第10章 数字系统高级设计技术(第2讲)
高级数字系统设计
高级数字系统设计数字系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分，广泛应用于通信、计算机、工业自动化等领域。
随着科技的不断发展，人们对数字系统的要求也变得越来越高。
高级数字系统设计是为了满足这一需求而产生的，它在传统数字系统设计的基础上进行了进一步的优化和改进，以提高系统性能、降低功耗和增强可重构性。
1. 引言高级数字系统设计在数字系统领域具有重要的地位和作用。
本文将介绍高级数字系统设计的基本概念、原理和应用。
2. 高级数字系统设计的基本概念2.1 可编程逻辑器件（PLD）和可编程门阵列（GAL）可编程逻辑器件和可编程门阵列是高级数字系统设计中常用的硬件实现工具。
它们可以根据用户的要求进行编程，实现不同的逻辑功能。
2.2 时序分析与优化时序分析与优化是高级数字系统设计中的关键技术之一。
通过对时序进行准确的分析和优化，可以提高系统的稳定性和性能。
2.3 高级综合技术高级综合技术是将高级程序设计语言（如C、C++等）转化为硬件逻辑的过程。
它能够提高设计效率，缩短设计周期。
3. 高级数字系统设计的原理3.1 并行性与流水线技术并行性和流水线技术是高级数字系统设计中的重要原理。
通过合理地设计并行结构和流水线，可以提高系统的运行速度和效率。
3.2 分布式处理与多核技术分布式处理与多核技术是高级数字系统设计中常用的原理。
它们可以将任务分配给多个处理核心并行处理，提高系统的处理能力和性能。
3.3 管脚分组与布线规划管脚分组和布线规划是高级数字系统设计中的重要原理。
通过合理地进行管脚分组和布线规划，可以减少信号干扰，提高系统的可靠性和可重构性。
4. 高级数字系统设计的应用4.1 通信系统高级数字系统设计在通信系统中具有广泛的应用。
通过合理地设计和优化，可以提高通信系统的传输速率和数据处理能力。
4.2 计算机系统高级数字系统设计在计算机系统中也具有重要的应用。
它可以提高计算机的运算速度和存储容量，提升系统的整体性能。
4.3 工业自动化高级数字系统设计在工业自动化领域的应用也逐渐增多。
中国海洋大学数字系统设计课程大纲理论课程
中国海洋大学数字系统设计课程大纲（理论课程）英文名称（Digital System Design）【开课单位】电子工程系【课程模块】专业知识【课程编号】【课程类别】必修【学时数】32 （理论）【学分数】 2一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。
（一）教学对象电子信息科学与技术、电子信息工程专业和通信工程专业本科生。
（二）教学目标及修读要求1、教学目标向学生介绍VHDL硬件描述语言的基本知识和使用VHDL设计数字系统的方法，展示数字系统设计的新手段，使学生的数字系统设计水平上升到一个新的层次。
通过该课程的学习，学生可以了解数字集成电路和可编程逻辑器件等方面的基本知识，掌握运用硬件描述语言设计数字系统的基本方法，建立现代数字系统设计的理念。
本课程另外配有32学时的实验课——“数字系统设计实验”，通过实验可以锻炼学生的实践能力，更好地理解课堂教学的内容。
具体课程内容见“数字系统设计实验教学大纲”。
2、修读要求本课程是一门工程应用类课程，实用性很强，是数字电子技术基础课程的后续课程。
学生在学习本课程之前，应当具备数字电子技术的基础知识，如能具备一些微机原理或者单片机原理的知识背景，则更利于本课程的学习。
（三）先修课程数字电子技术基础二、教学内容（一）第一章概论1、主要内容：1.1 数字集成电路的分类1.2 可编程逻辑器件简介1.3 数字系统的设计工具与设计流程1.4 知识产权核1.5 数字系统设计中的其它问题2、教学要求：了解数字集成电路和可编程逻辑器件等方面的基本知识，了解电子设计自动化技术的发展现状，理解数字系统设计的基本方法，了解数字系统设计中要注意的问题。
