EDA期末考试试题

第一部分：填空题2.EDA技术在应用设计领域主要包含哪四个方面的内容（1）HDL（2）PLD（3）EDA工具软件（4）EDA开发系统。3．EDA技术的基本特征（1）自顶向下的设计方法2）采用硬件描述语言3）高层综合和优化4）并行工程5）开放性和标准化。4．当前最流行的并成为IEEE标准的硬件描语言是VHDL和Verilog-HDL。答：PLD，Programmable-Logic-Device，即可编程逻辑器件。是一种具有内建结构、由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑器件。7．一般CPLD器件至少包含可编程逻辑宏单元，可编程I/O单元和可编程内部连线3种基一般FPGA器件至少包含可编程逻辑功能块/CLB、IOB/可编程I/O块和PI/可编程内部互9．使用方框图示意出采用硬件描述语言设计硬件电路进行由上而下的设计的三个层次为：310．可编程逻辑器件的发展趋势在哪5个方面（1）向更大规模、更高集成度的片上系统方向发展（2）向低电压、低功耗的绿色器件方向发展（3）向更高速可预测延时的方向发展（4）向在PLD内嵌入多种功能模块的方向发展（5）向模数混合可编程的方向发展11．目前，在PLD器件制造与生产领域的三大公司为Altera、Xilinx和Lattice13、目前常见的可编程逻辑器件的编程和配置工艺包括基于E2PROM/Flash技术、基于SRAM查找表的编程单元和基于反熔丝编程单元。息不丢失15、采用SRAM结构的的可编程器件，在系统断电后编程信息丢失17、一个基本的Verilog-HDL程序由模块构成。19、Verilog-HDL模块的I/O端口声明用来声明模块端口定义中各端口数据流动方向，包括输入端口、输出端口和双向端口。20、Verilog-HDL语言的三种常用的模型描述方法为行为描述、结构描述和数据流描述。连线类型，在多重驱动时，具有线与特性的连线。26、tri[7:0]bus表示定义了一个8位宽的线矢量，名字叫bus。31、对于Verilog-HDL语言中的关键字，在建模时都必须小写。32、MAX+plusⅡ软件是Altera公司自己开发的第三代PLD开发软件。33、MAX+plusⅡ软件支持的设计的方式有图形输入、文本输入、波形输入和符号输入等不34.MAX+plusⅡ软件环境下，执行原理图输入设计法，应选择图形输入方式。其设计文件保存的扩展名应为.gdf.语言其设计文件保存的扩展名应为.v.EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的答：精髓是建模、仿真、综合。建模指的是用硬件描述语言描述电路的功能；仿真指的是验证所建模型的电路功能；综合是指把软件模型转化为硬件电路。3.简要解释建模、仿真和综合的含义。答：建模是指用硬件描述语言描述电路的功能。仿真是指验证电路的功能。综合是指把软件模型转化为硬件电路。答：自顶向下的设计方法；采用硬件描述语言；高层综合优化；并行工程；开放性和标5、什么是硬件描述语言？用硬件描述语言设计电路有哪些优点？答：是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的功能、电路结构和连接形式；与传统的门级描述方式相比，它更适合复杂数字电子系④便于组织大规模系统的设计；⑤便于设计的复用、交流、保存和修改等。答：Top-Down的设计方法有利于早期发现结构设减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。7、利用EDA技术进行电子系统的设计有什么特点？答：①用软件的方式设用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中片上，体积小、功耗低、可靠性高。④实验开发系统。其中，硬件描述语言是重点。VHDL是一种具备形式化、层次化和规范化的硬件描述语言。1硬件相关结构2VHDL的并发性3混合级描述以及混合级模拟。9、对于目标器件为FPGA/CPLD的VHDL设计，其工程设计包括几个主要步骤？每步的作答：第一:需要进行“源程序的编辑和编译”—用一定的逻辑表达手段将设计表达出来;）；第三：要进行目标器件的“布线/适配”---在选用的目标器件中建立这些基本逻辑电路的对应关系（逻辑实现）第四：目标器件的编程下载---将前面的软件设计经过编程变成具体的设计系统（物理实现最后要进行硬件仿真/硬件测试---验证所设计的系统是否符合要求。同时，在过程中要进行有关“仿真”---模拟有关设计结果与设计构想是否相符。设计基本流程如图所示。HDL源文件的形式出现。而IP的产生可以简化EDA设计的复杂度。直接进行加法运算？说明原因和解决办法。12、VHDL中有哪三种数据对象？详细说明它们的功能特点及使用方法。答:在VHDL中，数据对象(DataObjects)类似于一种容器，它接受不同数据类型的赋数据对象有三种，即常量(CONSTANT)、变量(VARIABLE)和信号(SIGNAL)。前两种可以从传统的计算机高级语言中找到对应的数据类型，其语言行为与高级语言中的变量和常量十分相似。但信号是具有更多的硬件特征的特殊数据对象，是VHDL中最有特色的语言要素之一。