EDA技术与VHDL程序设计基础教程习题答案

EDA技术与VHDL程序设计基础教程习题答案第1章EDA习题答案1.8.1填空1.EDA的英文全称是ElectronicDesignAutomation2.EDA技术经历了计算机辅助设计CAD阶段、计算机辅助工程设计CAE阶段、现代电子系统设计自动化EDA阶段三个发展阶段3.EDA技术的应用可概括为PCB设计、ASIC设计、CPLD/FPGA设计三个方向4.目前比较流行的主流厂家的EDA软件有QuartusII、ISE、ModelSim、ispLEVER5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入6.常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog7.逻辑综合后生成的网表文件为EDIF8.布局布线主要完成将综合器生成的网表文件转换成所需的下载文件9.时序仿真较功能仿真多考虑了器件的物理模型参数10.常用的第三方EDA工具软件有Synplify/SynplifyPro、LeonardoSpectrum1.8.2选择1.EDA技术发展历程的正确描述为（A）ACAD-CAE-EDABEDA-CAD-CAECEDA-CAE-CADDCAE-CAD-EDA2.Altera的第四代EDA集成开发环境为（C）AModelsimBMUX+PlusIICQuartusIIDISE3.下列EDA工具中，支持状态图输入方式的是（B）AQuartusIIBISECispDesignEXPERTDSyplifyPro4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（A）A时序仿真B功能仿真C行为仿真D逻辑仿真5.下列描述EDA工程设计流程正确的是（C）A输入-综合-布线-下载-仿真B布线-仿真-下载-输入-综合C输入-综合-布线-仿真-下载D输入-仿真-综合-布线-下载6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（D）AVHDLBVerilogCABELDPHP1.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述什么是EDA技术？谈谈自己对EDA技术的认识？答：EDA（ElectronicDesignAutomation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。2.简要介绍EDA技术的发展历程？答：现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。它的成熟主要经历了计算机辅助设计（CAD，ComputerAidedDesign）、计算机辅助工程设计（CAED，ComputerAidedEngineeringDesign）和电子设计自动化（EDA，ElectronicSystemDesignAutomation）三个阶段。3.什么是SOC？什么是SOPC？答：SOC（SystemonChip，片上系统）SOPC（SystemonaProgrammableChip，片上可编程系统)4.对目标器件为CPLD/FPGA的VHDL设计，主要有几个步骤？每步的作用和结果分别是什么？答：一个完整的EDA工程通常要涉及到系统建模、逻辑综合、故障测试、功能仿真、时序分析、形式验证等内容。而对于设计工程师而言，系统建模中的器件模型有生产厂商给出，工程师只需要完成系统设计、逻辑综合、布局布线、仿真验证和下载测试几个步骤。5.简述ASIC设计和CPLD/FPGA设计的区别？答：专用集成电路(ASIC)采用硬接线的固定模式，而现场可编程门阵列(FPGA)则采用可配置芯片的方法，二者差别迥异。可编程器件是目前的新生力量，混合技术也将在未来发挥作用。6.阐述行为仿真、功能仿真和时序仿真的区别？答：行为仿真只考虑逻辑功能。功能仿真仅仅完成了对VHDL所描述电路的逻辑功能进行测试模拟，以观察其实现的功能是否满足设计需求，因而仿真过程并不涉及任何具体器件的硬件特性。