Un modelo formal para simular circuitos lógicos MOS a nivel de interruptores

Fuentes: A Formal Model for Switch-Level MOS Logic Simulation

La tesis de Randal Everitt Bryant, presentada en 1981 en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, desarrolla un modelo formal para simular circuitos integrados lógicos MOS a nivel de interruptores. Este enfoque representa los transistores como elementos que pueden estar abiertos, cerrados o en estado desconocido, mientras que los nodos adoptan los valores lógicos 0, 1 o X. Así, es posible analizar elementos que los modelos basados exclusivamente en puertas booleanas no representan con precisión, como transistores de paso bidireccionales, almacenamiento dinámico, buses y reparto de carga.

El modelo asigna discretamente la fuerza de los transistores y el tamaño de los nodos. Aunque simplifica el comportamiento eléctrico e ignora las tensiones intermedias y la velocidad con la que los nodos alcanzan su estado final, permite describir el comportamiento lógico de diseños ratioed, complementarios y ratioless. La red de interruptores puede extraerse de forma relativamente directa de la especificación de las máscaras del circuito mediante un programa informático.

Bryant introduce la función de estado objetivo, que determina los valores lógicos que alcanzarían los nodos si todos los transistores mantuvieran indefinidamente sus estados iniciales. Para caracterizar cada nodo emplea señales lógicas, equivalentes en este marco a una representación compuesta de la red que actúa sobre él. Estas señales se organizan mediante un álgebra discreta basada en operaciones inspiradas en transformaciones elementales de la red.

A partir de conceptos de álgebra abstracta y teoría de redes, la tesis deriva algoritmos para calcular los estados de redes simétricas y generales. El método resultante ofrece mayor generalidad, velocidad y capacidad de análisis que las técnicas anteriores, y sienta las bases para la simulación lógica, el análisis de temporización y el estudio de sistemas MOS de gran escala.