今天我們來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)最簡(jiǎn)單內(nèi)存。

由于在計(jì)算機(jī)中除了邏輯電路之外沒(méi)有別的東西，我們要存儲(chǔ)也需要用邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，接下來(lái)我們先去實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的寄存器。

寄存器

寄存器又分為兩種一種只能存 1 ，一種只能存 0

能存 1

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能存 0

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能存 1 和 0 的邏輯電路有了，我們就可以存儲(chǔ)全部狀態(tài)了，我們發(fā)現(xiàn)寄存器只能能夠存一種狀態(tài)并且無(wú)法清除保存的狀態(tài)。

鎖存器

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這次好了，設(shè)置端通電 1 就存起來(lái)了，想存 0 就給恢復(fù)端通電，這樣我們就簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能存儲(chǔ)一個(gè) bit 的電路。但是我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題就是存 1、0 的狀態(tài)需要兩個(gè)線分別去處理，這樣就會(huì)有很多不便。我們繼續(xù)往下看來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

門鎖

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門鎖符號(hào)

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這樣一來(lái)我們就可以用一根線控制鎖存器的狀態(tài)，并且添加了允許寫入的線來(lái)控制切入權(quán)限。這樣一來(lái)存一個(gè) bit 的電路我們就完成了。下面我們來(lái)組合一下。

8位寄存器

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這個(gè)電路就是我們使用 8 個(gè)門鎖組合成的存儲(chǔ)單位，這樣我們就可以存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)（Byte）了，但是我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題就是，如果內(nèi)存這樣設(shè)計(jì)的話，是不是要浪費(fèi)很多線材，你可以簡(jiǎn)單計(jì)算一下，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的寄存器需要使用多少線材。

門鎖矩陣

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看到這個(gè)比較懵逼的圖了沒(méi)有，我們使用矩陣的方式來(lái)組合門鎖，這個(gè)地方我省略的一些格子，理論上應(yīng)該是 16 *16 也就是存儲(chǔ) 256 bit 的一個(gè)矩陣，這樣一來(lái)我們會(huì)節(jié)省很多線材。我們接下來(lái)看看每個(gè)格子里都是什么？

說(shuō)句題外話這個(gè)地方為什么我們選擇是 16 * 16 的矩陣來(lái)講解？

1. 我們只講簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)原理
2. 我們使用 8bit 的數(shù)據(jù)來(lái)表示 X、Y 的坐標(biāo)，那么 X、Y 最大值就是 11111111，X：1111 Y：1111 換算成 10進(jìn)制 就是 X：15 Y：15，從 0 - 15 也就是 16 個(gè)。

放大單個(gè)格子

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我們來(lái)分析一下這個(gè)電路的優(yōu)劣勢(shì)？

優(yōu)勢(shì)

1. 我們只需要把所有格子的 輸入/輸出線，允許讀取線，允許寫入線 都連起來(lái)、這樣只需要給相應(yīng)的位置就能做到對(duì)不同格子的讀取或?qū)懭肓恕?/li>
2. 我們給相應(yīng)的 X、Y 軸通電，然后給允許寫入線通電，在 輸入/輸出 端口傳入相應(yīng)的狀態(tài)，就會(huì)存起來(lái)
3. 我們給相應(yīng)的 X、Y 軸通電，然后給允許讀取線通電，在 輸入/輸出 端口就會(huì)傳出相應(yīng)的狀態(tài)
4. 如果 X、Y 只有一個(gè)有電，那么第一個(gè) AND 門就已經(jīng)斷開(kāi)了，沒(méi)有辦法對(duì)格子讀取或?qū)懭?，正是有第一個(gè) AND 門的存在會(huì)減少很多錯(cuò)誤，這樣一來(lái)只有確定坐標(biāo)才能進(jìn)行訪問(wèn)或讀取。

劣勢(shì)

1. 不能多個(gè)位置同時(shí)讀寫了，不然就會(huì)位置亂掉

繼續(xù)看我們?cè)趺匆?guī)避掉的。

簡(jiǎn)易內(nèi)存塊

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這個(gè)圖就是把我們上面的門鎖矩陣進(jìn)行封裝而成的內(nèi)存塊。

內(nèi)存

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然后我們?cè)侔?8 個(gè)內(nèi)存塊組合起來(lái)，這樣我們就可以繼續(xù)存 1Byte 的數(shù)據(jù)了。

寫入數(shù)據(jù)

1. 首先我們給一個(gè)地址
2. 給允許寫入端通電
3. 在數(shù)據(jù)端口放入數(shù)據(jù)，這樣我們就可以在同一個(gè)地址，同時(shí)存入 8bit 的數(shù)據(jù)了。

讀取數(shù)據(jù)

1. 首先我們給一個(gè)地址
2. 給允許讀取端通電
3. 在數(shù)據(jù)端口就能得到 8bit 的數(shù)據(jù)了。

到此我們就完成了一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)存。

小結(jié)

看到這個(gè)大家心中有沒(méi)有解開(kāi)一個(gè)疑惑。
為什么計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)單位是 1Byte（8bit）？
這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)的基礎(chǔ)硬件就是這么設(shè)計(jì)的，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用后。出新的就會(huì)導(dǎo)致不兼容，而引發(fā)問(wèn)題，如果要改變這是一個(gè)浩大的工程，1byte 為最小單位也沒(méi)有什么太大的弊端，所以就成為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)而流傳下來(lái)。