HY422 Ειςαγωγό ςτα υςτόματα VLSI. 1 ΗΤ422 - Διάλεξθ 11θ Κυκλϊματα Δεδομζνων

Σχετικά έγγραφα
HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα

HY220 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων.

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. 1 ΗΥ330 - Διάλεξη 11η - Κυκλώματα Δεδομένων

HY430 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων.

Παραπάνω παρουςιάηεται ο πιο ςυνικθσ χωροκζτθςθ αρικμθτικϊν, λογικϊν κυκλωμάτων. Η μονάδα επεξεργαςίασ είναι θ λζξθ (λ.χ. 32-bit ςε επεξεργαςτζσ,

Λαμβάνοντασ υπόψη ότι κατά την πρόςθεςη δφο δυαδικϊν ψηφίων ιςχφει: Κρατοφμενο

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα

Δυαδικοσ πολλαπλαςιαςμοσ και διαιρεςη ακεραιων

Παράςταςη ακεραίων ςτο ςυςτημα ςυμπλήρωμα ωσ προσ 2

x n D 2 ENCODER m - σε n (m 2 n ) x 1 Παραδείγματα κωδικοποιθτϊν είναι ο κωδικοποιθτισ οκταδικοφ ςε δυαδικό και ο κωδικοποιθτισ BCD ςε δυαδικό.

EE434 ASIC & Digital Systems Arithmetic Circuits

HY523 Εργαςτηριακό χεδύαςη Ψηφιακών Κυκλωμϊτων με εργαλεύα Ηλεκτρονικού χεδιαςτικού Αυτοματιςμού.

HY437 Αλγόριθμοι CAD

Πολυπλέκτες. 0 x 0 F = S x 0 + Sx 1 1 x 1

Παράςταςη ςυμπλήρωμα ωσ προσ 1

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

3 θ διάλεξθ Επανάλθψθ, Επιςκόπθςθ των βαςικϊν γνϊςεων τθσ Ψθφιακισ Σχεδίαςθσ

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

Ψηφιακά Συστήματα VLSI

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

HY437 Αλγόριθμοι CAD

HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ : Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ

Θεςιακά ςυςτιματα αρίκμθςθσ

Τυπικζσ Γλϊςςεσ Περιγραφισ Υλικοφ Διάλεξθ 4

Υποσυστήματα Χειρισμού Δεδομένων

HY437 Αλγόριθμοι CAD

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Άλλες Αριθμητικές Συναρτήσεις/Κυκλώματα

Υποσυστήματα Χειρισμού Δεδομένων

! Εάν ο αριθμός διαθέτει περισσότερα bits, χρησιμοποιούμε μεγαλύτερες δυνάμεις του 2. ! Προσοχή στη θέση του περισσότερο σημαντικού bit!

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 15: Καταχωρητές (Registers)

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Ενότητα 9 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ & ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΠΡΟΣΘΕΣΗ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΙΜΌ ΤΠΟΛΟΓΙΣΏΝ. Κεφάλαιο 8 Η γλϊςςα Pascal

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων. Ενότητα: ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ - ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Εργαστήριο Συστημάτων VLSI και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών. Γεώργιος Τσιατούχας

HY437 Αλγόριθμοι CAD

Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 2 ο Σύντομη Επανάληψη. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής

HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα

Λογική Σχεδίαση Ι - Εξεταστική Φεβρουαρίου 2013 Διάρκεια εξέτασης : 160 Ονοματεπώνυμο : Α. Μ. Έτος σπουδών:

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Παράδειγµα: Καταχωρητής 2-bit. Καταχωρητής 4-bit. Μνήµη Καταχωρητών

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΛΟΓΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 3 ο. Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας - Τµήµα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων

Προςζξτε ότι για τα A, B ςε ςειρά, θ πθγι του πάνω, όταν είναι ανοικτό φτάνει μόνο τα (Vdd Vtn)V.

