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從4004到core i7——處理器的進化史-CPU構成零件-3

作者: 時間:2014-02-19 來源:摘自《果殼小組》網(wǎng) 收藏

  有了上面這張圖做基礎,我們再次回到反相器的例子上。不同的是,這次我們關注的是其中的寄生參數(shù)

本文引用地址:http://www.bjwjmy.cn/article/221762.htm

  注意,上面的圖中一個反相器在驅(qū)動另一個。

  顯然,在上面的圖中,假設Vin突然從0->,那么電容Cgd12,Cdb1,Cdb2,Cw,Cg3,Cg4都要充放電,而充放電的通路就是PMOS管M2。為了簡便起見,我們將0.5作為0和1的分界線,并且假設Vin是一個理想的階躍信號,即從0->1不需要時間。我們發(fā)現(xiàn),從Vin跳變開始,第二個反相器的輸入端經(jīng)過了這么長時間:

  0.69R(2Cgd12+Cdb1+Cdb2+Cw+Cg3+Cg4)

  才變到0.5,其中R是M2的導通等效電阻。

  這個長長的表達式告訴我們:

  在動態(tài)情況下,的響應時有傳輸延時(propagation delay)的。輸入的信息要等一段時間才能被正確地處理并且得到相應的輸出。將多個邏輯門串連在一起,傳輸延時便會逐級積累。

  一般而言,傳輸延時大致等于工作的最短時鐘間隔,即極限頻率的倒數(shù)。

  就一般的深亞微米器件而言,這個時間在10^-11s數(shù)量級左右,即頻率最高至100GHz左右。

  上面的圖片簡化一下,便得到了下面這張圖片:

  這個絕不僅僅只是一個簡單的例子,它告訴我們:

  電路的性能取決于MOS管導通電阻與MOS管寄生電容。

  這個事實是評價一切電路性能的基礎。

  舉個例子來說,由于有以下關系:

  又寄生電容在電壓的小范圍變化下基本不變,所以在提升頻率的同時一般要提升供電電壓,以減小0.69RC提高極限頻率。

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關鍵詞: CMOS PUN VDD 電路 CPU

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