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精选优质文档-倾情为你奉上四、 简答题1简述EDA技术的发展历程? 2什么是EDA技术?3在EDA技术中,什么是自顶向下的设计方法?4自顶向下的设计方法有什么重要意义?5简要说明目前现代数字系统的发展趋势是什么?6简述现代数字系统设计流程。7简述原理图设计法设计流程。8简述原理图设计法设计方法的优缺点。9什么是综合?综合的步骤是什么?10什么是基于平台的设计?现有平台分为哪几个类型?11目前,目前数字专用集成电路的设计主要采用三种方式?各有什么特点?12什么是SOC技术含义是什么?什么是SOPC?13SOPC技术含义是什么?SOPC技术和SOC技术的区别是什么?14SOPC技术是指什么?SOPC的技术优势是什么?15简要说明一下功能仿真和时序仿真的异同。设计过程中如果只做功能仿真,不做时序仿真,设计的正确性是否能得到保证?16综合完成的主要工作是什么?实现(Implement)完成的主要工作是什么?17主要的HDL语言是哪两种?Verilog HDL 语言的特点是什么?18简述阻塞赋值与非阻塞赋值的不同。19简述过程赋值和连续赋值的区别。20什么叫做IP核?IP在设计中的作用是什么?21什么是IP软核,它的特点是什么?22根据有效形式将IP分为哪几类?根据功能方面的划分分为哪两类?23比较基于查找表的FPGA和CPLD系统结构和性能上有何不同?24什么是数据流级建模?什么是行为级建模?25timescale指令的作用是什么。26采用HDL完成设计后,必须应用测试程序(testbench)对设计的正确性进行验证。测27什么是FPGA,CPLD?他们分别是基于什么结构的可编程逻辑结构? 28CPLD是基于什么结构的可编程逻辑器件?其基本结构由哪几部分组成。29FPGA是于什么结构的可编程逻辑器件?其基本结构由哪几部分组成。30PLD器件按照编程方式不同,可以分为哪几类?31解释编程与配置这两个概念。32说明FPGA配置有哪些模式,主动配置和从动配置的主要区别是什么?33为什么在FPGA构成的数字系统中要配备一个PROM或E2PROM?1答:(1)二十世纪70年代,产生了第一代EDA工具。(2)到了80年代,为了适应电子产品在规模和制作上的需要,应运出现了以计算机仿真和自动布线为核心技术的第二代EDA技术。(3)90年代后,随着科学技术的发展,出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术。2答:EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,对系统功能进行描述完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。3答:自顶向下首先从系统设计入手,在顶层进行功能划分和结构设计,并在系统级采用仿真手段验证设计的正确性,然后再逐级设计低层的结构,实现从设计、仿真、测试一体化。其方案的验证与设计、电路与PCB设计专用集成电路设计等都由电子系统设计师借助于EDA工具完成。4答:(1)基于PLD硬件和EDA工具支撑;(2)采用逐级仿真技术,以便及早发现问题修改设计方案;(3)基于网上设计技术使全球设计者设计成果共享,设计成果的再利用得到保证。(4)复杂系统的设计规模和效率大幅度提高。(5)在选择器件的类型、规模、硬件结构等方面具有更大的自由度。5答:(1)电子设计最优化(EDO);(2) 在线可“重构”技术。6答:设计准备、设计输入、设计处理、器件编程以及相应的功能仿真、时序仿真和器件测试三个设计验证过程。7答:具体设计流程包括设计输入、功能仿真、综合、综合后仿真、约束设置、实现、布局布线后仿真、生成配置文件与配置FPGA8答:主要优点是容易实现仿真,便于信号的观察和电路的调整。原理图设计方法直观、易学。但当系统功能较复杂时,原理图输入方式效率低,它适应于不太复杂的小系统和复杂系统的综合设计。9答:将硬件描述语言转化成硬件电路的过程叫综合。综合主要有三个步骤:转化,优化,映射。10答:基于平台的设计方法是近几年提出的SOC软硬件协同设计新方法,是基于块的设计BBD方法的延伸,它扩展了设计重用的理念,强调系统级复用,包含了时序驱动的设计和BBD的各种技术,支持软硬件协同设计,提供系统级的算法和结构分析。现有的设计平台分为四类:完整的应用平台;以处理器为中心的平台;以片内通信构造为中心的平台;完整的可编程平台。11答:(1)全定制设计或基于标准单元的设计。所有的工艺掩模都需要从头设计,可以最大限度地实现电路性能的优化。然而,由于其设计周期很长,设计时间和成本非常高,市场风险也非常大。(2)半定制设计或基于标准门阵列的设计。采用标准门阵列进行初步设计,待设计通过验证后,再对各局部功能单元进行优化(3)基于可编程逻辑器件PLD的设计。PLD的设计不需要制作任何掩模,基本不考虑布局布线问题,设计成本低,设计周期短,设计的风险低。12答:SOC就是将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口) 、数据通路、与外部系统的数据接口等部件集成在单一芯片上。SOPC就是基于可编程逻辑器件的SOC设计方案13答:SOPC技术是以可编程逻辑器件PLD取代ASIC,更加灵活、高效的技术SOC解决方案。SSOPC与SOC的区别就是FPGA与ASIC的区别。SOPC是SOC发展的新阶段,代表了当今电子设计的发展方向。其基本特征是设计人员采用自顶向下的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,最后系统的核心电路在可编程器件上实现。14答:SOPC技术是以可编程逻辑器件PLD取代ASIC,更加灵活、高效的技术SOC解决方案。