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Polski🔀 Flip-Flop — Ein Bit digitaler Speicher
Über Kreuz gekoppelte Logikgatter erzeugen eine bistabile Schaltung, die sich ein Bit merkt. Getaktet ergibt sich das D-Flip-Flop — die Speicherzelle hinter jedem Register und jeder CPU.
Über diese Simulation
Diese Simulation zeigt, wie über Kreuz gekoppelte Logikgatter eine bistabile Schaltung bilden, die ein einzelnes Bit speichert. Wechsle zwischen SR-Latch, D-Latch und D-Flip-Flop, um zu sehen, wie Rückkopplung ein Gedächtnis erzeugt und wie Taktung dieses Gedächtnis in eine vorhersagbare, flankengesteuerte Speicherzelle verwandelt.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Flip-Flop?
Ein Flip-Flop ist eine bistabile digitale Schaltung, die ein Bit an Information speichert. Sie hat zwei stabile Zustände — 0 und 1 — und verbleibt in dem Zustand, in den sie zuletzt versetzt wurde, selbst nachdem die Eingänge in Ruhe zurückkehren. Dieses Gedächtnis eines einzelnen Bits ist die Grundlage jedes Registers, Zählers und jeder CPU.
Wie merkt sich ein SR-Latch ein Bit?
Ein SR-Latch wird aus zwei über Kreuz gekoppelten NOR- (oder NAND-) Gattern gebaut: Der Ausgang jedes Gatters speist zurück in den Eingang des anderen. Diese Rückkopplung erzeugt zwei sich selbst verstärkende stabile Zustände. Ein Impuls auf Set zwingt Q auf 1, ein Impuls auf Reset zwingt Q auf 0.
Was ist der verbotene Zustand eines SR-Latch?
Werden Set und Reset gleichzeitig bei einem NOR-Latch aktiviert, werden beide Ausgänge auf 0 getrieben, sodass Q und Q-quer nicht mehr komplementär sind. Werden beide Eingänge gleichzeitig freigegeben, gerät das Latch in ein unvorhersehbares Rennen.
Was ist der Unterschied zwischen einem Latch und einem Flip-Flop?
Ein Latch ist pegelempfindlich: Es folgt seinem Dateneingang die ganze Zeit, in der Enable oder Takt hoch ist (transparent). Ein Flip-Flop ist flankengesteuert: Es tastet seinen Dateneingang nur im Moment des Taktübergangs ab und hält diesen Wert dann bis zur nächsten Flanke.
Was bedeutet das D in D-Flip-Flop?
D steht für Data (manchmal Delay). Ein D-Flip-Flop kopiert bei der aktiven Taktflanke, was auf seinem D-Eingang anliegt, zu Q. Da der erfasste Wert einen Taktzyklus später am Ausgang erscheint, verzögert es die Daten effektiv um einen Zyklus.
Warum sind Flip-Flops in CPUs wichtig?
Jedes Register, jeder Programmzähler, jede Pipeline-Stufe und jede Cache-Zeile in einer CPU wird aus Flip-Flops gebaut. Sie geben einem Prozessor seinen Zustand — das Gedächtnis dessen, was im vorherigen Taktzyklus geschah.