1）常量(CONSTANT)常量代表数字电路中的电源、地、恒定逻辑值等常数；常量的2）变量(VARIABLE)变量代表暂存某些值的载体，变量常用在实现某种算法的赋值语句中；在VHDL语法规则中，变量是一个局部量，只能在进程和子程序中使用。变量不发生，不存在任何延时的行为。是描述硬件系统的基本数据对象。信号可以作为设计实体中并行语句模块间的信息交流通在VHDL中，信号及其相关的信号赋值语句、决断函数、延时语句等很好地描述了硬动源的总线行为等。时序电路中触发器的记忆特性。信号作为一种数值容器，不但可以容纳当前值，也可以保持历史值。这一属性与触发器的记忆功能有很好的对应关系。答：变量赋值与信号赋值的区别在于，变量具有局部特征，它的有效只局限于所定义的一个进程中，或一个子程序中，它是一个局部的、暂时性数据对象(在某些情况下)。对于它的赋值是立即发生的(假设进程已启动)，即是一种时间延迟为零的赋值行为。信号则而且可通过信号与其他的实体进行通信(端口本质上也是一种信号)。信号的赋值并不是立即重要特性，综合后可以找到与信号对应的硬件结构，如一根传输导线、一个输入/输出端口高速集成电路的硬件描述语言。2）实体说明：用来描述电路器件的外部情况及各信号端口的基本性质。3）结构体:通过若干并行语句来描述设计实体的逻辑功能（行为描述）或内部电路结4）类属表:用来确定设计实体中定义的局部常数，用以将信息参数传递到实体，用类6）并行语句:并行语句有五种类型，可以把它们看成结构体的五种子结构。这五种语句结构本身是并行语句，但内部可能含有并行运行的逻辑描述语句或顺序运行的逻辑描述语句，如进程内部包含的即为顺序语句。五种语句结构分别为块语句、进程语句、信号赋值语句、子程序调用语句和元件例化语句。7）程序包:程序包可定义一些公用的子程序、常量以及自定义数据类型等。各种自行设计程序包。程序包由两个独立的单元组成：程序包声明单元和程序包体单元构成。8、元件例化语句的作用是什么？答：元件例化语句作用：把已经设计好的设计实体称为一个元件或一个模块，它可以被高层次的设计引用。是使VHDL设计构成自上而下层次设计的重要途径。答：变量赋值与信号赋值的区别在于，变量具有局部特征，它的有效只局限于所定义的一个进程中，或一个子程序中，它是一个局部的、暂时性数据对象(在某些情况下)。对于它的赋值是立即发生的(假设进程已启动)，即是一种时间延迟为零的赋值行为。信号则不同，信号具有全局性特征，它不但可以作为一个设计实体内部各单元之间数据传送的载体，而且可通过信号与其他的实体进行通信(端口本质上也是一种信号)。信号个输入/输出端口或一个D触发器等。答：并行语句主要用来描述模块之间的连接关系，顺序语句一般用来实现模块算法部答：进程(PROCESS)语句是最具VHDL语言特色的语句。因为它提供了一种用算法(顺序语句)描述硬件行为的方法。进程实际上是用顺序语句描述的一种进行过程，也就是说进程用于描述顺序事件。主要特点有：进程与进程或其它并发语句之间的并发性；进程内部的顺序性；进程的其它并发语句之间的通信。重载的运算符能够对新的数据类型进行操作，或者允许不同的数据类型之间用此运算符进行19、并行信号赋值语句有哪三种形式？条件信号赋值语句又分答：简单信号赋值语句、条件信号赋值语句和选择信号赋值语句。条件信号赋值语句与进程中的多选择IF语句等价。答：CASE语句根据满足的条件直接选择多项顺序语句中的一项执行。用来描述总线或编码、译码行为。可读性比IF语句强。(1)条件句中的选择值必须在表达式的取值范围内。条件句中的选择必须用“OTHERS”表示。它代表已给的所有条件句中未能列出的的取值，这样可以避免综合器插入不必要的寄存器。这一点对于定义为STD_LOGIC和还可能有其他的取值，如高阻态Z、不定态X等。(3)CASE语句中每一条件句的选择只能出现一次，不能有相同选择值的(4)CASE语句执行中必须选中，且只能选中所列条件语句中的一条。这表明CASE语句中至少要包含一个条件语句。21、元件例化语句的作用是什么？如何进行元件例化？元件例化时端口映射有哪两答：把低层次元件安装（调用）到当前层次设计实体内部的过程。包括类属参数＝﹥--类属参数的映射的对应关系类属名称表达式端口名称表达式--设计编译：先根据设计要求设定编译参数和编译策略，如器件的选择、逻辑综合方式的选择等。然后根据设定的参数和策略对设计项目进行网表提取、逻辑综合并产生报告文件、延时信息文件及编程文件，供分析仿真和编程使用。设计校验（项目仿真）：包括功能仿真、时序仿真和定时分析，可以利用软件的仿真功能来验证设计项目的逻辑功能是否正确。器件编程与验证：用经过仿真确认后的编程文件通过编载到实际芯片中，最后测试芯片在系统中的实际运行性能。在设计过程中，如果出现错误，则需重新回到设计输入阶段，改正错误或调整电路测试目标器件最差情况下的时间关系。定时分析可以分析各个信号到输出端的时间延迟,可以给出延迟矩阵和最高工作频率，还可分析信号的建立、保持时间。答：功能仿真又称前仿真，是在不考虑器件延时的理想情况下的一种项目验证方法，考虑设计项目具体适配器件的各种延时的情况下的一种项目验证方法。时序仿真不仅测试逻辑功能，还测试目标器件最差情况下的时间关系。设计人员同时进行操作。有利于对设计任务进行合理的分配并用系统工程的方法对设计进行答：将设计文件中的输入、输出信号定位到所选器件的具体物理管脚上。名词解释FPGA现场可编程门阵列