
【计】 large digital circuits
big; great; large
【医】 macro-; magnum; makro-; megalo-
model; mould; type
【医】 form; habit; habitus; pattern; series; Ty.; type
【经】 type
【计】 digital circuit
大型数字电路(Large-Scale Digital Circuit)指由大量逻辑门(Logic Gates)和存储元件(Memory Elements)集成在单一芯片上,实现复杂逻辑运算、数据处理或控制功能的电子系统。其核心特征包括:
通过多级流水线(Pipelining)或并行计算单元(如GPU中的CUDA核心)实现高速数据处理,典型应用于数据中心加速卡和AI芯片。
采用模块化设计(Modular Design):顶层系统由功能模块(如ALU、控制器)构成,底层由标准单元库(Standard Cell Library)中的基本逻辑门实现。
应用领域 | 代表器件 | 功能实例 |
---|---|---|
微处理器 | CPU/GPU | 指令执行、浮点运算 |
通信系统 | FPGA/ASIC | 5G基带信号处理 |
存储设备 | DRAM控制器 | 高速数据缓存管理 |
参数 | 典型值/范围 | 影响维度 |
---|---|---|
时钟频率 | 1GHz - 5GHz | 运算速度 |
功耗密度 | 50-100W/cm² (先进制程) | 散热设计 |
门延迟 | <10ps (7nm工艺) | 时序性能 |
权威参考来源:
- 《数字集成电路设计透视》(Jan M. Rabaey著)第3章VLSI架构设计
- IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems (VOL. 31, 2023) 关于低功耗设计综述
- 台积电7nm制程技术白皮书(TSMC N7 Process Documentation)
大型数字电路是指由大量逻辑单元和功能模块组成的复杂数字系统,能够处理高复杂度、高速度、大信息量的数字信号。以下从定义、组成、特点和应用四方面进行解释:
定义与核心功能
大型数字电路属于数字电路的扩展形态,其本质仍遵循数字电路的基本原理,即通过逻辑门电路对二进制信号(0和1)进行算术运算和逻辑运算。与传统小型数字电路相比,其核心差异体现在规模复杂度上,通常包含数百万甚至数十亿个逻辑门和存储单元,例如现代CPU、FPGA芯片等。
关键组成要素
显著特性
典型应用场景
主要服务于需要处理海量数据的领域:
需要说明的是,大型数字电路的设计需要综合考虑功耗、散热、信号完整性等工程挑战,常采用分层设计和EDA工具进行验证。更多技术细节可参考数字集成电路设计相关专著。
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