控制器

CPU的运行可以分成很多个部分,每一个部分是否运行以及怎么运行需要使用一些结构来对CPU中的MUX进行选择,这样就能保证CPU的运行是有序的。主要用来控制的器件有一下几种:

  • FSM(用传统的FSM进行控制,对每一个状态进行编码,从而向CPU输出编码即可控制CPU的运行)
  • HARDWARE(用一个可以寻址的LUT对应每一个控制信号)
  • MICROPROGRAMED(在MICROMEMORY中寻找对应的控制信号,思路和上面一样)

学习日志之microelectronic(8)

学习日志之microelectronic(8)

学习日志之microelectronic(8)

然后在设计的时候要充分考虑到流水化的问题,对于流水化一般是将输出的控制信号以流水化stage的顺序进行编队,流水线如果靠后一个周期就通过一个寄存器。因为寄存器前后是当前状态和现在状态,从而可以顺利将各个阶段隔开。结构如下所示:

学习日志之microelectronic(8)

关于PMOS和NMOS组成的电路

PMOS管在gate级上如果为低电平则这个MOS管短路,反之断路。

这个在当门级电平从1下降为0时,会很慢,但是从0上升为1时会很快

NMOS管在gate级上如果为低电平则这个MOS管断路,反之短路

这个在当门级电平从0上升为1时,会很慢,但是从1降为0时会很快

因此为了在开关时获取更小的延迟就设计出了这样的电路

学习日志之microelectronic(8)

分析可知当学习日志之microelectronic(8)上下都打开;当学习日志之microelectronic(8)时上下都关断。这样就可以避免在关断的时候上面所说的延迟现象。其在电路中的符号如下

学习日志之microelectronic(8)

一下是几个使用案例

> mux

学习日志之microelectronic(8)

> 1 bit shifter(黄色下移红色不变蓝色上移)

学习日志之microelectronic(8)

> barrel shifter (因为只有4个bit所以只需要设计1-4位的移位即可)

学习日志之microelectronic(8)

 

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