L'uso di solo porte NAND / NOR aumenta il ritardo del circuito?

Ricordo di aver appreso a scuola che si può costruire qualsiasi circuito logico solo NANDo da NORcancelli.

Prima di tutto, mi chiedo se è così che è fatto: cioè quando Intel crea una CPU, costruisce tutti i registri, ecc. Usando NAND/ NORgates, o hanno qualche altro modo più fantasioso di fare le cose?

In secondo luogo, mi chiedo se costruire tutto in questo modo aumenti il ritardo di propagazione rispetto a un circuito realizzato usando AND/ OR/ NOTgates.

So che quando si usano PMOS/ NMOSconfigurazioni per costruire gate, an ANDo an ORviene visualizzato come 2 livelli invece di a NANDo a NORche sono entrambi solo 1. Dato che so che puoi fare un ANDda 2 se in cascata NANDe un ORda 2 in cascata NOR, esso sembra che il ritardo di propagazione non aumenterebbe fintanto che i produttori utilizzano sia NANDs che NORs.

Qualcuno ha qualche idea su tutto ciò, in particolare su ciò che viene realmente fatto sui circuiti integrati prodotti?

— llakais
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Risposte:

Prima di tutto, mi chiedo se è così che è fatto: cioè quando Intel crea una CPU, costruisce tutti i registri, ecc. Usando NAND/ NORgates, o hanno qualche altro modo più fantasioso di fare le cose?

I registri non sono fatti di cancelli, molto spesso sono circuiti dedicati. Possono essere visti come realizzati con gli inverter ( NOT), ma solo fino a un certo punto.

Nella tecnologia CMOS, il circuito everlogic si basa sull'inverter: NORe le NANDporte sono solo inverter con più ingressi disposti in modo intelligente, in pratica. Quindi le porte invertenti sono più veloci di quelle non invertenti, che stanno semplicemente invertendo le porte con NOTa all'uscita.

Anche nella logica dinamica, è più semplice mettere in cascata due blocchi di inversione che posizionare NOTporte ovunque.

Considera che in alcuni casi un circuito può essere fatto da blocchi separati, quindi potrebbe esserci un caso in cui l'uscita viene interfacciata attraverso uno o più inverter per il buffering.

E c'è un altro vantaggio in questo: l' integrazione . Avere un piccolo numero di porte diverse aiuta a preparare il circuito e uniformare le prestazioni. Spesso le librerie includono blocchi logici a diversi livelli di complessità: transistor, gate, operatore o superiore.

Quindi, in breve, sì, i processori veloci utilizzano principalmente porte invertenti.

— clabacchio
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Ok, penso che questo abbia senso per me. Come controllo - diciamo che volevo creare un sommatore di base (ad es. A 4 bit) usando la logica combinatoria (cioè non collegando i semi-adduttori). Affronterei questo problema cercando di usare solo porte NANDe NORcancelli e il minor numero possibile di questi? Questo produrrà quasi sempre un design migliore (in termini di conteggio del ritardo / gate) rispetto a se avessi affrontato il problema usando un repertorio completo di gate e poi sostituito AND/ OR/ NOTgate con i loro NAND/ NORequivalenti?

— llakais,

@llakais in quasi ogni caso, sì. E almeno sarà uguale. Ma, per esempio, ho progettato un sommatore per un corso universitario e ho fatto due cose: in primo luogo, ho usato blocchi di sommatori 4: 2 con add-full (blocchi vincenti!), E secondo, io ' ho implementato il full-adder con porte XOR a transistor pass, quindi a volte ci sono soluzioni diverse.

— clabacchio

Citerò che per gli additivi, avere una cella full adder è di solito la più veloce, non una combinazione di porte.

— W5VO,

@ W5VO bene un sommatore completo è fondamentalmente una combinazione di un XOR e un cancello AND ... ma in effetti lo XOR può essere realizzato in modo intelligente senza usare le porte di base

— clabacchio

La mia inclinazione con CMOS è pensare a un blocco base come un inverter preceduto da una combinazione arbitraria di porte indipendenti "e" e "o" senza interconnessioni tra loro; tutte le seguenti funzioni:

not (X and (Y or Z))
not (X or (Y and Z))
not (X and Y and Z)
not (X or Y or Z)

hanno essenzialmente lo stesso costo in silicio, anche se solo gli ultimi due hanno nomi. Cercare di comporre le prime due funzioni usando una combinazione di porte NAND o NOR produrrebbe qualcosa di molto più grande e più lento di una realizzazione diretta.

— Supercat
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