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

Ψηφιακά Συστήματα. 6. Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Καταχωρητές 1

HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα

Ψηφιακή Σχεδίαση Ενότητα 10:

ΣΕΙ ΕΡΡΩΝ ΜΑΙΟ 2013 ΠΣΤΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ ΣΙΜΕΝΙΔΗ ΣΕΦΑΝΟ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ : ΜΑΔΕΜΛΗ ΙΩΑΝΝΗ

HY220 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων. 9/28/ ΗΥ220 - Διάλεξθ 3θ, Επανάλθψθ

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI. Ασκήσεις Ι. Γ. Τσιατούχας. Πανεπιςτιμιο Ιωαννίνων. Τμιμα Μθχανικϊν Η/Υ και Πλθροφορικισ 8/11/18

26-Nov-09. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασμός, Χειμερινό Εξάμηνο Καταχωρητές 1. Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ

Παρουςίαςθ 2 θσ Άςκθςθσ:

Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Συνδυαστική Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής. Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 2 ο Σύντοµη Επανάληψη

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΙΣΟΤΣΟ ΚΤΠΡΟΤ Πρόγραμμα Επιμόρυωσης Τποψηυίων Καθηγητών Σεχνολογίας. Ηλεκτρονικά ΙΙ

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Δζντρα. Δομζσ Δεδομζνων

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

Ελλθνικι Δθμοκρατία Σεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Ψθφιακά Ηλεκτρονικά. Ενότθτα 10 : Καταχωρθτζσ Φϊτιοσ Βαρτηιϊτθσ

HY225 Οργάνωςη Τπολογιςτών

HY430 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων. Πολυπλζκτεσ Καμπφλθ Παρζτο. Κωδικοποιθτζσ/Από-κωδικοποιθτζσ D FF

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Η/Υ

Λάμπρος Μπισδούνης. ρ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

Σχεδίαση Βασικών Κυκλωµάτων. Χρ. Καβουσιανός. Επίκουρος Καθηγητής

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Μετατροπεσ Παραςταςεων

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Παράρτηµα Γ. Τα Βασικά της Λογικής Σχεδίασης. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Γράφοι. Δομζσ Δεδομζνων Διάλεξθ 9

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

HY430 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων.

HY121 Ηλεκτρικά Κυκλώματα

Ραραπάνω παρουςιάηεται ο πυρινασ των εντολϊν του επεξεργαςτι MIPS, με τισ οποίεσ, και τθν υλοποίθςθ τουσ ςε υλικό κα αςχολθκοφμε.

HY220 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων. Διδάςκων: Χ. ωτηρίου, Βοηθοί: Ε. Κουναλάκησ, Π. Ματτθαιάκησ, Δ. Σςαλιαγκόσ.

HY422 Ειςαγωγή ςτα Συςτήματα VLSI. HY422 - Διάλεξθ 4θ - Διαςυνδζςεισ

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

Δομζσ Δεδομζνων Πίνακεσ

9. OIΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΙΣΟ ΩΝ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Σχεδίαςη Σφγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων


Transcript:

HY422 Ειςαγωγό ςτα υςτόματα VLI Διδϊςκων: Χ. ωτηρύου, Βοηθόσ: Π. Ματτθαιϊκησ http://www.csd.uoc.gr/~hy422 1 Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 2 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ 1

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 3 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Δομικού Λύθοι Ψηφιακών Κυκλωμϊτων Κατηγορίεσ Αρικμθτικζσ, Λογικζσ Μονάδεσ Παραδείγματα Ακροιςτζσ, Πολλαπλαςιαςτζσ, Ολιςκθτζσ, υγκριτζσ, κτλ. Μνιμθ RM, ROM, ουρζσ, καταχωρθτζσ Κυκλϊματα Ελζγχου Μετρθτζσ, Μθχανζσ Πεπεραςμζνων Καταςτάςεων Κυκλϊματα Διαςυνδεςιμότθτασ Δρομολογθτζσ (witches), Διαιτθτζσ (rbiters), Κυκλϊματα Διαφλων (us) 4 2

