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          從4004到core i7——處理器的進(jìn)化史-CPU構(gòu)成零件-3

          作者: 時(shí)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(chǔ),我們再次回到反相器的例子上。不同的是,這次我們關(guān)注的是其中的寄生參數(shù)

          本文引用地址:http://yuyingmama.com.cn/article/221762.htm

            注意,上面的圖中一個(gè)反相器在驅(qū)動(dòng)另一個(gè)。

            顯然,在上面的圖中,假設(shè)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(shè)Vin是一個(gè)理想的階躍信號(hào),即從0->1不需要時(shí)間。我們發(fā)現(xiàn),從Vin跳變開始,第二個(gè)反相器的輸入端經(jīng)過了這么長時(shí)間:

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

            才變到0.5,其中R是M2的導(dǎo)通等效電阻。

            這個(gè)長長的表達(dá)式告訴我們:

            在動(dòng)態(tài)情況下,的響應(yīng)時(shí)有傳輸延時(shí)(propagation delay)的。輸入的信息要等一段時(shí)間才能被正確地處理并且得到相應(yīng)的輸出。將多個(gè)邏輯門串連在一起,傳輸延時(shí)便會(huì)逐級(jí)積累。

            一般而言,傳輸延時(shí)大致等于工作的最短時(shí)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(gè)時(shí)間在10^-11s數(shù)量級(jí)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(gè)絕不僅僅只是一個(gè)簡單的例子,它告訴我們:

            電路的性能取決于MOS管導(dǎo)通電阻與MOS管寄生電容。

            這個(gè)事實(shí)是評(píng)價(jià)一切電路性能的基礎(chǔ)。

            舉個(gè)例子來說,由于有以下關(guān)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(shí)一般要提升供電電壓,以減小0.69RC提高極限頻率。

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