SOPC的技术优势:(1)运用嵌入的微处理器软核;(2)采用先进的EDA开发工具;(3)由于连接延迟时间的缩短,SOPC可以提供增强的性能,而且由于封装体积的减小,产品尺寸也减小。15答:仿功能仿真用于验证设计的逻辑功能。它是在设计输入完成之后,选择具体器件进行编译之前进行的逻辑功能验证,不包含延时信息。 时序仿真是在选择了具体器件并完成布局、布线之后进行的快速时序检验,并可对设计性能作整体上的分析。由于不同器件的内部延时不一样,不同的布局、布线方案会给延时造成不同的影响。 只做功能仿真,不做时序仿真,设计的正确性是不能得到保证。16答:综合的主要工作将硬件描述语言转化成硬件电路。实现(Implement)是指将综合输出的逻辑网表翻译成所选器件的底层模块与硬件原语,将设计映射到器件结构上,进行布局布线,达到在选定器件上实现设计的目的17答:VHDL和Verilog HDL。Verilog HDL语言允许用户在不同的抽象层次上对电路进行建模,底层描述能力较强。18答:阻塞赋值: =;必须是阻塞赋值完成后,才进行下一条语句的执行;赋值一旦完成,等号左边的变量值立刻发生变化 非阻塞赋值 =,非阻塞赋值在赋值开始时计算表达式右边的值,到了本次仿真周期结束时才更新被赋值变量(即赋值不立刻生效);非阻塞赋值允许块中其他语句的同时执行。在同一个顺序块中,非阻塞赋值表达式的书写顺序,不影响赋值的结果。19答:过程赋值和连续赋值的区别:过程赋值连续赋值无关键字(过程连续赋值除外)关键字assign用“= ”和“=”赋值只能用“=”赋值只能出现initial和always语句中不能出现initial和always语句中用于驱动寄存器用于驱动网线20答:IP是指知识产权芯核。IP核是可以完成特定电路功能的模块,在设计电路时可以将IP核看做黑匣子,只需保证IP模块与外部电路的接口,无需关心其内部操作。利用IP核还可以使设计师不必了解设计芯片所需要的所有技术,降低了芯片设计的技术难度。IP核与工业产品不同,调用IP核能避免重复劳动,大大减轻工程师的负担,且复制IP核是不需要花费任何代价的。21答:软核是以可综合的寄存器传输级(RTL)描述或通用库元件的网表形式提供的可重用的IP模块。特点:软核的使用者要负责实际的实现和布图,它的优势是对工艺技术的适应性很强,方便地移植。由于软核设计以高层次表示,因而软IP易于重定目标和重配置,然而预测软IP的时序、面积与功率诸方面的性能较困难。22答:有效形式分:软核、固核和硬核。功能划分:嵌入式IP核与通用IP模块。23答:FPGA和CPLD系统结构比较:性能指标CPLDFPGA集成规模小(万门)大(百万门)逻辑单元大(PAL结构)小(PROM)结构互连方式集总总线分段总线、专用互连编程工艺EPROM、E2ROM、FLASHSRAM编程类型ROM、信息固定RAM、可实时重构性能:逻辑电路在中小规模范围内,选用CPLD价格较便宜,能直接用于系统。各系统的CPLD器件的逻辑规模覆盖面属中小规模,器件有很宽的可选范围,上市速度快,市场风险小。对于大规模的逻辑电路设计,则多采用FPGA。因为从逻辑规模上讲,FPGA覆盖了大中规模范围。24答:数据流级建模是描述数据在寄存器之间流动和处理的过程。行为级建模在更高层次对系统功能和数据流进行描述。25答:在Verilog HDL 模型中,所有时延都用单位时间表述。使用timescale编译器指令将单位时间与实际时间相关联。用于定义仿真时间、延迟时间的单位和时延精度。26答:(1)产生模拟激励(波形);(2)将模拟的输入激励加入到被测试模块端口并观测其输出响应;(3)将被测模块的输出与期望值进行比较,验证设计的正确与否。27答:FPGA是现场可编程门阵列,CPLD中文全称是复杂可编程逻辑器件。其中CPLD是基于乘积项的可编程逻辑结构,FPGA是基于查找表的可编程逻辑结构。28答:CPLD是基于乘积项的可编程结构,基本构成:逻辑阵列块LAB、宏单元、扩展乘积项、可编程连线阵列、I/O控制器。29答:FPGA是基于SRAM查找表的可编程结构。FPGA的核心部分是逻辑单元阵列LCA,LCA是由内部逻辑块矩阵和周围I/O接口模块组成。LCA内部连线在逻辑块的行列之间,占据逻辑块I/O接口模块之间的通道,可以由可编程开关以任意方式连接形成逻辑单元之间的互连。30答:PLD器件按照编程方式不同,可以分为熔丝(Fuse)或反熔丝开关、浮栅编程技术、SRAM配置存储器31答:基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash 技术的CPLD 的在系统下载称为编程(Program);编程过程就是把编程数据写入E2CMOS单元阵列的过程。而把基于SRAM查找表结构的 FPGA 的在系统下载称为配置(Configure)。32答:分为:从动串行模式、从动并行模式、主动串行、主动并行、JTAG模式。主动配置由可编程器件引导配置过程,从动配置则由外部处理器控制配置过程。33 答: 因为常用 的FPGA的结构是基于SRAM的,掉电后芯片内的 信息将消失,所以配备一个PROM或E2PROM,使得上电后,FPGA的信息由外部加载到芯片中,使得FPGA成为用户需要功能的芯片。七、程序分析与设计1.设计7人投票表决器,当大于等于4票时输出为1,否则为0。2.试描述一个具有循环左移和循环右移功能的8位串入并出移位寄存器。3.试描述一个能实现2倍分频功能的模块。4.?试描述一个异步复位、二十进制的减法计数器。5.试描述一个带进位输入、输出的4位全加器,其中端口:A、B为加数,CIN为进位输入,S为加和,COUT为进位输出。6.试描述一个
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