当前课程知识点：数字集成电路分析与设计 > Exercise II > 3. Problem 10 > Video
下面我们进入第十题
题目中给了一个寄存器
这是一个小技巧
你可以看到这个寄存器
被称为脉冲寄存器
这里我们有一个XNOR结构
被称作数据翻转预测技术
这是一个脉冲发生器
这里我们还有一个传输门
这里还有一个受控的反相器
当CKIB等于0时
传输门没有导通
那么这道题中说
这个寄存器
为了降低静态功耗
而使用数据翻转预测技术
所以第一个问题时
请简单描述一下这个电路的工作模式
所以这个电路是怎样工作的呢
如果所有的NMOS晶体管
这是第二道题
如果所有的NMOS晶体管的尺寸都一样
所有PMOS晶体管的尺寸也都一样
并且等于NMOS晶体管的两倍
请大致给出输入翻转概率
在触发器功耗降低时
请与触发器进行比较
在没有使用数据翻转预测电路情况下
所以对于这道题
这是一道相对比较难的题
请仔细思考
你可以先暂停视频
再回头听我的讲解
好的
下面让我来给出这道题的解答
首先你可以看到这里有一个XNOR门DL
DL等于D与Q
或D逆于Q逆
这里的一撇就是求逆的意思
D逆乘以Q逆
因为这是XNOR异或非门而不是NOR异或门
这是XNOR
因此DL就等于D与Q
或D逆于Q逆
所以你可以看到这是D节点
这里是D这里是Q
Q与D就是这个
而这个实际上是Q的逆
而这时D的逆
所以结果是D逆与Q逆或D与Q
所以这是信号D
而这是结果
接着你可以看到这里的脉冲生成器
这里有点复杂
而分析它的功能的方法是这个
这是一个非常直截了当的方法
我们列出所有的可能性
例如
当时钟等于1
而DL从1翻转到0时
此时CKIB等于1
CKI等于0
而当时钟等于1
而DL从0翻转到1时
此时时钟B CKIB等于1
CKI等于0
对于时钟等于0时也一样
当DL从1翻转到0时
CKIB等于1
CKI等于0
而当时钟等于1
并且DL从0翻转到1时
此时CKIB等于1
CKI等于0
所以你可以发现
所有的情况下都有当CKIB等于1时
CKI等于0
如果我们从另一个角度分析
当你假设DL等于0或者1
你可以发现
当时钟从0翻转到1或从1到0
我们可以发现在这个例子中
当DL等于0
时钟从0翻转到1
那么CKIB等于0CKI等于1
所以你可以回头去看当CKI等于1
而CKIB等于0时
如果这个等于1而CKIB等于0
此时传输门被导通
同时因为CKIB等于0
反相器也就被关断了
因此D可以被
通过传输门直接拷贝到Q
所以在这个例子中D可以被拷贝到Q
而当DL等于0时
时钟从1翻转到0
因此CKIB等于1而CKI等于0
如果DL的等于1
时钟从0翻转到1
CKIB等于1而CKI等于0
当DL等于1
时钟从1翻转到0
CKIB等于1 CKI等于0
所以你可以看到一共有8种情形
只有当DL等于0
同时
时钟从0翻转到1
此时CKIB等于0
CKI等于1
此时传输门T1
才被打开
同时I4被关断
在其他情形下
传输门都被关断
而I4被打开
所以这是一个非常特殊的情况
实际上
当DL等于1
CKIB始终等于1
而CKI始终等于0
所以从上面所有的分析中
我们可以看到只有当D不等于Q时
并且在时钟从0反转到1时
CKIB等于0且CKI等于1
此时D才能被直接复制到Q
下面我来总结一下这个电路的功能
实际上
当DL等于1
CKIB始终都等于1
而CKI始终等于0
从上面的分析中
我们可以看到只有当D不等于Q
同时时钟从0翻转到1
此时CKIB等于0
而CKI等于1
此时D
可以被直接拷贝到Q
所以让我总结一下这个功能
所以当寄存器输出等于Q
和将被写入的值相同
寄存器将会保持不变
同时当Q不是将被改写的值
新的数据才会被传输进入Q
在时钟上升沿之后
所以通过应用
数据传输预测技术
寄存器可以不去刷新它的值
在输入数据D和存储数据Q相等的情况下
也就是说
只有当D不等于Q时
且时钟从0变化到1时
也就是我们说的上升沿时
D才被拷贝到Q
其它时候D都不拷贝到Q
这是第一道题
第二道题的答案是
CKI比CKIB仅仅当D不等于Q时才被传输
当存在数据预测电路时
D等于Q的概率是0.5
也就是50%
所以开关概率被减少了一半
下面我们回到这道题
我们知道这是一个很聪明的设计
利用这个电路确保了D不会被拷贝到Q
当D等于Q的时候对吧
否则只有当上升沿到来
且D不等于Q时
D才被拷贝到Q
这是这些问题的所有解答
-1
--文档
-1.Introduction to Digital IC
--Video
-2.Architecture of Digital Processor
--Video
-3.Full Custom Design Methodology
--Video
-4.Semicustom Design Methodology
--Video
-5.Quality Metric of Digital IC
--Video
-6.Summary and Textbook Reference
--Video
-7.HW--作业
-7.PPT
--补充材料1
--补充材料2
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.The Diode
--Video
-3.The MOSFET Transistor
--Video
-4.Secondary Effects
--Video
-5.Summary and Textbook Reference
--Video
-6.HW--作业