3、重点、难点：重点：数字系统设计的基本流程和各个环节：描述、划分、综合、验证。
难点：数字系统设计中各个环节之间的关系。
（二）第二章VHDL基本概念1、主要内容：2.1 VHDL的由来2.2 1位全加器的描述实例2.3 基本的VHDL模型结构2.4 VHDL的标识符2.5 VHDL的对象2.6 VHDL的数据类型和子类型2.7 属性2.8 运算符与表达式2、教学要求：了解VHDL的发展，掌握VHDL的模型结构描述和相关的基本概念，理解例题所示的描述与硬件之间的关系。
数字系统设计知识点
数字系统设计知识点数字系统设计是计算机工程和电子工程中的重要内容，涵盖了多种关键概念和技术。
本文将介绍数字系统设计的一些基础知识点，包括数字系统的基本原理、数字电路的构建和设计、以及数字系统中常见的编码和调制技术。
一、数字系统的基本原理数字系统是由数字电路组成的，其中的信息以二进制形式表示。
数字电路由数字逻辑门组成，可以执行布尔运算。
数字系统的基本原理包括以下几个关键概念：1. 二进制系统：数字系统采用二进制表示，即使用0和1来表示逻辑状态。
二进制是一种计数系统，它只使用两个数字来表示所有的值。
2. 布尔代数：布尔代数是描述和操作逻辑关系的一种数学工具。
它基于三个基本运算：与、或和非。
布尔代数可以用于设计和分析数字逻辑电路。
3. 逻辑门：逻辑门是数字电路的基本构件，用于执行逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
通过组合逻辑门可以构建复杂的数字电路。
二、数字电路的构建和设计数字电路是数字系统的基础，它由逻辑门和触发器等元件组成。
数字电路的构建和设计需要考虑以下几个因素：1. 逻辑门的组合与实现：通过组合不同类型的逻辑门可以实现多种逻辑功能。
例如，与门和或门的组合可以实现任意布尔函数。
设计者需要根据具体需求选择适当的逻辑门组合。
2. 状态机设计：状态机是一种具有离散状态的数字电路。
它由状态寄存器、组合逻辑和输出逻辑组成。
设计者需要根据系统需求定义状态和转移条件，然后选择适当的触发器和逻辑门实现状态机。
3. 模时序系统设计：模时序系统是一种具有时序行为的数字电路。
它由触发器和组合逻辑构成，可以实现时序逻辑功能。
设计者需要考虑时钟信号、触发器类型和时序逻辑的实现方式。
三、编码和调制技术在数字系统设计中，编码和调制是常用的技术，用于将信息从一种形式转换成另一种形式。
1. 数字编码：数字编码用于将数字或字符等信息转换为二进制形式。
常见的数字编码包括BCD码、格雷码和ASCII码等。
不同的编码方式可以适用于不同的应用场景。
软件工程专业课程教学大纲
软件工程专业课程教学大纲计算机导论课程教学大纲课程名称：计算机导论课程编号：学时/学分：48 / 3 开课学期：1适用专业：计算机科学与技术/软件工程/网络工程课程类型：学科与专业基础必修课一、课程的目的和任务1.初步了解计算机的基本知识，为后续课程的学习打下一定的基础；2.初步了解计算机科学与技术学科知识体系，了解社会对计算机人才的需求情况，培养学生学习兴趣和专业自豪感；3.初步掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；4.了解与计算机相关职业和行业的法律、法规；5.初步培养学生对终身学习的正确认识和学习能力；二、课程的基本要求1.了解计算机的入门基础知识，掌握计算机的运算基础知识；2.了解计算机系统的基本组成和工作原理；3.了解计算机程序设计和数据结构基础知识；4.了解计算机系统软件的基础知识；5.掌握常用办公软件的操作应用；6.了解数据库系统基本概念及其应用基础知识；7.了解多媒体技术及其应用基础知识；8.了解计算机网络及其应用基础知识9.了解软件工程的基本概念；10.了解计算机信息安全技术；11.了解计算机在各领域的应用发展趋势；12.了解计算机与信息技术相关的法律法规，了解相关的职业及其道德准则。
