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关于现代可编程器件的读书报告(初稿)

关于现代可编程器件的读书报告

  1. PLDCPLDFPGA

由于所有的逻辑电路都可以用“积之和”的布尔方程来表示,所以出现了由与阵列和或阵列构成的可编程逻辑器件,两级逻辑阵列的一个阵列或全部阵列可以通过编程来实现所要求的逻辑功能。只有或阵列可编程时,称为可编程只读存储器;只有与阵列可编程时,称为可编程阵列逻辑;两个阵列都可编程时,称为可编程逻辑阵列。

随着IC规模的不断扩大,PLD器件的集成度也在不断提高,由此出现了复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。由于初期它们只能实现粘附逻辑的功能,所以通称为PLD。另外,还有些公司(如Altera)把CPLD FPGA 产品都称为CPLD,而FPGA被分类为SRAM PLD

CPLDFPGA器件在结构上是完全不同的。由于这些器件具有可编程性,利用它们可以实现用户的专门功能,所以国内也称这些器件为可编程ASIC

目前,PLD领域中XilinxAltera双峰对峙,Xilinx称霸FPGAAlera则垄断PLD

  1. 数字系统的设计方法

自计算机问世以来,数字系统设计存在两个分支,即系统硬件设计和系统软件设计。但是,随着IC技术和计算机技术的发展和硬件描述语言的出现,这种局面已经被打破。数字系统的硬件构成及其行为完全可以用硬件描述语言来描述和仿真。

EDA设计

PLD器件和电子设计自动化技术的发展,使得数字系统的设计理念和设计方式发生了根本的变化。采用VHDL硬件描述语言对数字系统进行设计可以采用2种方式:自顶向下的设计和自底向上的设计。

PLD系统设计方式

随着现代EDA技术的发展,PLD系统设计方式也越来越丰富,其中比较长用的设计方法有:系于原理图的PLD设计、系于HDLPLD设计和HDL与原理图的混合设计。

基于原理图的PLD设计

基于原理图的PLD设计就是采用PLD厂商所提供的宏单元模块,使用EDA设计工具,根据电路的组成直接搭接电路,然后经编译、仿真、综合等步骤,最后讲输出文件下载道PLD器件。

基于HDLPLD设计

硬件描述语言,是一种可以描述硬件电路功能、信号连接关系及定时关系的语言。设计者可以利用HDL描述自己的设计,然后利用DEA工具进行编译、综合和仿真,最后变为目标文件,再用PLD具体实现。

HDL与原理图的混合设计

现代的EDA设计工具,都具有原理图与硬件描述语言的混合设计功能,能充分发挥原理图和硬件描述语言的优势。顶级设计采用原理图方式实现,能直观表现各设计模块之间的关系,而各功能模块的复杂逻辑功能则依靠硬件描述语言来实现。

三、硬件描述语言

硬件描述语言是进行电子系统硬件行为描述、结构描述和数据流描述的语言。其最大的特点是借鉴高级语言的功能特性,对电路的行为与结构进行高度抽象化、规范化的形式描述,并对射界进行不同层次、不同领域的仿真验证、综合优化等处理。

目前比较有影响的大概有3种硬件描述语言:超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)、Verilog HDL语言和AHDL语言。其中,前两种已成为IEEE标准。

VHDL较其他HDL语言的优点:

1)与其他的硬件描述语言相比,VHDL具有更强的行为描述能力,从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。

2VHDL丰富的仿真语句和库函数,使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性,随时可对设计进行仿真模拟。

3VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效,高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。

4)对于用VHDL完成的一个确定的设计,可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化,并自动的把VHDL描述设计转变为门级网表。

5VHDL对设计的描述具有相对独立性,设计者可以不懂硬件的结构,也不必管理最终设计实现的目标器件是什么,而进行独立的设计。

四、PLDEDA设计工具

目前市场上存在着多种支持CPLDFPGA设计的EDA工具。其中,有些由PLD厂商直接提供。有些则由专业EDA开发商提供。

五、可编程逻辑器件的最新发展趋势

目前可编程逻辑器件正朝着为设计者提供系统内可再编程的能力方向发展,也就是说,可编程逻辑器件不仅要具有可编程和可再编程能力,而且还要具有把器件插在系统内或电路板上,就能对其进行编程或再编程。这就为设计者进行电子系统的设计和开发提供了新的实现手段。采用系统内可再编程技术,使得系统内硬件的功能可以象软件一样被编程和配置,从而可以实时地进行灵活和方便的更改和开发。这种称为硬件的全新的设计概念,使新一代的电子系统具有极强的灵活性和适应性。它不仅使电子系统的设计和开发以及产品性能的改进和扩充变得十分简易和方便,而且使电子系统具有多功能的适应能力,为实现许多复杂的信号处理和信息加工提供新的思路和方法。

不断地提高集成电路工艺水平以及不断地改进器件本身的内部结构,都将使可编程逻辑器件的性能得到提高。采用深亚微米技术和更多层的金属布线以及器件结构本身的改进,使得可编程逻辑器件的集成度和运行速度有极大的提高。如Altera FLEX 10K系列已达到250000门。

发展的新趋势:

  1. 继续向更高密度,更大容量迈进;

  2. 低密度PLD依然走俏;

  3. IP内核得到进一步发展;

  4. 提供标准化硬件IP

  5. SOPC时代将会到来;

  6. ASCIPLD出现相互相互融合;

  7. 可编程逻辑器件嵌入标准单元;

  8. ASIC嵌入可编程逻辑单元;

200651

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