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寄存器传输级（寄存器传输级描述示例）

　　

今天给各位分享寄存器传输级的寄存寄存知识，其中也会对寄存器传输级描述示例进行解释，器传器传如果能碰巧解决你现在面临的输级输级示例问题，别忘了关注本站，描述现在开始吧！寄存寄存

端口需说明信号位宽的作用

位宽作用:

数字信号处理电路是进行一些复杂的数字运算和数据处理，并且又有实时响应需求的输级输级示例电路。

它们通常是描述由高速专用数字逻辑系统或专用数字信号处理器所构成，通常包括高速数据通道接口和高速算法电路。寄存寄存

2、器传器传为什么要设计专用的输级输级示例信号处理电路？

因为有的数字信号处理对时间的要求非常苛刻，以至于用高速的描述通用处理器也无法在规定的时间内完成必要的运算。通用微处理器芯片是寄存寄存为一般目的而设计的，运算的器传器传步骤必须通过编程编译后生成的机器码指令加载到存储器中，然后在微处理器芯片的输级输级示例控制下，按时钟的节拍，逐条取出指令分析指令和执行指令，直到程序的结束。微处理器芯片中的内部总线和运算部件也是为通用目的而设计，即使是专为信号处理而设计的通用微处理器，因为它的通用性也不可能为某一特殊的算法来设计一系列的专用的运算电路，而且其内部总线的宽度也不能随便的改变，只有通过改变程序，才能实现这个特殊的算法，因而其算法速度也受到限制，所以要设计专用的信号处理器。

3、什么是实时处理系统？

实时处理系统是具有实时响应的处理系统。

4、为什么要用硬件描述语言来设计复杂的算法逻辑电路？

因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借住于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。

5、能不能完全用C语言来代替硬件描述语言进行算法逻辑电路的设计？

不能，因为基础算法的描述和验证常用C语言来做。

如果要设计一个专用的电路来进行这种对速度有要求的实时数据处理，除了以上C语言外，还须编写硬件描述语言进行仿真以便从电路结构上保证算法能在规定的时间内完成，并能通过与前端和后端的设备接口正确无误的交换数据。

6、为什么在算法逻辑电路的设计中需要用C语言和硬件描述语言配合使用来提高设计效率？

首先，C语言很灵活，查错功能强，还可以通过 PLI （编程语言接口）编写自己的系统任务，并直接与硬件仿真器结合使用。C语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C程序的设计环境比VerilogHDL更完整。

此外，C语言有可靠地编译环境，语法完备，缺陷缺少，应用于许多的领域。比较起来，Verilog语言只是针对硬件描述的，在别处使用并不方便。而用Verilog的仿真，综合，查错等大部分软件都是商业软件，与C语言相比缺乏长期大量的使用，可靠性较差，亦有很多缺陷。所以只有在C语言的配合使用下,Verilog才能更好地发挥作用。C语言与VerilogHDL语言相辅相成，互相配合使用。这就是既利用C语言的完整性又要结合Verilog对硬件描述的精确性，来更快更好地设计出符合性能要求的硬件电路系统，从而来提高效率。

01、第1章Verilog的基本知识

1、什么是硬件描述语言? 它的主要作用是什么？

硬件描述语言(HDL, hardware description language)是一种用形式化方法来描述数字电路和系统的语言。

作用：数字电路系统的设计者利用这种语言可以从上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后利用电子设计自动化（简称为EDA）工具逐层进行仿真验证，再把其中需要变为具体物理电路的模块组合经由自动综合工具转换到门级电路网表。接下去再用专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列（FPGA）自动布局布线工具把网表转换为具体电路布线结构的实现。

2、目前世界上符合IEEE标准的硬件描述语言有哪两种 ?它们各有什么特点?

Verilog HDL和 VHDL都是用于逻辑设计的硬件描述语言，并且都已成为IEEE标准。VHDL是在1987年成为IEEE标准，Verilog HDL则在1995年才正式成为IEEE标准。VHDL其英文全名为 VHSIC Hardware Description Language。而 VHSIC则是 Very High Speed Integerated Circuit的缩写词，意为甚高速集成电路，故VHDL其准确的中文译名为甚高速集成电路的硬件描述语言。

Verilog HDL和VHDL其共同的特点在于：

能形式化地抽象表示电路的行为和结构；

支持逻辑设计中层次与范围的描述；

可借用高级语言的精巧结构来简化电路行为的描述；

具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性；

支持电路描述由高层到低层的综合转换；

硬件描述与实现工艺无关(有关工艺参数可通过语言提供的属性包括进去)；

便于文档管理；

易于理解和设计重用。

与VHDL相比Verilog HDL的最大优点是：它是一种非常容易掌握的硬件描述语言，只要有C语言的编程基础，通过20学时的学习，再加上一段实际操作，一般同学可在2~3个月内掌握这种设计方法的基本技术。而掌握VHDL设计技术就比较困难。这是因为VHDL不很直观，需要有Ada编程基础，一般认为至少需要半年以上的专业培训，才能掌握VHDL的基本设计技术。

下图所示为Verilog HDL和VHDL建模能力的比较图。

3、什么情况下需要采用硬件描述语言的设计方法?

