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数字硬件系统Digital Hardware System 相比之下，软件是可由硬件存储和运行的指令集。硬件之所以被称为硬件，是因为它在变化方面是 “硬 “或僵化的，而软件是 “软 “的，因为它容易改变。硬件通常由软件指挥，执行任何命令或指令。硬件和软件的组合构成了一个可用的计算系统，尽管其他系统只存在硬件。
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CS代写|数字硬件系统代写Digital Hardware System代考|Registers and Synchronization Signals
Besides the computational elements which can now be constructed from the CMOS gates according to appropriate algorithms (further discussed in Chapter 4), storage elements (registers) have been identified in section $1.4$ as an essential prerequisite to building efficient digital systems using pipelining and serial processing.
A simple circuit to store a result value for a few ms from a starting event is the tri-state output (Figure 2.14) or the output of a transmission gate driving a load capacitance (attached gate inputs). Once the output is switched to the high-impedance state, the load capacitor keeps its voltage due to the high impedance of the gate inputs and the output transistors in their ‘off’ state. Due to small residual currents, the output voltage slowly changes and needs to be refreshed by driving the output again at a minimum rate of a few $100 \mathrm{~Hz}$ if a longer storage time is required. This kind of storage element is called ‘dynamic’. If the inverter inside the tri-state output circuit can be shared between several storage elements (e.g., in a pipeline), only two transistors are required for this function.
Figure $2.15$ shows how a pipeline can be set up using dynamic storage and a periodic clock as in Figure 1.16. The required tri-state outputs can be incorporated into the compute circuits or realized as separate circuits (called dynamic ‘D latches’). The input to the compute circuits is stable during the ‘off’ phase of the clock signal when the transmission gates are high-impedance. In the ‘on’ phase they change, and the compute circuit must not follow these changes before the next ‘off’ time but output the result of the previous input just before the next ‘off’ time at the latest (the clock period must be larger than the processing time). This would hold if the compute circuit has a layered structure operated in a non-pipelined fashion.
If the output follows the input changes too fast, one can resort to using two nonoverlapping clocks, one to change the input and one to sample the output. Then the input data are still unchanged when the output gets stored. The output latch is the input latch of the next stage of the pipeline. A simple scheme is to connect two complementary clocks to every second set of output latches which, however, implies that the input ‘on’ phase cannot be used for processing (the dotted clock in Figure $2.15$ is the complementary one).
CS代写|数字硬件系统代写Digital Hardware System代考|Power Consumption and Related Design Rules
A CMOS circuit does not consume power once the output capacitance has been loaded and all digital signals have attained a steady state close to the ground level or the power supply level and transistor switches in the ‘open’ state really do not conduct. Actually a small quiescent current remains, but less than $1 \%$ of the power consumption of a system based on CMOS technology is due to it typically at the current supply voltage levels.
Another part of the total power consumption, typically about $10 \%$, is due to the fact that for gate inputs in the intermediate region between $\mathrm{L}$ and $\mathrm{H}$ both the $\mathrm{n}$-channel and $\mathrm{p}$-channel transistors conduct to some degree (Figure 2.5). Inputs from a high impedance source (e.g., a bus line) may be kept from discharging into the intermediate region by using hold circuits (Figure 2.18) but every transition from $\mathrm{L}$ to $\mathrm{H}$ or vice versa needs to pass this intermediate region. The transition times of the digital signals determine how fast this intermediate region is passed and how much power is dissipated during the transitions. Using equation (4) in section 2.1.1, they are proportional to the capacitance driven by the signal source. If $f$ are the frequency of $\mathrm{L}-\mathrm{H}$ transitions at the inverter input, $\mathrm{t}$ the time to pass between $\mathrm{L}$ to $\mathrm{H}$ and $\mathrm{j}$ the mean ‘cross-current’ in that region, then the mean current drawn from the supply is:
$$
\mathrm{I}=2^* \mathrm{j}^* \mathrm{t}^* \mathrm{f}
$$
To keep this current low, load capacitances must be kept low, and high fan-outs must be avoided. If $\mathrm{N}$ inverter inputs need to be driven by a signal, the load capacitance is proportional to $\mathrm{N}$ and the cross-current through the $\mathrm{N}$ inverters becomes proportional to $\mathrm{N}^2$. If a driver tree is implemented (Figure 2.9), about $2 \mathrm{~N}$ inverter inputs need to be driven, but the rise time is constant and the cross-current is just proportional to $\mathrm{N}$.
