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数字系统设计及PLD应用复习资料.doc
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数字系统设计与 PLD 应用复习资料
第一章
1. 名词解释〔P1〕
EDA:电子设计自动化
SSI:小规模集成电路
MSI:中规模集成电路
LSI:大规模集成电路
VLSI:超大规模集成电路
ASIC:专用集成电路
PLD:可编程逻辑器件
2. 区分数字系统和逻辑功能部件的重要标志〔P1〕:有没有控制部件
3. 数字系统设计人员从事的工作可以分为三种〔P2〕:
1) 选用通用集成电路芯片构成系统
2) 应用可编程逻辑器件实现数字系统
3) 设计专用集成电路〔单片系统〕
4. 数字系统的根本模型〔P3~P5〕
1) 数字系统动态模型
采用传统的数字电路描述方法建立的系统模型称为数字系统的动态模型。具体地说
用状态转换图、状态转换表、状态方程组、输出方程组、时序图、真值表、卡诺图
等描述工具可以建立数字系统的动态模型。
2) 数字系统的算法模型
设计数字系统的传统方法是建立在系统动态模型的根底上的,即用真值表、卡诺图
状态转换图、状态转换表、时序图、状态方程和输出函数方程建来建立系统模型。
系统的算法模型两大特征:
1> 含有假设干子运算,这些子运算实现对欲处理数据或信息的传输、存储或加工
处理
2> 具有相应的控制序列,控制子运算按一定的规律有序地进展
5. 数字系统的根本构造〔P8〕
工作过程:控制单元根据外部输入控制信号及反映数据处理单元当前工作状况的反应
应答信号,发出对数据处理单元的控制序列信号;在此控制信号的作用下,数据处理
单元对待处理的输入数据进展分解、组合、传输、存储和变换,产生相应的输出数据
信号,并向控制单元送去反应应答信号,用于说明它当前的工作状态和处理数据的结
果。控制单元在收到反应应答信号后,再决定发出新的控制信号,使数据处理单元进
展新一轮的数据处理。控制单元和数据处理单元密切配合、协调工作,称为一个实现
预定功能的有机整体。
- - word.zl-
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6. 数字系统设计的根本步骤〔P10〕
1) 系统逻辑功能确实定
2) 系统的描述
3) 算法的设计
4) 电路构造选择
5) 电路的实现
7. 数字系统设计方法
1) 自上而下的设计方法〔P15〕
自上而下的设计过程表现为由高一级〔或最高层次〕描述变换成最低一级〔或最低
层次〕描述的过程。
2) 自下而上的设计方法〔P16〕
根据用户要求,对现有的器件或较小的系统或相似的系统加以修改、扩大或相互连
接,直到构成满足用户要求的新系统为止。它是一种多层次的设计方法,从现成的
数字器件或子系统开场的。
- - word.zl-
数据处理单元 控制单元
待处理输入数据
外部输入控制信号
控制序列信号
反应应答信号
处理后输出数据
外部输出控制信号
数
据
流
控
制
流
数字系统根本构造
系统级
系统设计
功能级
逻辑设计
器件级
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8. 利用 DSP 串口通信设计电路〔P19〕
第二章
1. 算法推导的主要考虑因素〔P29〕
1) 逻辑指标。这是数字系统最后总要的指标,表达系统应完成的逻辑功能
2) 非逻辑指标。系指逻辑功能以外的其他非逻辑约束因素
2. 硬件构造对算法推导的影响〔P30〕
1) 采用不同规模、不同性质的器件时,将有不同的算法设计对策
2) 系统算法设计与软件算法设计的区别
3. 算法设计的方法:跟踪法、归纳法、划分法、解析法、综合法〔P30〕
4. 三种常用的算法构造:顺序算法构造、并行算法构造、流水线算法构造〔P42〕
5. 三种算法的执行时间计算〔P42~P46〕:
1) 顺序算法构造执行时间
假设待处理数据是单个数据 D,它完成算法流程需要经历 段,每段平均时间是,
那么所需要的运行时间为
如果含有 个元素的数据流,那么总的运算时间为
2) 并行算法构造执行时间
如果待处理数据是单个元素 , 是并行算法流程经历的段数,那么运行时间
如果含有 个元素的数据流输入,那么总的运算时间为
例:计算 个数据排队电路采用顺序构造算法和并行构造算法的运行时间。假设
顺序构造中每个 与一个 比拟且存放需经历 段,每段平均时间 。
解:根据顺序算法构造的含义,可得到输入一个 的最长运行时间为:
( )
输入 R 个数据元素总的运行时间为:
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系统
〔高级别〕
…
子系统 子系统
…
A B C
D
低级别
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根据并行构造算法的特点,输入 R 个数据元素的总的运行时间为:
( )
3) 流水线算法构造运行时间
假设系统输入数据流的待处理数据元素为 个,每一元素运算有 段,每段经历
时间为 ,那么流水线算法构造运行时间:
例:某系统待处理构造元素为 100 个,每个元素需进展 16 段运算,且每段所需
运算时间为 0.2us,求顺序算法构造和流水线算法构造运行时间。
顺序算法:
流水线算法:
6. 实现系统的途径及特点〔P47〕
1) 用市售标准的 SSI、MSI、和 LSI 构成〔最经典,为国广阔设计者采用〕
2) 以微机为核心、辅以必要的辅助器件,在固化于存储器的软件控制下实现系统的
功能。〔价格廉价,实现方便,适用于运行速度要求不高的场合〕
3) 将整个系统配置在一片或数片 PLD 芯片。〔低廉、运行速度高,体积小、易于修
改设计〕
4) 研制相应的 ASIC,构成单片系统。〔是系统设计师面临的新技术和新挑战,将得
到越来越多应用〕
7. 器件选择考虑因素〔P47〕
1) 满足逻辑约束的要求
2) 易于控制
3) 满足非逻辑约束的要求
1> 性能因素:运行速度、可靠性、可测试性
2> 物理因素:包括尺寸、重量、功耗、散热、安装和抗震等方面
3> 经济因素:设计本钱、制造本钱、维护本钱和运行本钱等
8. 数据处理单元逻辑电路图〔P51〕
9. 系统控制方式:实质是控制系统中数据处理单元以预定时序进展工作。包括集中控制、
分散控制、半集中控制
10. 控制器的根本构造〔P55〕
输入信号:外部对系统的输入和数据处理单元所产生的条件反应信息
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