三、课程基本内容和学时安排第1章绪论（2学时）1.1计算机的基本概念；1.2信息化社会的挑战；1.3 计算机科学技术的研究范畴；1.4计算机工程教育认证通用标准与补充标准。
第2章计算机科学技术的基础知识（8学时）2.1计算机的运算基础；2.2逻辑代数基础；2.3计算机的基本结构与工作原理；2.4程序设计基础；2.5算法基础；2.6数据结构基础。
第3章计算机硬件结构（2学时）3.1计算机系统3.2系统单元3.3输入输出系统第4章计算机系统软件与工具软件（2学时）4.1程序设计语言翻译系统4.2操作系统4.3工具软件第5章计算机应用软件（2学时）5.1文字处理软件5.2电子表格软件5.3文稿演示软件第6章数据库系统及其应用（2学时）6.1数据库系统的基本概念6.2结构化查询语言6.3数据仓库6.8数据库系统的应用第7章多媒体技术及其应用（2学时）7.1多媒体7.2超文本与超媒体7.3多媒体技术第8章计算机网络及其应用（2学时）8.1数据通信与连通性8.2计算机网络体系结构8.3计算机网络的分类和使用方式8.4internet与tcp/ip协议8.5internet的服务功能8.6web和浏览器8.7局域网的基础构架第9章软件工程（2学时）9.1软件工程的概念9.2软件开发模型9.4软件过程和过程改进第10章计算机信息安全技术（2学时）10.1计算机信息安全面临的威胁10.2保密技术10.3防御技术第11章计算机的应用领域第12章职业道德与择业第11、12章共10课时，由企业工程师与本校任课教师共同完成。
数字化设计技术---教学大纲 (2)全文剖析
可编辑修改精选全文完整版数字化设计技术一、课程说明课程编号：110343Z10课程名称：数字化设计技术/Digital Design Technology课程类别：专业教育课程学时/学分：40/2.5先修课程：机械设计、CAD/CAM技术、理论力学、材料力学适用专业：交通设备与控制工程教材、教学参考书：1.杨欣、许述财编著.数字样机建模与仿真.清华大学出版社.2014；2.龚友平编著.机械产品数字化设计技术.机械工业出版社.2014；3.苏春编著.数字化设计与制造(第2版）.机械工业出版社.2009；4.詹迪维编著.SolidWorks 2012机械设计教程.机械工业出版社.2012；5.江洪等编著.SolidWorks有限元分析实例解析.机械工业出版社.2007；6.谢昱等编著.SolidWorks机械设计与典型范例.电子工业出版社.2007。
二、课程设置的目的意义数字化设计是指利用计算机软硬件和仿真分析技术进行产品设计开发的方法，数字化设计技术的内涵是支持产品设计制造的全过程的数字化，包括：产品数字化设计建模、产品性能的数字化仿真分析、产品优化设计、产品数据管理及其开发流程的控制与优化。
数字化设计技术在包括交通设备在内的各类设备新产品的设计开发中起着越来越重要的作用，其应用日益广泛。
本课程是交通设备信息工程专业的专业引导选修课。
课程的主要目的在于使学生熟悉数字化设计技术的基本原理、工具和方法，并初步具备应用数字化设计技术进行新产品设计开发的能力。
三、课程的基本要求要求学生了解数字化设计系统的构成及其应用领域；掌握数字化设计、分析、仿真和管理的基本原理和方法。
在此基础上，结合实践和上机练习，要求学生能够注重将理论知识融入到实践运用中，能够运用数字化设计和仿真分析的软件，进行零件、复杂曲面及装配体数字化建模，产品性能仿真与分析、产品优化设计等方法和技术，结合轨道交通产品的数字化设计需求，切实提高学生产品设计能力和分析问题、解决问题的能力。
eda技术及应用第三版课后答案谭会生
