नंद द्वार सस्ते क्यों हैं?

Question

मेरे डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स लैब्स और लेक्चर में हमें NAND गेट्स से चीजों को आजमाने और बनाने के लिए कहा जाता है, क्योंकि वे सबसे सस्ते तरह के गेट खरीदने के लिए उपलब्ध हैं। ऐसा क्यों है? खरीदने के लिए एक OR / AND गेट सबसे सस्ता क्यों नहीं है?

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मुझे यकीन नहीं है कि आपका आधार सही है। आपको NAND गेट से चीजें बनाने के लिए नहीं कहा जाता क्योंकि वे सस्ते होते हैं; आपको ऐसा करने के लिए कहा गया है क्योंकि यह शिक्षाप्रद है। कोई भी कभी भी NAND गेट से चिप पर इनवर्टर का निर्माण नहीं करेगा, वे सिर्फ इनवर्टर का निर्माण करेंगे। मुझे संदेह है कि डीआईपी पैकेज बहुत सस्ते हैं, या तो।

— एंडोलिथ

@endolith नहीं मैंने प्रश्न के पीछे तर्क दिया (ऐसे प्रश्नों का उत्तर देने से नफरत है जिनका कोई अर्थ नहीं है) और यह एक कारण था जो मुझे दिया गया था, लेकिन इसने मुझे सोचना छोड़ दिया।

— डीन

डिजिटल सिस्टम को डिजाइन करने का आधुनिक तरीका एक व्यवहार विनिर्देश (वीएचडीएल या वेरिलॉग में) लिखना है और संश्लेषण उपकरण को फाटकों का उपयोग करने के बारे में चिंता करने दें।

— drxzcl

Answer 1

नंद द्वार सस्ते हैं क्योंकि उनमें से कई 1980 के दशक के आसपास पड़े हैं।

गंभीरता से, हालांकि, एक NAND गेट सबसे सरल लॉजिक गेट के बारे में है। आप इसे मल्टी-इनपुट इन्वर्टर के रूप में सोच सकते हैं। विद्युत रूप से, ठीक यही टीटीएल नंद द्वार हैं। प्रत्येक इनपुट इनपुट ट्रांजिस्टर में जोड़ा गया एक और एमिटर है। बाकी सर्किट सिर्फ एक इन्वर्टर है। यह CMOS में अलग है, लेकिन एक NAND गेट अभी भी बहुत सरल है।

चूंकि चिप्स को कुछ ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, इसलिए वे छोटे हो सकते हैं, जो उन्हें प्रति सिलिकॉन वेफर के बहुत सारे की अनुमति देता है, जो उन्हें सस्ता बनाता है।

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सबसे कम ट्रांजिस्टर के लिए +1। जबकि लागत चालक वे नहीं थे, यही कारण है कि नंद कम लागत वाले हैं तो अन्य बुनियादी तर्क जैसे कि AND और gates।

— जिम सी।

CMOS में, एक नहीं गेट 2 ट्रांजिस्टर (सबसे कम ट्रांजिस्टर-कॉस्ट गेट) है, नंद और NOR को 4 ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है। किसी भी अन्य द्वार को 6 ट्रांजिस्टर या अधिक की आवश्यकता होती है।

— आर्टुरो गुरोला

@JC: यह अभी भी स्पष्ट नहीं करता है कि NOR का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है (यदि यह एक तथ्य है)। उनके पास ट्रांजिस्टर की समान संख्या है।

— फेडरिको रूसो

@romkyns उत्तर ने उन कारणों को संबोधित किया कि NOR का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है जो इसे इस से बेहतर उत्तर देता है। क्योंकि समतुल्य वर्तमान पीएमओएस ~ एनएमओएस के आकार से दोगुने हैं, एक सीएमओएस नंद की टोपोलॉजी खुद एक सीएमओएस एनआर से एक छोटे से क्षेत्र में उधार देती है। NAND और NOR CMOS टोपोलॉजी के लिए यहां देखें: iclayoutonline.com/Education/CMOSIntro/intropart4.asp

— horta

Answer 2

यह कहा जा सकता है कि एक कारण यह है कि CMOS सर्किट में, एक NAND गेट एक NOR गेट की तुलना में छोटा, क्षेत्र-वार और तेज दोनों होता है, जबकि AND और OR गेट्स के लिए एक स्पष्ट इन्वर्टर सर्किट की आवश्यकता होती है जो आकार में NAND / के बराबर होती है और न ही। तो CMOS में, NAND एक छोटा सा सस्ता है।