近年来，FPGA和ASIC的设计在规模和复杂度方面不断取得进展，而对逻辑电路及系统的设计时间要求却越来越短。这些因素促使设计人员采用高水准的设计工具，如：硬件描述语言(Verilog HDL或VHDL)来进行设计。

4、采用硬件描述语言设计方法的优点是什么? 有什么缺点?

采用Verilog输入法最大的优点是其与工艺无关性。这使得工程师在功能设计，逻辑验证阶段，可以不必过多考虑门级及工艺实现的具体细节，只需要利用系统设计时对芯片的要求，施加不同的约束条件，即可设计出实际电路。

缺点是：需要响应的EDA工具，而EDA工具的稳定性需要进一步的在工程中提升。

5、简单叙述一下利用 EDA工具并采用硬件描述语言(HDL)的设计方法和流程。

采用自顶向下的设计（即Top_Down设计）方法：从系统级开始把系统划分为基本单元，然后再把每个基本单元划分为下一层次的基本单元，一直这样做下去，直到可以直接用EDA元件库中的基本元件来实现为止。

其基本流程主要由两大功能部分组成：

（1）设计开发，即从编写设计文档→综合到布局布线→电路生产这样一序列步骤。

（2）设计验证，也就是进行各种仿真的一序列步骤，如果在仿真过程中发现问题就返回设计输入进行修改。

6、硬件描述语言可以用哪两种方式参与复杂数字电路的设计?

复杂数字电路的设计和复杂数字电路的仿真验证。

7、用硬件描述语言设计的数字系统需要经过哪些步骤才能与具体的电路相对应?

编写设计文件；

功能仿真；

优化，布局布线；

布线后门级仿真。

8、为什么说用硬件描述语言设计的数字逻辑系统具有最大的灵活性并可以映射到任何工艺的电路上?

硬件描述语言的设计具有与工艺无关性。

这使得工程师在功能设计，逻辑验证阶段，可以不必过多考虑门级及工艺实现的具体细节，只需要利用系统设计时对芯片的要求，施加不同的约束条件，即可设计出实际电路。

9、软核是什么？虚拟器件是什么？它们的作用是什么?

把功能经过验证的、可综合的、实现后电路结构总门数在5 000门以上的Verilog HDL模型称为**“软核”(Soft Core)**。

把由软核构成的器件称为虚拟器件，在新电路的研制过程中，软核和虚拟器件可以很容易地借助EDA综合工具与其他外部逻辑结合为一体。这样，软核和虚拟器件的重用性就可大大缩短设计周期，加快了复杂电路的设计。

10、集成电路行业中 IP 的含义是什么？固核是什么？硬核是什么？与软核相比它们各有什么特点？各适用于什么场合？

在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统设计工作分解为逻辑设计(前端)，电路实现(后端)和验证三个互相独立而又相关的部分。由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种常用数字逻辑电路和组件(如 FFT算法、DCT算法部件、DDRAM 读写控制器等)建成宏单元( megcell)或软(固/硬)核，也称作Soft(firm/hard)Core，即 IP(知识产权内核的英文缩写)库供设计者引用。设计者可以直接利用它们的行为模型设计并验证其他电路，以减少重复劳动，提高工作效率。

在集成电路行业中IP是知识产权（IntellectualProperty）的含义。

把在某一现场可编程门阵列（FPGA）器件上实现的、经检验证明是正确的、总门数在5000门以上的电路结构编码文件称为**“固核”（firm core）**。

把在某一专用集成电路工艺的（ASIC）器件上实现的、经检验证明是正确的、总门数在5000门以上的门电路结构版图掩膜称为**“硬核”（hard core）**。

在工具实现手段和工艺技术尚未确定的逻辑设计阶段，IP核具有很大的灵活性，很容易借助EDA工具与其他外部逻辑结合为一体。相比之下固核和硬核与其他外部逻辑结合为一体的灵活性要差很多。