时序仿真则是比较接近真实器件运行的仿真，在仿真过程中已经对器件的物理模型参数做了恰当的考虑，所以仿真精度要高得多。7.详细描述EDA设计的整个流程？答：系统规格制定（DefineSpecification）设计描述（DesignDescription）功能验证（FunctionVerification）逻辑电路合成（Logicsynthesis）逻辑门层次的电路功能验证（Gate-LevelNetlistVerification）配置与绕线（PlaceandRouting）绕线后的电路功能验证（PostLayoutVerification）8.为什么要进行硬件电路的后仿真验证和测试？答：后仿真考虑了实际器件的模型参数，能够更好的模拟实际电路工作状态。测试是检验设计合格的最直接的方式。第2章EDA习题答案2.8.1填空1.可编程逻辑器件的英文全称是ProgrammableLogicDevice2.可编程逻辑器件技术经历了PROM、PLA、PAL三个发展阶段3.CPLD的基本结构包括可编程逻辑阵列块、输入/输出块、互联资源三个部分4.目前市场份额较大的生产可编程逻辑器件的公司有Altera、Xillinx、Lattice5.根据器件应用技术FPGA可分为基于SRAM编程的FPGA、基于反熔丝编程的FPGA6.快速通道/互联通道包括行互连、列互联、逻辑阵列块、逻辑单元7.常用的的FPGA配置方式为主动串行、主动并行、菊花链8.实际项目中，实现FPGA的配置常常需要附加一片EPROM9.球状封装的英文缩写为BGA10.CPLD/FPGA选型时主要考虑的因素有器件逻辑资源、芯片速度、功耗、封装2.8.2选择1.在下列可编程逻辑器件中，不属于高密度可编程逻辑器件的是（D）AEPLDBCPLDCFPGADPAL2.在下列可编程逻辑器件中，属于易失性器件的是（D）AEPLDBCPLDCFPGADPAL3.下列逻辑部件中不属于Altera公司CPLD的是（A）A通用逻辑块（GLB）B可编程连线阵列（PIA）C输入输出控制（I/O）D逻辑阵列块（LAB）4.下列逻辑部件中不属于Lattice公司CPLD的是（D）A通用逻辑块（GLB）B全局布线区（GRP）C输出布线区（ORP）D逻辑阵列块（LAB）5.下列FPGA中不属于Xilinx公司产品的是（D）AXC4000BVirtexCSpartanDCyclong6.下列FPGA中不属于Alter公司产品的是（B）AFLEX10KBVirtexCStratixDCyclone7.下列配置方式不属于FPGA配置模式的是（D）A主动串行配置模式B被动串行配置模式C主动并行配置模式D被动从属配置模式8.下列因素中通常不属于CPLD/FPGA选型条件的是（D）A逻辑资源B功耗和封装C价格和速度D产地2.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述CPLD的基本结构？答：虽然CPLD种类繁多、特点各异，共同之处总结起来可以概括为三个部分：●可编程逻辑阵列块；●输入/输出块；●互联资源；其中，可编程逻辑阵列块类似于一个低密度的PAL/GAL，包括乘积项的与阵列、乘积项分配和逻辑宏单元等。乘积项与阵列定义了每个宏单元乘积项的数量和每个逻辑块乘积项的最大容量，能有效的实现各种逻辑功能。2.结合本章学习的知识，简述FPGA的基本结构？答：基于SRAM编程的FPGA以Xilinx的逻辑单元阵列（LCA，LogicCellArray）为例，基本结构如图2-20所示。可配置逻辑模块（CLB)可编程I/O模块互联资源开关编程矩阵图2-20FPGA的基本机构反熔丝技术FPGA器件的逻辑结构采用基于多路选择器的基本逻辑单元，配置数据放在反熔丝开关矩阵中，通过编程使部分反熔丝介质击穿，导通开关从而实现器件的编程。如图2-21所示互联资源逻辑阵列图2-21反熔丝技术的FPGA结构3.基于SRAM编程的FPGA有哪些特征？优缺点？