-6.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.Static Behavior
--Video
-3.HW--作业
-3.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Dynamic Behavior I
--Video
-2.Dynamic Behavior II
--Video
-3.Power Dissipation
--Video
-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-5.HW--作业
-5.PPT
--补充材料
-1.Introduction
--Video
-2.Static CMOS Design I
--Video
-3.Static CMOS Design II
--Video
-4.HW--作业
-4.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Static CMOS Design III
--Video
-2.Static CMOS Design IV
--Video
-3.Dynamic CMOS Design
--Video
-4.Summary
--Video
-5.HW--作业
-5.PPT
--补充材料
-1.Introduction I
--Video
-2.Introduction II
--Video
-3. Static Latches and Registers I
--Video
-4.Static Latches and Registers II
--Video
-5.Static Latches and Registers III
--Video
-6.HW--作业
-6.PPT
--补充材料
-1.Key Points Review
--Video
-2.Dynamic Latches and Registers I
--Video
-3.Dynamic Latches and Registers II
--Video
-4.Dynamic Latches and Registers III
--Video
-5.Pulse Register
--Video
-6.Pipelining
--Video
-7.Schmitt Trigger
--Video
-8.Summary and Textbook Reference
--Video
-9.HW--作业
-9.PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Adder: Full Adder (Definition)
--Video
-3. Adder: Circuit Design
--Video
-4. Adder: Logic Design I
--Video
-5. Adder: Logic Design II
--Video
-6. Adder: Summary
--Video
-7.HW--作业
-7.PPT
--补充材料
-1. Key Points Review
--Video
-2. Multiplier
--Video
-3. Shifter
--Video
-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-5. HW--作业
-5. PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Capacitance
--Video
-3. Resistance
--Video
-4. Electrical Wire Models
--Video
-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-6. HW--作业
-6. PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Capacitive Parasitics
--Video
-3. Capacitive Parasitics II
--Video
-4. Resistive Parasitics
--Video
-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-6. HW--作业
-6. PPT
--补充材料
-1. Assignment Solving
--Video
-2. The teaching assistants want to say
--Video
-1. Problem 1
--Video
-2. Problem 2
--Video
-3. Problem 3
--Video
-4. Problem 4
--Video
-5. Problem 5
--Video
-6. Problem 6
--Video
-7. Problem 7
--Video
-1. Problem 8
--Video
-2. Problem 9
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-3. Problem 10
--Video
-4. Problem 11
--Video
-5. Problem 12
--Video
-6. Problem 13
--Video
-7. Problem 14
--Video
