EDA技术课后参考答案(陈炳权_曾庆立)

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第一章

1.EDA的英文全称及其中文含义是什么？

答：EDA是Electronic Design Automation，其中文含义是“电子设计自动化”。

2.什么叫EDA技术？简述EDA技术的发展历程。

答：EDA技术有狭义和广义之分，狭义EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术，或称为IES/ASIC自动设计技术。

3.简述用EDA技术设计电路的设计流程。

答 EDA设计流程包括：设计准备、设计输入、设计处理、设计校验、器件编程、器件测试和设计验证。

4.什么叫”综合”和”网表文件”?

答: (A)在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。(1)从自然语言转换到 VHDL 语言算法表示，即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从 RTL 级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC 设计)，或转换到 FPGA 的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。综合在电子设计自动化中处于核心地位。

(B)网表文件是描述电路的连接关系的文件，一般以文本文件的形式存在。英文为netlist file格式有cdl, spice, aucdl...等

5.从使用的角度来讲，EDA技术主要包括几个方面的内容？这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用?

答: EDA技术的学习主要应掌握4个方面的内容：① 大规模可编程逻辑器件；② 硬件描述语言；③ 软件开发工具；④ 实验开发系统。

6.目前流行的主流厂家的EDA的软件工具有哪些？比较这些EDA软件的差异。

答: （1）目前比较流行的主流厂家的EDA的软件工具有Altera的MAX+plus II、Quartus II 、Lattice的ispEXPERT、Xilinx的Foundation Series。

（2）Max+plus II 是A1tera公司推出的一个使用非常广泛的EDA软件工具，它支持原理图、VHDL和Verilog语言的文本文件，以及波形图与EDIF等格式的文件作为设计输入，并支持这些文件的任意混合设计。它具有门级仿真器，可以进行功能仿真和时序仿真，能够产生精确的仿真结果。在适配之后，Max+plus II生成供时序仿真用的Edif、VHDL和Verilog 3种不同格式的网表文件。Max+plus II界面友好，使用便捷，被誉为业界最易学易用的EDA 软件，并支持主流的第三方EDA工具，支持除APEx20K系列之外的所有A1tera公司的FPGA ／CPLD大规模逻辑器件。

Quartus II是A1tera公司新近推出的EDA软件工具，其设计工具完全支持VHDL和Verilog 的设计流程，其内部嵌有VHDL、Verilog逻辑综合器。第三方的综合工具，如Leonardo Spectrum、Synplify pro和FPGA Compiler II有着更好的综合效果，Quartus II可以直接调用这些第三方工具，因此通常建议使用这些工具来完成VHDL/Verilog源程序的综合。同样，Quartus II具备仿真功能，也支持第三方的仿真工具，如Modelsim。此外，Quartus II 为A1tera DSP开发包进行系统模型设计提供了集成综合环境，它与MATLAB和DSP Builder 结合可以进行基于FPGA的DSP系统开发，是DSP硬件系统实现的关键EDA工具。Quartus II 还可与SOPC Builder结合，实现SOPC系统开发。

ispExPERT是Lattice公司的主要集成环境。通过它可以进行VHDL、Verilog及ABEL语言的设计输入、综合、适配、仿真和在系统下载。ispExPERT是目前流行的EDA软件中最容易掌握的设计工具之一，它界面友好、操作方便、功能强大，并与第三方EDA工具兼容良好。 Foundation Series是Xilinx公司较成熟的集成开发EDA工具。它采用自动化的、完整的集成设计环境。Foundation项目管理器集成Xilinx实现工具，并包含了强大的书馆Synopsys FPGA Express综合系统，是业界最强大的EDA设计工具之一。

7. 简要阐述EDA技术的发展趋势和应用领域

答：从目前的EDA技术来看，其发展趋势是政府重视、使用普及、应用文泛、工具多样、软件功能强大。EDA的范畴包括：机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有 EDA的应用。

第二章 VHDL硬件描述语言

1、简述实体(ENTITY)、结构体（ARCHITECTURE）与原理图的关系。

答：结构来说实体就是原理图的外观，结构体中的具体程序就是原理图中的具体实现。

2、子程序调用与元件例化有何区别，函数与过程在具体使用上有何不同。

答：从硬件角度讲，一个子程序的调用类似于一个元件模块的例化，VHDL综合器为子程序的每一次调用都生成一个电路逻辑块。所不同的是，元件的例化将产生一个新的设计层次，而子程序调用只对应于当前层次的一部分。函数和过程的不同在于：函数只有一个输出，只能通过函数体内的RETURN语句来实现，函数体内不能有信号赋值语句；而过程却可以有不止一个输出，而且是通过过程体内的信号赋值语句或者变量赋值语句来实现的，过程体内的RETURN语句没有用处，因此不少过程都将其省略了。函数的调用只能通过表达式来实现，过程的调用则是通过过程调用语句来实现的。

3、什么是重载函数？重载算符有何用处？如何调用重载算符函数。

答：（1）什么是重载函数? 根据操作对象变换处理功能。

（2）重载算符有何用处? 用于两个不同类型的操作数据自动转换成同种数据类型，并进行运算处理。

（3）如何调用重载算符函数?采用隐式方式调用，无需事先声明。

4、在VHDL程序中配置有何用处？

答：配置可以把特定的结构体关联到一个确定的实体，正如配置一词本身的含义一样。配置语句就是用来为较大的系统设计提供管理和工程组织的。配置也是 VHDL 设计实体中的一个基本单元，在综合或仿真中，可以利用配置语句为确定整个设计提供许多有用信息。总之用于设置VHDL的工作参数以及工作模式。配置用来选择实体的多个结构体的哪一个被使用。

5. 嵌套 BLOCK 的可视性规则是什么？以嵌套 BLOCK 的语句方式设计三个并列的 3 输入或门。