9-1 Mux 9-1 Mux 5-1 Mux 2-1 Mux UMEL REG 9/5/2011 Παρϊδειγμα Επεξεργαςτό a g64 CRRYGEN node1 ck1 sum sumb to Cache b UMGEN + LU s0 s1 LU : Logical Unit 1000um Μονάδεσ Εκτζλεςθσ Itanium (x6 ςτον επεξεργαςτι) 5 Δομό κυκλώματοσ κατατετμημϋνου ανϊ ψηφύο (bit-sliced) Control it 3 Data-In Register dder hifter Multiplexer it 2 it 1 it 0 Data-Out Η μεκοδολογία κατάτμθςθσ ανά bit χωροκετεί Οριηοντίωσ τα ψθφία των δρϊμενων Είςοδοσ και Tile Ζξοδοσ identical οριηόντια processing elements Κακζτωσ τα τμιματα των κυκλϊματα επεξεργαςίασ τουσ ιματα Ελζγχου κάκετα 6 3

it slice 63 Loopback us Loopback us Loopback us it slice 2 it slice 1 it slice 0 9/5/2011 Δομό κυκλώματοσ κατατετμημϋνου ανϊ ψηφύο (bit-sliced) From register files / Cache / ypass Multiplexers hifter dder stage 1 Wiring dder stage 2 Wiring dder stage 3 um elect To register files / Cache 7 Itanium Ακϋραιο Σμόμα Δεδομϋνων 8 4

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 9 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Πλόρησ Αθροιςτόσ (Full dder) a b ci co s κρατοφμενο 0 0 0 0 0 αναίρεςθ 0 0 1 0 1 αναίρεςθ 0 1 0 0 1 προϊκθςθ 0 1 1 1 0 προϊκθςθ 1 0 0 0 1 προϊκθςθ 1 0 1 1 0 προϊκθςθ 1 1 0 1 0 ανάκεςθ 1 1 1 1 1 ανάκεςθ s = a b ci + a bci + ab ci + abci = ci (a b + ab) + ci (a b + ab ) = ci (a (+) b) + ci (a (+) b) = a (+) b (+) c co = a bci + ab ci + abci + abci = ab (ci + ci ) + ci (a b + ab ) = ab + ci(a (+) b) 10 5

Ιδιότητα Αντιςτροφόσ F C o F C o = C C = o i C C o i 11 Ιδιότητα Αντιςτροφόσ Even cell Odd cell 0 0 1 1 2 2 3 3,0 C o,0 C o,1 C o,2 C o,3 F F F F 0 1 2 3 Χρησιμοποιώντας την ιδιότητα Αντιστρουής 12 6

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 13 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ τατικόσ Πλόρησ Αθροιςτόσ CMO X C o 28 Transistors 14 7

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 15 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Έμμεςη Τλοπούηςη και όματα a b ci co s κρατοφμενο 0 0 0 0 0 αναίρεςθ 0 0 1 0 1 αναίρεςθ 0 1 0 0 1 προϊκθςθ 0 1 1 1 0 προϊκθςθ 1 0 0 0 1 προϊκθςθ 1 0 1 1 0 προϊκθςθ 1 1 0 1 0 ανάκεςθ 1 1 1 1 1 ανάκεςθ ε κάποιεσ υλοποιιςεισ ακροιςτϊν οι ζξοδοι (s, co) προκφπτουν από ζμμεςεσ εκφράςεισ: G =. D =. P = + ι P = (+) Έτσι, οι εκυπάσειρ για co, s μετατπέπονται ωρ εξήρ: co = G + P ci και s = p (+) ci 16 8

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 17 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ ειριακό Κρατούμενο Η απλοφςτερθ υλοποίθςθ ενόσ ν-bit ακροιςτι Εν ςειρά το κάκε ψθφίο ν παίρνει κρατοφμενο από το (ν-1) Μειονεκτιματα Μεγάλθσ κακυςτζρθςθσ κρίςιμο μονοπάτι Από το co μζχρι το δεξιότερο κρατοφμενο 18 9

