电路为什么要有触发器这种结构？
电路设计中，触发器（Flipflop）的出现，绝不是多此一举，而是解决了一系列基础且关键的问题。试想一下，如果电路只能“往前走”，只能根据当前的输入立刻做出响应，那么它将无法“记住”任何事情。没有“记忆”，电路就只能成为一个简单的组合逻辑，无法完成任何有意义的顺序处理、状态存储、或者时序控制。触发器，正是赋予了电路“记忆”和“时序”能力的核心构件。
触发器最根本的作用：存储状态
打个比方，触发器就像一个开关，但它不是那种你一按就弹开的普通开关。触发器一旦被“设定”到某个状态（比如“开”或“关”），它就会一直保持在那里，直到有另一个信号明确地改变它的状态。这种“保持”的能力，就是触发器最核心的价值——状态存储。
在数字电路中，“状态”就是电路当前的工作情况，或者说电路所承载的信息。比如，一个计数器，它的状态就是当前计到了几；一个移位寄存器，它的状态就是当前存储的几个二进制位是什么；一个有限状态机，它的状态就是它当前处于哪个工作阶段。
如果没有触发器，这些“状态”信息根本无法被稳定地保存下来。每一次输入变化，电路就会立刻响应，之前的状态信息就会被瞬间抹去，就像你写在沙滩上的字，潮水一来就没了。触发器就是数字世界的“记事本”，让电路能够“记住”上一步的状态，并根据这个状态和新的输入来决定下一步的行动。
触发器如何实现“记忆”？
触发器之所以能“记住”状态，是因为它内部采用了反馈机制。最简单的触发器，比如SR触发器，就是由两个交叉连接的门电路（通常是NOR门或NAND门）组成的。其中一个门电路的输出连接到另一个门电路的输入，形成一个“环”。
当你给SR触发器一个“S”（Set）信号时，它会进入“1”的状态，并且即使S信号消失，它的输出也会保持在“1”。这是因为它的一个输出连接回了另一个门电路的输入，维持了这种“1”的状态。反之，当给它一个“R”（Reset）信号时，它会进入“0”的状态，并且同样会保持在那里。
这种交叉的反馈回路，使得触发器一旦被设定，即使输入信号消失，其内部的状态也不会改变，直到另一个相反的信号出现。这就像一个自动锁定的小机关，一旦被触发，就会卡住，直到另一个外力来解锁。
为什么需要“时钟”？触发器和时钟的协同
你可能会问，既然触发器能“记住”状态，那它是不是时刻都在“记住”？在很多情况下，我们并不希望电路的状态随意改变。我们希望电路的状态变化是同步的，就像乐队演奏，所有人都跟着指挥的节拍来行动。
这里就引出了触发器的另一个重要角色：时序控制。大多数现代电路，尤其是复杂的数字系统，都离不开时钟信号。时钟信号就像一个节拍器，以固定的频率发出周期性的脉冲。
触发器，特别是边沿触发器（如D触发器），它们的状态变化并非发生在任何时刻，而是只在时钟信号的上升沿（从0变为1）或下降沿（从1变为0）发生。这意味着，只有当这个“节拍”来临时，触发器才会去读取新的输入值，并更新自己的状态。
这种同步触发的方式，带来了巨大的好处：
避免竞争冒险（Race Condition）： 在复杂的组合逻辑中，由于信号传播速度的微小差异，可能会出现“竞争冒险”现象，导致输出结果不稳定，时而正确时而错误。通过时钟触发，所有状态的变化都在同一个时钟边沿发生，大大降低了发生竞争冒险的可能性，使得电路的行为更加可预测和稳定。
简化设计： 遵循时钟同步的原则，设计师可以更好地组织电路的时序，将复杂的逻辑分解成一个个可以在时钟周期内完成的步骤。这使得设计和调试变得更加容易。
实现时序功能： 很多关键的时序功能，如计数、移位、数据缓存等，都必须依赖于时钟来驱动。没有时钟触发的触发器，这些功能将无法实现。
触发器的多种类型及其应用
正是因为触发器在存储和时序控制中的核心作用，才发展出了各种各样的触发器，以满足不同的设计需求：
SR触发器： 最基本的形式，有Set和Reset两个输入。
