Question

如何以抽象的方式思考设计数字逻辑芯片？

我目前正在研究“计算系统的要素”我在第一章中，我从Nand开始实现了以下门。

不

和

或者

异或

复用器

DMUX

16位不

16位和

16bit或

16位Mux

8路或

我现在卡住了尝试实现16位四路复用器。

我已经尝试将真值表转换为规范表示法，但最终我得到了一个巨大的混乱。使用规范表示对于“较小”的芯片效果很好，但现在非常复杂。如何以一种不涉及将随机芯片混合在一起的方式组装“复杂”芯片？

编辑：

我对4路Mux的16位部分并不感到困惑。我计划在阵列中使用一堆四路多路复用器。 4路多路复用器是我坚持的部分。

Answer 1

让我们从两个输入多路复用器开始。

两个输入A＆amp; B和选择线S.当A或B为'1'且选择线选择该输入时输出为'1'，否则为'0'。所以：

A=1 and S=0
B=1 and S=1

把它写成门：

(A and (not S)) or (B and S)

将其扩展到4路（S现在是2位）：

A = 1 and S=0
B = 1 and S=1
C = 1 and S=2
D = 1 and S=3

(A and (not S1) and (not S0)) or
(B and (not S1) and (    S0)) or
(C and (    S1) and (not S0)) or
(D and (    S1) and (    S0))

我们可以看到一种模式正在出现，即每个输入都与一些“启用术语”进行AND运算，该启用术语可以打开或关闭该输入。由于启用条件是独占的（任何时候只能有一个条件），效果是将输出切换到所需的输入。

这可以扩展到任何大小的MUX。

Answer 2

我赞赏你的“从底层开始并开始工作”的方法，它将帮助你了解随着时间推移越来越复杂的电路所涉及的内容。

也许值得指出的是，一旦你以更大的比例来到designing digital logic chips，这些天通常会在更高的水平上完成。通常使用硬件描述语言（通常是Verilog或VHDL），甚至在某些域中使用C作为芯片的一部分。

一旦你在那个级别工作，你很少编写MUX的代码，但是当你写出你要求综合工具为你生成一个文本描述时，知道非常有用，并且你对于它可能会有多大的“大门”有所了解。

另一点值得注意的是，如果你转向使用FPGA设计，你的基本构建模块不是与非门，而是4或6个输入查找表（带有各种其他辅助模块）。这改变了你的观点，因为4个（或6个）输入的任何函数的成本相同......

如何思考数字电路设计

2 个答案: