《EDA技术第16~18讲.pptVIP

DSP ? FPGA / ASIC 编程语言和程序的基本概念 编程语言：程序员利用一种由专家设计的既可以被人理解，也可以被计算机解释的语言来表示算法问题的求解过程。这种语言就是编程语言。 程序：由编程语言所表达的算法问题的求解过程就是。 常用的编程语言：C、Pascal、Fortran、Basic或汇编语言。 计算（Computing）的基本概念 “Computing 这门学问研究怎样系统地有步骤地描述和转换信息，实质上它是一门覆盖了多个知识和技术范畴的学问，其中包括了计算的理论、分析、设计、效率和应用。它提出的最基本的问题是什么样的工作能自动完成，什么样的不能。”（摘自Denning et al., “Computing as a Discipline,” Communication of ACM, January,1989）。 数字信号处理的基本概念 现代电子系统设备中广泛使用了数字信号处理 专用集成电路。 用于数字信号传输中所必需的滤波、变换、加密、解密、编码、解码、纠检错、压缩、解压缩等操作。 处理工作从本质上说都是数学运算。 完全可以用计算机或微处理器来完成处理工作。 算法和数据结构的基本概念 算法就是解决特定问题的有序步骤。 数据结构就是解决特定问题的相应的模型。 计算机体系结构和硬线逻辑的基本概念 计算机体统结构：是一门讨论和研究通用的计算机中央处理器如何提高运算速度性能的学问。 硬线逻辑： 由与门、或门、非门、触发器、多路器等基本逻辑部件造成的逻辑系统。 复杂的数字逻辑系统 复杂的数字逻辑系统实例 MPC5121e system specification DSP系统 分类 非实时系统：信号处理的工作是可以事后进行。 实时系统：信号处理的工作必须在规定的很短的时间内完成。 实现 非实时系统：通用的计算机和利用通用计算机改装的设备，主要工作量是编写 “C” 程序。 实时系统：信号处理专用的微处理器为核心的设备，主要工作量是编写汇编程序。 实现中存在的技术难点 算法问题。 电路实现问题：如果由最快的信号处理专用的微处理器为核心的设备也来不及处理如此大量的数据怎么办呢？ 实时DSP系统实现 存在的技难点和解决办法 算法问题。研究并行快速算法。 电路实现问题：设计并研制具有并行结构的数字和计算逻辑结构。 电路实现的两个方向： FPGA 专用集成电路 用于信号处理的 FPGA和ASIC设计的方法 Verilog HDL建模、仿真、综合和全面验证。 复杂数字逻辑系统的Verilog HDL设计方法简介 原始的ASIC设计 怎样设计如此复杂的系统？ 传统的设计方法： - 查用器件手册； - 选用合适的微处理器和电路芯片； - 设计面包板和线路板； - 调试； - 定型； - 设计复杂的系统（几十万门以上）极其困难。 怎样设计如此复杂的系统？ 现代的设计方法： - 选用合适的 EDA仿真工具； - 选用合适电路图输入和HDL编辑工具； - 逐个编写可综合HDL模块； - 逐个编写HDL测试模块； - 逐个做Verilog HDL 电路逻辑访真； - 编写Verilog HDL总测试模块； - 做系统电路逻辑总仿真； 怎样设计如此复杂的系统？ 现代的设计方法（续前）： - 选用合适的基本逻辑元件库和宏库 - 租用或购买必要的IP核； - 选用合适的综合器； - 进行综合得到门级电路结构； - 布局布线，得到时延文件； - 后仿真； - 定型， FPGA编码或ASIC投片 一个真实的设计流程 Preliminary Design Flow for the Barracuda 为什么要用硬件描述语言来设计？ 电路的逻辑功能容易理解； 便于计算机对逻辑进行分析处理； 把逻辑设计与具体电路的实现分成两个独立 的阶段来操作； 逻辑设计与实现的工艺无关； 逻辑设计的资源积累可以重复利用； 可以由多人共同更好更快地设计非常复杂 的逻辑电路（几十万门以上的逻辑系统）。 有哪几种硬件描述语言？各有什么特点？ Verilog HDL - 较多的第三方工具的支持 - 语法结构比VHDL简单 - 学习起来比VHDL容易 - 仿真工具比较好使 - 测试激励模块容易编写 Verilog HDL 的发展历史 有哪几种硬件描述语言？各有什么特点？ VHDL - 比VerilogHDL早几年成为I EEE标准； - 语法/结构比较严格，因而编写出的 模块风格比较清晰； - 比较