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 19 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Αθροιςτόσ Mirror «Καθρϋφτησ» "0"-Propagate Kill C o "1"-Propagate Generate 24 transistors Βαςίηεται ςτισ: co = G + P ci, s = p (+) ci, d = a b, g = ab, p = a + b 20 10

Γρϊμμο-διϊγραμμα Αθροιςτό Mirror C o C o GND 21 Αθροιςτόσ Mirror Μζχρι 2 τρανηίςτορ ςε ςειρά ςτο κρατοφμενο Σρανηίςτορ Ci κοντά ςτθν ζξοδο τθν ςχεδίαςθ τθσ διάταξθσ ο ςθμαντικότεροσ περιοριςμόσ είναι θ μείωςθ τθσ χωρθτικότθτασ Co μείωςθ των 4 χωρθτικοτιτων διάχυςθσ! Η χωρθτικότθτα ςτο Co αναλογεί ςε 4 εςωτερικζσ διάχυςθσ 2 εςωτερικζσ πφλθσ-εξόδου 6 εξωτερικζσ Σρανηίςτορ του ελάχιςτο μζγεκοσ 22 11

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 23 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Αθροιςτόσ Σρανζύςτορ Διϋλευςησ P P P um Generation P P P C o Carry Generation etup P 24 τρανηίςτορ 24 12

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 25 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Αλυςύδα Κρατουμϋνου Manchester (Manchester Carry Chain) - 1 Απλοποίθςθ του ακροιςτι με τρανηίςτορ διζλευςθσ: P i P i C o G i Ci C o G i P i D i (α) Στατική Υλοποίηση (β) Δςναμική Υλοποίηση 26 13

Αλυςύδα Κρατουμϋνου Manchester (Manchester Carry Chain) - 2 P 0 P 1 P 2 P 3 C 3,0 G 0 G 1 G 2 G 3 c1 = G0 + P0 c0, c2 = G1 + P1 c1 = G1 + P1(G0 + P0 c0), 27 C 0 C 1 C 2 C 3 Αλυςύδα Κρατουμϋνου Manchester (Manchester Carry Chain) Γρϊμμο-Διϊγραμμα Propagate/Generate Row P i G i P i + 1 G i + 1-1 + 1 GND Inverter/um Row 28 14

Αθροιςτόσ Παρϊκαμψησ (Carry- ypass/kip) P 0 G 1 P 0 G 1 P 2 G 2 P 3 G 3 ή Carry-kip,0 C o,0 C o,1 C o,2 F F F F C o,3 P 0 G 1 P 0 G 1 P 2 G 2 P 3 G 3 P=P o P 1 P 2 P 3,0 C o,0 C o,1 C o,2 F F F F Multiplexer C o,3 If (P0P1P2P3) Idea: If (P0 and Co,3 P1 and = P2 1 and P3 = 1) then C o3 = else C 0, else Co,3 kill = or Ci,0 generate. else GENERTE or DELETE 29 Αθροιςτόσ Παρϊκαμψησ (Carry- ypass/kip) it 0 3 etup t setup it 4 7 etup t bypass it 8 11 etup it 12 15 etup Carry propagation Carry propagation Carry propagation Carry propagation um um um t sum um M bits t adder = t setup + M tcarry + (N/M-1)t bypass + (M-1)t carry + t sum 30 15

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 31 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Αθροιςτόσ Παρϊκαμψησ (Carry- ypass/kip) t p ripple adder bypass adder 4..8 N 32 16

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 33 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Αθροιςτόσ Επιλογόσ Κρατουμϋνου etup P,G "0" "0" Carry Propagation "1" "1" Carry Propagation C o,k-1 Multiplexer C o,k+3 um Generation Carry Vector 34 17

