logic - 基本 AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR 门的延迟时间有什么区别？

Question

1-1 基本逻辑门的延迟时间有何不同？

我发现 NAND 和 NOR 门在数字电路设计中是首选，因为它可以缩短延迟时间，而且 AND 和 OR 门甚至可以用 NOT 和 NAND/NOR 门来实现。

1-2 AND、OR、NOT 门之间的延迟时间是否存在设定或已知差异？

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对于典型的 fpga（基于 LUT 的逻辑元素），根本没有区别。单个单元格可以根据其结果真值表实现复杂的功能，并且多个表达式可能会折叠到单个单元格中，因此您甚至找不到单个和/或/不是“门”。

ASIC 可能会有所不同，我不知道。但是在典型的 fpga 中没有门，有基于 ram 的查找表，实现其输入的复杂功能 - 4-6 个输入，而不仅仅是 2 个。

您会发现，在足够大的设计中，路由成本远高于单个逻辑单元中的延迟。

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如果您查看这些不同的门是如何构建的，您会发现一些差异的原因。逆变器由一个上拉晶体管和一个下拉晶体管组成。这是最简单的门，因此可能是最快的。NAND具有两个串联的下拉器件和两个并联的上拉晶体管。NOR基本上与NAND相反。是的：AND 通常只是 NAND + 反相器。

两个晶体管串联时，路径的导通电阻会更高（使其更慢），连接到单个节点的晶体管数量会增加俘获负载（使其更慢）。您可以通过使用更大的晶体管（具有更低的导通电阻）使事情变得更快，但这会增加驱动它的任何单元的负载，从而减慢该单元的速度。

这是一个很大的优化问题，您可能不应该尝试自己解决。这就是 EDA 工具的用途。

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