超大规模集成电路设计笔记:序篇
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前言
这门课可以当成是 数字系统设计 的进阶版,内容难了不少,不过老师还是一样的(笑)
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文章作者: Esing
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2025-09-17
超大规模集成电路设计笔记:第二篇
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超大规模集成电路设计笔记:第五篇
这一章不考,至少往年题没有考过。 SoC总线 总线提供了系统中各个设备之间一种互连的访问共享硬件机制 在数字系统中,总线承担数据传输任务,如处理器和存储器之间的数据传输 总线的传输能力由总线的带宽和工作频率决定 总线的设计通常要考虑4个因素:总线宽度、时钟频率、仲裁机制和传输类型 常见的总线有: AMBA:ARM公司定义的总线体系,广泛用于嵌入式SoC,包括 AHB、APB、AXI 等多个子协议 OCP:开放式核心接口协议,模块化设计,适合IP核集成 Wishbone:由OpenCores定义的开源SoC总线,简单易用,适合教学或FPGA设计 Avalon:原Altera公司定义的片上总线协议 AMBA 常见IP SoC中的常见IP包括:中断控制器、实时时钟、SPI、定时器、看门狗等。 一个完整的 SoC 通常包含如下模块(IP): 123456789101112131415┌──────────────────────────┐│ CPU / DSP │ ← 控制/计算IP├──────────────────────────┤...

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加法器 全加器 Full Adder FA 很简单,输入1bit的两个数以及前一级的进位,输出和与进位符: 123456789module f_add ( input a, input b, input cin, output sum, output cout); assign {cout, sum} = a + b + cin;endmodule 行波进位加法器 Ripple-Carry Adder RCA 我们把N个上面的全加器f_add首尾串联,便得到了一长串全加器链,它们的计算输入是N位,进位输入与输出均为1位。每次进行计算时,前一个的进位输出都会传进后一个的进位输入,看起来就像是进位在一整条全加器链上产生了波动,因此称其为“行波进位加法器”。 显然,行波进位加法器的优点是结构简单——只需串联就行,但缺点是延时太长。如上图所示,N个全加器串联后,总延时为tripple=N⋅tfat_{ripple} = N \cdot t_{fa}tripple=N⋅tfa,这是很致命的。 超前进位加法器 Carry-L...

2025-09-28
超大规模集成电路设计笔记:第三篇
RISC-V简介 也可以看一下 数字系统设计复习笔记:第十二篇 寄存器 RV32/64I指令集定义了32个32/64位的通用整数寄存器x0~x31,其中x0固定用于存放数据0;寄存器位数决定了其可以访问的地址空间大小。 寄存器 别名 常见用途 x1 ra 返回地址 (Return Address):jal 指令自动将返回地址存入此处。 x2 sp 栈指针 (Stack Pointer):指向当前栈顶。 x3 gp 全局指针 (Global Pointer):指向 2048 字节的小数据区(.sdata),用于高效访问小全局变量。 x4 tp 线程指针 (Thread Pointer):用于线程本地存储(TLS)。 x5 t0 临时寄存器 (Temporary):调用者保存(caller-saved)。 x6–x7 t1, t2 额外的临时寄存器。 x8 s0 / fp 保存寄存器 / 帧指针:被调用者保存(callee-saved)。也可用作帧指针。 x9 s1 保存寄存器。 x10–x17 a0–a7 函数参数和返回值:传递前 8 ...

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2025-11-08
超大规模集成电路设计笔记:第六篇
应付一下应试。 缩写 PLA: Programmable Logic Array PAL: Programmable Array Logic PLD: Programmable Logic Device ROM: Read-Only Memory RAM: Random Access Memory ALU: Arithmetic Logic Unit IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers VHDL: VHSIC Hardware Description Language CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor FPGA: Field-Programmable Gate Array RISC: Reduced Instruction Set Computer CISC: Complex Instruction Set Computer DSA: Domain Specific Architecture SoC: System on Chip FP: Fl...
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