第六章 MOS管数字集成电路子系统设计ppt课件.ppt

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1、图6.1.1四位数据选择器图6.1.2四位数据选择器的一级分层结构图6.1.3四位数据选择器逻辑电路结构图6.1.4四位数据选择器两级分层结构（b）逻辑电路（a）逻辑符号图6.1.52选1数据选择器6.2加法器ALU是中央处理器CPU中一个重要执行部件，它完成算术逻辑运算。而加法器和乘法器（如果需要）又是完成ALU中的核心部件，其性能直接关系到处理器的运行速度。因此，无论是从逻辑设计层次还从电路设计层次，人们都在不断研究新的逻辑结构和新的电路组态。6.2.1半加器和全加器表6.2.1二进制数加法运算规则Ai+Bi本位和Si

2、进位Ci+10+0000+1101+0101+101两个一位的二进制数Ai和Bi相加的运算规则如表6.2.1所示，但注意这里的加号“+”表示加法运算，不是表示“或运算”，1．半加器表6.2.2半加器逻辑功能表AiBi本位和Si进位Ci+10000011010101101图6.2.1半加器逻辑符号根据半加器的逻辑功能表，可以得到表示半加器输出Si和Ci+1与输入Ai和Bi关系的逻辑函数式（6.2.1）式，（6.2.1）图6.2.2半加器内部逻辑电路2．全加器表6.2.2全加器逻辑功能表CiAiBi本位和Si进位Ci+1000

3、0000110010100110110010101011100111111图6.2.3全加器符号（6.2.2）图6.2.5全加器内部逻辑电路6.2.2串行数据加法器图6.2.7串行数据加法器6.2.3并行数据加法器1．串行进位加法器一个八位的串行进位加法器如图6.2.8所示。数据以并行的方式进入到串行进位加法器的输入端，而它的进位是由低位向高位逐位串行传递的，因此将这种进位方式称不串行进位方式。图6.2.8八位串行进位加法器结构图6.2.9四位串行进位加法器2．超前进位加法器图6.2.11两个四位二进制数相加运算（6.2.

4、4）由全加器的功能表也可得到（6.2.4）式所示的逻辑表达式，（1）超前进位产生器设根据（6.2.6）式，可以递推出（6.2.7）式，（6.2.7）（6.2.5）则得，（6.2.6）图6.2.13超前进位发生器（2）应用设计具有Pi和Gi输出的全加器，如图6.2.14所示。图6.2.14具有Pi和Gi输出的加法器图6.2.15四位超前进位加法器6.3乘法器乘法是数学运算的基本运算之一，也是数字信号处理中最为重要的运算。目前绝大多数数字信号处理算法经分解后都可以采用乘—加运算加以实现。为此，几乎所有的数字信号处理器（DSP）

5、中都集成有专门于乘—加运算的电路，即乘法—累加（MAC）电路，是否具有MAC部件是区分DSP和普通CPU的标志之一。图6.3.1乘法运算6.3.1简单乘法器图6.3.2简单的四位二进制乘法器被乘数移位寄存器组F由七个移位寄存器构成，分别称为F0、F1、F2、F3、F4、F5和F6，如图6.3.3（a）所示。乘数移位寄存器组L由四个寄存器构成，分别称为L0、L1、L2和L3，如图6.3.4（b）所示。对于被乘数移位寄存器组和乘数移位寄存器组，如果没有数据移进其中某个移位寄存器时，该移位寄存器被置为0。（a）七个被乘数移位寄存

6、器（b）四个乘数移位寄存器图6.3.3输入移位寄存器与门组共由七个与门组成，每一个与门实现两个一位二进制数相乘运算，如图6.3.4所示。图6.3.4与门实现二进制数乘法运算图6.3.5第一个时钟信号时的输入移位寄存器状态图6.3.6第一个时钟信号时的输出寄存器状态（a）被乘数寄存器组状态图6.3.7第二个时钟信号到来时输入寄存器状态（b）乘数寄存器组状态（a）相加运算（b）输出寄存器状态图6.3.8第二个时钟信号到来时累加过程（a）被乘数寄存器组状态（b）乘数寄存器组状态图6.3.9第三个时钟信号到来时输入寄存器状态（a）

7、相加运算（b）输出寄存器状态图6.3.10第三个时钟信号到来时累加过程（a）被乘数寄存器组状态（b）乘数寄存器组状态图6.3.11第四个时钟信号到来时输入寄存器状态（a）相加运算（b）输出寄存器状态图6.3.12第四个时钟信号到来时累加过程6.3.2并行乘法器图6.3.13并行四位二进制数乘法器6.3.3快速乘法器图6.3.14快速乘法器结构示意图6.4存储器半导体存储器主要用于存储大量的二进制信息，可分只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）和随机存储器（RAM，Random动性AccessMemory）两大

8、类。MOS型存储器以MOS触发器或电荷存储结构为存储单元。由于MOS电路具有高集成度、工艺简单等优点，因此目前大容量存储器都采用MOS工艺制作。存储器的主要性能指标是存储容量和存取时间。存储容量是指可以存储的二进制信息量。存取时间是指完成一次读或写操作所需要的时间。6.4.1ROM只读存储器ROM是数字