数字电路设计方案的比较与选择

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1、专家论谈数字电路设计方案的比较与选择西安电子科技大学模式识别与智能系统研究所-7#""7#.鲁欣赵亦工西安电子科技大学!"#教研室-7#""7#.徐秀红摘要：$%&和’&()是目前数字电路设计采用的两种主要手段，其各有自身的优缺点，故在设计数字系统前必需进行方案选择。$%&,’&()结构的新思想的出现以及嵌入$%&模块的’&()设计方案使得数字电路设计有了更大的选择空间。关键词：$%&’&()$%&,’&()嵌入$%&模块的’&()数字信号处理技术和大规模集成电路技术的迅可以重叠执行。猛发展，为我们设计数字电路提供了新思路和新方

2、!()%$&’的结构特点法。当前数字系统设计正朝着速度快、容量大、体积’&()的结构是由基于半定制门阵列的设计思想小、重量轻的方向发展。$%&和’&()技术的发展使这而得到的。从本质上讲，’&()是一种比半定制还方便一趋势成为可能和必然。的)%48（)99:;<=>;?@%9A<;B;<4@>ACD=>AE8;D专用集和计算机一样，数字信号处理的理论从*"年代崛成电路）设计技术。起以来，到+"年代$%&产生，它飞速发展改变了信’&()的结构主要分为三部分：可编程逻辑块、可号处理的面貌。今天$%&已广泛应用在语音、图像、编

3、程456模块、可编程内部连线。可编程逻辑块和可通讯、雷达、电子对抗、仪器仪表等各个领域。$%&起编程互连资源的构造主要有两种类型：即查找表类型了十分关键的作用，成为数字电路设计的主要方法。和多路开关型。二十世纪+"年代以来，一类先进的门阵列——查找表型’&()的可编程逻辑单元是由功能为查’&()的出现，产生了另一种数字电路设计方法，具有找表的%0)1（%>=>;<0=@E?G)<

4、大的。’&()应用函数的逻辑。%0)1的输出为逻辑函数的除了上述两种方案，还有$%&,’&()方案，以及值，由此输出状态控制传输门或多路开关信号的通选择内部嵌入$%&模块的’&()实现系统的方案。断，实现与其它功能块的可编程连接。多路开关型可!"#$和%$&’的结构特点编程逻辑块的基本构成是一个多路开关的配置。利用!(!"#$的结构特点多路开关的特性，在多路开关的每个输入接到固定电$%&是一种具有特殊结构的微处理器。$%&芯片平或输入信号时，可实现不同的逻辑功能。大量的多的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的路开关和逻辑

5、门连接起来，可以构成实现大量函数的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的$%&逻辑块。指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。’&()由其配置机制的不同分为两类：可再配置根据数字信号处理的要求，$%&芯片一般具有如下的型和一次性编程型。近几年来，’&()因其具有集成度一些主要特点：高、处理速度快以及执行效率高等优点，在数字系统-#.在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；的设计中得到了广泛应用。-!.程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存)"#$与%$&’性能比较储器，每个存储器独立编址，可以同时访问指令和数据；$

6、%&内部结构使它所具有的优势为：所有指令的-/.片内具有快速0)1，通常可通过独立的数据总执行时间都是单周期，指令采用流水线，内部的数据、线在两块中同时访问；地址、指令及$1)（$;DA<>1AG?DI)<

7、运算上它受制于时钟速-+.支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作率，而且每个时钟周期所做的有用操作的数目也受限*欢迎邮购本刊#JJ3K#JJJ年光盘版，每套#""元《电子技术应用》!""!年第#期专家论谈制。例如$%&’!"()!"#只有两个乘法器和一个!""转化为-&.的(代码更容易。%*+的时钟，这样只能在每秒完成,""%的乘法。!如何进行"#$和%$&’方案选择将模拟算法、具体指标要求映射到通用-&.中，!()方案选择原则比较典型的-&.通过汇编或高级语言如(语言进行在选择数字系统核心处理部分的方案时，有很多编程，实时实

8、现方案。如果-&.采用标准(程序，这因素需要考虑。例如如何充分利用已有资源（包括软、种(代码可以实现高层的分支逻辑和判断。例如通信硬件）、系统要求的工作时钟速率以及算法或工作方系统的协议堆栈，这是很难在/.01上实现的。从效式的特点等，这些对最佳方案的选择有很大