段成华老师《数字集成系统设计》笔记v1.0.1.docx

Digital Integrate Circuit Design Class Note Version 1.0.1 Announcement 首先感谢学长（or学姐）的付出，只有亲身去做的时候才感到整理此笔记的工作量真心很大。同时，也感谢段老师在授课过程中的风趣、责任心。 在1.0.0版本上对笔记进行了更正与补充。由于个人水平的问题，笔记中难免有错误疏漏，望大家见谅。希望有人继续对这份笔记进行补充、修正。 由于课程变化的原因，在我这届，段老师并没有讲第六章。保留了上版本中的第六章供大家参考学习。 学习资料供大家自由分享。转载的过程中，本着“爱人如己”的原则，请不要在百度文库之类的地方索要积分。 最后，将自己整理笔记的劳动献给勇敢的主内姐妹小郭子，虽然她肯定会对笔记所讲的东西发昏。 Referance 书【1】：James R. Armstrong, F. Gail Gray . VHDL设计表示和综合（原书第2版）. 李宗伯，王蓉晖，王蕾等译.机械工业出版社.2002. 书【2】：阎石.数字电路技术基础（第5版）.高等教育出版社.2004. Teacher 段成华： HYPERLINK mailto:cduan@gucas.ac.cn cduan@gucas.ac.cn Content CH1 Design Abstraction and Representation CH2 Digital Logic Device and Array CH3 Basic VHDL Modeling CH4 Combinational Synchronous Logic CH5 FSM(finite states machine) Design CH6 Algorithmic Model EDA Tools Xilinx ISE project Navigator Modelsim （软件可以找助教拷） Chapter 1 Design Abstraction and Representation 1.1 The Problem of IC. Design and the Solutions 1.1.1 A History Perspective (1) First IC.(1958) Jack Kilby (1923~2005)德州电器 TTL逻辑→80年代，2000年 Nobel Price. 1.1.2 IC. Design Complexity (1) ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductor) (2)工艺参数： 年份特征尺寸(nm)门极电压(v)数量备注19953503.310M20011301.2100M1亿2010450.61B10亿2016224.2100B(3) Complexity Feature Size(特征尺寸)：Gate-equivalent Corresponds to a 2 input NAND gate 做一个与非门的面积 λ法则 λ roughly half the length of the small transistor. Reliably(可信性) variability(变化性) (4)Solution 解决复杂性的方案 A. Design Abstraction 设计抽象 B. Formal Representation 正式表达 1.2 Design Representation and Hardware Description Language 1.2.1 Y-chart 1983 Daniel D. Gajski (1)Abstract level 1System level系统级2Chip level芯片级3Register-Transfer level寄存器级4Logic gate level逻辑门级5Circuit level电路级图1 Y图表示 结构表示 功能表示 几何表示 处理器内存交换 寄存器转化 电路 系统 算法 布尔表达 板图规划 若干单元 遮罩(mask)几何 Design Representation: refers to a way to describe a chip in the domains of Behavioral, Structural and Geometrical. (2)Main Components of Y-chart rep. a) Behavioral rep. (BR, BD) Def.: Representing a design as a