11、简述Top_Down设计方法和硬件描述语言的关系。

Top_Down的设计方法是首先从系统设计入手，从顶层进行功能划分和结构设计。系统的总仿真时顶层进行功能划分的总要环节，而该过程需要采用硬件描述语言的方法。

12、System Verilog 与Verilog有什么关系？适用于何种设计？

Verilog适合系统级( system)、算法级(alogrithem)、寄存器传输级(RTL)、逻辑级(logic)、门级(gate)、电路开关级(switch)设计。

而SystemVerilog 是Verilog语言的扩展和延伸，更适用于可重用的可综合IP和可重用的验证用IP设计，以及特大型(千万门级以上)基于IP的系统级设计和验证。

02、第2章Verilog语法的基本概念

1、Verilog语言有什么作用？

Verilog HDL是一种用于数字系统设计的语言。用Verilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型，也称为模块。Verilog HDL既是一种行为描述的语言也是一种结构描述的语言。这就是说，无论描述电路功能行为的模块或描述元器件或较大部件互联的模块都可以用Verilog 语言来建立电路模型。如果按照一定的规则和风格编写，功能行为模块可以通过工具自动地转换为门级互联的结构模块。Verilog模型可以是实际电路的不同级别的抽象。这些抽象的级别和它们所对应的模型类型共有以下5种，现分别给以简述。

（1）系统级(system-level)：用语言提供的高级结构能够实现待设计模块的外部性能的模型。

（2）算法级( algorithm-level)：用语言提供的高级结构能够实现算法运行的模型。

（3）RTL级(register transfer level)：描述数据在寄存器之间的流动和如何处理、控制这些数据流动的模型。

以上三种都属于行为描述，只有RTL级才有与逻辑电路有明确的对应关系。

（4）门级(gate-level)：描述逻辑门以及逻辑门之间连接的模型。

与逻辑电路有确定的连接关系，以上4种数字系统设计工程师必须掌握。

（5）开关级(switch-level)：描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接的模型。

这与具体的物理电路有对应关系，工艺库元件和宏部件设计人员必须掌握，将在高级教程中介绍。

一个复杂电路系统的完整Verilog HDL模型是由若干个Verilog HDL模块构成的，每一个模块又可以由若干个子模块构成。其中有些模块需要综合成具体电路，而有些模块只是与用户所设计的模块有交互联系的现存电路或激励信号源。利用Verilog HDL语言结构所提供的这种功能就可以构造一个模块间的清晰层次结构，以此来描述极其复杂的大型设计，并对所作设计的逻辑电路进行严格的验证。

Verilog HDL行为描述语言作为一种结构化和过程性的语言，其语法结构非常适合于算法级和RTL级的模型设计。这种行为描述语言具有以下功能：

可描述顺序执行或并行执行的程序结构；

用延迟表达式或事件表达式来明确地控制过程的启动时

芯片的低功耗设计方法有哪些？

1、工艺级低功耗技术

在当前工艺水平，SoC（系统级芯片）功耗主要由跳变功耗引起，而从公式（2）得知，通过降低电源供电电压，可以减少跳变功耗，这也是为什么集成电路由原来的5V供电电压降为3.3V，又降为后来的1.8V以及1.3V甚至更低。

2、门级低功耗技术

SoC（系统级芯片）在深亚微米时代，主要通过低电压实现低功耗技术，互补CMOS在许多方面都占有很大的优势，并且各EDA厂商也提供很完善的支持，因此在多数情况下，都选择互补CMOS。

传输门在很有限的范围内有其优越性，如全加电路（Full Adder）在高电源电压时功耗低于互补CMOS，在用CPL实现乘法器时，也有很大优点。

3、寄存器传输级（RTL）低功耗技术

RTL低功耗技术主要从降低不希望的跳变（glitch--Spurious switch， hazards）入手，这种跳变虽然对电路的逻辑功能没有负面的影响，但会导致跳变因子A的增加，从而导致功耗的增加。

4、系统级LP技术

系统级低功耗技术主要有门控技术，异步电路等。门控时钟技术可以说是当前最有效的低功耗技术。如果没有门控时钟技术，相同的值在每个时钟周期上升沿到来时都会被重复加载进后面的寄存器中，这就使后面的寄存器、时钟网络和多选器产生不必要的功耗。

扩展资料

当前芯片设计业正面临着一系列的挑战，系统芯片SoC已经成为IC设计业界的焦点， SoC性能越来越强，规模越来越大。SoC芯片的规模一般远大于普通的ASIC，同时由于深亚微米工艺带来的设计困难等，使得SoC设计的复杂度大大提高。