यह nMOS के बारे में सच नहीं है (यह वहाँ दूसरा तरीका है), और सबसे निश्चित रूप से 74x श्रृंखला की तरह पैक किए गए फाटकों पर लागू नहीं होता है - पैकेजिंग और अन्य ओवरहेड्स की लागत से क्षेत्र की लागत पूरी तरह से ग्रहण हो जाती है।

संदर्भ: पीटर रॉबिन्सन द्वारा वीएलएसआई डिज़ाइन , पृष्ठ.14, "सीएमओएस में, एनएएनडी गेट में नॉर गेट की तुलना में बेहतर गति और क्षेत्र की विशेषताएं हैं"।

संदर्भ 2: यहाँ , विरोधाभास: "CMOS में, NOR गेट में श्रृंखला में दो pMOS हैं जो छिद्रों की खराब गतिशीलता के कारण इसे धीमा कर रहे हैं।"

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एक NOR बस एक नंद उल्टा है। यह बड़ा नहीं है, न ही धीमा।

— फेडरिको रूसो

@FedericoRusso ने मेरे दावे का समर्थन करने के लिए एक संदर्भ जोड़ा। ध्यान रहे, इस उत्तर का मुख्य बिंदु NAND / NOR की तुलना AND / OR से करना था, NAND से NOR तक नहीं।

— रोमन स्टार्कोव

@FedericoRusso: मान लीजिए कि एक इनवर्टर को वांछित स्विचिंग गति प्राप्त करने के लिए आकार 1 के NMOS ट्रांजिस्टर और आकार 2 के एक PMOS ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होगी। समान गति के एक दो-इनपुट नंद गेट को आकार दो के दो (समानांतर-वायर्ड) पीएमओएस दो और दो (श्रृंखला-वायर्ड) एनएमओएस गेट्स के आकार 2 (कुल आकार 8) की आवश्यकता होगी। दो-इनपुट NOR गेट के लिए आकार 4 के दो श्रृंखला-वायर्ड PMOS गेट्स और आकार 2 के दो समानांतर-वायर्ड NMOS गेट्स (कुल आकार 12) की आवश्यकता होगी।

— सुपरकैट

Answer 3

कोई भी तार्किक कार्य NAND (या NOR) द्वार, यहां तक ​​कि पूर्ण सिस्टम से बनाया जा सकता है। OR और Gates की कीमत NANDs के समान है, लेकिन आपको इनवर्टर की भी आवश्यकता है। 1,000 NAND गेट ORs, ANDs और इनवर्टर के मिश्रण से सस्ते होंगे।

सीमौर क्रे ने इसी कारण से ECL NOR गेट्स से अपने क्रे सुपर-कंप्यूटरों का निर्माण किया।

Answer 4

अभी तक उल्लेख नहीं किए गए कुछ बिंदु:

1. TTL तर्क में, जो MOS- आधारित तर्क पूरी तरह से संभालने से पहले "सामान्य" प्रकार हुआ करता था, एक दो-इनपुट NAND गेट के लिए चार ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, जिनमें से एक में दो एमिटर होते हैं; दो-इनपुट NOR गेट के लिए छह ट्रांजिस्टर (प्रत्येक एक एमिटर के साथ) की आवश्यकता होगी। आम तौर पर, एक एन-इनपुट नंद गेट को चार ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, जिनमें से एक में एन एमिटर होते हैं; एन-इनपुट NOR गेट के लिए 2N + 2 ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होगी।
2. NMOS तर्क में, एक N- इनपुट गेट, चाहे NAND, NOR, या उसके कुछ संयोजन (अंत में केवल एक व्युत्क्रम के साथ) को N ट्रांजिस्टर और एक अवरोधक की आवश्यकता होगी। NMOS में, NOR गेट NAND गेट्स की तुलना में थोड़ा तेज़ हैं।
3. CMOS तर्क में, एक एन-इनपुट गेट, चाहे NAND, NOR, या उसके कुछ संयोजन (अंत में केवल एक ही व्युत्क्रम के साथ), आमतौर पर N PMOS ट्रांजिस्टर और N NMOS ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होगी। एक नंद द्वार एक "उच्च" उत्पादन करने के लिए एक नॉर गेट की तुलना में थोड़ा तेज़ होगा, अंतर के साथ अधिक स्पष्ट हो जाएगा क्योंकि इनपुट की संख्या बढ़ जाती है। एक NOR गेट, हालांकि, NAND गेट की तुलना में "कम" आउटपुट के लिए थोड़ा तेज़ होगा। चूंकि सीएमओएस तकनीक है, बाकी सभी समान हैं, कम संकेतों की तुलना में उच्च संकेतों को आउटपुट करने के लिए थोड़ा धीमा, एक एनएएनडी गेट में कुछ अधिक "संतुलित" आउटपुट समय हो सकता है।
4. अधिकांश CPLD डिज़ाइनों में, मौलिक लॉजिक ब्लॉक में कई-इनपुट NAND गेट्स (जहाँ इनपुट कनेक्ट या डिस्कनेक्ट हो सकते हैं) का एक समूह होता है, जिसके आउटपुट कई-इनपुट NAND गेटों का एक समूह बनाते हैं। ध्यान दें कि आम तौर पर दस्तावेज़ीकरण "AND" का एक गुच्छा दिखाता है, जो "OR" के एक समूह को चलाता है, लेकिन NANDs ड्राइविंग NANDs को ANDs ड्राइविंग ORs के समान व्यवहार प्राप्त होगा, लेकिन कम व्युत्क्रम के साथ, क्योंकि NAND गेट न केवल है एक और एक औंधा उत्पादन के साथ, लेकिन एक के साथ एक ही व्यवहार करता है या उलटा इनपुट के साथ। बेटा ANDs और ORs लेते हैं, ANDs के आउटपुट और ORs के इनपुट को उल्टा करते हैं (जो एक कर सकता है, क्योंकि दो आक्रमण रद्द हो जाते हैं), और एक NANDs ड्राइविंग NANDs के साथ छोड़ दिया जाता है।

कोई भी लॉजिक डिजाइन जो तीन-राज्य तर्क या इष्टतम गति की इच्छा नहीं करता है, पूरी तरह से एनएएनडी गेट्स के साथ लागू किया जा सकता है। यह सुझाव नहीं है कि नंद द्वार हमेशा चीजों को लागू करने का सबसे व्यावहारिक तरीका है। एक विशिष्ट या गेट, उदाहरण के लिए, सीएमओएस में कुल सोलह ट्रांजिस्टर का प्रतिनिधित्व करने के लिए चार दो-इनपुट नंद द्वार बनाए जाएंगे। यदि कोई CMOS अनन्य-OR गेट को सीधे ट्रांजिस्टर से बाहर बनाता है, तो भी, काम आठ के साथ किया जा सकता है।

Answer 5

मुझे लगता है कि एक प्राकृतिक उलटा याद है। तो एक और गेट को एक अतिरिक्त इन्वर्टर की आवश्यकता होगी लेकिन NAND नहीं। या मैं गलत हो सकता है ...

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एक अतिरिक्त उलटा है, लेकिन कोई अंत में सिर्फ एक व्युत्क्रम के साथ "और" और "या" द्वार का संयोजन बना सकता है। उदाहरण के लिए, कोई भी (ए और बी) या (बी और सी) या (ए और सी) की गणना करने के लिए एक सीएमओ गेट का निर्माण कर सकता है, एक एकल उलटा के साथ, छह पी-चैनल एफईटी का उपयोग करके (आउटपुट उत्पन्न करने के लिए सही है) ") और छह एन-चैनल FETs (आउटपुट" झूठा "उत्पन्न करने के लिए)। वास्तव में, कोई भी कार्य पांच ट्रांजिस्टर के साथ कर सकता है, हालांकि परिणामी सर्किट का विश्लेषण अधिक कठिन होगा।

— सुपरकैट

Answer 6

सरल होने के साथ-साथ, NAND गेटों का उपयोग अन्य सभी गेटों के स्थान पर किया जा सकता है, इसलिए, जब कंपनियां थोक में खरीदती हैं, तो वे केवल NAND गेट्स ही खरीदती हैं क्योंकि उनका उपयोग हर चीज के लिए किया जा सकता है। यह उन्हें भंडारण स्थान और थोक में सस्ता बचाता है। इसलिए, निर्माता प्रवृत्ति का पालन करते हैं - अधिक मांग उन्हें भविष्य के मुनाफे को बढ़ाने के लिए कीमत में कमी करने की अनुमति देती है।

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यह कुछ भी नहीं जोड़ता है जो पहले से ही पिछले उत्तरों में नहीं कहा गया था।

— द फोटॉन