EDA论文资料1

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1、目录第一章绪论计算器设计概述第二章相关设计知识和设计环境EDA技术概述EDA基本特征与优势EDA工具QuartusⅡ简介QuartusⅡ设计软件的优势QuartusⅡ的设计流程介绍VHDL语言VHDL概述VHDL的特点VHDL的基本结构简介VHDL语言设计的基本流程Cyclone系列器件介绍计算器设计概述自从电子电路出现了EDA技术之后，计算器的设计和实现工作一下子变得前途光明起来，用计算机来设计计算器不但成为了可能，而且确确实实成为了一条完全可行的、高效率的计算器设计之路。近些年发展迅速的大规模可编程器件为计算器的个人设计提供

2、了比较充分的环境，使中国的计算器设计研究工作一下子摆脱了从理论到理论的尴尬局面，特别是任何有能力进行计算器设计研究的人，都能够有机会参加到计算器的设计的行列中来，进行自己的设计实践，从而能够畅快抒发自己的研究成果。目前，计算器设计和计算器制作可以分开来进行，这就使计算器设计工作变得更加普及化了，人们只要对计算器设计有兴趣，就可以进行计算器设计工作，成为一名计算器设计制造的参与者。计算器设计者甚至可以将自己的设计送到工厂去加工，实际制造出他所设计的计算器。1计算器逻辑设计应该说全新的计算器逻辑设计是一个长期复杂的任务，设计者对计算

3、器的理解程度会毫无例外地反映在逻辑设计当中。逻辑设计阶段可以不在计算器上进行，依据设计者的经验，要将计算器的各个组成部分功能、结构、在整体当中的作用、与其他部分的关系等都要一一考虑清楚，可以用图示的方法将它们表达清楚。计算器的各个逻辑部件联系在一起之后，要反复地进行逻辑推断和验证。因为计算器是靠信息的流动来进行工作的，因此逻辑设计的过程始终要把信息的完整性作为设计思考的重点，不可以有任何的含糊。信息的完整性往往取决于信息流动的时序关系。同时到达的信息，如果不能够放在不同的地方存放，那么产生混乱的信息结果是必然的。同时信息的处理设

4、计一般叫并行设计，并行信息处理设计必须把是否产生信息混乱这一点放到首位考虑。先后到达同一地点的信息，后者一定要发生在前者已经失效的时候，不然会产生错误的信息覆盖。由于目前设计的计算器都采用总线结构，因此任何一个连接到总线上的设备必须有控制向总线输送信息的控制门，因为总线上的数据不断地变化，任何送到总线上的数据，在使用之后应该马上撤销，这样才不至于影响到其他设备对总线的使用。计算器时钟能使连接在总线上的设备互相协作，一切动作都统一在时钟节拍的指挥之下。可以说时钟周期的长短是决定计算器速度的重要因素，但是物理器件的时间效应、设计电路

5、的时间效应又是决定时钟周期的重要因素，在物理器件性能一定的条件下，合理的电路结构设计是提高计算器运行速度的关键。计算器设计中要尽可能地采用同步设计，这样会使信息处理简化。异步的设计会增加复杂度，在万不得已的情况下，倍频考虑与同步协调是最好的选择。已有的计算器设计模型永远是新的设计的基础，对一切计算器都要包括的内容要能够熟练地掌控和使用，例如计算器通用的指令系统和关键性的设备结构等。只有经过大量的已有设计积累和对已有设计的深刻理解，才能够迸发出成功的新的设计火花。逻辑设计阶段是一个从上到下、由粗到细、由全局到局部的过程。实际电路设

6、计正好相反，是一个由局部到全局的过程。任何一个计算器的设计，都可以从计算器的五大逻辑部件下手，一般习惯从运算器、存储器设计开始，因为这两个部件的构造会决定计算器的核心内容。当然在计算器各个部分都十分明了的情况下，也可以各部分同时进行，但经验告诉我们，这种情况只有在设计内容不变并且取得了一定经验之后才能够明显的见到效果。在计算器、存储器设计完成之后，指令系统设计变得十分重要了，计算器能够完成哪些功能完全由指令系统表现。一般，计算器的加减乘除指令是不会少的，当然还有数据传送指令、读数据指令、存储数据指令、入栈指令、出栈指令、子程序调

7、用指令、数据交换指令、指针加减1指令等都是常用的，这些都必须成为指令系统的重要成员。指令设计的一个重要工作是指令格式的设计，指令格式往往决定指令分析的方法，而指令分析的方法又能够确定指令分析的附属设备，例如指令寄存器等。复杂的指令格式一般都会使指令分析的附属设备复杂。确定了计算器的指令系统之后，就能够确定计算器的控制器了。完全可以肯定，不同的指令系统会得到不同的控制器，不是控制器决定指令系统，而是指令系统决定着控制器的设计。设计好计算器的指令系统及全部指令执行的整个过程，才可以认为逻辑设计有了一定的眉目，才能够考虑实施实际的计算

8、器硬件设计。2计算器硬件设计所谓计算器硬件设计就是指实际的电子电路的设计。硬件设计的过程已经不是概念上的计算器设计问题，而是用切实可行的方法完成计算器器件的设计，完成电路连接、器件的设计和整体组装的过程。没有HDL硬件设计语言和可编程器件的时候，计算器硬件的设计