Αθροιςτόσ Επιλογόσ Κρατουμϋνου - Γραμμικόσ it 0 3 it 4 7 it 8 11 it 12 15 etup etup etup etup 0 0-Carry 0 0-Carry 0 0-Carry 0 0-Carry 1 1-Carry 1 1-Carry 1 1-Carry 1 1-Carry Multiplexer Multiplexer Multiplexer Multiplexer,0 C o,3 C o,7 C o,11 C o,15 um Generation um Generation um Generation um Generation 0 3 4 7 8 11 12 15 35 Αθροιςτόσ Επιλογόσ Κρατουμϋνου Ρύζασ it 0-1 it 2-4 it 5-8 it 9-13 it 14-19 etup etup etup etup (1) "0" "0" Carry "0" "0" Carry "0" "0" Carry "0" "0" Carry (1) "1" "1" Carry "1" "1" Carry "1" "1" Carry "1" "1" Carry (3) (3) (4) (5) (6) (4) (5) (6) (7) Multiplexer Multiplexer Multiplexer Multiplexer,0 um Generation um Generation um Generation um Generation 0-1 2-4 5-8 9-13 (7) Mux (8) um 14-19 (9) 36 18

t p (in unit delays) 9/5/2011 Αθροιςτόσ Επιλογόσ Κρατουμϋνου Ρύζασ 50 40 Ripple adder 30 20 Linear select 10 quare root select 0 0 20 40 N 60 37 Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 38 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ 19

Πρόγνωςη Κρατουμϋνου Ο βαςικόσ ςτόχοσ είναι να μειωκεί θ μεγάλθ κακυςτζρθςθ τθσ αλυςίδασ των κρατουμζνων των ν-bit Βαςικι ιδζα Ακριβισ πρόγνωςθ κρατουμζνου πριν αυτό προκφψει από τισ εξιςϊςεισ Για ομάδεσ ν-bit (όπου ςυνικωσ v ~ 4) Τπολογίηεται θ πρόγνωςθ του κρατουμζνου αυτι προωκείται ςτθν επόμενθ ομάδα Η κακυςτζρθςθ τθσ πρόγνωςθσ είναι ςθμαντικά μικρότερθ από τον ςειριακι προϊκθςθ του κρατουμζνου 39 Πρόγνωςη Κρατουμϋνου - Γϋνεςη, Προώθηςη τθν πρόςκεςθ + Β παράγεται κρατοφμενο μόνο όταν ΑΒ: G = Ζνα κρατοφμενο προάγεται ςτο επόμενο ψθφίο όταν: P = + Σο κρατοφμενο μπορεί να εκφραςτεί ωσ: co = G + P ci Για ν=4-bits: c1 = G0 + P0 c0 c2 = G1 + P1 c1 = G1 + P1(G0 + P0 c0) = G1 + G0P1 + c0p0p1 c3 = G2 + G1P2 + G0P1P2 + C0P0P1P2 C4 = G3 + G2P3 + G1P2P3 + C0P0P1P2P3 40 20

Πρόγνωςη Κρατουμϋνου 4-bit Αθροιςτόσ C4 = (G3 + G2P3 + G1P2P3 + G0P1P2P3) + C0(P0P1P2P3) PG = P0P1P2P3 GG = G3 + G2P3 + G1P2P3 + G0P1P2P3 C4 = GG + C0 PG 41 Πρόγνωςη Κρατουμϋνου 16-bit Αθροιςτόσ Ιεραρχικά θ μονάδα LCU υπολογίηει τα: PG, GG c16 42 21

Πρόγνωςη Κρατουμϋνου 64-bit Αθροιςτόσ Ίδια ιδζα με 2 ο επίπεδο ιεραρχίασ 43 Αθροιςτόσ Πρόγνωςησ Κρατουμϋνου (Lookahead) 0, 0 1, 1 N-1, N-1,0 P 0,1 P 1, N-1 P N-1 0 1 N-1 C ok = f k k C G P ok 1 = + C k k o k 1 44 22

