一組暫存器能不能共用乙個時鐘電路,這樣每一位只需要6個電晶體(SRAM)?

時間 2021-06-02 18:04:54

1樓:趙申森

題主的意思我先來猜測一下。

控制訊號輸入的電路是否指時鐘訊號、置位和使能等?

節省優化是指把d觸發器x32 集成為乙個32位d觸發器x1,即降低通用性,而提高專用性來設計專用結構節省成本。具體在例子就是只用接入1路時鐘訊號

2樓:呆濤

我一下沒反應過來題主說的是啥意思…

下圖是乙個flop-flop, 也就是乙個暫存器(無復位), 題主能否在此圖上畫一下?

更新首先明確一點, 我們按照題主的定義: A電路是"可共享的", B電路是"不可共享的". 那麼凡是和D輸入相關的, 都不能共享

所以我按照題主發的圖大略的描繪了一下和D相關的路線都有哪些:

那麼實際上...

能共享的只有那兩個反相器.

那麼為什麼不共享呢?

因為反相器是在時鐘的走線上. 如果時鐘的走線拉的太長會出現明顯的時鐘不同步(也即時鐘到達Reg1 和Reg 15的時間不一樣), 容易導致setup/hold violation,以及其他時鐘相關的glitch.

題主又在題目中加入了SRAM, 那麼我們來細說一下:

維基百科上對於Register-file (暫存器堆)的解釋如下:

暫存器堆(register file)是CPU中多個暫存器組成的陣列,通常由快速的靜態隨機讀寫儲存器(SRAM)實現。這種RAM具有專門的讀埠與寫埠,可以多路併發訪問不同的暫存器。

我感覺題主的問題在於搞混了 "暫存器" 和 "D-觸發器"(D-flip-flop) , 如錯誤請糾正

暫存器是一類器件的稱呼, 用什麼方式實現取決於電路需求. 其基本功能為:在乙個(或幾個)時鐘週期內, 提供某些可變資料的高速訪問.

D-觸發器(D-flip-flop)是一種實現暫存器的方式

高速多埠 SRAM(靜態隨機讀寫儲存器)是另一種實現暫存器的方式.

CPU裡面的Register-file一般會採取高速多埠SRAM, 原因在於CPU每個時鐘週期能夠訪問的暫存器是比較固定的(一般每執行緒不超過4個?有錯請糾正...) 所以如果用D-觸發器就會浪費電晶體(乙個D-觸發器起碼要12個電晶體, 乙個SRAM單元只需要6個.

)但是D-觸發器的好處是: 假設我做了128*128個D-觸發器電路, 那麼我乙個時鐘週期就可以同時讀/寫這128*128 個單元. 但是如果我製作了128*128個SRAM單元, 每個時鐘週期能訪問的單元個數取決我同時製作了多少個讀/寫埠.

(讀/寫不可同時共用).

在CPU中, 同時鐘內訪問的單元遠遠小於暫存器個數, 所以選擇使用SRAM; 但是假設某個裝置設計了128個暫存器單元, 平均每週期需要訪問60個, 那麼就應該選用D-觸發器來製作.

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