《计算机组成原理》是计算机系的一门核心课程。但是它涉及的知识面非常广,内容包括中央处理器、指令系统、存储系统、总线和输入输出系统等方面,学生在学习该课程时,普遍觉得内容抽象难于理解。但借助于该计算机组成原理实验系统,学生通过实验环节,可以进一步融会贯通学习内容,掌握计算机各模块的工作原理,相互关系的来龙去脉。 为了增强实验系统的功能,提高系统的灵活性,降低实验成本,我们采用FPGA芯片技术来彻底更新现有的计算器组成原理实验平台。该技术可根据用户要求为芯片加载由VHDL语言所编写出的不同的硬件逻辑,FPGA芯片具有重复编程能力,使得系统内硬件的功能可以像软件一样被编程,这种称为“软”硬件的全新系统设计概念,使实验系统具有极强的灵活性和适应性。它不仅使该系统性能的改进和扩充变得十分简易和方便,而且使学生自己设计不同的实验变为可能。计算机组成原理实验的最终目的是让学生能够设计CPU,但首先,学生必须知道CPU的各个功能部件是如何工作,以及相互之间是如何配合构成CPU的。因此,我们必须先设计出一个教学用的以FPGA芯片为核心的硬件平台,然后在此基础上开发出VHDL部件库及主要逻辑功能,并设计出一套实验。 本文重点研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系统,由于VHDL的高标准化和硬件描述能力,现代CPU的主要功能如计算,存储,I/O操作等均可由VHDL来实现。同时设计实验内容,包括时序电路的组成及控制原理实验、八位运算器的组成及复合运算实验、存储器实验、数据通路实验、浮点运算器实验、多流水线处理器实验等,这些实验形成一个相互关联的系统。每个实验先由教师讲解原理及原理图,学生根据教师提供的原理图,自己用MAX+PLUSII完成电路输入,学生实验实际上是编写VHDL,不需要写得很复杂,只要能调用接口,然后将程序烧入平台,这样既不会让学生花太多的时间在画电路图上,又能让学生更好的理解每个部件的工作原理和工作过程。 论文首先研究分析了FPGA硬件实验平台,即实验系统的硬件组成。系统采用FPGA-XC4010EPC84,62256CPLD以及其他外围芯片(例如74LS244,74LS275)组成。根据不同的实验要求,规划不同实验控制逻辑。用户可选择不同的实验逻辑,通过把实验逻辑下载到FPGA芯片中构成自己的实验平台。 其次,论文详细的阐述了VHDL模块化设计,如何运用VHDL技术来依次实现CPU的各个功能部件。VHDL语言作为一种国际标准化的硬件描述语言,自1987年获得IEEE批准以来,经过了1993年和2001年两次修改,至今已被众多的国际知名电子设计自动化(EDA)工具研发商所采用,并随同EDA设计工具一起广泛地进入了数字系统设计与研发领域,目前已成为电子业界普遍接受的一种硬件设计技术。再次,论文针对实验平台中遇到的较为棘手的多流水线等问题,也进行了深入的阐述和剖析。学生需要什么样的实验条件,实验内容及步骤才能了解当今CPU所采用的核心技术,才能掌握CPU的设计,运行原理。另外,本论文的背景是需要学生熟悉基本的VHDL知识或技能,因为实验是在编写VHDL代码的前提下完成的。 本文在基于实验室的环境下,基本上较为完整的实现了一个基于FPGA的实验平台方案。在此基础上,进行了部分功能的测试和部分性能方面的分析。本论文的研究,为FPGA在实际系统中的应用提供研究思路和参考方案。论文的研究结果将对FPGA与VHDL标准的进一步发展具有重要的理论和现实意义。
上传时间: 2013-04-24
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PCB(Print circuit Board):印刷电路板。 1..2 原理图:电路原理图,用原理图设计工具绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接关系的图。
上传时间: 2013-07-16
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Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统,电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP 运行在优化的设计浏览器平台上,并且具备当今所有先进的设计特点,能够处理各种复杂的 PCB设计过程。Protel DXP 作为一款新推出的电路设计软件,在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持,可固定、浮动以及弹出面板,强大的过滤及增强的用户界面等。通过设计输入仿真、PCB 绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合,Protel DXP 提供了全面的设计解决方案。 PCB电路板设计的一般原则包括: 电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、布线、焊盘、
上传时间: 2013-10-22
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讨论了高速PCB 设计中涉及的定时、反射、串扰、振铃等信号完整性( SI)问题,结合CA2DENCE公司提供的高速PCB设计工具Specctraquest和Sigxp,对一采样率为125MHz的AD /DAC印制板进行了仿真和分析,根据布线前和布线后的仿真结果设置适当的约束条件来控制高速PCB的布局布线,从各个环节上保证高速电路的信号完整性。
上传时间: 2013-11-06