JK触发器： SR触发器的改进，解决了SR触发器“11”状态不确定的问题，J和K输入可以实现翻转（Toggle）功能。
D触发器（Data/Delay触发器）： 最常用的一种。只有一个数据输入D，它会将D输入的值在时钟边沿“锁存”下来，并将其输出。这是最基本的存储单元，可以用来构建寄存器。
T触发器： 当J和K输入连接在一起时，就变成了T触发器。当T=0时，状态不变；当T=1时，状态翻转。常用于构成计数器。
触发器在实际电路中的身影
触发器并非抽象的概念，它们几乎存在于我们接触到的所有数字设备中：
寄存器（Register）： 由多个D触发器并行组成，用于存储一个或多个字节的数据。CPU的各种寄存器就是由触发器构成的。
计数器（Counter）： 利用触发器的翻转（Toggle）特性，或者配合其他逻辑门，可以实现递增、递减或按特定序列计数的电路。
移位寄存器（Shift Register）： 允许数据在触发器之间进行移位，常用于数据串并转换、延迟等。
内存单元（Memory Cell）： 在SRAM（静态随机存取存储器）中，每一位信息就是一个由门电路构成的触发器，用来存储数据。
状态机（Finite State Machine, FSM）： 复杂的逻辑控制系统，通常包含一个状态寄存器（由触发器组成），来存储当前的状态，并根据输入和当前状态来决定下一个状态和输出。
总结：触发器是电路的“灵魂”
如果说组合逻辑电路是电路的“大脑”，那么触发器就是电路的“记忆”和“脉搏”。没有触发器，电路将无法记录信息，也无法有序地执行任务。它们赋予了电路时序和状态的能力，使得我们能够构建出复杂、智能且可靠的数字系统。从简单的计算器到复杂的计算机芯片，触发器都是不可或缺的基础构件，是数字电路设计的基石，是赋予电路“生命”的灵魂所在。
触发器最根本的作用：存储状态
打个比方，触发器就像一个开关，但它不是那种你一按就弹开的普通开关。触发器一旦被“设定”到某个状态（比如“开”或“关”），它就会一直保持在那里，直到有另一个信号明确地改变它的状态。这种“保持”的能力，就是触发器最核心的价值——状态存储。
在数字电路中，“状态”就是电路当前的工作情况，或者说电路所承载的信息。比如，一个计数器，它的状态就是当前计到了几；一个移位寄存器，它的状态就是当前存储的几个二进制位是什么；一个有限状态机，它的状态就是它当前处于哪个工作阶段。
如果没有触发器，这些“状态”信息根本无法被稳定地保存下来。每一次输入变化，电路就会立刻响应，之前的状态信息就会被瞬间抹去，就像你写在沙滩上的字，潮水一来就没了。触发器就是数字世界的“记事本”，让电路能够“记住”上一步的状态，并根据这个状态和新的输入来决定下一步的行动。
触发器如何实现“记忆”？
触发器之所以能“记住”状态，是因为它内部采用了反馈机制。最简单的触发器，比如SR触发器，就是由两个交叉连接的门电路（通常是NOR门或NAND门）组成的。其中一个门电路的输出连接到另一个门电路的输入，形成一个“环”。
当你给SR触发器一个“S”（Set）信号时，它会进入“1”的状态，并且即使S信号消失，它的输出也会保持在“1”。这是因为它的一个输出连接回了另一个门电路的输入，维持了这种“1”的状态。反之，当给它一个“R”（Reset）信号时，它会进入“0”的状态，并且同样会保持在那里。
这种交叉的反馈回路，使得触发器一旦被设定，即使输入信号消失，其内部的状态也不会改变，直到另一个相反的信号出现。这就像一个自动锁定的小机关，一旦被触发，就会卡住，直到另一个外力来解锁。
为什么需要“时钟”？触发器和时钟的协同
你可能会问，既然触发器能“记住”状态，那它是不是时刻都在“记住”？在很多情况下，我们并不希望电路的状态随意改变。我们希望电路的状态变化是同步的，就像乐队演奏，所有人都跟着指挥的节拍来行动。