Πρόγνωςη Κρατουμϋνου - επύπεδο τρανζύςτορ Εξιςϊςεισ Expanding Κρατουμζνου Lookahead : equations: C ok = G k + P k G k 1 + P k 1 C o k 2 G 3 ll Πλιρθσ the way: Ανάπτυξθ: C ok = G k + P k G k 1 + P k 1 + P 1 G 0 + P 0 0,0 G 2 G 1 G 0 C o,3 P 0 P 1 P 2 P 3 45 Πρόγνωςη Κρατουμϋνου - Γραμμικό ό Λογαριθμικό Διϊταξη 0 F 1 2 3 4 5 6 7 0 1 t p N 2 3 4 5 6 7 F t p log 2 (N) διάταξθ δζντρου κατά τον υπολογιςμό ςυνεπάγεται λογαρικμικι κακυςτζρθςθ! 46 23

( 0, 0 ) ( 1, 1 ) ( 2, 2 ) ( 3, 3 ) ( 4, 4 ) ( 5, 5 ) ( 6, 6 ) 9/5/2011 Δϋντρα Κρατουμϋνων C o2 C o1 C o0 = G 0 + P 0 0 = G 1 + P 1 G 0 + P 1 P 0 0 = G 2 + P 2 G 1 + P 2 P 1 G 0 + P 2 P 1 P 0 0 = G 2 + P 2 G 1 + P 2 P 1 G 0 + P 0 0 = G 2:1 + P 2:1 C o0 Ορίηουμε ςφνκετα ςιματα Gx:y και Px:y, όπωσ παραπάνω Ορίηουμε πράξθ (υποκφκλωμα) : ( G, P) ( G', P') ( G PG', PP') θ παραπάνω πράξθ μασ επιτρζπει να υλοποιιςουμε διαφορετικζσ αρχιτεκτονικζσ ακροιςτϊν με πρόγνωςθ (C 3:0 ) = [(G 3,P 3 ) (G 2,P 2 ) (G 1,P 1 ) (G 0,P 0 )] (,0), και (G 3:0,P 3:0 ) = (G 3:2,P 3:2 ) (G 1:0,P 1:0 ) 47 Λογαριθμικόσ Αθροιςτόσ Πρόγνωςησ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ( 7, 7 ) ( 8, 8 ) ( 9, 9 ) ( 10, 10 ) ( 11, 11 ) ( 12, 12 ) ( 13, 13 ) ( 14, 14 ) ( 15, 15 ) 11 12 13 14 15 Γέντρο 16-bit, Βάσης-2 Kogge-tone 48 24

Δυναμικϊ Κυκλώματα Πρόγνωςησ Κρατουμϋνου - 1 Clk G i = a i b i Clk P i = a i + b i a i a i b i b i Clk Clk Propagate Generate 49 Δυναμικϊ Κυκλώματα Πρόγνωςησ Κρατουμϋνου - 2 Clk k P i:i-2k+1 Clk k G i:i-2k+1 P i:i-k+1 P i:i-k+1 G i:i-k+1 P i-k:i-2k+1 G i-k:i-2k+1 Propagate Generate 50 25

Δυναμικϊ Κυκλώματα Πρόγνωςησ Κρατουμϋνου - 3 - Έξοδοσ Αθρούςματοσ 51 Λογαριθμικόσ Αθροιςτόσ Πρόγνωςησ - 2 0 1 2 3 ( 0, 0 ) ( 1, 1 ) ( 2, 2 ) ( 3, 3 ) ( 4, 4 ) ( 5, 5 ) ( 6, 6 ) ( 7, 7 ) ( 8, 8 ) ( 9, 9 ) ( 10, 10 ) ( 11, 11 ) ( 12, 12 ) ( 13, 13 ) ( 14, 14 ) ( 15, 15 ) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Γέντρο rent-kung 52 26

