• 数字电路中的基础电路结构


    基本单元:

           1.1 与非门

            

            1.2 或非门

             

     2输入与非门需要4个晶体管(n输入与非门需要2xn个晶体管),非门需要两个晶体管,2输入或非门需要6个晶体管(n输入或非门需要 2xn + 2个晶体管)。

     静态存储器  

            1bit的静态存储由6个晶体管组成,如下图所示:其中WL是地址选择信号,BL是数据线,当WL为高电平时可以对存储单元进行读写;静态存储器接口简单,速度快,耗电量也大,价格高,一般用于做cache和TLB设计。

    MUX

    1.1 1bit二选一mux

            下图是一个一位二选一的MUX,只需要14个晶体管就可以做出来。

    1.2 1bit四选一mux

       生成的逻辑图如下,需要8个与门,3个或门,总共需要(8x2 + 3 x 2 + 2)24个晶体管。 1.3多bit四选一晶体管

    对于一个多bit的晶体管,比如n bit,那么就需要n个1bit四选一的mux,此时需要n x 24个晶体管。

     对于8选一的MUX,只需要将X的位数变为3位X[2:0],电路逻辑也几乎增加一半,对于16选一,只需要将X的位数变为4位X[3:0]。

    对于面积来说,以单bit 2选一MUX作为基准,那么mbit N选一的mux可能大致评估下面积为:m/2 * N/2 * 14(面积肯定会优化,不一定准确,但是可以用来评估面积的大致范围);

    移位器 

    如下图所示是一个32位的全位移位器,可以任意移位(如果是64位全移位那么需要7层电路),

    是由5个32位2选一的多路器来组成,当sa全为1时表示移31位,当sa[0]为1时表示移一位,当sa[1]为1时表示移两位,以此类推。

    D触发器

    工业界的D触发器由6个NAND组成,如下图所示:

     其中时序图为下图所示:在每次始终的上升沿进行采样;

    关于计算机如何识别二进制文件的:

            二进制文件是由代码-》汇编代码-》HEX文件进行烧录而来,现在处理器都是使用电可擦除rom通过电信号烧录到内存当中,这样二进制文件就能够转换成电信号存储在内存上,之后通过地址访问相应的内存信号,传递到I/O寄存器上控制相应的电路。

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