门 | GATE-CS-2017(Set 1)|问题27

本题涉及门电路的逻辑设计。给出以下逻辑电路的实现：

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其中每个方框代表一个逻辑门。该电路的输入为A, B, C, D（均为单比特输入），输出为F。假定所有门操作的延迟相同。此电路的最大工作频率为多少？

解题思路

这是一道表现出逻辑门延迟的优秀题目。通过对该电路的分析，我们可以看到：

• 最慢延迟的逻辑门是或(NOR)门。
• 如果输入的值不断发生变化，那么只有最慢的逻辑门的输出才会影响最后的输出。

因此，我们可以在不影响最终输出的情况下，选择重复使用最慢延迟的逻辑门。其中最慢的逻辑门是第一个是 NOR 门。在这种情况下，整个门电路的最大延迟等于 NOR 门的延迟。 并且，考虑到噪声和稳定性的影响，我们需要保持与门电路中最糟糕的情况相同的保护间隔。这将留给我们一定的余地，确保我们的设计是稳定的。

最终，我们可以得出以下逻辑：选择 NOR 门的输出作为一祯，它将连接到后续的两个 NOR 门中的一个。基于此，我们可以重复使用 NOR 门，以增加电路的最大的工作频率。

代码实现

本文题目涉及门电路的逻辑设计。给出以下逻辑电路的实现：

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其中每个方框代表一个逻辑门。该电路的输入为A, B, C, D（均为单比特输入），输出为F。假定所有门操作的延迟相同。此电路的最大工作频率为多少？

这是一道表现出逻辑门延迟的优秀题目。通过对该电路的分析，我们可以看到：

- 最慢延迟的逻辑门是或(NOR)门。
- 如果输入的值不断发生变化，那么只有最慢的逻辑门的输出才会影响最后的输出。

因此，我们可以在不影响最终输出的情况下，选择重复使用最慢延迟的逻辑门。其中最慢的逻辑门是第一个是 NOR 门。在这种情况下，整个门电路的最大延迟等于 NOR 门的延迟。 并且，考虑到噪声和稳定性的影响，我们需要保持与门电路中最糟糕的情况相同的保护间隔。这将留给我们一定的余地，确保我们的设计是稳定的。 

最终，我们可以得出以下逻辑：选择 NOR 门的输出作为一祯，它将连接到后续的两个 NOR 门中的一个。基于此，我们可以重复使用 NOR 门，以增加电路的最大的工作频率。