这里就引出了触发器的另一个重要角色：时序控制。大多数现代电路，尤其是复杂的数字系统，都离不开时钟信号。时钟信号就像一个节拍器，以固定的频率发出周期性的脉冲。
触发器，特别是边沿触发器（如D触发器），它们的状态变化并非发生在任何时刻，而是只在时钟信号的上升沿（从0变为1）或下降沿（从1变为0）发生。这意味着，只有当这个“节拍”来临时，触发器才会去读取新的输入值，并更新自己的状态。
这种同步触发的方式，带来了巨大的好处：
避免竞争冒险（Race Condition）： 在复杂的组合逻辑中，由于信号传播速度的微小差异，可能会出现“竞争冒险”现象，导致输出结果不稳定，时而正确时而错误。通过时钟触发，所有状态的变化都在同一个时钟边沿发生，大大降低了发生竞争冒险的可能性，使得电路的行为更加可预测和稳定。
简化设计： 遵循时钟同步的原则，设计师可以更好地组织电路的时序，将复杂的逻辑分解成一个个可以在时钟周期内完成的步骤。这使得设计和调试变得更加容易。
实现时序功能： 很多关键的时序功能，如计数、移位、数据缓存等，都必须依赖于时钟来驱动。没有时钟触发的触发器，这些功能将无法实现。
触发器的多种类型及其应用
正是因为触发器在存储和时序控制中的核心作用，才发展出了各种各样的触发器，以满足不同的设计需求：
SR触发器： 最基本的形式，有Set和Reset两个输入。
JK触发器： SR触发器的改进，解决了SR触发器“11”状态不确定的问题，J和K输入可以实现翻转（Toggle）功能。
D触发器（Data/Delay触发器）： 最常用的一种。只有一个数据输入D，它会将D输入的值在时钟边沿“锁存”下来，并将其输出。这是最基本的存储单元，可以用来构建寄存器。
T触发器： 当J和K输入连接在一起时，就变成了T触发器。当T=0时，状态不变；当T=1时，状态翻转。常用于构成计数器。
触发器在实际电路中的身影
触发器并非抽象的概念，它们几乎存在于我们接触到的所有数字设备中：
寄存器（Register）： 由多个D触发器并行组成，用于存储一个或多个字节的数据。CPU的各种寄存器就是由触发器构成的。
计数器（Counter）： 利用触发器的翻转（Toggle）特性，或者配合其他逻辑门，可以实现递增、递减或按特定序列计数的电路。
移位寄存器（Shift Register）： 允许数据在触发器之间进行移位，常用于数据串并转换、延迟等。
内存单元（Memory Cell）： 在SRAM（静态随机存取存储器）中，每一位信息就是一个由门电路构成的触发器，用来存储数据。
状态机（Finite State Machine, FSM）： 复杂的逻辑控制系统，通常包含一个状态寄存器（由触发器组成），来存储当前的状态，并根据输入和当前状态来决定下一个状态和输出。
总结：触发器是电路的“灵魂”
如果说组合逻辑电路是电路的“大脑”，那么触发器就是电路的“记忆”和“脉搏”。没有触发器，电路将无法记录信息，也无法有序地执行任务。它们赋予了电路时序和状态的能力，使得我们能够构建出复杂、智能且可靠的数字系统。从简单的计算器到复杂的计算机芯片，触发器都是不可或缺的基础构件，是数字电路设计的基石，是赋予电路“生命”的灵魂所在。
网友意见
其实上面的回答，甚至高票的，都没回答到点子上。
这些答案都是回答了“触发器”的功能，而不是为什么要有触发器。
看看软件，没有触发器一样可以用内存来存储。
触发器最大的好处，是把系统这个巨大系统，分解成为小的功能。
从而提供了一种简化系统的模式。使得EDA工具能够只对小的功能进行操作即可。
这个你可以想象数百万人的战争，指挥就是靠军团-师-营-连-班，一级一级简化。
有了这种简化，你才可能按照功能来完成系统任务。
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