温州医科大学2014-2015学年第1学期《EDA技术与VHDL》作业3

温州医科大学2014-2015学年第1学期《EDA技术与VHDL》作业3学生姓名：何彪学号：13230301011.简述VHDL的基本结构及每个部分的作用。(1)库库是经编译后的数据集合，库中存放的是各种程序包、实体定义、结构体描述等。设计人员在用VHDL语言设计系统时，库中内容有的可作为标准，有的可作为资源被引用。库的作用就在于使设计者可以共享已经编译过的设计文件及有用数据。(2)程序包程序包是VHDL程序的公共存储区，在程序包内说明的数据对实体是透明的。程序包由程序包说明和程序包体组成。(3)实体实体可以表示小到一个与门，也可以大到一个数字系统，这个系统可以像微处理器一样的复杂。在实体的说明部分主要完成设计对象的输入输出端口名称、传输方向、数据类型的定义，即端口的定义。(4)结构体结构体是设计实体的具体描述，如果把设计实体抽象为一个功能方块图，结构体则描述这个功能方块图内部的具体逻辑实现细节。一个设计实体的内部实现细节通过结构体的具体描述表现出来。(5)配置配置是用于描述设计不同层次之间的关系和实体与结构体之间的连接关系。在实体与结构体之间的连接关系配置说明中，设计者可以利用配置语句为实体提供不同的结构体与之相匹配。在仿真设计中，可以利用不同配置方式选择不同结构体，分别对不同结构体进行仿真测试。2.试分析CPLD与FPGA的异同。1、FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，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。2、CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)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。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。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。3、FPGA和CPLD的区别：①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说，FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程；FPGA可在逻辑门下编程，而CPLD是在逻辑块下编程。④FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现。⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂。⑥CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程，并且CLB之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的。⑦在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置。⑧CPLD保密性好，FPGA保密性差。⑨一般情况下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明显。3.画出下列实体对应的元件图。ENTITYbuf3sIS--实体1PORT(input:INSTD_LOGIC;enable:INSTD_LOGIC;output:OUTSTD_LOGIC);ENDbuf3x;ENTITYmux21IS--实体2PORT(in0,in1,sel:INSTD_LOGIC;output:OUTSTD_LOGIC);Endmux21;