认识计算机中寄存器的本质

字节

        为了能够表示比简单的是/否更重要的内容，计算机中做的是将8个比特堆在一起当做一个单元使用，如下图表展示了8个比特的内存。每个内存比特有自己数据的输入‘i’和‘o’, 我们使用一个‘s’把这8个比特连接在一起，因此当‘s’打开时候，这8个M将同时捕获对应‘i’的状态。右边是比右边稍较简单点的电路图展示。

        把8个比特放在一起的表示有个名称：字节，因此在图中写为“B”。当我们有一个比特时候，我们只会说它的状态是0或1，当有了一个字节时候，会这样写：00000000，左边的表示字节中的最高位，右边的代表低位。当有了8个比特时候，可以表示2^8=256个状态，所以一个字节可以表示256中状态。

寄存器

       接着上面的图表，如果想要把这8个比特的数据输出，还需要额外连接一个字节输出的部分，这个额外部分由8个AND门组成。这8个AND门在一起被称为”Enabler”。如下同样，右边是左边电路图的简化版本。

        所有八个AND门的第二个输入端连接在一起，并命名为“enable”或简称“e”。当“e”处于关闭状态时，进入Enabler的任何内容都不会被传递，因为每个AND门的另一侧处于关闭状态，因此这些门的输出都将关闭。如果“e”为打开状态，输入将通过Enabler，输出“o”的内容不变。

        顺便说一句，此时 “门”这个名称开始有了一些意义。当位“e”为1时，Enabler允许字节通过，当‘e’为0时，阻止字节通过。因此，“e”打开就像打开一个门，而“e”关闭就像关闭一个门。我们将获取字节，并将其连接到Enabler，如左图所示。为了再次简化，我们可以如右图所示绘制它。

        现在我们有了一个可以存储8个比特位的组合。可以同时捕获它们，既可以将它们单独保存，也可以将它们放在其他地方使用。Byte和Enabler的组合有一个名称，称为Register，因此在图形中为“R”。

        在接下来的计算机工作原理探秘旅程中，有几个地方的寄存器永远不需要关闭其输出。在这些情况下，我们将绘制一个只有“set”位的寄存器，而没有“enable”位，确切的说应该将这些设备称为“字节”，但我们仍将它们称为寄存器。

        寄存器指记录某种信息的地方，比如所有客人都可以在酒店登记簿上登记，或者您可以在支票登记簿上写下每一张支票。对于此计算机部分，是用来记录8个输入位的状态。然而，这个寄存器非常有限，因为它只能保存一组值；在酒店登记簿中，每一位客人都有一条新的记录。每次在计算机寄存器中存储新状态时，上一个8个内存位的状态丢失。这里只有最近保存的值。

        如上就是计算机中一个寄存器的本质，这个寄存器在接下来中会是一个常见的结构。我们知道了寄存器中存储的只能是最近状态的值。