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By Bernhard Eschermann

Diese Einführung in den funktionalen Entwurf digitaler Schaltungen behandelt Methoden zum Logik-, Steuerwerks- und Datenpfadentwurf sowie die Implementierung solcher Entwürfe in integrierten Schaltungen. Außerdem deckt sie die wesentlichen Aspekte ab, die für das Verständnis, den Einsatz und die Entwicklung entsprechender CAD-Werkzeuge wichtig sind. Das weiterführende Lehrbuch wendet sich in erster Linie an Studierende der Informatik und der Elektrotechnik; außer dem im Grundstudium aller Elektrotechnik- und Informatik-Fachbereiche vermittelten Wissen setzt es keine speziellen Grundkenntnisse voraus. Zugleich ist es für Entwickler von integrierten Schaltungen und von Entwurfswerkzeugen interessant, die einen Überblick über die Ansätze zur Automatisierung des funktionalen Entwurfs gewinnen wollen. Die Darstellung ist mit einer Vielzahl von Beispielen illustriert, Zusammenhänge werden in tabellarischen und graphischen Übersichten verdeutlicht. Übungsaufgaben am Ende der Kapitel ermöglichen die Überprüfung des Verständnisses, Hinweise auf weiterführende Literatur die Vertiefung der Stoffgebiete.

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Bei Sea-of-Gates-Schaltungen sind die Transistor-Kernzellen gleichmaBig matrixf6rmig uber die gesamte Chipoberflache verteilt. Zur Verdrahtung wird der Bereich oberhalb ungenutzter Kernzellen verwendet; damit kann die Chipflache flexibel zwischen Transistor- und Verdrahtungsflache aufgeteilt werden. Die luckenlose Aufeinanderfolge von Kernzellen erlaubt es zudem, regulare Strukturen wie Speichermatrizen flacheneffizient in eine Sea-of-Gates-Schaltung zu integrieren, wenn die Kernzelle entsprechend konzipiert wird.

Auch die Existenz von pMOS-SchaIttransistoren und Vorladephasen beeinfluBt die Schaltgeschwindigkeit. Statischer StromfluB f\ihrt zur Dissipation statischer Verlustleistung. 3: Vergleich von CMOS-Schaltungstechniken Schaltungstechnik Anzahl Transistoren pMOSSchalter Vorladetakte statischer besondere StromfluB Probleme stat. CMOS 2N ja 0 nein Pseudo-nMOS N+l nein o ja dynamo CMOS Dimensionierung N+2 nein 2 nein Kaskadierung Domino-CMOS N+4 nein 2 nein Negation NORA-CMOS ja 1 nein Verbindung bel.

Eine ahnliche Philo sophie liegt GateForest-Schaltungen [BeKH 88] zugrunde. 43b die Verdrahtung zur Realisierung einer Speicherzelle. 43c nachvollzogen werden. Der nMOS-Passtransistor links dient zum AnschluB der Speicherzelle an den Schreib-/Lese-Bus. Die Verbindung wird aktiviert (A = 1), wenn das dargestellte Speicherelement adressiert ist. Die beiden nach rechts folgenden Transistorpaare entsprechen einem Tristate-Treiber, der uber den ganz rechts plazierten Inverter riickgekoppelt ist. Wird das Signal W aktiviert (W = 1), kann bei Adressierung der Zelle (A = 1) ein neuer Inhalt vom Schreib-lLese-Bus ubernommen werden, sonst bleibt der augenblickliche Inhalt in der Ruckkopplungsschleife erhalten.

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