《数字电路设计》课堂笔记整理(段成华老师)new

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1、DigitalIntegrateCircuitDesignClassNoteVersion1.0.0Announcement因为时间仓促和平时课上条件所限，中间有错误漏掉的，请大家自行更正。部分内容没有写（比如FPGA，FIFO）参看课程资源和参考书，如NOTE有误务请通知作者ysjk2000@qq.com。Referance书【1】：JamesR.Armstrong,F.GailGray.VHDL设计表示和综合（原书第2版）.李宗伯，王蓉晖，王蕾等译.机械工业出版社.2002.书【2】：阎石.数字电路技术基础（第5版）.高等教育出

2、版社.2004.Chapter1DesignAbstractionandRepresentation1.1TheProblemofIC.DesignandtheSolutions1.1.1AHistoryPerspective(1)FirstIC.(1958)JackKilby(1923~2005)德州电器TTL逻辑→80年代，2000年NobelPrice.1.1.2IC.DesignComplex(1)ITRS(InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductor)(2)工艺参数：年份特征

3、尺寸(nm)门极电压(v)数量备注19953503.310M20011301.2100M1亿2010450.61B10亿2016224.2100B(3)ComplexFeatureSize(特征尺寸)：Gate-equivalentCorrespondstoa2inputNANDgate做一个与非门的面积λ法则λroughlyhalfthelengthofthesmalltransistor.Reliably(可信性)variability(变化性)(4)Solution解决复杂性的方案A.DesignAbstraction设计抽象

4、B.FormalRepresentation正式表达1.2DesignRepresentation1.2.1Y-chart1983DanielD.Gajski(1)Abstractlevel见书【1】Page2表1-11Systemlevel系统级2Chiplevel芯片级3Register-Transferlevel寄存器级4Logicgatelevel逻辑门级*Switchlevel交换级5Circuitlevel电路级6Layoutlevel版图级*为老师所讲可忽略一级图1Y图表示结构表示功能表示几何表示处理器内存交换寄存器转

5、化电路系统算法布尔表达板图规划若干单元遮罩(mask)几何(2)MainComponentsofY-chartrep.a)Behavioralrep.(BR,BD)Def.:adesignasablackboxanddescribesitsoutputintermofitsinputandtime,indicatingnoinformationabouttheimplementationorstructure.Example:XOR:A=AB+ABnoanygeometricinformationtosomeextent,nostr

6、uctureinformation.b)StructureRep.(SD,SR):Def.:Ablackboxisrepresentedasasetofcomponentsandconnects(interconnection).ActingabridgebetweenBRandGR,nophysicalinformationiscontained.Example:(3)GeometricRep.(GR,GD)a)Def.:Specifyingsize(heightandwidth)ofeachcomponents;theposit

7、ionandinterconnectedonsilicondie.1.2.2HardwareDesignlanguage(HDL)AnexampleofmodelHDL:1970sSpecificationPortinv(in)→out(1)Nfetoutinvss(2)Pfetoutinvdd/end高级语言↓低级语言创建时Delay问题并发性AVHDLexamplei1+i2=o;ENTITYOR2ISPort(i1,i2:inbit;ooutbit);ENDOR2ARCHITECTUREDOFOR2ISBEGAINo<=i1o

8、ri2ENDOneHDLlForsynthesis生成硬件lForsimulation仿真lFastvector测试矢量功能描述有延时，行为描述无延时BehaviorDescriptionAlgorithmicdescription算