eda技术及应用第三版课后答案谭会生【篇一：《eda技术》课程大纲】>一、课程概述1.课程描述《eda技术》是通信工程专业的一门重要的集中实践课，是通信工程专业学生所必须具备的现代电子设计技术技能知识。
eda是电子技术的发展方向，也是电子技术教学中必不可少的内容。
本课程主要介绍可编程逻辑器件在电子电路设计及实现上的应用，介绍电路原理图和pcb图的设计技术。
开设该课程，就是要让学生了解大规模专用集成电路fpga和cpld的结构，熟悉一种以上的硬件描述语言，掌握一种以上的开发工具的使用等，掌握电路原理图和pcb图的现代设计技术与方法，从而提高学生应用计算机对电子电路和高速智能化系统进行分析与设计的能力。
2.设计思路本课程坚持“以学生为中心”的原则，以项目任务驱动的方式，采取理论知识与案例相结合的方式授课，提高学生的学习主动性。
通过必要的理论知识讲授、大量的实践训练和案例分析，培养学生的动手设计和实践能力，掌握eda开发的整个流程和基本技巧。
课程采用演示讲授和实践相结合，边讲边练的方法，让学生切身体会并掌握eda开发产品的流程和方法。
本课程集中2周时间开设，注重实践性，边讲边练，让学生切身体会并掌握eda开发技术。
3.实践要求（1）纪律和安全要求①不得将食物带入实验室，每次实训后请将使用后的废弃物带走。
违反者每次扣罚平时分2分。
②实训期间不得做与实训无关的其他事情，不得大声喧哗或做其他影响实训正常进行的事宜。
违反者每次扣罚平时分2分。
③实训期间，若学生有事不能正常参加实训，须提前以书面形式请假，并按指导教师的安排补做实训。
未经指导教师许可，学生不得任意调换实训时间和实训地点。
违反者每次扣罚平时分4分。
④学生不得以任何理由替代他人进行实训，违者直接取消实训成绩。
⑤学生除操作自己所分配的计算机外，不得操作实验室内其他任何设备。
违者每次扣罚平时分2分。
（2）业务要求实训所使用的软件protel和quartus ii，所有数据均通过服务器中转以及储存在服务器上，所以重启自己所用的电脑不会造成数据丢失。
数字系统设计的基础知识
05
数字系统的测试与验证
测试策略与技术
单元测试
对数字系统的各个模块进行独立测试，确保 每个模块的功能正常。
系统测试
对整个数字系统进行测试，确保系统满足设 计要求和功能需求。
集成测试
将各个模块组合在一起进行测试，确保模块 之间的接口正常工作。
验收测试
在数字系统交付之前，对系统进行全面测试， 确保系统能够满足用户需求。
案例分析：数字钟的设计需要高精度的计时和稳定的时钟源。石英晶体振荡器的选择对数字钟的准确性 和稳定性至关重要。此外，数字钟还需要考虑功耗和尺寸，以便于在各种应用场景中实现。
案例三：数字信号处理系统的设计
01
总结词：高效灵活
02
详细描述：数字信号处理系统是一种用于处理和分析信号 的数字系统。它通常由输入预处理电路、数字信号处理器 和输出后处理电路组成。数字信号处理器执行信号的滤波 、频谱分析、去噪等处理操作。
数字系统的发展历程
电子管时代
20世纪初，电子管作为数字系统的基 本元件，实现了计算机的初步发展。
02
晶体管时代
20世纪50年代，晶体管取代电子管成 为数字系统的基本元件，推动了计算 机小型化、便携化的发展。
01
互联网时代
21世纪初，互联网技术的普及和发展， 使得数字系统在信息传输和处理方面 发挥着越来越重要的作用。
03
的计数器用于控制指令的执行顺序。
存储器
存储器是数字系统中用于存储大量二进制数据的元件。
存储器由多个存储单元组成，每个存储单元可以存储一个二进制位。
存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等类型，在计算 机和其他数字系统中有着广泛的应用，如计算机的内存和硬盘等。
数字化课程目录及简介
32 32 16 32 16 16 32 32 32 16 16 32 16 16
