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)計需要注意的事項。

寄存器從字面看，就是一個容器，將可能隨時發(fā)生變化的數(shù)據(jù)存起來，確保變化不會影響到保存的數(shù)據(jù)。這個行為與“數(shù)字電路設(shè)計”中提到的D觸發(fā)器行為一致，一般來說由輸入數(shù)據(jù)信號D、輸出數(shù)據(jù)信號Q以及邊沿觸發(fā)信號CLK組成。其實就是D觸發(fā)器（D Flip-Flop，簡稱DFF）。

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

常用的寄存器類型

實際在設(shè)計電路時，寄存器主要有以下幾種類型：

• 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。
  雖然寄存器種類很多，而且多數(shù)一般的標(biāo)準(zhǔn)單元庫[1]都會涵蓋這些寄存器類型。但考慮到電路的可靠性，以及可測試性設(shè)計（參考可測試性設(shè)計部分）的需要， 建議在設(shè)計電路時只使用帶異步復(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)該信號有效時，Q端輸出立刻輸出為低電平或高電平，而不用邊沿信號驅(qū)動。