在SoC设计中，仿真与验证是SoC设计流程中最复杂、最耗时的环节，约占整个芯片开发周期的50%～80% ，采用先进的设计与仿真验证方法成为SoC设计成功的关键。

不断重整价值链，在关注面积、延迟、功耗的基础上，向成品率、可靠性、电磁干扰（EMI） 噪声、成本、易用性等转移，使系统级集成能力快速发展。

使用SoC技术设计系统的核心思想，就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。在使用SoC技术设计应用系统，除了那些无法集成的外部电路或机械部分以外，其他所有的系统电路全部集成在一起。

5mm芯片有多少线路

描述

芯片虽然个头看起来很小， 但是其内部结构却是非常地复杂，尤其是最核心的微型单元——成千上万个晶体管。下文小编就来为大家仔细讲解一下半导体芯片集成电路的内部结构。

在一个芯片体内，有大约5级电路，它们共同构成了一个立体的高速公路系统。其中有一些电路层用来铺放晶体管，而另一些则用来连接层并以独特的姿势将单个的晶体管连接起来。

1、模块级

在整个系统中分为很多功能模块，它们各司其职。有的模块负责显示，有的模块负责通信，而有的模块负责管理电源。这里面的每一个模块都是一个宏大的领域。

2、晶体级

晶体管级无论是在模拟电路还是数字电路中都是最底层的。所有的逻辑门都是由一个个晶体管构成的。

3、门级

是由与或非逻辑构成的，把它再细分为与、或、非逻辑，便达到了门级（它们就像一扇扇门一样，阻挡或者允许电信号的进出，因此得名）。

4、寄存器传输级

顾名思义，寄存器传输级这个复杂的功能模块是由许许多多的寄存器和组合逻辑组成的。

5、系统级

它的内部结构是由多个半导体芯片以及电阻、电容、电感互相连接组成的，因此被称为系统级。

芯片电路有几层

芯片虽然个头很小。但是内部结构非常复杂，尤其是其最核心的微型单元——成千上万个晶体管。我们就来为大家详解一下半导体芯片集成电路的内部结构。一般的，我们用从大到小的结构层级来认识集成电路，这样会更好理解。

1

系统级

我们还是以手机为例，整个手机是一个复杂的电路系统，它可以玩游戏、可以打电话、可以听音乐... ...

它的内部结构是由多个半导体芯片以及电阻、电感、电容相互连接组成的，称为系统级。(当然，随着技术的发展，将一整个系统做在一个芯片上的技术也已经出现多年——SoC技术)

2

模块级

在整个系统中分为很多功能模块各司其职。有的管理电源，有的负责通信，有的负责显示，有的负责发声，有的负责统领全局的计算，等等 —— 我们称为模块级，这里面每一个模块都是一个宏大的领域。

3

寄存器传输级(RTL)

那么每个模块都是由什么组成的呢？以占整个系统较大比例的数字电路模块(它专门负责进行逻辑运算，处理的电信号都是离散的0和1)为例。它是由寄存器和组合逻辑电路组成的。

寄存器是一个能够暂时存储逻辑值的电路结构，它需要一个时钟信号来控制逻辑值存储的时间长短。

实际应用中，我们需要时钟来衡量时间长短，电路中也需要时钟信号来统筹安排。时钟信号是一个周期稳定的矩形波。现实中秒钟动一下是我们的一个基本时间尺度，电路中矩形波震荡一个周期是它们世界的一个时间尺度。电路元件们根据这个时间尺度相应地做出动作，履行义务。

什么是组合逻辑呢，就是由很多“与(AND)、或(OR)、非(NOT)”逻辑门构成的组合。比如两个串联的灯泡，各带一个开关，只有两个开关都打开，灯才会亮，这叫做与逻辑。

一个复杂的功能模块正是由这许许多多的寄存器和组合逻辑组成的。把这一层级叫做寄存器传输级。

4

门级

寄存器传输级中的寄存器其实也是由与或非逻辑构成的，把它再细分为与、或、非逻辑，便到达了门级(它们就像一扇扇门一样，阻挡/允许电信号的进出，因而得名)。

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晶体管级

无论是数字电路还是模拟电路，到最底层都是晶体管级了。所有的逻辑门(与、或、非、与非、或非、异或、同或等等)都是由一个个晶体管构成的。因此集成电路从宏观到微观，达到最底层，满眼望去其实全是晶体管以及连接它们的导线。

双极性晶体管(BJT)在早期的时候用的比较多，俗称三极管。它连上电阻、电源、电容，本身就具有放大信号的作用。

芯片的组成？

芯片在电子学中是一种将电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化或微型化的方式，时常制造在半导体晶圆表面上。从结构上看，芯片由大规模集成电路、阻容元件、保护电路、稳压电路、封装材料等组成。

寄存器传输级的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于寄存器传输级描述示例、寄存器传输级的信息别忘了在本站进行查找喔。


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