(a 0, b 0 ) (a 1, b 1 ) (a 2, b 2 ) (a 3, b 3 ) (a 4, b 4 ) (a 5, b 5 ) (a 6, b 6 ) (a 7, b 7 ) (a 8, b 8 ) (a 9, b 9 ) (a 10, b 10 ) (a 11, b 11 ) (a 12, b 12 ) (a 13, b 13 ) (a 14, b 14 ) (a 15, b 15 ) 9/5/2011 Λογαριθμικόσ Αθροιςτόσ Πρόγνωςησ - 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Γέντρο 16-bit, Βάσης-4 Kogge-tone 53 Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 54 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ 27

Αλγόριθμοσ Πολλαπλαςιαςμού MULTIPLY(x, y, m) // Είςοδοι - x : πολλαπλαςιαςτζοσ, y : πολλαπλαςιαςτισ, Ζξοδοσ m : γινόμενο { n = LENGTH(y); m = 0; t = x; // ολιςκθτισ // for i in 1 to n // για κάκε ψθφίο του y // { if (y[i] == 1) m = m + t; // πρόςκεςθ μερικοφ παράγοντα // t = t << 1; // ολίςκθςθ 1 ψθφίο δεξιά για κάκε ψθφίο του y // } return r; } 55 Πολλαπλαςιαςμόσ Μερικών Γινομϋνων 67 x 54 1 ο με 1 ο 2 ο με 1 ο 1 ο με 2 ο 2 ο με 2 ο 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 67 X 54 28 240 350 3000 + 3618 οι τζςςερισ αυτοί ςυνδυαςμοί μποροφν να γίνουν ςε ςφνολα από δυαδικά ψηφία 56 28

Πολλαπλαςιαςμόσ Μερικών Παραγόντων 1 0 1 0 1 0 Multiplicand Πολλαπλαςιαςτζοσ x 1 0 1 1 Multiplier Πολλαπλαςιαςτισ 1 0 1 0 1 0 + 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 Partial Μερικά products Γινόμενα Result Σελικό Αποτζλεςμα Μια πφλθ ND αρκεί για κάκε ψθφίο του πολλαπλαςια 57 Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 58 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ 29

Πολλαπλαςιαςτόσ Πύνακα (rray) X 3 X 2 X 1 X 0 Y 0 X 3 X 2 X 1 X 0 Y 1 Z 0 H F F H X3 X 2 X 1 X 0 Y 2 Z 1 F F F H X3 X 2 X 1 X 0 Y 3 Z 2 F F F H Z 7 Z 6 Z 5 Z 4 Z 3 59 Πολλαπλαςιαςτόσ Πύνακα (rray) - Κρύςιμη Οδόσ H F F H F F F H Critical Path 1 Critical Path 2 F F F H Critical Path 1 & 2 NxM πολλαπλαςιαςμόσ 60 30

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 61 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Πολλαπλαςιαςτόσ Αποθόκευςησ Κρατουμϋνου (Carry ave) H H H H H F F F H F F F H F F H Vector Merging dder 62 31

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 63 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Χωροθϋτηςη Πολλαπλαςιαςτό X 3 X 2 X 1 X 0 Y 0 Y 1 C C C C Z 0 H Multiplier Cell F Multiplier Cell Y 2 C C C C Z 1 Vector Merging Cell Y 3 C C C C Z 2 X and Y signals are broadcasted through the complete array. ( ) C C C C Z 7 Z 6 Z 5 Z 4 Z 3 64 32

Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 65 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ Πολλαπλαςιαςτόσ Δϋντρου Wallace Partial Μερικά products Γινόμενα First Πρϊτο stage τάδιο 6 5 4 3 2 1 0 6 5 4 3 2 1 0 it position (a) (b) econd Δεφτερο stage τάδιο Final Σελικό adderτάδιο 6 5 4 3 2 1 0 6 5 4 3 2 1 0 F (c) H (d) 66 33

Πολλαπλαςιαςτόσ Δϋντρου Wallace Μερικά Γινόμενα Πρϊτο τάδιο Δεφτερο τάδιο Σελικό τάδιο 67 Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 68 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ 34

