6. 寄存器 & 内存-Registers and RAM_BiliBili_哔哩哔哩_bilibili
1. 简介
在第 06 集中，视频主要介绍了计算机中的寄存器（Registers）和内存（RAM）的工作原理。通过从基本逻辑门开始，一步步构建存储单元，最终实现一个可以实际操作的存储模块。
2. 简单存储器的构建
2.1 逻辑门回到输入
视频开始展示了通过逻辑门构建简单存储器。通过使用基本的 OR 门和 AND 门，并将输出反馈到输入，可以实现简单的状态保存。
2.1.1 OR 门回路
- 起始状态：两个输入都为 0，输出为 0。
- 若将其中一个输入设为 1，输出变为 1，并保持这个状态，即使输入恢复为 0，输出仍为 1。
2.1.2 AND 门回路
- 起始状态：两个输入都为 1，输出为 1。
- 若将其中一个输入设为 0，输出变为 0，并保持这个状态，即使输入恢复为 1，输出仍为 0。
2.2 AND-OR 锁存器
将 OR 门和 AND 门的两个电路组合起来构建了 AND-OR 锁存器，可以实现记录 0 和 1 的功能。设有两个输入，分别为“设置”（Set）和“复位”（Reset）。
2.3 Gated Latch（门锁）
为了更便于操作，引入了 Gated Latch，通过添加额外的逻辑门，可以实现单条数据线的输入，以及“允许写入”（Write Enable）信号线的控制。
如果进一步抽象，就变成了这样：
测试显示，可以通过启用信号线和数据线来写入和保存数据。
3. 扩展到多位寄存器
3.1 寄存器的构建
将多个 1 位的锁存器并排，可以构成一个存储多位数值的寄存器。早期计算机通常使用 8 位、16 位、32 位寄存器，现在许多计算机已经使用 64 位寄存器。
3.2 矩阵排列
为了节省信号线，将锁存器排列成矩阵结构。通过行和列的共同控制，激活特定的锁存器。
这样的 256 位内存只需要 35 条线，包括 1 条数据线、1 条允许写入线、1 条允许读取线和 32 条（16 行和 16 列）锁存器选择线。
3.3 多路复用器
利用多路复用器（Multiplexer）可以有效地选择具体的行和列地址，从而访问特定的存储位置。
4. 构建 256 字节的内存模块
这是一个 256 位内存模块：
将 8 个 256 位内存模块并排，构成的 256 字节内存模块，每个地址存储 8 位值。通过统一地址输入和控制信号，实现对存储数据的读写操作。
5. 现代内存的扩展
5.1 随机存取存储器（RAM）
现代计算机内存通过不断打包更大规模的存储单元，扩展到兆字节（MB）和千兆字节（GB）的规模。计算机内存提供随机访问的特性，因此称为 RAM。
5.2 内存模块示例
展示了一根实际的 RAM 模块，包括其内部的结构和数据存储方式。视频解释了不同类型的 RAM，如 DRAM、Flash memory 和 NVRAM，尽管实现方式不同，但本质上都存储大量信息。
6. 总结
- 使用 OR 门和 AND 门反馈构建基本存储电路。
- 通过 Gated Latch 实现单位数据的写入和保存。
- 利用矩阵排列和多路复用器高效管理多位内存。
- 现代 RAM 可以扩展到兆字节和千兆字节，提供随机存取特性。
