACDE尺寸9x2x117x4x55x2x714x10x1火把數(shù)量1211810紅石粉數(shù)量30231624中繼器數(shù)量0066存在Q輸出？否是是否觸發(fā)方式邊沿電平邊沿邊沿設(shè)計方案E是基于設(shè)計方案A的一個縱向的JK觸發(fā)器設(shè)計。整個電路可以成組地建造在一起——只要您遵循一定的建造方向，電路與電路之間有一方格之隔便可。如果將K端與Q端一起輸入一個與門，與門輸出端接到下一級觸發(fā)器的J與K端，您可以得到一個二進(jìn)制計數(shù)器。如果要追求占地面積的壓縮，您可以利用將紅石線以中繼器代替的方法來使輸入端K越過所碰到的那個方塊，然后在另一邊用紅石線連接K到Q即可。也有足夠的空間讓您建立縱向的與門以將結(jié)果輸出到Q的右側(cè)。T觸發(fā)器[\o"編輯小節(jié)：T觸發(fā)器"編輯

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\o"編輯小節(jié)：T觸發(fā)器"編輯源代碼]T觸發(fā)器設(shè)計方案更多T觸發(fā)器設(shè)計方案T觸發(fā)器（TFlip-flop）（在英文中“T”代表“Toggle”，“轉(zhuǎn)換”之意）一般只要T端從假變?yōu)檎妫ㄈ绻|發(fā)器為上升沿觸發(fā)條件），輸出就會取反。在Minecraft中一個比較實用的T觸發(fā)器應(yīng)用是連接按鈕到輸入端，只要按鈕被按下一次，輸出就會轉(zhuǎn)換（比如一個門就會開啟或關(guān)閉），而且按鈕彈起的時候輸出不會變化。(設(shè)計方案D并不具有邊沿觸發(fā)的能力。一旦開始觸發(fā)，輸出就會不斷進(jìn)行反相直到觸發(fā)電平被撤除）由于T觸發(fā)器具有“二分頻”的能力，即把每兩個輸入脈沖變?yōu)橐粋€，所以它同時也是所有二進(jìn)制計數(shù)器與時鐘的核心。設(shè)計方案B不太適用于長脈沖。\o"粘性活塞"粘性活塞具有一個十分有用的特性：如果一個粘性活塞被寬度只有1刻的脈沖激活，它會一次性地推/拉一個方塊，但不會再把方塊拉/推回來。粘性活塞的這個特性使得其非常適合建造壓縮的T觸發(fā)器。設(shè)計方案Z1具有最小的占地面積（粘性活塞與可移動方塊在位于第一層的火把之上的第二層）Z1的教程；設(shè)計方案Z