VHDL与数字集成电路设计VHDL3-1_第1页
VHDL与数字集成电路设计VHDL3-1_第2页
VHDL与数字集成电路设计VHDL3-1_第3页
VHDL与数字集成电路设计VHDL3-1_第4页
VHDL与数字集成电路设计VHDL3-1_第5页
已阅读5页,还剩71页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

第三章时序逻辑的设计优化VHDL与数字集成电路设计2storagemechanisms•positivefeedback•charge-based锁存器:电平敏感时序逻辑电路类型存放器:边沿敏感DClkQClkDQDClkQClkDQ锁存器类型基于锁存器的设计Nlatchistransparent

whenf=0Platchistransparent

whenf=1NLatchLogicLogicPLatchf时间约束tCLKtDtc2qtholdtsutQDATASTABLEDATASTABLERegisterCLKDQ正反响与双稳态Vi1ACBVo2Vi1=Vo2Vo1Vi2Vi2=Vo1双稳态Gainshouldbelargerthan1inthetransitionregion根本锁存器电路DCLKCLKDConvertingintoaMUXForcingthestate(canimplementasNMOS-only)多路选择器锁存器Negativelatch(transparentwhenCLK=0)Positivelatch(transparentwhenCLK=1)CLK10DQ0CLK1DQ具体电路主从存放器TwooppositelatchestriggeronedgeAlsocalledmaster-slavelatchpair具体电路Multiplexer-basedlatchpair建立时间降低时钟负载的主从存放器RS触发器带有时钟控制的RS触发器Cross-coupledNANDsAddedclock不同的状态储存机制DCLKCLKQDynamic(charge-based)StaticC2MOS存放器施密特触发器VTCwithhysteresisRestoressignalslopes

CMOS施密特触发器MovesswitchingthresholdofthefirstinverterCMOS施密特触发器2数据存放器及相关电路最快数据传递:时钟周期数据存放器及相关电路最快数据传递时间:时钟周期在输入端添加控制电路,构成其他类型的触发器D触发器的控制与扩展数据存放器及相关电路数据存放器及相关电路D触发器的控制与扩展并行存放与移位存放数据存放器及相关电路多功能移位存放器数据存放器及相关电路第四章算数逻辑单元4.1加法器4.2乘法器VHDL与数字集成电路设计加法器设计加法运算从最低位开始,逐步向高位进行;每一位相加时,产生1位结果〔s〕,同时产生1位进位〔c〕;最低位相加时,只需要考虑2个数据的相加:半加;其余位相加时,需要考虑3个数据的相加:全加。4.1加法器、算数逻辑单元加法器设计半加器4.1加法器、算数逻辑单元加法器设计全加器4.2加法器、算数逻辑单元利用半加单元设计全加器4.2加法器、算数逻辑单元可扩展的串行加法器:采用全加器级联构成4.2加法器、算数逻辑单元4位串行加法器:ASIC设计第1级采用半加;最高级取消进位。4.2加法器、算数逻辑单元36Full-Adder37TheBinaryAdder38ExpressSumandCarryasafunctionofP,G,DDefine3newvariablewhichONLYdependonA,BGenerate(G)=ABPropagate(P)=AÅBDelete=A

BCanalsoderiveexpressionsforSandCobasedonDandP

Propagate(P)=A+BNotethatwewillbesometimesusinganalternatedefinitionfor39TheRipple-CarryAdderWorstcasedelaylinearwiththenumberofbitsGoal:Makethefastestpossiblecarrypathcircuittd=O(N)tadder=(N-1)tcarry+tsum40ComplimentaryStaticCMOSFullAdder28Transistors41InversionProperty42MinimizeCriticalPathbyReducingInvertingStagesExploitInversionProperty43ABetterStructure:TheMirrorAdder44TransmissionGateFullAdder45ManchesterCarryChain46ManchesterCarryChain47Carry-BypassAdderAlsocalled

Carry-Skip48Carry-BypassAdder(cont.)tadder=tsetup+Mtcarry+(N/M-1)tbypass+(M-1)tcarry+tsum49CarryRippleversusCarryBypass50Carry-SelectAdder51CarrySelectAdder:CriticalPath52LinearCarrySelect53SquareRootCarrySelect54LookAhead-BasicIdea

55Look-Ahead:TopologyExpandingLookaheadequations:Alltheway:56LogarithmicLook-AheadAdder57CarryLookaheadTreesCancontinuebuildingthetreehierarchically.58TreeAdders16-bitradix-2Kogge-Stonetree59Example:DominoAdderPropagateGenerate60Example:DominoAdderPropagateGenerate第四章算数逻辑单元4.1加法器4.2乘法器VHDL与数字集成电路设计8位乘法器设计:基于根本单元的扩展设计2位乘法器:由1位乘法结果相加而成本钱:4+4+4门时间:1+34.3数据累加与乘法器设计8位乘法器设计:基于根本单元的扩展设计4位乘法器:由2位乘法结果相加而成4个2位乘法器并行运算,产生4组数据,然后进行相加。4.3数据累加与乘法器设计65TheBinaryMultiplication66TheArrayMultiplier67TheMxNArrayMultiplier

—CriticalPathCriticalPath1&268Carry-SaveMultiplier69MultiplierFloorplan70Wallace-TreeMultiplier71Wallace-TreeMultiplier72TheBinaryShifter73

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论