CS-422: Intro. VLSI Systems
Fall 2002
Dept. of Computer Science
University of Crete

Exercise Set 3:
8-bit Semi-Static Latch Design and Layout

Due: 29 October 2002 (week 5)


Σχεδιάστε έναν οκτάμπιτο ημιστατικό καταχωρητή (semi-static fall-through latch) με πολυπλέκτη εισόδου 2-σε-1 και με οδηγητή εξόδου προς μία αρτηρία.

Πρώτα σχεδιάστε 1 bit του καταχωρητή σε επίπεδο στατικών πυλών (αντιστροφείς) και πυλών διέλευσης (transmission gates). Η είσοδος R του καταχωρητή, που αποτελεί και το σημείο δυναμικής αποθήκευσης της πληροφορίας, τροφοδοτείται από 3 πύλες διέλευσης, ελεγχόμενες από τα εξής 6 σήματα ελέγχου: ldA, ldB, refresh, καθώς και τα συμπληρώματά τους. Το σήμα ldA ενεργοποιεί φόρτωση από την αρτηρία busA. Το σήμα ldB ενεργοποιεί φόρτωση από την είσοδο inB. Το σήμα refresh ενεργοποιεί φόρτωση από την έξοδο του καταχωρητή, με σκοπό την ``ημιστατική'' αναζωογόννηση της αποθηκευμένης πληροφορίας. Το σημείο R αποτελεί είσοδο ενός αντιστροφέα, I1, του οποίου την έξοδο ονομάζουμε RR. Το σημείο RR αποτελεί είσοδο δύο αντιστροφέων, των I2 και I3. Ο I2 τροφοδοτεί την πύλη διέλευσης που ελέγχεται από το σήμα refresh. Ο I3 τροφοδοτεί μιά πύλη διέλευσης που οδηγεί την αρτηρία busA, και η οποία πύλη διέλευσης ελέγχεται από το σήμα R2busA και το συμπληρωμά του. Δώστε το διάγραμμα του 1 bit του καταχωρητή σε επίπεδο στατικών πυλών και πυλών διέλευσης.

Ερώτηση: αφού οι I2 και I3 έχουν κοινή είσοδο, γιατί δεν τους αντικαθιστούμε με έναν μοναδικό αντιστροφέα; Τι κερδίζουμε με το να τροφοδοτείται ο I3 από τον I1 αντί από τον I2 (εκτός από το θέμα θετικής ή αρνητικής πολικότητας);

Εν συνεχεία, σχεδιάστε (γιά δική σας προσωπική χρήση, χωρίς να χρειάζεται να το παραδώσετε) το παραπάνω 1 bit του καταχωρητή σε επίπεδο διαγράμματος sticks, και μετά σχεδιάστε το πλήρες layout του σε Magic (θα παραδώσετε το layout σε Magic). Οι γραμμές τροφοδοσίας (GND, Vdd) καθώς και η αρτηρία busA θα διατρέχουν το κύτταρο οριζόντια, απ' άκρη σ' άκρη, σε μέταλλο. Η είσοδος inB έρχεται από αριστερά, σε μέταλλο. Τα 8 σήματα ελέγχου (ldA, ldB, refresh, R2busA, και τα συμπληρώματά τους) διατρέχουν το κύτταρο κατακόρυφα, απ' άκρη σ' άκρη, σε πολυπυρήτιο, και είναι διατεταγμένα ούτως ώστε να συνδέονται αυτόματα με τα αντίστοιχα σήματα των γειτονικών κυττάρων κατά την αντιγραφή που θα δημιουργήσει τον οκτάμπιτο καταχωρητή. Φροντίστε στη σχεδίαση σας να ακολουθήστε τους σημαντικότερους από τους κανόνες σχεδίασης: πολυπυρήτιο 2λ/2λ, διάχυση 3λ/3λ, μέταλλο(1) 3λ/3λ, επαφές 4λx4λ, διάχυση NMOS από διάχυση PMOS: 10λ. Δεν ζητούνται επαφές υποστρώματος και πυγαδιού (αν και ένα πραγματικό κύκλωμα θα έπρεπε να τις έχει).

Τέλος, σχεδιάστε σε Magic το κύτταρο που θα αποτελεί τον οκτάμπιτο καταχωρητή, το οποίο προφανώς θα χρησιμοποιεί (θα παραπέμπει στο) το παραπάνω κύτταρο του 1 bit του καταχωρητή. Φροντίστε η (κατακόρυφη) περίοδος επανάληψης (pitch) να είναι όσο μικρότερη γίνεται.


Up to the Home Page of CS-422
 
© copyright University of Crete, Greece.
Last updated: 21 Oct. 2002, by M. Katevenis.