Διαύρεςη 0111000010(450) 10001 (17) 69 Διαύρεςη 0111000010(450) 10001 (17) 01110 011100 10001 010110-10001 001010 010101 10001 00100 01000 11010 (26) 5-bit διαιρζτθσ < διαιρετζο κατεβάηουμε ψθφίο ολίςκθςθ-αφαίρεςθ, 1 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο ολίςκθςθ-αφαίρεςθ, 1 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο, υπόλοιπο < διαιρζτθ, 0 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο Ολίςκθςθ-αφαίρεςθ, 1 ςτο πθλίκο κατεβάηουμε ψθφίο, υπόλοιπο < διαιρζτθ, 0 ςτο πθλίκο ε κάκε βιμα κάνουμε: Σφγκριςη Ολίςθηςη Αφαίρεςη 70 35

Αλγόριθμοσ Διαύρεςησ LONG_DIVIION(D, d, q, r) // Είςοδοι - D : Διαιρετζοσ, d : διαιρζτθσ, Ζξοδοι q : πθλίκο, r : υπόλοιπο { n = M(D); m = (n LENGTH(d)); x = 0; Dt = D; do { while (Dt[n:m] < d) // υπόλοιπο < διαιρζτθ // q[x++] = 0; m = m 1; // 0 ςτο πθλίκο, κατεβάηουμε ψθφίο // q[x++] = 1; // 1 ςτο πθλίκο // r[n-m:0] = Dt[n:m] d; // νζο υπόλοιπο // m = m 1; // κατεβάηουμε ψθφίο // Dt[n:0] = {r, D[m-1:0]};// ςυνζνωςθ υπολοίπου με διαιρετζο // } while (r > d); return (q[0:x], r[n-m:0]); } 71 Περιεχόμενα Δομικοί Λίκοι Ψθφιακϊν Κυκλωμάτων Κφκλωμα Πλιρουσ Ακροιςτι Ιδιότθτα Αντιςτροφισ τατικόσ Πλιρθσ Ακροιςτισ CMO Ζμμεςθ Τλοποίθςθ Ακροιςτι και ιματα ειριακό Κρατοφμενο Ακροιςτισ «Κακρζφτθσ» (Mirror) Γράμμο-διάγραμμα Ακροιςτισ Σρανηίςτορ Διζλευςθσ Δυναμικόσ Ακροιςτισ Διζλευςθσ Αλυςίδα Κρατουμζνου Manchester Γράμμο-Διάγραμμα Ακροιςτισ Παράκαμψθσ (Carry ypass) Ακροιςτισ Επιλογισ Κρατουμζνου (Carry elect) 72 Γραμμικι Τλοποίθςθ Τλοποίθςθ Ρίηασ Πρόγνωςθ Κρατουμζνου (Carry Lookahead) γζνεςθ, προϊκθςθ, επίπεδο τρανηίςτορ, λογαρικμικι διάταξθ δζντρα κρατουμζνων, δυναμικά κυκλϊματα πρόγνωςθσ Πολλαπλαςιαςμόσ αλγόρικμοσ, μερικά γινόμενα Πολλαπλαςιαςτισ Πίνακα Πολλαπλαςιαςτισ αποκικευςθσ κρατουμζνου Χωροκζτθςθ Πολλαπλαςιαςτι Πολλαπλαςιαςτισ Δζντρου Wallace Διαίρεςθ Ολιςκθτζσ 36

Δυαδικόσ Ολιςθητόσ Right nop Left i i i-1 i-1 it-lice i... 73 Περιςτροφικόσ Ολιςθητόσ (arrel) 3 3 h1 2 2 h2 : Data Wire 1 1 : Control Wire h3 0 0 h0 h1 h2 h3 74 37

Περιςτροφικόσ Ολιςθητόσ 4x4 3 2 1 0 h0 h1 h2 h3 Width barrel ~ 2 p m M uffer 75 Λογαριθμικόσ Ολιςθητόσ h1 h1 h2 h2 h4 h4 3 3 2 2 1 1 0 0 76 38

0-7 bit Λογαριθμικόσ Ολιςθητόσ Out3 Out2 Out1 Out0 77 39