答：FPGA器件的优点：●可以反复编程，对于一般规模的器件，上电几十毫秒就可以完成配置数据的加载；●开发设计不需要专门的编程器；●与CMOS工艺的存储器兼容，价格较低；FPGA器件的缺点：●由于器件掉电后SRAM容易丢失配置数据，因而常常在FPGA外部添加一个制度春初期PROM或EPROM来保存这些配置数据，从而给配置数据的保密带来了困难；●器件内部可编程连线和逻辑定义通过大量的传输门开关实现，从而导致电阻变大，传递信号的速度收到影响，限制工作频率；4.简述MAX7000器件的结构及特点？答：5.简述ispLSI2000器件的结构及特点？答：6.简述FLEX10K器件的结构及特点？答：LAB列互联通道7.简述XC4000器件的结构及特点？答：8.阐述FPGA配置几种方式？答：●主动串行配置模式（AS）；●被动串行配置模式（PS）；●主动并行配置模式（AP）；●被动并行同步配置模式（PPS）；●被动并行异步配置模式（PPA）；●被动串行异步配置模式（PSA）；●菊花链配置模式；●JTAG配置模式；9.如何选用CPLD和FPGA？答：CPLD/FPGA的选择主要根据项目本身的需要，对于规模不大且产量不高的应用，通常使用CPLD比较好。对与大规模的逻辑设计、AIC设计或单片系统的设计，则多采用FPGA。从逻辑规模上讲FPGA覆盖了逻辑门书5000～2000000门的大中规模。目前，FPGA的主要应用有三个方面：●直接使用与电路系统；●硬拷贝；●逻辑验证；由上可知，FPGA和CPLD的选择需要根据具体系统的性能、成本、安全等需求进行折中，制定一个性价比高的方案具有非常重要的意义。10.MAX7000S器件的I/O控制块共有几种工作方式？答：I/O控制块允许每个I/O引脚单独地配置成输入/输出和双向工作方式。11.宏单元的触发器有几种时钟控制方式？答：触发器完成D型、JK型或T型等逻辑功能。12.简述EAB的工作原理？嵌入式阵列块是一种在输入/输出端口带有触发器的RAM电路。它由可编程设置的RAM、输入/输出D触发器、局部互联通道、控制逻辑电路和输出电路组成。EAB可以用来实现不同的存储功能和复杂的逻辑功能。第3章EDA习题答案3.7.1填空1.HDL主要有ABEL-HDL、AHDL、VHDL、Verilog四种。2.VHDL的IEEE标准为IEEESTD1076-1993。3.VHDL实体由实体说明语句（ENTITY）、类属说明语句（GENERIC）、端口说明语句（PORT）、结束语句（END）组成。4.VHDL结构体由结构体说明语句、功能描述语句组成。5.VHDL标识符有短标识符、扩展标识符两种。6.VHDL中的对象是指常量、变量、信号、文件。7.VHDL中数据类型转换可以采用类型标记法、函数转换法、常数转换法。8.VHDL定义的基本数据类型包括整数、实数、位、位矢量、布尔、字符、字符串、自然数、时间、错误类型十种。9.VHDL有逻辑运算符、关系运算符、算术运算符、并置运算四类操作符。10.VHDL有行为级、门级、数据流、混合型四种描述风格。11.VHDL的顺序语句只能出现在进程（PROCESS）、过程（PROCEDURE）和函数（FUNCTION）中，是按照书写顺序自上而下，一条一条执行。12.VHDL的进程（process）语句是由顺序语句组成的，但其本身却是并行执行的。3.7.2选择1、一个实体可以拥有一个或多个（C、D）A.设计实体B.结构体C.输入D.输出2、在VHDL中用（D）来把特定的结构体关联到一个确定的实体。A.输入B.输出C.综合D.配置3、在下列标识符中，（C）是VHDL合法的标识符A.4h_addB.h_adde_C.h_adderD._h_adde4、在下列标识符中，（D）是VHDL错误的标识符A.4h_addB.h_adde4C.h_adder_4D._h_adde5、在VHDL中为目标变量赋值符号为（C）A.＝B.＝C.：=D.=：6、在VHDL语言中，用语句（B）表示检测到时钟clk的上升沿A.clk’eventB.clk’eventandclk=‘1’C.clk=‘0’D.clk’eventandclk=‘0’7、在VHDL的并行语句之间中，只能用（C）来传送信息A.变量B.变量