可編程邏輯陣列

① 計算機最基礎的科目是什麼，計算機一流高手要具備什麼，計算機技術與宇宙物理學掛鉤的科目有哪些

理科大學生學計算機，應該學什麼？

對於大學生來說，計算機是一個非常重要的工具，必須掌握。一定要掌握其搜集存貯資料功能，學習功能，日常事務處理功能，通訊功能，娛樂功能，更重要地是要掌握其科研功能。至於工作功能則要據工作性質來決定，現在有準備更好，也可在工作確定後再學習掌握。
大學生要充分利用學校資源學習掌握計算機的科研功能！
有很多問題不用計算機是自己徒手無法解決的，至少在技術上無法解決，或者在較短時間內解決不了，要用計算機就有可能解決。例如多元線性方程組求解及高次代數方程（組）求根，超越代數方 程求實根，特殊函數的0點，復雜定積分和重積分，微分方程求解，非線性微分方程數值解，高階差分方程求解，大數的素數因子分解，偏微分方程數值解等。
有很多函數的特徵不易掌握，需要用高維圖形可視化來快速了解其性質，手工完成有困難，必須用計算機。
物理系統的運動規律不完全清楚，要通過大量實驗數據的分析研究尋找規律時，要做數據擬合，快速有效完成要用計算機。
復雜的理論演算推導，現在也可以用計算機快速完成。
有不少理論還不成數，如果做出了某種預測或假設，可能要用大量數據來驗證這種假設一對錯，用計算機可以快速高效完成。
我們為自己可以找出一大堆理由來說服自己必須學會用計算機來做「科研」。這是本次報告的核心思想！！！
用計算機做科研，可以自己動手編程，也可以用Maple，Matlab，Mathematica等系統來快捷進行。這些軟體都有強大的數值計算能力和符號運算能力，當然都有很好的可視化能力。比自己編程要省力的多，而且一般人是無能力開發符號運算系統的！！！
M 類軟體簡介
《數值計算，數據處理，理論演算，可視化，驗證和尋找物理規律，數學、物理學詞典》
代數運算，微積分運算，微分方程求解，差分方程求解，變分法，矢量代數與矢量分析，統計分析，數學函數，數論，離散數學，幾何學，群論，數理邏輯，特殊函數。
作二維和三維圖，曲線和曲面動畫等。
1， Maple (楓樹)
Maple4.0 (安裝後28MB)可拷貝使用
maple5.0 maple6.0(25MB,安裝後60MB)
maple9.5(90MB,安裝後306MB)
Maple
特別是作圖極為方便，看三維圖時，可用滑鼠拖動圖形以任意視點觀察，生成曲線和曲面動畫也十分方便。它的符號演算動能非常強大，但輸入不如Mathematica方便。
例如，maple產生動畫的命令是
with(plots):
p:=animate(plot3d,[t*sin((x^2+y^2)^0.5-Pi*t)*exp(-(x^2+y^2)/20),x=-6..6,y=-6..6,numpoints=1000],t=0..5,frames=16):
display(p,insequence=true);

Matlab
Matlab 目前有6.1 6.5 7.0等版本，6.5版安裝後有1.1GB
Matlab有極為強大的「大塊」數據計算能力和作圖能力，但符號演算功能不如Mathematica 和Maple 方便。但只有它才有的模擬功能。
Mathematica
Mathematica 目前有3.0 4.0 4.1 5.0 等版本，5.0安裝後有350MB .
Mathematica 即有快速的數值運算能力，有十分方便的符號輸入輸出和演算能力，特別適合於作理論研究，也有方便的作圖力，但速度不如maple 和matlab.
三套軟體相比，各有特長，Maple的作圖特別方便快捷，且易於改變視點,符號演算十分方便。Matlab有極為強大的「大塊」數據計算能力，適合於對大量數據的快速處理及實時處理，作圖也很方便，且有模擬功能。Mathematica 輸入輸出都特別方便，作圖命令簡單，符號演算能力很強。對學習數學和理論物理特別得心應手。

六．M軟體應用舉例
1. 數值計算
2. 解代數方程
3. 求導與積分
4. 解常微分方程
5. 畫圖
6. 符號演算
7. 數據擬合

課程介紹：
1、計算機數學基礎
計算機數學基礎是計算機專業重要的基礎課程，它是學習專業理論課不可缺少的數學工具。
本課程主要包括：數理邏輯、集合論、圖論、代數系統和數值分析等內容，是一門理論性較強，應用性較廣的課程。
通過本課程的教學，要求學生：
1) 掌握離散數學的基本概念和基本原理，進一步提高抽象思維和邏輯推理的能力。
2) 熟悉數值計算方法的基本原理和基本方法，掌握常見的數值計算方法，提高數值計算能力。

2 面向對象程序設計
面向對象軟體開發方法是吸收了軟體工程領域有益的概念和有效的方法而發展起來的一種軟體開發方法。它集抽象性、封裝性、繼承性和多態性於一體，可以幫助人們開發出模塊 化、數據抽象程度高的，體現信息隱蔽、可復用、易修改、易擴充等特性的程序。
本課程主要介紹面向對象程序設計的方法和C++語言的基本概念。以C++語言中的面向對象機制為主。學習者在學習過程中可以通過大量的程序實例和相關練習，逐步掌握C++的面 向過程和面向對象的功能，從而掌握面向對象程序設計的基本知識和基本技能。在本課程中 ，作為一種編程環境，簡要介紹了VISUAL C++5.0中最基本的編程工具。

3 數據結構
本課程介紹如何組織各種數據在計算機中的存儲、傳遞和轉換。內容包括：數組、鏈接表、棧和隊列、遞歸、樹與森林、圖、堆與優先順序隊列、集合與搜索結構、排序、索引與散 列結構等。課程採用面向對象的觀點討論數據結構技術，並以兼有面向過程和面向對象雙重 特色的C++語言作為演算法的描述工具，強化數據結構基本知識和面向對象程序設計基本能力 的雙基訓練。為後續計算機專業課程的學習打下堅實的基礎。

4 微計算機技術(原微機介面技術)
本課程以當今主流微處理器80X86為結合點，分析它的結構特點、操作原理、指令系統以及匯編語言程序設計的基本方法。重點講解80X86外圍主要支援晶元的功能、結構、編程 方法以及介面技術。在此基礎上，對鍵盤、LED數碼顯示器、列印機、AD與DA轉換器等基本 外部設備的原理與介面技術進行討論。此外對微計算機系統匯流排、先進的微處理器結構也給 以介紹。通過本課程的學習和實驗，使學生掌握微機介面的基本設計原理和技術。

5 信號處理原理
本課程是本專業必修的重要課程之一，目的是通過理論學習和實驗使學生掌握信號處理，尤其是數字信號處理的基本原理和方法。
主要內容有：介紹信號的基本概念，以及信號的基本運算，包括信號與消息，卷積與相關等。信號的傅里葉分析：包括周期信號的傅里葉級數分析，一般信號的傅里葉變換分析， 抽樣定理，離散傅里葉變換及其快速演算法。拉氏變換：介紹拉普拉斯變換的基本概念、定義 、性質，以及其在信號處理中的應用。離散信號的Z變換：包括Z變換基本概念和性質，離散 系統的Z域分析方法(如離散系統的頻率響應、穩定性、因果性等)數字濾波器的原理與設計 等。簡介信號處理方法的最新技術：如小波變換，時頻表示等。實驗：根據課程內容設計實 驗，使學生更加全面地掌握課程知識。

6 計算機組成原理
本課程是本專業必修的硬體課程中重要核心課程之一。基本要求是使學生掌握計算機常用的邏輯器件、部件的原理、參數及使用方法，學懂簡單、完備的單台計算機的基本組成原 理，學習計算機設計中的入門性知識，掌握維護、使用計算機的技能。
課程內容包括：常用的組合邏輯器件，如解碼器、數據選擇器、編碼器、ALU原理；常用的同步時序電路，如寄存器、移位寄存器、計數器的原理、參數及使用方法；可編程邏輯 陣列：ROM，PLA，PAL及門陣列的原理與使用。數字化編碼，數制及數制轉換，數據表示， 檢錯糾錯碼；數據的算術與邏輯運算，運算器的功能、組成與設計；教學機的運算器實例。 計算機指令系統綜述，指令格式與定址方式；教學計算機的指令系統與匯編語言程序設計； 控制器的功能、組成與設計，教學機的控制器實例。多級結構的存儲系統綜述，主存儲器的 組成與設計，教學機的內存儲器實例，CACHE存儲器的運行原理，虛擬存儲器的概念與實現 ，磁碟設備的組成與運行原理，磁碟陣列技術；光碟機的組成與運行原理，磁帶機的組成與 運行原理。計算機輸入/輸出設備與輸入/輸出系統綜述，顯示器設備，針式列印機設備，激 光印字機設備；計算機匯流排的功能與組成，輸入/輸出系統的功能與組成；教學機的匯流排與 輸入/輸出系統實例。幾種常用的輸入/輸出方式，中斷與DMA的請求、響應和處理。

7 計算機網路
計算機網路是本專業的一門必修專業課。
本課程主要內容包括:計算機網路基本原理，計算機網路體系結構，區域網和廣域網一般特性，典型網路的結構特點及具體實現，計算機網路應用。
通過本課程的學習，要求學生了解計算機網路涉及的術語、概念及新技術，掌握典型計算機網路結構及實現技術。

8 計算機操作系統
計算機操作系統是本專業的重要課程之一，通過學習使學生掌握計算機操作系統的設計基本原理及組成；計算機操作系統的基本概念和相關的新概念、名詞及術語；了解計算機操 作系統的發展特點和設計技巧和方法；對常用計算機操作系統（Dos、Windows和UNIX或linu x）會進行基本的操作使用。
具體內容有：操作系統概念：操作系統定義及發展、五大類型五大功能、操作系統屬性、「生成」概念。（人機交互）界面管理：人機交互的特點；第一、二、三代界面；基本的 鍵盤命令和系統調用；作業調度演算法。文件管理：文件的結構與分類；物理結構和邏輯結構 ；目錄結構；存取控制和安全機制；文件系統。存儲管理：分區、分頁、分段管理；物理地 址與邏輯地址；「擴充」技術；分配演算法。輸入輸出設備管理：功能與分類；獨享、共享、 虛擬設備的管理；管理策略。處理機管理：操作系統核心功能；「進程」概念；並發與並行 ；進程的基本狀態與轉換；進程調度演算法；同步與互斥；P-V操作；死鎖概念。操作系統程 序結構：層次、模塊結構；設計與檢測。

9 軟體工程
軟體工程是本專業一門重要的專業課，它對於培養學生的軟體素質，提高學生的軟體開發能力與軟體項目管理能力具有重要的意義。
課程的主要內容有：介紹軟體的基本概念和軟體工程的目標，通過對傳統的面向過程的軟體開發方法和面向對象的軟體開發方法的介紹，使學生掌握開發高質量軟體的方法；通過對軟 件開發過程和過程管理技術的學習，使學生了解如何進行軟體度量和管理，怎樣進行質量保 證活動，從而能夠有效地策劃和管理軟體開發活動。

10 軟體開發工具與環境
軟體開發工具與環境是支持軟體開發的一些工具軟體的集成系統，是協助開發人員進行需求分析、設計和程序編制、測試的有效手段。本課程的主要目的是從實用角度出發，教授 學生如何使用當前最流行的軟體開發工具，掌握典型的軟體開發工具環境的基本原理和基本 功能，提高使用這類軟體工具進行軟體開發的能力。

11 資料庫系統概論
該課程主要討論資料庫系統的基本概念，基本原理，基本方法以及有關的應用。
內容主要包括：資料庫系統的組成、關系資料庫、資料庫設計以及數據保護等，同時講解一種重要的資料庫系統的應用。要求學生通過本課程的學習了解有關資料庫系統的基本概 念，掌握相關的知識，初步掌握資料庫設計方法，並能用資料庫系統建立資料庫及簡單的應用。

12 多媒體技術基礎及其應用
多媒體技術基礎及其應用課程從研究、開發和應用角度出發，綜合講述多媒體計算機的基本原理、關鍵技術及其開發應用。
主要內容包括：多媒體技術現狀及其發展趨勢、視頻和音頻獲取技術、多媒體數據壓縮編碼技術、多媒體計算機硬體和軟體系統結構、多媒體資料庫與基於內容檢索、多媒體著作 工具與同步方法以及多媒體通訊和分布式多媒體系統。

13 計算機系統結構
本課程通過具體介紹指令系統、存儲系統、輸入輸出系統、流水線和並行處理技術，使學生能夠較全面地掌握計算機系統結構的基本概念、基本原理、基本結構和基本分析方法。
具體內容為：計算機系統結構基本概念，包括計算機系統的層次結構、系統結構定義、分類、設計技術、評價標准和系統結構的發展；指令集的系統結構，包括CISC指令系統和RI SC指令系統；存儲系統原理、虛擬存儲器和CACHE存儲器；標量處理機、包括流水線、超標 量處理機、超流水線處理機和超標量超流水線處理機；並行處理技術、包括向量處理機、互 連網路、SIMD計算機和多處理機。

14 管理信息系統
管理信息系統是計算機應用在管理領域的一門實用技術。它綜合運用了管理科學、數學和計算機應用的原理和方法，在符合軟體工程規范的原則下，形成了自身完整的理論和方法 學體系。
本課程的主要內容有：管理信息系統的概念與結構、建立管理信息系統的基礎、管理信息系統開發方法學、管理信息系統開發過程各階段的任務與技術、管理信息系統開發環境與 工具以及管理信息系統的進展等。

② 什麼是FPGA CPLD

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
FPGA簡介

背景
目前以硬體描述語言（Verilog 或 VHDL）所完成的電路設計，可以經過簡 單的綜合與布局，快速的燒錄至 FPGA 上進行測試，是現代 IC 設計驗證的技術主流。這些可編輯元件可以被用來實現一些基本的邏輯門電路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更復雜一些的組合功能比如解碼器或數學方程式。在大多數的FPGA裡面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發器（Flip－flop）或者其他更加完整的記憶塊。
系統設計師可以根據需要通過可編輯的連接把FPGA內部的邏輯塊連接起來，就好像一個電路試驗板被放在了一個晶元里。一個出廠後的成品FPGA的邏輯塊和連接可以按照設計者而改變，所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。
FPGA一般來說比ASIC（專用集成晶元）的速度要慢，無法完成復雜的設計，而且消耗更多的電能。但是他們也有很多的優點比如可以快速成品，可以被修改來改正程序中的錯誤和更便宜的造價。廠商也可能會提供便宜的但是編輯能力差的FPGA。因為這些晶元有比較差的可編輯能力，所以這些設計的開發是在普通的FPGA上完成的，然後將設計轉移到一個類似於ASIC的晶元上。另外一種方法是用CPLD（復雜可編程邏輯器件備）。
CPLD與FPGA的關系
早在1980年代中期，FPGA已經在PLD設備中紮根。CPLD和FPGA包括了一些相對大數量的可編輯邏輯單元。CPLD邏輯門的密度在幾千到幾萬個邏輯單元之間，而FPGA通常是在幾萬到幾百萬。
CPLD和FPGA的主要區別是他們的系統結構。CPLD是一個有點限制性的結構。這個結構由一個或者多個可編輯的結果之和的邏輯組列和一些相對少量的鎖定的寄存器。這樣的結果是缺乏編輯靈活性，但是卻有可以預計的延遲時間和邏輯單元對連接單元高比率的優點。而FPGA卻是有很多的連接單元，這樣雖然讓它可以更加靈活的編輯，但是結構卻復雜的多。
CPLD和FPGA另外一個區別是大多數的FPGA含有高層次的內置模塊（比如加法器和乘法器）和內置的記憶體。因此一個有關的重要區別是很多新的FPGA支持完全的或者部分的系統內重新配置。允許他們的設計隨著系統升級或者動態重新配置而改變。一些FPGA可以讓設備的一部分重新編輯而其他部分繼續正常運行。
FPGA工作原理

FPGA採用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內部連線（Interconnect）三個部分。 現場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件。與傳統邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的結構，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元載入編程數據來實現的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式，並最終決定了FPGA所能實現的功能，FPGA允許無限次的編程.
CPLD(Complex Programmable Logic Device)復雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發展出來的器件，相對而言規模大，結構復雜，屬於大規模集成電路范圍。是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是藉助集成開發軟體平台，用原理圖、硬體描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（「在系統」編程）將代碼傳送到目標晶元中，實現設計的數字系統.
簡介

CPLD主要是由可編程邏輯宏單元(MC，Macro Cell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。其中MC結構較復雜，並具有復雜的I/O單元互連結構，可由用戶根據需要生成特定的電路結構，完成一定的功能。由於CPLD內部採用固定長度的金屬線進行各邏輯塊的互連，所以設計的邏輯電路具有時間可預測性，避免了分段式互連結構時序不完全預測的缺點。
發展歷史及應用領域
20世紀70年代，最早的可編程邏輯器件--PLD誕生了。其輸出結構是可編程的邏輯宏單元，因為它的硬體結構設計可由軟體完成（相當於房子蓋好後人工設計局部室內結構），因而它的設計比純硬體的數字電路具有很強的靈活性，但其過於簡單的結構也使它們只能實現規模較小的電路。為彌補PLD只能設計小規模電路這一缺陷，20世紀80年代中期，推出了復雜可編程邏輯器件--CPLD。目前應用已深入網路、儀器儀表、汽車電子、數控機床、航天測控設備等方面。
器件特點
它具有編程靈活、集成度高、設計開發周期短、適用范圍寬、開發工具先進、設計製造成本低、對設計者的硬體經驗要求低、標准產品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點，可實現較大規模的電路設計，因此被廣泛應用於產品的原型設計和產品生產(一般在10,000件以下)之中。幾乎所有應用中小規模通用數字集成電路的場合均可應用CPLD器件。CPLD器件已成為電子產品不可缺少的組成部分，它的設計和應用成為電子工程師必備的一種技能。
如何使用
CPLD是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是藉助集成開發軟體平台，用原理圖、硬體描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（「在系統」編程）將代碼傳送到目標晶元中，實現設計的數字系統。
這里以搶答器為例講一下它的設計（裝修）過程，即晶元的設計流程。CPLD的工作大部分是在電腦上完成的。打開集成開發軟體(Altera公司 Max+pluxII)→畫原理圖、寫硬體描述語言（VHDL，Verilog）→編譯→給出邏輯電路的輸入激勵信號，進行模擬，查看邏輯輸出結果是否正確→進行管腳輸入、輸出鎖定（7128的64個輸入、輸出管腳可根據需要設定）→生成代碼→通過下載電纜將代碼傳送並存儲在CPLD晶元中。7128這塊晶元各管腳已引出，將數碼管、搶答開關、指示燈、蜂鳴器通過導線分別接到晶元板上，通電測試，當搶答開關按下，對應位的指示燈應當亮，答對以後，裁判給加分後，看此時數碼顯示加分結果是否正確，如發現有問題，可重新修改原理圖或硬體描述語言，完善設計。設計好後，如批量生產，可直接復制其他CPLD晶元，即寫入代碼即可。如果要對晶元進行其它設計，比如進行交通燈設計，要重新畫原理圖、或寫硬體描述語言，重復以上工作過程，完成設計。這種修改設計相當於將房屋進行了重新裝修，這種裝修對CPLD來說可進行上萬次。
家庭成員：經過幾十年的發展，許多公司都開發出了CPLD可編程邏輯器件。比較典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大權威公司的產品，這里給出常用晶元： Altera EPM7128S(PLCC84)
Lattice LC4128V(TQFP100)
Xilinx XC95108 (PLCC84)
FPGA與CPLD的辨別和分類

FPGA與CPLD的辨別和分類主要是根據其結構特點和工作原理。通常的分類方法是：
將以乘積項結構方式構成邏輯行為的器件稱為CPLD，如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。
將以查表法結構方式構成邏輯行為的器件稱為FPGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。
盡管FPGA和CPLD都是可編程ASIC器件,有很多共同特點,但由於CPLD和FPGA結構上的差異,具有各自的特點:
①CPLD更適合完成各種演算法和組合邏輯,FP GA更適合於完成時序邏輯。換句話說,FPGA更適合於觸發器豐富的結構,而CPLD更適合於觸發器有限而乘積項豐富的結構。
②CPLD的連續式布線結構決定了它的時序延遲是均勻的和可預測的,而FPGA的分段式布線結構決定了其延遲的不可預測性。
③在編程上FPGA比CPLD具有更大的靈活性。CPLD通過修改具有固定內連電路的邏輯功能來編程,FPGA主要通過改變內部連線的布線來編程;FP GA可在邏輯門下編程,而CPLD是在邏輯塊下編程。
④FPGA的集成度比CPLD高,具有更復雜的布線結構和邏輯實現。
⑤CPLD比FPGA使用起來更方便。CPLD的編程採用E2PROM或FASTFLASH技術,無需外部存儲器晶元,使用簡單。而FPGA的編程信息需存放在外部存儲器上,使用方法復雜。
⑥CPLD的速度比FPGA快,並且具有較大的時間可預測性。這是由於FPGA是門級編程,並且CLB之間採用分布式互聯,而CPLD是邏輯塊級編程,並且其邏輯塊之間的互聯是集總式的。
⑦在編程方式上,CPLD主要是基於E2PROM或FLASH存儲器編程,編程次數可達1萬次,優點是系統斷電時編程信息也不丟失。CPLD又可分為在編程器上編程和在系統編程兩類。FPGA大部分是基於SRAM編程,編程信息在系統斷電時丟失,每次上電時,需從器件外部將編程數據重新寫入SRAM中。其優點是可以編程任意次,可在工作中快速編程,從而實現板級和系統級的動態配置。
⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。
⑨一般情況下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明顯。

③ 單片機中的PLA是什麼意思

PLA的基本概念
可編程邏輯陣列原文是英文的ProgrammableLogicArray，簡稱PLA，是一種可編程邏輯裝置，它的與陣列（AND array）和或陣列（OR array）均為可編程，輸出電路為不可組態。又叫做FPLA（field-programmable logic array）。可編程邏輯陣列PLA是一種可程式化的裝置，可用來實現組合邏輯電路。PLA具有一組可程式化的AND階，AND階之後連接一組可程式化的OR階，如此可以達到：「只在合乎設定條件時才允許產生邏輯訊號輸出。」
可編程邏輯陣列（可編程邏輯控制器）PLA如此的邏輯閘布局能用來規劃大量的邏輯函式，這些邏輯函式必須先以積項（有時是多個積項）的原始形式進行齊一化。
從實現邏輯函數的角度看，對於大多數邏輯函數而言，並不需要使用全部最小項，尤其對於包含約束條件的邏輯函數，許多最小項是不可能出現的。PROM的「與」 陣列固定地產生n個輸入變數的全部最小項。因此，PROM的「與」陣列不能獲得充分利用而造成硬體浪費，使得晶元面積的利用率不高。為了克服PROM的不足，產省了一種「與」陣列和「或」陣列均可編程的邏輯器件，即可編程邏輯陣列PLA（可編程邏輯控制器件）。

④ FPGA是干什麼用的

FPGA作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

FPGA設計不是簡單的晶元研究，主要是利用 FPGA 的模式進行其他行業產品的設計。 與 ASIC 不同，FPGA在通信行業的應用比較廣泛。

通過對全球FPGA產品市場以及相關供應商的分析，結合當前我國的實際情況以及國內領先的FPGA產品可以發現相關技術在未來的發展方向，對我國科技水平的全面提高具有非常重要的推動作用。

(4)可編程邏輯陣列擴展閱讀：

工作原理

FPGA採用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸入輸出模塊IOB（Input Output Block）和內部連線（Interconnect）三個部分。

現場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件，與傳統邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的結構。

FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。

⑤ 請高人解釋一下集成電路設計中 可編程邏輯器件設計（PLD）和現場可編程邏輯陣列設計（FPGA）和兩者的區別

CPLD（Complex Programmable Logic Device）是Complex PLD的簡稱,一種較PLD為復雜的邏輯元件。
CPLD是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是藉助集成開發軟體平台，用原理圖、硬體描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（「在系統」編程）將代碼傳送到目標晶元中，實現設計的數字系統。

發展歷史及應用領域：
20世紀70年代，最早的可編程邏輯器件--PLD誕生了。其輸出結構是可編程的邏輯宏單元，因為它的硬體結構
設計可由軟體完成（相當於房子蓋好後人工設計局部室內結構），因而它的設計比純硬體的數字電路具有很強的靈活性，但其過於簡單的結構也使它們只能實現規模較小的電路。為彌補PLD只能設計小規模電路這一缺陷，20世紀80年代中期，推出了復雜可編程邏輯器件--CPLD。目前應用已深入網路、儀器儀表、汽車電子、數控機床、航天測控設備等方面。

