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1、现代计算机组成原理,潘 明 潘 松 编著,科学出版社,第1章 概 述,1.1 现代计算机组成原理课的任务,图1-1 计算机专业基本课程体系简图,第1章 概 述,1.1 现代计算机组成原理课的任务,1.1.1问题的提出,第1章 概 述,1.1 现代计算机组成原理课的任务,1.1.2探索解决问题的方法,第1章 概 述,1.3 FPGA器件,图1-2 基本PLD器件的原理结构图,第1章 概 述,1.3 FPGA器件,1.3.1 FPGA的发展历程,20世纪,第1章 概 述,1.3 FPGA器件,1.3.2 Cyclone 系列 FPGA,Cyclone器件的可编程资源主要来自逻辑阵列块（LAB），而
2、每个LAB都是由多个LE（Logic Element）来构成。,在Cyclone器件中所含的嵌入式存储器由数十个M4K的存储器块构成。,第1章 概 述,1.4 VHDL 硬件描述语言,硬件描述语言 HDL（Hardware Description Language）,VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit)Hardware Description Language,第1章 概 述,1.5 EDA设计流程,图1-3 应用于FPGA的EDA开发流程,第1章 概 述,1.5 EDA设计流程,1. 编辑输入（Editting）,（1）原理图输入。,（2）状态图
3、输入。,（3）波形图输入。,（4）HDL文本输入。,第1章 概 述,1.5 EDA设计流程,2. 综合（Synthesis）,将电路的高级语言(如行为描述)转换成低级的，可与器件基本结构相映射的网表文件，或电路连接图。,与软件语言的编译（Compilation）不同，由HDL综合出的电路结构不是惟一的，并且综合的优化也不是单纯的或一个方向的。为达到速度、面积（逻辑资源）、性能的要求，往往需要对综合加以约束，称为综合约束，包括速度约束、面积约束、性能约束等。,第1章 概 述,1.5 EDA设计流程,3. 适配（Fitting）,将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最终的下载文
4、件，如JEDEC、Jam格式的文件。,第1章 概 述,1.5 EDA设计流程,（1）时序仿真。,（2）功能仿真。,第1章 概 述,1.5 EDA设计流程,5. 编程下载（Programming）,把适配后生成的下载或配置文件，通过编程器或编程电缆向FPGA进行下载，以便进行硬件调试和验证。,6. 硬件测试(Hardware Debugging),将含有载入了设计的FPGA的硬件系统进行统一测试,第1章 概 述,1.6 Quartus II简介,图1-4 Quartus II设计流程,第1章 概 述,1.7 CISC和 RISC 处理器,1复杂指令系统计算机CISC,第1章 概 述,1.7 CISC和 RISC 处理器,2精简指令集计算机RISC,RISC设计方案是针对指令执行的 “微程序控制方式”提出来的改进方案。,第1章 概 述,1.8 FPGA在现代计算机领域中的应用,FPGA技术含量正以惊人的速度上升。电子类的新技术项目的开发更多地依赖于FPGA技术的应用，特别是随着HDL等硬件描述语言综合工具功能和性能的提高，计算机中许多重要的元件，包括CPU，都用硬件描述语言来设计和表达，许多微机CPU，硬核嵌入式系统（如ARM、MIPS）、软核嵌入式系统（如NiosII），大型CPU，乃至整个计算机系统都用FPGA来实现 。,
