数字电路冒险检测技术与无冒险电路设计研究

论文摘要

冒险脉冲是数字电路中不期望出现的窄脉冲,主要是由电路部件的传输延迟而导致的。数字电路中的冒险不仅会导致电路的误操作,而且消耗了能量、增加了操作时间,因此在电路设计中冒险的检测和消除非常重要。 论文分别对二值电路和多值电路中的冒险进行了研究。针对二值电路和多值电路中由于单输入变量跳变而引发的冒险,分别介绍了应用代数法和K图法检测与消除冒险的技术,并且提出了一种用于二值电路且针对单变量跳变的无冒险电路设计新方法,这里主要应用K图化简新规则来化简函数以实现无冒险电路设计。针对二值电路和多值电路中由于双变量跳变而引发的冒险,分别应用卡诺图进行了详细的分析。针对二值电路中由于多个变量跳变而引发的冒险,本文引入了信号行为四值模型的基本概念,并进一步提出了基于信号多值行为的冒险检测方法。此方法与传统的冒险检测方法相比更直接,而且可以同时检测出电路的静态冒险和动态冒险。门冻结技术是用于电路无冒险设计的一项新技术,其基本思想是选择一些高冒险门用一个修改后的门（称为F门）来代替,当一个适当的控制信号起作用的时候,F门可以过滤掉冒险。利用门冻结技术的基本原理,提出了基于F门的逻辑单元电路设计:F-与非门和F-或非门,并将其应用到一种新的RS触发器中。新设计的RS触发器不仅有正确的逻辑功能,而且消除了冒险,降低了功耗。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 冒险检测技术与无冒险电路设计的研究意义
• 1.2 冒险与 CMOS电路功耗
• 1.2.1 集成电路的低功耗设计
• 1.2.2 CMOS电路的功耗组成
• 1.2.3 冒险引起的功耗
• 1.3 冒险检测与消除技术的研究现状
• 1.3.1 常见的冒险检测方法
• 1.3.2 常见的冒险消除方法
• 1.3.3 近年来的研究状况
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 二值电路的冒险检测与无冒险电路设计
• 2.1 冒险的成因和分类
• 2.1.1 功能冒险和逻辑冒险
• 2.1.2 静态冒险和动态冒险
• 2.2 基于代数法的冒险检测与消除
• 2.3 基于卡诺图的冒险分析与无冒险电路设计
• 2.3.1 单变量跳变的冒险检测与消除
• 2.3.2 单变量跳变的无冒险设计
• 2.3.3 双变量跳变的冒险分析
• 2.4 基于信号行为的冒险检测
• 2.4.1 信号行为的四值描述及其运算规则
• 2.4.2 运用信号行为的冒险检测方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 多值电路的冒险检测与无冒险电路设计
• 3.1 三值组合电路的竞争冒险与渡越冒险
• 3.1.1 竞争冒险
• 3.1.2渡越冒险
• 3.2 基于冗余项的无冒险电路设计
• 3.2.1 应用代数法的无冒险电路设计
• 3.2.2 应用卡诺图法的无冒险电路设计
• 3.3 双变量跳变的冒险分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于 F门的门冻结技术
• 4.1 门冻结技术的基本原理
• 4.2 F门结构
• 4.3 基于F 门的单元电路设计
• 4.4 基于门冻结技术的无冒险触发器设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文的主要成果
• 5.2 对今后工作的展望
• 参考文献