作业

1、解释编程与配置这两个概念。

答：编程就是让计算机为解决某个问题而使用某种程序设计语言编写程序代码，并最终得到结果的过程。为了使计算机能够理解人的意图，人类就必须要将需解决的问题的思路、方法、和手段通过计算机能够理解的形式告诉计算机，使得计算机能够根据人的指令一步一步去工作，完成某种特定的任务。这种人和计算机之间交流的过程就是编程。 配置是一个规范，它定义了基本的J2ME运行环境，包括虚拟机和一组源自J2SE的核心类子集。每一个配置都对应于一组具有类似能力的设备。

2、可编程逻辑器件的分类

答：可编程逻辑器件的分类和特点

可编程逻辑器件可根据其结构、集成度以及编程方法进行分类。 1.按与阵列和或阵列是否可编程分类(1)与阵列固定、或阵列可编程可编程逻辑器件最早的产品可编程只读存储器PROM (Programmable Read Only Memory)，即采用这种形式。现在市场上供应的PROM的最高密度可达一个芯片200万位以上。这种形式的可编程逻辑器件能够方便地实现多输入多输出组合函数，可以实现任何组合逻辑功能。而且由于它以最小项为基础，因此在设计中无须对函数化简。对于每一种可能的输入组合，都相应得到一组可以独立编程的输出．大大扩展了可编程逻辑的思想，减少了输入变量的引脚数，并能与TTL电路兼容。当输入增加时，与阵列输出（即乘积项）个数以2的级数增加，这样导致与乘积项成正比的芯片面积、成本和开关延时相应迅速增加，从而使速度变慢，芯片利用率较低。(2)与阵列和或阵列均可编程这类可编程逻辑器件的与阵列采用部分译码方式，通过编程使其产生函数所需的乘积项，乘积项不一定是全部输入的组合。它的或阵列可编程，并通过选择所需要的乘积项相或，在输出端产生乘积项之和的函数。现场可编程逻辑阵列器件FPLA (Field Programmable Logic Array)即采用了这种结构。其优点在于阵列较小，使用灵活，速度快，可以控制器件的全部功能，同时有效地提高了芯片的利用率，缩小了系统体积。但制造工艺复杂，编程缺少高质量的支撑软件和编程工具，且价格较高，因而使用不广泛。(3)与阵列可编程、或阵列固定这类可编程逻辑器件中，与阵列可编程，或阵列是固定的，每个输出是若干个乘积项之和，其中乘积项的数目是固定的。这种结构不仅能实现大多数逻辑功能，而且提供了最高的性能和速度，是目前可编程逻辑器件发展的主流。.2 按集成度分类随着集成I艺的发展，可编程逻辑器件的集成规模越来越大，集成度从每片几百门发展到几千门，甚至几百万门。按照其集成度，可编程逻辑器件可分为低密度可编程逻辑器件LDPLD (Low DensityPLD)和高密度可编程逻辑器件HDPLD (High Density PLD)两大类。(1)低密度可编程逻辑器件

(LDPLD) 低密度可编程逻辑器件通常指集成度小于每片0门的PLD。PROM、PLA、PAL 和GAL均属于此类。与中小规模集成电路相比，具有集成度高、速度快、设计方便灵活、设计周期短等优点，因此得到了广泛应用。但很难满足大规模以及超大规模专用集成电路( ASIC)在规模和性能上的要求。(2)高密度可编程逻辑器件(HDPLD) 高密度可编程逻辑器

件通常指集成度大于每片0门的PLD。20世纪80年代中期以后出现的EPLD、CPI。D 和FPGA均属于此类。3.按编程方法分类(1)掩膜编程最初的ROM是由半导体生产厂家制造的，阵列中各点间的连线由厂家专门为用户设计的掩膜板制作，此种方法称为掩膜编程。其设计成本高，一般在批量生产中才有价值，因此它只用来生产存放固定数据、固定程序的ROM以及函数表、字符发生器等器件。(2)熔丝和反熔丝编程熔丝编程器件在每个可编程的互联接点上都有熔丝。如果接点需要连接，则保留熔丝；若接点需要断开，则用比工作电流大得多的电流烧断熔丝即可。由于熔丝一旦烧断便不能恢复导通，因此这种方法只能一次编程，而且熔丝占芯片面积较大，不利于提高器件集成度。反熔丝编程器件以反熔丝作为

