第2次课_数字集成电路系统new

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1、第二章数字电路系统清华大学深圳研究生院麦宋平mai.songping@sz.tsinghua.edu.cn提纲数字系统的构成及工作原理基本的门电路模块电路和数字系统数字设计的质量评价成本功能性和稳定性性能功耗和能耗集成电路的其它要求第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程22008抽象的开关晶体管作为受控开关栅端电压控制开关的通/断第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程32008反相器AYVDD01AYAYGND第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程42008反相器AYVDD0OFF10

2、A=1Y=0ONAYGND第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程52008反相器AYVDD01ON10A=0Y=1OFFAYGND第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程62008与非（NAND）门ABY0001Y10A11B第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程72008与非（NAND）门ABY001ONON01Y=1A=010OFF11B=0OFF第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程82008与非（NAND）门ABY0010111011第二章数字电路系统清华大学微电子专业

3、工程硕士课程92008与非（NAND）门ABY001ONOFF011Y=1A=1101ON11B=0OFF第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程102008与非（NAND）门ABY001OFFOFF011Y=0A=1101ON110B=1ON第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程112008或非（NOR）门ABY001A010B100110Y第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程122008传输门AEnY00Z10Z010111第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程13200

4、8边沿触发的D触发器第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程142008边沿触发的D触发器QMDQCLK=0CLKDQQMDQxxQCLK=1↑00↑11CLKDQ第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程152008提纲数字系统的构成及工作原理基本的门电路模块电路和数字系统数字设计的质量评价成本功能性和稳定性性能功耗和能耗集成电路的其它要求第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程162008全加器{C,S}=A+B+CoiS=A⊕B⊕C=ABC+ABC+ABC+ABCiiiiiC=AB+BC

5、+ACoii第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程172008一个运算模块的例子XDATABUSYDATABUSDSP（DigitalSignalX0,X1,Y0,Y1Processor）中的ALU（ArithmeticLogicUnit）RegisterSHIFTERROUNDArithmeticUnitA,B寄存器→组合逻辑→寄存器SHIFTER/LIMITER第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程182008一般数字处理器的组成存储器/输出控制模块输入数据通路第二章数字电路系统清华大学微电

6、子专业工程硕士课程192008按功能划分数据通路完成计算的场所由基本运算模块（算术运算单元、逻辑运算单元等）组成中间结果存储在寄存器中控制模块决定任何指定时刻在处理器中所发生的操作一个控制器可以看成一个有限状态机（FSM）第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程202008按功能划分（续）存储模块一个集中的数据存储区域互连将不同的模块连接在一起输入输出电路与外界相连第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程212008按电路性质划分组合电路：输出由输入决定计算单元（运算单元、控制部分的运算部分、互连驱

7、动电路……）时序电路：状态存储电路，输出由输入和电路状态决定电路状态取决于原先的输入值时序电路的输入信号还包括状态转移的触发信号存储单元（寄存器、存储器……）第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程222008提纲数字系统的构成及工作原理基本的门电路模块电路和数字系统数字设计的质量评价成本功能性和稳定性性能功耗和能耗集成电路的其它要求第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程232008集成电路的成本非重复性工程（non-recurrentengineering,NRE)成本，或固定成本设计、研发成本

8、，制版费用一次性投入，与产量无关可重复性（recurrent）成本，或可变成本制造、封装、测试成本与产量有关第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程242008NRE成本正在增加第二章数字电路系统清华大学微电子专业工程硕士课程252008单个集成电路的成本每个集成电路的成本＝固定成本每个集成电路的可变成本＋产量可变成本＝芯片成本＋芯片测试成本＋封装成