The major part of the power consumption is dissipated during the changes of the signals between the logic levels to charge or discharge the input and output capacitances of the gates. To charge a capacitor with the capacitance $\mathrm{C}$ from zero to the supply voltage $\mathrm{U}$, the applied charge and energy are:
$$
\mathrm{Q}=\mathrm{U}^* \mathrm{C}, \quad \mathrm{E}=\mathrm{U}^{2 *} \mathrm{C}
$$
数字硬件系统代写
CS代写|数字硬件系统代与Digital Hardware System代 羊|Registers and Synchronization Signals
除了现在可以根据适当的算法 (在第 4 章中进一步讨论) 从 CMOS 门构建的计算元素之外，存储元 素 (奇存器) 已在第1.4作为使用流水线和串行处理构建高效数字系统的必要先决条件。
一个简单的电路用于存储从开始事件起几毫秒的结果值，即三态输出（图 2.14) 或驱动负载电容的 传输门的输出 (附加的门输入)。一旦输出切换到高阻抗状态，由于栅极输入的高阻抗和处于“关闭” 状态的输出晶体管，负载电容器将保持其电压。由于残余电流很小，输出电压变化缓慢，需要以至少 几倍的速率再次驱动输出来刷新100 $\mathrm{Hz}$ 如果需要更长的存储时间。这种存储元素称为“动态”。如果 三态输出电路内的反相器可以在几个存储元件之间共享 (例如，在流水线中)，则此功能只需要两个 晶体管。
数字2.15如图 $1.16$ 所示，显示了如何使用动态存储和周期性时钟来设置管道。所需的三态输出可以 合并到计算电路中或实现为单独的电路（称为动态 “ $D$ 锁存器”）。当传输门为高阻抗时，计算电路的 输入在时钟信号的“关闭”阶段是稳定的。在“开启”阶段，它们发生变化，计算电路不得在下一个“关 闭”时间之前跟随这些变化，但最迟在下一个“关闭”时间之前输出先前输入的结果（时钟周期必须是 大于处理时间) 。如果计算电路具有以非流水线方式运行的分层结构，这将成立。
如果输出跟随输入变化太快，可以求助于使用两个非重疍时钟，一个改变输入，另一个对输出采样。 然后当输出被存储时输入数据仍然不变。输出锁存器是流水线下一级的输入锁存器。一个简单的方案 是将两个互补时钟连接到每第二组输出锁存器，然而，这意味着输入“开启”阶段不能用于处理（图中 的虚线时钟 $2.15$ 是互补的）。
CS代写数字硬件系统代写Digital Hardware System代 考|Power Consumption and Related Design Rules
一旦输出电容已加载且所有数字信号已达到接近地电平的稳态或电源电平和处于“打开”状态的晶体管 开关确实不导通， CMOS 电路就不会消耗功率。实际上仍然存在小的静态电流，但小于 $1 \%$ 基于 cMos 技术的系统的功耗是由于它通常处于当前电源电压水平。
总功耗的另一部分，通常约为 $10 \%$ ，是由于这样一个事实，即对于中间区域的门输入L和H这俩n频道和p沟道晶体管在某种程度上进行传导 (图 2.5)。通过使用保持电路 (图 2.18) 可以防止来自 高阻抗源 (例如，总线刬路) 的输入放电到中间区域，但是从L到H反之亦然需要通过这个中间区 域。数字信号的转换时间决定了通过该中间区域的速度以及转换过程中消耗的功率。使用第 2.1.1 节 中的等式 (4)，它们与信号源驱动的电容成正比。如果 $f$ 是频率 $\mathrm{L}-\mathrm{H}$ 在逆变器输入转换， $\mathrm{\nu}$ 间经 过的时间 L到H和该区域的平均“交叉电流”，则从电源汲取的平均电流为:
$$
\mathrm{I}=2^* \mathrm{j}^* \mathrm{t}^* \mathrm{f}
$$
为保持该电流较低，负载电容必须保持较低，并且必须避免高扇出。如果 $\mathrm{N}$ 逆变器输入需要由信号驱 动，负载电容正比于 $\mathrm{N}$ 和通过的交叉电流 $\mathrm{N}$ 逆变器成正比 $\mathrm{N}^2$. 如果实现了驱动树 (图 2.9)，大约 $2 \mathrm{~N}$ 逆变器输入需要被驱动，但上升时间是恒定的，横㧧正比于 $\mathrm{N}$.
功耗的主要部分在逻辑电平之间的信号变化过程中耗散，以对门的输入和输出电容充电或放电。用电 容给电容器充电 $C$ 从零到电源电压 $U$, 施加的电荷和能量为:
$$
\mathrm{Q}=\mathrm{U}^* \mathrm{C}, \quad \mathrm{E}=\mathrm{U}^{2 *} \mathrm{C}
$$
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微观经济学代写
微观经济学是主流经济学的一个分支，研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富，各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。
线性代数代写
线性代数是数学的一个分支，涉及线性方程，如：线性图，如：以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。
博弈论代写
现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼（John von Neumann）提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理，这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后，1944年，他与奥斯卡-莫根斯特恩（Oskar Morgenstern）共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书，该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论，使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。
微积分代写
微积分，最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”，是对连续变化的数学研究，就像几何学是对形状的研究，而代数是对算术运算的概括研究一样。
它有两个主要分支，微分和积分；微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率，而积分涉及数量的累积，以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系，它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。
计量经济学代写
什么是计量经济学？
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用，使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设，并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验，然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。
根据你是对测试现有理论感兴趣，还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣，计量经济学可以细分为两大类：理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。
MATLAB代写
MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中，其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括：数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发，包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统，其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题，尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题，而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问，这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展，得到了许多用户的投入。在大学环境中，它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域，MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要，工具箱允许您学习和应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数（M 文件）的综合集合，可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。