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LOGO 数字系统高级设计技术 主讲：何宾 Email ：hebin@mail.buct.edu.cn 2014.06 HDL高级设计技术 -本章概要 介绍基于Xilinx芯片的HDL高级设计技术 逻辑复制和复用技术 并行和流水技术  同步和异步单元处理技术 逻辑处理技术 介绍IP核设计技术  IP核分类、IP核优化和IP核生成。 介绍可编程逻辑器件的调试方法 数字系统高级设计技术 --HDL高级设计技巧 HDL代码风格是指两个方面的内容 HDL语言描述规范，即在使用HDL语言描述逻辑行为时必须遵 守HDL语言的词法和句法规范，该描述风格不依赖于EDA软件 工具和可编程逻辑器件类型，仅仅是从HDL语言出发的代码风格。 HDL语言对于一特定逻辑单元的描述 ，即用HDL语言的哪一种 描述风格进行逻辑行为描述，才能使电路描述得更准确，布局布 线后产生的电路设计最优，该描述风格不仅需要关注EDA软件在 语法细节上的差异，还要紧密依赖于固有的硬件结构。 数字系统高级设计技术 --HDL高级设计技巧 从本质上讲，使用哪种描述风格描述电路的逻辑行为 ，主 要取决于两个关键问题： 速度和面积问题 功耗问题 数字系统高级设计技术 --HDL高级设计技巧 速度和面积问题  “面积”主要是指设计所占用的FPGA逻辑资源数目，即所消耗 的触发器和查找表数目。  “速度”是指在芯片上稳定运行时所能够达到的最高频率。 数字系统高级设计技术 --HDL高级设计技巧 面积和速度这两个指标始终贯穿着FPGA的设计，是评价 设计性能的最主要标准。 面积和速度呈反比关系。 如果要提高速度，就需要消耗更多的资源，即需要更大的面 积； 如果减少了面积，就会使系统的处理速度降低。 在设计中不可能同时实现既显著提高系统的工作频率，又显著减 少所占用FPGA的逻辑资源的数目。 在实际设计时，需要在速度和面积之间进行权衡，使得设计达到 面积和速度的最佳结合点。 数字系统高级设计技术 --HDL高级设计技巧 通过采用逻辑复制和复用技术、并行和流水线技术、同步和异步 电路处理技术、逻辑结构处理技术等方法，在速度和面积之间进 行权衡，达到最佳的性能和资源要求。 功耗问题  随着FPGA工作频率的显著提高，功耗成为一个引起EDA设计人 员密切关注的问题。由于工作频率的提高，逻辑单元的切换频率 也相应提高，相应的会引起FPGA功耗增大。 通过合理的设计，减少逻辑单元不必要的切换，这样可以在一定 程度上降低功耗。 逻辑复制和复用技术 --逻辑复制 扇出是指某一器件输出驱动与之相连的后续器件的能力。 一个器件的扇出数是有限制的。扇出数目越多，所要求的驱动能 力越高。 在FPGA芯片内，如果一个逻辑单元的扇出数过多的话，会降低 其工作速度，并且会对布线造成困难。 在FPGA逻辑资源允许的情况下，要尽量降低扇出数。 逻辑复制和复用技术 --逻辑复制 逻辑复制是通过增加面积而改善设计时序的优化方法，经 常用于调整信号的扇出。 如果信号具有高的扇出，则要添加缓存器来增强驱动能力，但这 会增大信号的时延。 通过逻辑复制，使用多个相同的信号来分担驱动任务。这样，每 路信号的扇出就会变低，就不需要额外的缓冲器