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古老的电子技术：1918年英国物理学家如何创造出首个锁存器？
在数位电子学中，锁存器和触发器是可以存储状态信息的电路，这些电路拥有两个稳定状态，称为双稳定多振动器。这种电路可以透过信号的控制来改变其状态，并能输出当前的状态及其逻辑补数。它是顺序逻辑中的基本储存元件，广泛应用于计算机、通信及其他许多系统中。
锁存器和触发器的主要功能是在数位电路中作为数据储存元素，每个锁存器可以储存一位二进制数据，其中一个状态代表“1”，而另一个代表“0”，这使得它们在状态储存上扮演着重要角色。当在有限状态机中使用时，输出和下一状态不仅取决于当前输入，还取决于当前状态及先前输入的历史。这些电路也被用来计数脉冲以及将变时号的输入信号与某一基准时钟信号进行同步。
由于历史原因，“触发器”这个术语通常包含了四种类型：SR（设置-重置）、D（数据）、T（翻转）和JK等。当前的技术文献中已经将“触发器”这一术语专指边沿触发的储存元件，而将“锁存器”则保留给水平触发的元件。指示“边沿触发”和“水平触发”的术语可以帮助减少混淆。
1918年，英国物理学家威廉·埃克尔斯与F.W.乔丹共同发明的首个电子锁存器，名为埃克尔斯－乔丹触发电路，这一设计对现代电子技术的发展影响深远。
埃克尔斯和乔丹的电子锁存器由两个活性元件（真空管）组成，这一设计在1943年英国的科罗苏斯解码电脑中得到了应用。即使在集成电路面世之后，这些电路及其晶体管版本也仍然在计算机中普遍存在。早期的锁存器被称为触发电路或多振动器。文献显示，SR、D、T和JK这几种触发器的概念首次在1954年的加州大学洛杉矶分校一门有关计算机设计的课程中被详细讨论，随后同样的概念出现在蒙哥马利·菲斯特的书籍《数字计算机的逻辑设计》中。
当提到锁存器的实现时，透明锁存器或非同步锁存器可以围绕一对交叉耦合的反相元件进行设计。各类真空管、双极型晶体管、场效应晶体管及反相逻辑闸都可以用于实际电路中。时钟触发的触发器被专门设计为用于同步系统，其在专用时钟信号的边缘上忽略其输入，改变或保持其输出信号以迎合输入值的变化。
触发器的类别可以分为多种类型，例如SR（设定-重置），D（数据），T（翻转），以及JK等，其中SR锁存器是最基本的形式。
SR锁存器的两个输入S和R，分别能够将内部状态设置为1或重置为0。这个锁存器可以透过一对交叉耦合的NOR或NAND逻辑闸来构建。在此过程中，锁存器储存的位存在于标记为Q的输出端。这一电路的行为可以通过其特性方程来表述，以获得“下一”输出Q_next的值。对于SR锁存器来说，使用的公式是Q_next = ¬R · Q + ¬R · S，其中¬符号表示逻辑非的操作。
锁存器的互斥性也促使了JK锁存器的发展，该锁存器在接收到输入组合“11”时会翻转其输出，这样的设计不仅有效地避免了状态不一致的情况，还提高了数位电路的稳定性。
值得注意的是，K型锁存器在实际运用中不如K型触发器常见，这是因为其缺乏一个直接指导翻转的时钟信号。
随着时间的推进，设计者们在锁存器中添加了额外的逻辑元素，使其拥有条件透明性。这些改良能让锁存器在使能信号未验证时保持不透明状态。而在多个透明锁存器连续运作时，如果它们同时处于透明状态，信号会在这些锁存器之间传播。
在当今的电子产品中，锁存器与触发器仍然是不可或缺的部分，无论是在大型计算机系统还是微小的嵌入式设备中。你是否想过，这些看似简单的电路在数位电子学中实际上承担了多么重要的角色呢？