编程元件。反熔丝的核心是介质，未编程时开关呈现很高的阻抗（例如可用一对反向串联的肖特基二极管构成），当编程电压加在开关上将介质击穿后（使一个二极管永久性击穿而短路），开关则呈现导通状态。PROM和PAL采用了熔丝编程工艺，而美国Actel公司的FPGA 则采用了反熔丝编程工艺。(3)浮栅编程浮栅编程器件采用了浮栅编程技术，包括紫外线擦除、电编程的UVE-PROM和电擦除、电编程的Ez PROM。它们都采用浮栅存储电荷的方法来保存数据。浮栅编程器件属于非易失可重复擦除器件，GAL、EPLD、CPLD大都采用了这种工艺。(4) SRAM编程器件SRAM印静态存储器，又称配置存储器，用来存储决定系统逻辑功能和互联的配置数据。属于易失元件，所以每次系统加电时，先要将储存在外部EPROM或硬盘中的编程数据加载到SRAM中。采用SRAM技术可以方便地装入新的配置数据，实现在线重置。美国Xilinx公司的FPGA采用的即是这种技术。综上所述，通常把一次性编程的器件(如PROM)称为第一代PI。D，把紫外线(UV)擦除的器件(如EPROM)称为第二代PLD，把电擦除的器件(如E2 PROM)称为第三代PLD。第二代、第三代PLD的编程都是在编程器上进行的。1991年，美国Lattice公司又推出一种在系统编程(ISP)器件，编程工作直接在目标系统或电路板上进行而不用编程器，称为第四代PLD。可编程逻辑器件的基本结构如图1. 16所示，主要由输入缓冲、与阵列、或阵列和输出结构四部分组成。其中核心部分是可以实现与、或逻辑的与阵列和或阵列，由与门构成的与阵列用来产生乘积项，由或门构成的或阵列用来产生乘积项之和形式的函数。输出信号通常可以通过内部通路反馈到与阵列的输入端。为了适应各种输入情况，与阵列的每个输入端（包括内部反馈信号输入端）都有输入缓冲电路，从面降低了对输入信号的要求，使之具有足够的驱动能力，并产生原变量和反变量两个互补的信号。有些PLD的输入电路还包含锁存器(Latch)，甚至是一些可以组态的输入宏单元，可对信号进行预处理。输出结构相对于不同的可编程逻辑器件差异很大，有些是组合输出结构，有些是时序输出结构，有些是可编程输出结构，可以实现各种组合逻辑和时序逻辑功能。

3、CPLD与FPGA的主要区别

答：一、FPGA与CPLD的基本概念

1.CPLD

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元（LMC，Logic Macro Cell）围绕中心的可编程互连矩阵单元组成，其中LMC逻辑结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。到90年代，CPLD发展更为迅速，不仅具有电擦除特性，而且出现了边缘扫描及在线可编程等高级特性。较常用的有Xilinx公司的EPLD和Altera公司的CPLD。

2. FPGA

FPGA通常包含三类可编程资源：可编程逻辑功能块、可编程I/O块和可编程互连。可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元，它们通常排列成一个阵列，散布于整个芯片；可编程I/O块完成芯片上逻辑与外部封装脚的接口，常围绕着阵列排列于芯片四周；可编程内部互连包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个可编程逻辑块或I/O块连接起来，FPGA在可编程逻辑块的规模，内部互连线的结构和采用的可编程元件上存在较大的差异。较常用的有Altera、Xinlinx和Actel公司的FPGA。FPGA一般用于逻辑仿真。电路设计工程师设计一个电路首先要确定线路，然后进行软件模拟及优化，以确认所设计电路的功能及性能。然而随着电路规模的不断增大，工作频率的不断提高，将会给电路引入许