Puertas teóricas vs puertas reales.

Question

He pasado una década o dos transformada en virutas alrededor con puertas lógicas en papel y en varios simuladores. En este momento yo creo que tengo una buena comprensión de cómo usarlos para construir cosas. Ahora estoy interesado en construir electrónica real con este conocimiento. En teoría, la teoría y la práctica son la misma. En la práctica...

Pregunta: ¿Cómo real, físico, las puertas de la lógica se diferencian de sus teóricos primos? ¿Qué debo tener en cuenta?

A partir de mi investigación hasta el momento:

• Real gates tomar una cantidad finita de tiempo para responder a sus entradas ("propagación de retardo").
• La exacta retardo de propagación es no garantiza que sea el mismo para todas las puertas en el circuito.
• Cada salida sólo puede conducir algún número finito de entradas ("ventilador").
• "Desconectados" ≠ "lógica" baja". Ir a la lógica bajo, usted tiene que conectar a (−).
• Desconectado entradas son catastróficamente mal y hará que tu alma arda en agonía por toda la eternidad.
• No es posible construir rápido de los circuitos lógicos sin un Doctorado en la avanzada de la ingeniería eléctrica y varios miles de millones de dólares de especialista en hardware.

He olvidado algo? ¿Qué otras trampas esperan de mí?

Answer 1

La diferencia es principalmente uno de abstracción: las compuertas digitales no son simplemente de encendido/apagado, en realidad son dispositivos analógicos. La principal abstracción, que usted ha mencionado, es que a un diseñador digital puertas no tienen capacitancia. Esto tiene dos consecuencias principales: puertas interruptor de inmediato (sin inclinación) y que puede conducir a un número infinito de puertas con una salida. Tan pronto como introducir la capacitancia en la puerta, toma un tiempo finito para la carga de acumular y así hay un tiempo de conmutación y solo se puede conectar a un pequeño número de puertas de salida (fan out) como usted necesita que la corriente de carga de la bajada de los condensadores.

Esto es cierto tanto a nivel interno a los FPGAs/procesadores etc, y también a las puertas. Un completo IC reduce la capacitancia de las puertas, y las distancias, por lo tanto puede conducir más rápido que un discreto circuito.

Como se ha mencionado en los comentarios, el retardo de tiempo significa que hay escenarios en los reales de los circuitos que no se vea en un puramente simulación digital. Meta-estabilidad es un ejemplo, que se produce cuando las señales no cumplir con el programa de instalación y el tiempo de retención de los requisitos.

Usted no necesita un Doctorado, o de miles de millones de dólares, pero un par de cientos de miles de te llevaría en la línea de salida para un proceso anterior, a decir de 130 nm. La experiencia es necesaria para que el diseño ("tape out") el chip, y que usted necesita para ejecutar simulaciones en la puerta de nivel para determinar la conmutación de tensiones, diferencias de tiempo, etc. Las herramientas de simulación solos son muy, muy costoso en términos de costos de licencia y la potencia de procesamiento necesaria.