器件特點：
它具有編程靈活、集成度高、設計開發周期短、適用范圍寬、開發工具先進、設計製造成本低、對設計者的硬體經驗要求低、標准產品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點，可實現較大規模的電路設計，因此被廣泛應用於產品的原型設計和產品生產(一般在10,000件以下)之中。幾乎所有應用中小規模通用數字集成電路的場合均可應用CPLD器件。CPLD器件已成為電子產品不可缺少的組成部分，它的設計和應用成為電子工程師必備的一種技能。

如何使用：
CPLD是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是藉助集成開發軟體平台，用原理圖、硬體描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（「在系統」編程）將代碼傳送到目標晶元中，實現設計的數字系統。

這里以搶答器為例講一下它的設計（裝修）過程，即晶元的設計流程。CPLD的工作大部分是在電腦上完成的。打開集成開發軟體(Altera公司 Max+pluxII)→畫原理圖、寫硬體描述語言（VHDL，Verilog）→編譯→給出邏輯電路的輸入激勵信號，進行模擬，查看邏輯輸出結果是否正確→進行管腳輸入、輸出鎖定（7128的64個輸入、輸出管腳可根據需要設定）→生成代碼→通過下載電纜將代碼傳送並存儲在CPLD晶元中。7128這塊晶元各管腳已引出，將數碼管、搶答開關、指示燈、蜂鳴器通過導線分別接到晶元板上，通電測試，當搶答開關按下，對應位的指示燈應當亮，答對以後，裁判給加分後，看此時數碼顯示加分結果是否正確，如發現有問題，可重新修改原理圖或硬體描述語言，完善設計。設計好後，如批量生產，可直接復制其他CPLD晶元，即寫入代碼即可。如果要對晶元進行其它設計，比如進行交通燈設計，要重新畫原理圖、或寫硬體描述語言，重復以上工作過程，完成設計。這種修改設計相當於將房屋進行了重新裝修，這種裝修對CPLD來說可進行上萬次。

FPGA是Field Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

FPGA誕生於1985年，當時第一個FPGA採用2μm工藝，包含64個邏輯模塊和85000個晶體管，門數量不超過1000個，由名為Ross Freema所發明，當時他所創造的FPGA被認為是一個不切實際發明，他的同事Bill Carter曾說：「這種理念需要很多晶體管，並且那時晶體管是非常珍貴的東西。」，所以人們認為Ross的想法過於脫離現實。但是Ross預計：根據摩爾定律（每18個月晶體管密度翻一翻），晶體管肯定會越來越便宜，因此它就越來越常見。在短短的幾年內，正如Ross所預言的，出現了數十億美元的現場可編程門陣列（FPGA）市場。但是可惜的是，他無法享受這一派欣欣向榮的景象，在1989年Ross Freeman就與世長辭了，但是它的發明卻持續不斷地促進電子行業的進步與發展。

我們都知道構成數字邏輯系統最基本的單元是與門、或門、非門等，而他們都是用三極體、二極體和電阻等元件構成，然後與門、或門、非門又構成了各種觸發器，實現狀態記憶，FPGA屬於數字邏輯電路的一種，同樣由這些最基本的元件構成。一個FPGA可以將上億個門電路組合在一起，集成在一個晶元內，打破以往需要用龐大分立門電路元器件搭建的歷史，不僅電路面積、成本大大減小，而且可靠性得到了大幅度的提升。

一般的FPGA內部是由最小的物理邏輯單位LE、布線網路、輸入輸出模塊以及片內外設組成，所謂的最小物理邏輯單元是指用戶無法修改的、固定的最小的單元，我們只能將這些單元通過互聯線將其連接起來，然後實現用戶特定的功能。一個LE由觸發器、LUT以及控制邏輯組成，可以實現組合邏輯和時序邏輯；隨著FPGA集成度的不斷增加，其內部的片內外設也越來越多，內部可集成SRAM、Flash、AD、RTC等外設，真正實現單晶元解決整個系統功能的目的。所以我們所理解的FPGA最底層是一些實實在在的門電路構成，然後由門電路構成最小的物理邏輯單元，然後通過布線層將這些最小物理邏輯單元連接成用戶需要的特定功能，我們所需要控制的是布線層之間的互連開關，這也是我們編程的對象，通過這些開關來改變功能。

