既然RTL是以寄存器行為為基礎(chǔ)，那么就必須先了解寄存器是什么，并且掌握使用寄存器做設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)。

寄存器從字面看，就是一個(gè)容器，將可能隨時(shí)發(fā)生變化的數(shù)據(jù)存起來(lái)，確保變化不會(huì)影響到保存的數(shù)據(jù)。這個(gè)行為與“數(shù)字電路設(shè)計(jì)”中提到的D觸發(fā)器行為一致，一般來(lái)說(shuō)由輸入數(shù)據(jù)信號(hào)D、輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Q以及邊沿觸發(fā)信號(hào)CLK組成。其實(shí)就是D觸發(fā)器（D Flip-Flop，簡(jiǎn)稱(chēng)DFF）。

下圖所示是一個(gè)上升沿觸發(fā)寄存器常見(jiàn)的電路元件圖形，其中CLK輸入有個(gè)箭頭的形狀，表示邊沿觸發(fā)。其工作行為，由時(shí)序圖所示，當(dāng)CLK上升沿觸發(fā)電路狀態(tài)的變化，則D端輸入的信號(hào)被采集并輸出到Q端。如果沒(méi)有CLK上升沿觸發(fā)電路，則輸出信號(hào)Q保持不變。以波形圖t1變化為例，第2個(gè)CLK上升沿后，D端數(shù)據(jù)發(fā)生變化，但變化并不會(huì)直接傳輸?shù)絈的輸出上，而必須等到第3個(gè)CLK上升沿，D端的變化才會(huì)被更新到Q的輸出。

常用的寄存器類(lèi)型

實(shí)際在設(shè)計(jì)電路時(shí)，寄存器主要有以下幾種類(lèi)型：

• 上升沿觸發(fā)寄存器
• 下降沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步復(fù)位（高電平有效）的上升沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步置位（高電平有效）的上升沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步復(fù)位（高電平有效）的下降沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步置位（高電平有效）的下降沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步復(fù)位（低電平有效）的上升沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步置位（低電平有效）的上升沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步復(fù)位（低電平有效）的下降沿觸發(fā)寄存器
• 帶異步置位（低電平有效）的下降沿觸發(fā)寄存器。
  雖然寄存器種類(lèi)很多，而且多數(shù)一般的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)[1]都會(huì)涵蓋這些寄存器類(lèi)型。但考慮到電路的可靠性，以及可測(cè)試性設(shè)計(jì)（參考可測(cè)試性設(shè)計(jì)部分）的需要， 建議在設(shè)計(jì)電路時(shí)只使用帶異步復(fù)位或異步置位（低電平有效）的上升沿觸發(fā)寄存器 。

所謂異步復(fù)位或異步置位，就是當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，Q端輸出立刻輸出為低電平或高電平，而不用邊沿信號(hào)驅(qū)動(dòng)。