1 1 0.5 1 0.5 0.5 1 1 1 0.5 0.5 1 0.5 0.5
课程内容：选取《鉴宝》节目的经典视频，使同学们了解文物常识以及文物鉴赏知 识和方法。 主要介绍篮球和乒乓球的应用技巧，在实际中的应用锻炼，把能打球，变为会打球， 懂打球，知道理论知识的行家体育健将。 本课程的目的是提高学生的口头表达能力，丰富学生的学习生活，介绍演讲与口才 的技巧和方法等。 主要介绍常见病尤其是学校常见病的诊断与预防、治疗常识等内容。 用当代视角回望二战，用人文视角关注人物。 用科学探究的精神探求十大未解之谜。 了解著名人物的成功背后的故事。 系统讲解了中国传统文化与做人做事的道理，穿插历史经典故事讲了孝、悌、忠、 义、礼、仪 、廉、耻八德 ，对当代大学生是良好的素质教育。 介绍 Photoshop 基本理论及实际应用——主要介绍数码照片修饰。 人们的生活离不开花卉，通过该课程的学习将使学生的精神文化生活更上一层楼。 旨在让学生了解孙子兵法与三十六计的智慧，对中国传统文化有全新的认识与理 解。 围绕部队中心工作,宣传军队和国防建设的重大典型、重要事件。以独特的视角关 注军营,以发现的态度记录军营,探索军营。 本课程系统的介绍摄影艺术的基本知识和一般原理，在照相器材使用、摄影构图、 黑白摄影、彩色摄影、人像摄影、数码摄影等方面进行较为深入的分析与讨论。 旨在培养学生正确使用英语为外国游客服务，具有用流利的口语向外国游客介绍我 国灿烂的文化和丰富多彩的民风民俗以及从事旅游服务交际的能力。 主要讲述 flash 动画的设计与制作，通过具体实例制作步骤的分析，对 flash 的一 些重要功能进行介绍，使学生在较短的时间内迅速了解 flash 的基本使用方法和技巧， 会制作简单动画。 主要讲解计算机二级考试中的 vb 程序原理，帮助你计算机顺利晋级。 主要讲述了一些基本的焊接技术,技巧与注意事项,焊接的全过程和焊接的工艺的 特性 介绍 PC 机的选购与维护,帮助学生使用电脑不求人。
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时序的基本概念
--基本术语
发送沿（Launch edge）
是指发送数据的源时钟的活动边沿
捕获边沿（Capture edge）
是指捕获数据的目的时钟的活动边沿
目的时钟（Destination clock）
是指捕获时钟
建立要求（setup requirement）
是指所定义的最苛刻建立约束的发送沿和捕获沿之间的关系
建立松弛的定义
时序基本概念
--建立和保持松弛
组合 逻辑
下一个发 送沿
锁存沿
数据有效 数据有效
保持松弛的定义
保持松弛
时序的基本概念
--基本术语
建立关系（Setup relationship）
是指由时序分析工具验证的建立检查。
保持要求（hold requirement）
是指定义了最苛刻保持约束的发送沿和捕获沿之间的关系。
保持关系（Setup relationship）
是指由时序分析工具验证的保持检查。
时序基本概念
当建立时间/保持时间松弛度的值为正数时，表示当前的时序 关系满足建立/保持时间的要求，并且还有充分的时间裕度。
当建立时间/保持时间松弛度的值为负数时，表示当前的时序 关系不满足建立/保持时间要求，并且所给出的时间裕度明显 不够。
时序基本概念
--建立和保持松弛
发送沿
组合 逻辑
锁存沿
数据有效
数据有效
建立 松弛
--时序路径（1）
板上器件
内部延迟
FPGA 器件 数据路径延迟
输入 延迟
板上时钟
输入到输出的数据路径
内部延迟
板上器件
输出 延迟板上ຫໍສະໝຸດ 钟时序路径的例子时序基本概念
--时序路径（2）
数据路径
源时钟路径
开始点
结束点
目的时钟路径
典型的时序路径
时序基本概念
--建立和保持松弛
术语Slack英文本身的意思是松弛。它的取值对于判定 时序关系非常重要：