Technologieabhängige Entwurfsverfahren für spezielle Strukturen integrierter Schaltungen:
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Düsseldorf
VDI Verl.
1996
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229 |
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| adam_text | Titel: Technologieabhängige Entwurfsverfahren für spezielle Strukturen integrierter Schaltungen
Autor: Rettig, Oliver
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Oliver Rettig, Stuttgart Technologieabhängige Entwurfsverfahren für spezielle Strukturen Integrierter Schaltungen Reihe 9 : Elektronik Nr. 229 VM VERLAG
- V - Inhalt Danksagung.....................................................................................................................................III Inhalt..................................................................................................................................................V Verzeichnis der Abkürzungen.....................................................................................................VIII Verzeichnis der Formelzeichen.....................................................................................................XII Zusammenfassung.........................................................................................................................XIII 1. Einleitung.......................................................................................................................................1 1.1 Zum Stand der Technik in der Mikroelektronik.......................................................................1 1.2 Systematischer Entwurf digitaler Systeme...............................................................................3 1.3 Zielsetzung und Inhalt der Arbeit.............................................................................................5 2. Spezielle Strukturen integrierter Schaltungen...........................................................................7 2.1 CMOS-Grundstrukturen...........................................................................................................8 2.2 Drei-dimensionale CMOS-Technologie...................................................................................9 2.3 Programmierbare Logikbausteine (PLD)...............................................................................11 2.4 Programmierbare Gate Arrays (PGA)....................................................................................12 2.4.1
Multi-PLD.....................................................................................................................13 2.4.2 Universelle Logikzellen und Logikzell-Arrays (LCA).................................................15 2.4.3 Multiplexer-basierte PGAs............................................................................................20 2.4.4 Sea-of-Cells PGAs........................................................................................................23 2.5 Kostenbetrachtungen..............................................................................................................25 2.6 Einsatzgebiete.........................................................................................................................28 2.7 Konkretisierung der Aufgabenstellung...................................................................................30 3. Mathematische Voraussetzungen und Hilfsmittel...................................................................31 3.1 Relationen...............................................................................................................................31 3.2 Graphentheoretische Grundlagen...........................................................................................34 3.3 Schaltfunktionen.....................................................................................................................38 3.4 Boolescher Differentialkalkül.................................................................................................45 3.5 Schaltnetze..............................................................................................................................50 3.6 Automaten..............................................................................................................................54 3.7
Schaltwerke............................................................................................................. 62 4. Synthese von Schaltnetzen..........................................................................................................64 4.1 Dekomposition........................................................................................................................68 4.1.1 Codierung......................................................................................................................71 4.1.2 Gruppencodierung.........................................................................................................73 4.1.3 Spaltenpartitionierung...................................................................................................74
- VI - 4.1.4 Das Verfahren von Ashenhurst und Curtis...................................................................76 4.1.5 Gruppierung..................................................................................................................81 4.1.6 Multiplexer-Dekomposition..........................................................................................83 4.2 Faktorisierung.........................................................................................................................88 4.2.1 Zergliedernde Verfahren...............................................................................................88 4.2.2 Aufbauende Verfahren..................................................................................................89 4.3 Neuartige Verfahren der Multiplexer-Dekomposition...................................... 91 4.3.1 Verallgemeinerte Multiplexer-Dekomposition.............................................................92 4.3.2 Mehrfachausnutzung von Restfunktionen...................................................................107 4.4 Konventionelle, technologiennabhängige Synthese.............................................................113 4.4.1 Transformation in ein mehrstufiges Gatterschaltnetz.................................................114 4.4.2 Technologiespezifische Optimierung..........................................................................119 4.5 Neuartige, technologieabhängige Synthese..........................................................................121 4.5.1 Synthese für Universelle Logikzellen.........................................................................122 4.5.2 Synthese für Multiplexer-basierte Technologien........................................................125 4.6 Ergebnisse.............................................................................................................................130 4.6.1
Synthese für Universelle Logikzellen.........................................................................131 4.6.2 Synthese für Multiplexer-basierte Technologien........................................................138 5. Synthese von Schaltwerken......................................................................................................145 5.1 Entwurfsmethodik................................................................................................................148 5.2 Funktionale Dekomposition.................................................................................................150 5.2.1 Serielle Dekomposition...............................................................................................151 5.2.2 Parallele Dekomposition.............................................................................................153 5.2.3 Faktorisierung.............................................................................................................156 5.2.4 Zusammenfassung.......................................................................................................160 5.3 Neuartiges, funktionales Dekompositionsverfahren.............................................................163 5.4 Neuartige, technologieabhängige Synthese..........................................................................165 5.4.1 Synthese für Multi-PLDs............................................................................................165 5.4.2 Synthese für Logikzell-Arrays....................................................................................167 5.5 Ergebnisse.................................................. 171 5.5.1 Synthese für Multi-PLDs............................................................................................171 5.5.2 Synthese für Logikzell-Arrays....................................................................................172
6. Simulation digitaler Systeme....................................................................................................174 6.1 Simulationsverfahren............................................................................................................176 6.2 Signalmodellierung...............................................................................................................177 6.3 Zeitmodellierung..................................................................................................................178 6.4 Technologieabhängiges Simulationsmodell für Logikzell-Arrays.......................................180 6.4.1 Modellierung des konfigurierbaren Logikblocks........................................................180 6.4.2 Modellierung des Ein-/Ausgabeblocks.......................................................................183 6.4.3 Modellierung von Bussen...........................................................................................184 6.5 Ergebnisse.............................................................................................................................184
- vn- 7. Überblick über das technologieabhängige Entwurfssystem..................................................187 7.1 Multiplexer-basierte Technologien.......................................................................................190 7.2 Logikzell-Arrays...................................................................................................................192 7.3 Multi-PLDs...........................................................................................................................194 8. Zusammenfassung und Ausblick.............................................................................................196 9. Quellen........................................................................................................................................200 9.1 Literatur................................................................................................................................200 9.2 Studien- und Diplomarbeiten................................................................................................211
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