В чем разница во времени задержки основных И, ИЛИ, НЕ, НАН, НОР, XOR, XNOR шлюзов?

Question

1-1 В чем разница во времени задержки основных логических элементов?

Я обнаружил, что вентили NAND и NOR предпочтительнее в конструкции цифровых схем для более короткого времени задержки, и что вентили AND и OR могут быть даже реализованы с вентилями NOT и NAND / NOR.

1-2 Есть ли установленная или известная разница во времени задержки между логическими элементами И, ИЛИ, НЕ?

Answer 1

Если вы посмотрите, как устроены эти разные ворота, вы увидите некоторые причины различий.Инвертор состоит из одного повышающего транзистора и одного понижающего транзистора.Это самые простые ворота и, следовательно, потенциально самые быстрые.NAND имеет два последовательно соединенных устройства и два параллельно подключенных транзистора.NOR в основном противоположна NAND.И да: И обычно это просто инвертор NAND +.

Сопротивление пути будет выше, если два последовательных транзистора будут работать медленнее, а количество транзисторов, подключенных к одному узлу, увеличитпленная нагрузка (замедляет ее).Вы можете сделать вещи быстрее, используя более крупные транзисторы (с меньшим сопротивлением), но это увеличивает нагрузку на любую ячейку, которая управляет им, что замедляет эту ячейку.

Это большая проблема оптимизации, которую вы, вероятно, не должны пытаться решить самостоятельно.Вот для чего нужны инструменты EDA.

Answer 2

Для типичного fpga (логические элементы на основе LUT) нет никакой разницы. В одной ячейке может быть реализована сложная функция, основанная на полученной таблице истинности, и несколько выражений могут быть объединены в одну ячейку, поэтому вы даже не найдете отдельных и / или / или "ворот".

Это может быть иначе для ASIC, я не знаю. Но в типичной fpga у вас нет гейтов, есть таблицы поиска на базе оперативной памяти, реализующие сложные функции своих входов - 4-6 входов, а не только 2.

Вы обнаружите, что в достаточно большом проекте затраты на маршрутизацию намного выше, чем задержки в одной логической ячейке.