EDA技术实用教程习题答案——潘松黄继业资料

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1、EDAEDA 技术实用教程技术实用教程 潘松 黄继业 第一章第一章 1-11-1 EDAEDA 技术与技术与 ASICASIC 设计和设计和 FPGAFPGA 开发有什么关系开发有什么关系? ? 答：利用答：利用 EDAEDA 技术技术进行进行电子系统设计电子系统设计的最后目标是完成的最后目标是完成专用集成电路专用集成电路 ASICASIC 的设计和实现的设计和实现；FPGAFPGA 和和 CPLDCPLD 是实现这一途径的是实现这一途径的主流主流 器件器件。FPGAFPGA 和和 CPLDCPLD 通常也被称为通常也被称为可编程专用可编程专用 ICIC，或，或可编程可编程 ASICASIC。

2、FPGAFPGA 和和 CPLDCPLD 的应用是的应用是 EDAEDA 技术有机融合软硬件电子设计技术、技术有机融合软硬件电子设计技术、 SoCSoC（片上系统）和（片上系统）和 ASICASIC 设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。 1-21-2 与软件描述语言相比，与软件描述语言相比，VHDLVHDL 有什么特点有什么特点? ? 答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定 CPUCPU 的机器代码，这种代码仅限于这种的机器代码，这种代码仅限于这种 CPUCPU 而不能移植，并且机器代码不代表硬件结而不能

3、移植，并且机器代码不代表硬件结 构，更不能改变构，更不能改变 CPUCPU 的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。综合器综合器将将 VHDLVHDL 程序转化程序转化的目标是底层的电路结构的目标是底层的电路结构网网 表文件表文件，这种满足，这种满足 VHDLVHDL 设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。综合器在将设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。综合器在将 VHDL(VHDL(硬件描述硬件描述 语言语言) )表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明

4、显的表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的，它不是机械的一一对应式的“翻译翻译” ，而是根，而是根 据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 l-3l-3 什么是综合什么是综合? ?有哪些类型有哪些类型? ?综合在电子设计自动化中的地位是什么综合在电子设计自动化中的地位是什么? ? 什么是综合什么是综合? ? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能

5、层次表达的电子系统用行为和功能层次表达的电子系统转换为转换为低层次低层次的便于的便于具体实现具体实现 的模块组合装配的模块组合装配的过程。的过程。 有哪些类型有哪些类型? ? 答：答：(1)(1)从自然语言转换到从自然语言转换到 VHDLVHDL 语言算法表示，即语言算法表示，即自然语言综合自然语言综合。(2)(2)从算法表示转换到寄存器传输级从算法表示转换到寄存器传输级 (RegisterTransport(RegisterTransport LevelLevel，RTL)RTL)，即从行为域到结构域的综合，即，即从行为域到结构域的综合，即行为综合行为综合。(3)(3)从从 RTLRTL 级

6、表示转换到逻辑门级表示转换到逻辑门( (包括触发器包括触发器) )的表示，的表示， 即即逻辑综合逻辑综合。(4)(4)从逻辑门表示转换到版图表示从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC(ASIC 设计设计) )，或转换到，或转换到 FPGAFPGA 的配置网表文件，可称为的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合版图综合或结构综合。 综合在电子设计自动化中的地位是什么综合在电子设计自动化中的地位是什么? ? 答：是核心地位（见图答：是核心地位（见图 1-31-3） 。综合器具有更复杂的工作环境，综合器在接受。综合器具有更复杂的工作环境，综合器在接受 VHDLVHDL 程序程序 并准备对其综合前，必须

7、获得与最终实现设计电路硬件特征相关的并准备对其综合前，必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关的工艺库信息工艺库信息，以及获得优化综合的，以及获得优化综合的诸多约束条件信息诸多约束条件信息；根据；根据工艺库工艺库 和约束条件信息和约束条件信息，将，将 VHDLVHDL 程序转化成电路实现的相关信息程序转化成电路实现的相关信息。 1-41-4 在在 EDAEDA 技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么? ? 答：在答：在 EDAEDA 技术应用中，技术应用中，自顶向下自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节的设计方法，就是在整个设计流程中各设

8、计环节逐步求精逐步求精的过程。的过程。 1-51-5 IPIP 在在 EDAEDA 技术的应用和发展中的意义是什么技术的应用和发展中的意义是什么? ? 答：答：IPIP 核具有规范的接口协议，良好的核具有规范的接口协议，良好的可移植可移植与与可测试性可测试性，为系统开发提供了，为系统开发提供了可靠的保证可靠的保证。 第二章第二章 2-12-1 叙述叙述 EDAEDA 的的 FPGA/CPLDFPGA/CPLD 设计流程设计流程。 P1316P1316 答：答：1.1.设计输入设计输入( (原理图原理图/ /HDLHDL 文本编辑文本编辑) )；2.2.综合综合；3.3.适配适配；4.4.时序仿

9、真与功能仿真时序仿真与功能仿真；5.5.编程下载编程下载；6.6.硬件测试硬件测试。 2-22-2 IPIP 是什么是什么?IP?IP 与与 EDAEDA 技术的关系是什么技术的关系是什么? ? P2426P2426 IPIP 是什么是什么? ? 答：答：IPIP 是知识产权核或知识产权模块，是知识产权核或知识产权模块，用于用于 ASICASIC 或或 FPGA/CPLDFPGA/CPLD 中的预先设计好的电路功能模块中的预先设计好的电路功能模块。 IPIP 与与 EDAEDA 技术的关系是什么技术的关系是什么? ? 答：答：IPIP 在在 EDAEDA 技术开发中具有十分重要的地位；与技术开

