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组合逻辑电路是数字电路系统的重要组成部分,同时也是时序电路的重要组成部分之一。组合逻辑电路特征分析对数字逻辑电路系统综合与分析都具有十分重要的意义。冒险和竞争是组合逻辑电路的重要特性之一,是复杂逻辑系统设计、分析和综合中的一个重要研究内容,也是EDA工具的重要内容。如何有效地防止冒险与竞争,是复杂组合逻辑电路乃至时序电路分析、设计与综合中的重要问题。学术界提出了各种不同的方法用于处理冒险与竞争问题,但由于集成电路技术的发展,冒险与竞争问题一直没有得到有效解决。
本文基于组合逻辑电路实现结构,对冒险与竞争问题的分析方法进行了以下讨论:
1)讨论组合逻辑电路中冒险竞争的表现、形成原因及现有的检测和消除方法。
2)讨论现有主要的最长路径搜索方法——OBDD法,并给出一种新的最长路径搜索算法。该算法以图论为数学基础进行建模,首先将组合逻辑电路抽象为映射图G(V,E),其中V(G)表示图中的顶点集合,其中元素代表电路中的信号;E(G)是与V(G)不相交的集合,表示图中的边集合,其中元素代表电路中的逻辑门,其权值为相应逻辑门的转换时间。根据影射图G(V,E)得到关联矩阵A,这是最长路径搜索算法的运算基础。在此基础上对电路中的信号进行分级,通过分级分析来判断电路是否存在冒险与竞争的可能,并最终得到电路最大延迟时间Tmax和最长延迟路径L,其中L阵为最长延迟路径矩阵。
3)用C语言编制软件,实现了最长路径搜索算法,并以T3138为实例对软件和算法进行了验证。该软件可根据设计结果网表建立组合逻辑模型,实现电路的自动分级、最长延迟路径搜索及延迟计算,可以作为电路门级实时性分析中优化限制条件的选择方法。
本文第1章对研究问题进行概括分析,提出了分析的基本概念;第2章讨论了图论的有关概念和分析原理;第3章对复杂组合电路的健壮性问题进行了分析,提出了健壮性分析模型;第4章对现有路径检测和健壮性分析算法进行了讨论,提出了一种基于图论的简单分析算法;第5章提出最长路径算法的实现方法,并通过实例进行了验证分析。