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

　　從上面的帖子中我們看到了CMOS工藝下的反相器。如果用一張圖總結(jié)一下這種設(shè)計(jì)模式就是下面的這張圖

　　注意，上面的圖片中的PUN(pullup network)和PDN(pulldown network)是互補(bǔ)的，也就是說(shuō)：同一組輸入下，要么PUN中存在VDD->輸出點(diǎn)的通路，要么PDN中存在輸出->地(VSS)的通路，這也正是互補(bǔ)(complementary)的含義。由于不存在由VDD->地的回路，所以CMOS邏輯電路沒(méi)有靜態(tài)功耗。我們說(shuō)CMOS邏輯電路是靜態(tài)(static)的，即在一組輸入下穩(wěn)定后，輸出點(diǎn)是通過(guò)一條低阻的(導(dǎo)通的MOS管的電阻大約在10k~100k數(shù)量級(jí))通路上拉到VDD或下拉到地的。由于這樣的低阻通路是存在的，所以CMOS電路受外界干擾較小，特別受漏電的影響較小(因?yàn)殡娫茨芟蚱溲a(bǔ)充失掉的電荷)，這使得CMOS數(shù)字電路成為最穩(wěn)定、最可靠的電路之一。下面我貼兩張最常用的邏輯門(mén)：2輸入NAND和2輸入NOR的CMOS實(shí)現(xiàn)：

　　下面的內(nèi)容是最后的背景知識(shí)。

　　所有以上的分析中我們都在討論電路的靜態(tài)特性，即輸入穩(wěn)定相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后與輸出的關(guān)系。而在IC的設(shè)計(jì)中，我們不僅僅關(guān)心一個(gè)電路功能的正確性(correctness),健壯性(robustness)還關(guān)心其性能(performance)，即其在單位時(shí)間內(nèi)正確地處理的輸入信息量的多少。為此我們不得不引入MOSFET管的一些細(xì)節(jié)以討論其動(dòng)態(tài)特性(dynamic behavior)，看看下面這張稍顯復(fù)雜的圖。

　　注意圖中的六個(gè)電容。這些電容是MOSFET管的寄生參數(shù)(parasitic parameter)，它們的引入不可避免的，因?yàn)橄噜彽膶?dǎo)體之間必然會(huì)產(chǎn)生電容。