FPGA技术预习题.doc

1 FPGA技术名词概念 (必考,随时抽查,特别提醒CET4、计算机二级未获得pass者) 1、ASICs:application-specific integrated circuits专用集成电路是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC分为全定制和半定制。ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点全定制设计需要设计者完成所有电路的设计，因此需要大量人力物力，灵活性好但开发效率低下。如果设计较为理想，全定制能够比半定制的ASIC芯片运行速度更快。半定制使用库里的标准逻辑单元(Standard Cell)，设计时可以从标准逻辑单元库中选择SSI(门电路)、MSI(如加法器、比较器等)、数据通路(如ALU、存储器、总线等)、存储器甚至系统级模块(如乘法器、微控制器等)和IP核，这些逻辑单元已经布局完毕，而且设计得较为可靠，设计者可以较方便地完成系统设计。算术逻辑单元是中央处理器(CPU)的执行单元，是所有中央处理器的核心组成部分，由And Gate”（与门） 和Or Gate”（或门）构成的算术逻辑单元，主要功能是进行二位元的算术运算，如加减乘(不包括整数除法)。基本上，在所有现代CPU体系结构中，二进制都以补码的形式来表示。BCD码或二-十进制代码，亦称二进码十进数是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。可配置逻辑模块包含一个可配置开关矩阵，此矩阵有选型电路（多路复用器），触发器和4或6个输入组成。在Xilinx公司的FPGA器件中，CLB由多个（一般为4个或2个）相同的slice和附加逻辑构成。每个CLB模块不仅可以用于实现组合逻辑和时序逻辑，还可以配置为分布式RAM和分布式ROM复杂可编程逻辑器件是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术电子设计自动化在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。现场可编程门阵列它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。全球知名的FPGA生产厂商有： Altera，开发平台是Quartus IIXilinx　开发平台是ISEActel，开发平台是LiberoLattice；（5）Atmel FPGA与CPLD的区别 CPLD:乘积项丰富而触发器少—适用组合逻辑；延时固定；掉电后重新上电还能保持编程信息； FPGA:触发器资源丰富；适用时序逻辑；延时时间不可预测（容易产生竞争冒险或误码等）；掉电后重新上电不能保持编程信息，需使用配置芯片 10、FSM:finite-state machine 有限状态机有限状态机是指输出取决于过去输入部分和当前输入部分的时序逻辑电路。一般来说，除了输入部分和输出部分外，有限状态机还含有一组具有“记忆”功能的寄存器，这些寄存器的功能是记忆有限状态机的内部状态，它们常被称为状态寄存器。在有限状态机中，状