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针对使用硬件描述语言进行设计存在的问题,提出一种基于FPGA并采用DSP Builder作为设计工具的数字信号处理器设计方法。并按照Matlab/Simulink/DSP Builder/QuartusⅡ设计流程,设计了一个12阶FIR 低通数字滤波器,通过Quartus 时序仿真及嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ硬件测试对设计进行了验证。结果表明,所设计的FIR 滤波器功能正确,性能良好。 Abstract: Aiming at the problems in designing DSP using HDL,a method of designing DSP based on FPGA which using DSP Builder as designed tool is pointed out.A 12-order low-pass FIR digital filter was designed according to the process of Matlab/Simulink/DSP Builder/QuartusⅡ, and the design was verified by the timing simulation based on QuartusⅡand practical test based on SignalTapⅡ. The result shows the designed filter is correct in function and good in performance.
上传时间: 2013-11-17
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现代数字信号处理从视频扩展到了中频甚至射频,针对要求信号处理的处理速度越来越高、传输速率越来越快等特点,给出了一款使用高性能FPGA、DAC以及经先进的PCB设计工具设计、仿真的高速信号处理模块,实现了对高速信号的实时接收和处理。关键词:数字信号处理; 高速电路; FPGA;设计与仿真
上传时间: 2013-10-21
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为了提高学生的数字电子技术综合实践能力,设计交通信号灯自动控制数字电子技术实验电路。选用D触发器和555定时器作为主要器件,利用组合逻辑电路、时序逻辑电路和555定时器等方面的数字电路理论,将扭环形计数器应用到十字路口交通信号灯自动控制电路中,并利用Multisim作为设计工具进行仿真。
上传时间: 2013-11-16
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基于集成电路规模与设计工艺不断发展的现状,SI问题日益突出和严重。系统介绍了SOC设计SI的概念、分类及产生基理,根据电路工程设计经验,重点阐述了在SOC设计SI的设计、优化、分析方法,介绍了利用EDA设计工具在芯片设计过程中对SI进行阻止、优化、分析的流程及方法,并对各种设计优化方法进行了利弊的对比分析,对芯片设计提供了很好的指导,结合EDA工具及合理的设计流程方法能够有效的保证芯片设计的良率和性能。
上传时间: 2013-11-01
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protel99电子线路图绘图工具.Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶,能实现从电学概念设计到输出物理生产数据,以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB(印制电路板)设计工具,而是一个系统工具,覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件,以便用户顺利过渡到新的EDA平台。 Protel99 SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计(包含信号完整性分析)、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。 以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能: ◆可生成30多种格式的电气连接网络表; ◆强大的全局编辑功能; ◆在原理图中选择一级器件,PCB中同样的器件也将被选中; ◆同时运行原理图和PCB,在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 ◆既可以进行正向注释元器件标号(由原理图到PCB),也可以进行反向注释(由PCB到原理图),以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性; ◆满足国际化设计要求(包括国标标题栏输出,GB4728国标库); * 方便易用的数模混合仿真(兼容SPICE 3f5); ◆支持用CUPL语言和原理图设计PLD,生成标准的JED下载文件; * PCB可设计32个信号层,16个电源-地层和16个机加工层; ◆强大的“规则驱动”设计环境,符合在线的和批处理的设计规则检查; ◆智能覆铜功能,覆铀可以自动重铺; ◆提供大量的工业化标准电路板做为设计模版; ◆放置汉字功能; ◆可以输入和输出DXF、DWG格式文件,实现和AutoCAD等软件的数据交换; ◆智能封装导航(对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用); ◆方便的打印预览功能,不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果; ◆独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果; ◆强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等; ◆经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法,信号完整性分析直接从PCB启动; ◆反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合; ◆专家导航帮您解决信号完整性问题。
上传时间: 2013-10-14
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Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。 此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—“TheRoute toPCBCAD”。
上传时间: 2013-11-08
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