10、发中具有十分重要的地位；与 EDAEDA 技术的关系分有技术的关系分有软软 IPIP、固固 IPIP、硬硬 IPIP：软软 IPIP 是用是用 VHDLVHDL 等硬件描述语言描述的功能块等硬件描述语言描述的功能块，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能；，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能；软软 IPIP 通常是以硬件描述语言通常是以硬件描述语言 HDLHDL 源文件源文件 的形式出现。的形式出现。固固 IPIP 是完成了综合的功能块是完成了综合的功能块，具有较大的设计深度，以，具有较大的设计深度，以网表文件的形式提交客户使用网表文件的形式提交客户使用。硬硬 IPIP 提供设计的最终阶段

11、产品提供设计的最终阶段产品： 掩模。掩模。 2-32-3 叙述叙述 ASICASIC 的设计方法。的设计方法。 P1819P1819 答：答：ASICASIC 设计方法设计方法, ,按版图结构及制造方法分有按版图结构及制造方法分有半定制半定制(Semi-custom)(Semi-custom)和和全定制全定制(Full-custom)(Full-custom)两种实现方法。两种实现方法。 全定制方法是一种全定制方法是一种基于晶体管基于晶体管级的，级的，手工手工设计版图的制造方法。设计版图的制造方法。 半定制法是一种半定制法是一种约束性约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计

12、成本，提高设计正确率。半定制法按逻辑实设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制法按逻辑实 现的方式不同，可再分为现的方式不同，可再分为门阵列法门阵列法、标准单元法标准单元法和和可编程逻辑器件法可编程逻辑器件法。 2-42-4 FPGA/CPLDFPGA/CPLD 在在 ASICASIC 设计中有什么用途设计中有什么用途? ? P16,18P16,18 答：答：FPGA/CPLDFPGA/CPLD 在在 ASICASIC 设计中，设计中，属于可编程属于可编程 ASICASIC 的逻辑器件的逻辑器件；使设计效率大为提高，上市的时间大为缩短。；使设计效率大为

13、提高，上市的时间大为缩短。 2-52-5 简述在基于简述在基于 FPGA/CPLDFPGA/CPLD 的的 EDAEDA 设计流程中所涉及的设计流程中所涉及的 EDAEDA 工具，及其在整个流程中的作用。工具，及其在整个流程中的作用。 P1923P1923 答：基于答：基于 FPGA/CPLDFPGA/CPLD 的的 EDAEDA 设计流程中所涉及的设计流程中所涉及的 EDAEDA 工具工具有：有：设计输入编辑器设计输入编辑器（作用：接受不同的设计输入表达方式，如（作用：接受不同的设计输入表达方式，如原理图原理图 输入方式输入方式、状态图输入方式状态图输入方式、波形输入方式波形输入方式以及以及

14、 HDLHDL 的文本输入方式的文本输入方式。 ） ；HDLHDL 综合器综合器（作用：（作用：HDLHDL 综合器综合器根据工艺库根据工艺库和和约束条件信息约束条件信息， 将将设计输入编辑器提供的信息转设计输入编辑器提供的信息转化为化为目标器件硬件结构细节的信息目标器件硬件结构细节的信息，并在数字电路设计技术、化简优化算法以及计算机软件等复杂结，并在数字电路设计技术、化简优化算法以及计算机软件等复杂结 体进行优化处理）体进行优化处理） ；仿真器仿真器（作用：（作用：行为模型的表达行为模型的表达、电子系统的建模电子系统的建模、逻辑电路逻辑电路的的验证验证及及门级系统的测试门级系统的测试） ；适

15、配器适配器（作用：完成目（作用：完成目 标系统在器件上的标系统在器件上的布局布局和和布线布线） ；下载器下载器（作用：把设计结（作用：把设计结果信息下载到对应的实际器件果信息下载到对应的实际器件，实现硬件设计），实现硬件设计） 。 第三章第三章 3-13-1 OLMCOLMC（输出逻辑宏单元）（输出逻辑宏单元）有何功能有何功能? ?说明说明 GALGAL 是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。 P3436P3436 OLMCOLMC 有何功能有何功能? ? 答：答：OLMCOLMC 单元设有多种组态单元设有多种组态，可配置成，可配置成专用组合输出专用组合输

16、出、专用输入专用输入、组合输出双向口组合输出双向口、寄存器输出寄存器输出、寄存器输出寄存器输出 双向口双向口等。等。 说明说明 GALGAL 是怎样实现可编程组合电路与时序电路的是怎样实现可编程组合电路与时序电路的? ? 答：答：GALGAL（通用阵列逻辑器件）是通过对其中的（通用阵列逻辑器件）是通过对其中的 OLMCOLMC（输出输出逻辑宏单元）的逻辑宏单元）的 编程和编程和三种模式配置三种模式配置（寄存器模式寄存器模式、复合模式复合模式、简单模式简单模式） ，实现，实现组合电路组合电路与与时序电路时序电路设计的。设计的。 3-23-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构什么是基于乘积项的可编程逻辑结构? ? P3334P3334，4040 答：答：GALGAL、CPLDCPLD 之类都是之类都是基于乘积项基于乘积项的的可编程可编程结构；即包含有结构；即包含有可编程与阵列可编程与阵列和和固定的或阵列固定的或阵列的的 PALP