使用晶体管/门电路/D触发器实现寄存器和存储器

这一节来介绍基本的寄存器和存储器的实现，首先看时序逻辑电路的动力时钟，时钟可以周期性的去输出0或者是1。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　继电器时钟

时钟可以通过继电器来实现，比如上面的电路，v是电源高电压，所以开始的时候它输出out是1，当开关闭合的时候，电磁铁会充电，那么它会把弹片拉下来，输出out就变成0，弹片拉下来以后，电磁铁它就会断电，那么它就会失去磁性，这时候弹片又会被弹回去，输出又变成1，然后电磁铁又通电，又把弹片给拉下来，这时候输出又变成0，就这样的交替往复输出1跟0。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　时钟周期

在每一个上升沿之间的间隙就称为一个时钟周期，比如上图它的时钟周期就是0.05，而时钟周期的倒数被称为时钟频率，就是说在一秒钟之内有多少个时钟周期，比如如果时钟周期它是0.05的话，那么时钟频率就是1/0.05=20HZ,单位是赫兹，现在的计算机通常使用晶振来产生时钟，频率也很高,可以达到100M到4G赫兹。

　　　　　　　　　　晶振

时钟的作用第一个是同步的作用，可以让多个元件在相同的时刻进行状态的改变，第二个可以起到控制的作用，可以让电路在特定的时间间隔内去执行特定的操作，第三个是时序控制，可以让电路按照特定的时序进行电路操作，第四个是时钟频率决定了电路的工作速度，时钟频率越高那么CPU的运行速度就越快。
实现存储器之前我们先看基本的多路选择器和多路复用器的实现，入下图多路选择器它有两个输入a,b一个输出out，从多路输入里面选择一个作为输出，它有一个select做控制，当select等于0的时候就选择a作为输出，当select等于1的时候选择b作为输出，

　　　多路选择器

上图是它的符号和verilog实现，我们来推导一下，当sel等于0的时候，nsel是等于1的，那么1跟a作与操作输出o1就是a，0跟b作与操作输出o2是0，那么a再跟0做或操作输出out就是a，当sel等于1的时候也是一样的，当sel等于1，nsel它就是0，那么输出o1是0，输出o2是b，b跟0做或操作输出out就是b。

Ｍux16

我们再把16个mux组合起来，就构成一个16位的多路选择器如上图，它的输入跟输出都变成16位的，因为我们后面设计的CPU它是16位的，所以我们设计的加法器，存储器，寄存器，它的输入输出都是16位的。