當今的FGPA按工藝分主要有SRAM工藝和Flash工藝（工藝是針對它們的編程開關來說的）兩類，SRAM工藝的FPGA最大的特點是掉電數據會丟失，無法保存，所以它們的系統除了一個FPGA以外，外部還需要增加一個配置晶元用於保存編程數據，每次上電的時候都需要從這個配置晶元將配置數據流載入到FPGA，然後才能正常的運行；但是Flash架構的FPGA掉電不會丟失數據，無需配置晶元，上電即可運行，它的特點非常類似ASIC，但是又比ASIC更加的靈活，可以重復編程。在一些小規模的公司或者產品量不是很大的時候往往更傾向於用FPGA來取代ASIC，不僅能夠降低風險，而且能夠降低成本。

1.2 為什麼要學習FPGA？

FPGA從誕生以來，經歷了從配角到主角的過程，從初期開發應用到限量生產應用再到大批量生產應用的發展歷程。從技術上來說，最初只是邏輯器件，現在強調平台概念，加入數字信號處理、嵌入式處理、高速串列和其他高端技術，從而被應用到更多的領域，正因為其飛速的發展，讓更多學FPGA的人看到了希望，其廣闊的前景正是我們選擇的原因之一。

1． 廣闊的發展前景

據市場調研公司Gartner Dataquest預測，2010年FPGA和其它可編程邏輯器件(PLD)市場將從2005年的32億美元增長到67億美元，未來還將有不斷往上增長的趨勢。FPGA及PLD產業發展的最大機遇是替代ASIC和專用標准產品(ASSP)，由ASIC和ASSP構成的數字邏輯市場規模大約為350億美元。由於用戶可以迅速對PLD進行編程，按照需求實現特殊功能，與ASIC和ASSP相比，PLD在靈活性、開發成本以及產品及時面市方面更具優勢，所以未來FPGA將會是一個非常有前景的行業。

FPGA由於其結構的特殊性，可以重復編程，開發周期較短，越來越受人們的青睞，它的特點也更接近ASIC，ASIC比FPGA最大的優勢是低成本，但是FPGA的價格現在也是越來越低，例如：Actel的Nano系列更是打破了FPGA的價格屏障，提供超過50種低於1美金的FPGA，在一定程度上已經可以與ASIC相抗衡。

根據當前發展的趨勢，未來的FPGA勢必將會取代一部分ASIC的市場，雖然根據摩爾定律(Moore』s Law)：每18至24個月能在相同的單位面積內多擠入一倍的晶體管數，這意味著電路成本每18至24個月就可以減半，但這只是指裸晶(Die)的成本，並不表示整個晶元的成本減半，這是由於晶圓製造更前端的掩膜(Mask)成本、晶圓製造更後端的封裝(也稱為：構裝、包裝)成本、人力成本等都不會隨摩爾定律而變化，反而晶元的成本有上升的趨勢，所以過去許多中、小用量的晶元無法用先進的工藝來生產，對此不是持續使用舊工藝來生產，就是必須改用FPGA晶元來生產……

因此，未來的趨勢告訴我們，FPGA將成為21世紀最重要的高科技產業之一，特別是國內的FPGA市場，更是一個「未開墾的處女地」，抓住現在的機遇意味著為我們將來的產品提供更多的競爭力。

2． 提供更多就業機會
雖然FPGA市場的廣闊，但是FPGA的技術人員是極度地缺乏，其原因是還未得到高校的重視，很多學校都未開FPGA的課程，導致學生畢業後連什麼是FPGA，什麼是Verilog都不知道，失去了很多就業的機會。我們公司(廣州單片機發展有限公司)這三年來跑遍了全國22個城市，每次宣講會場里場外都站滿了人，每個學生都渴望尋找一份好工作的心情由此可見一斑，但通過考試發現懂FPGA和Verilog的學生卻寥寥無幾，盡管我們每年都對招聘FPGA人才寄予了很大的希望，但每次都失望而歸，深深地體會到招聘FPGA開發工程師困難重重。

由此可見在應屆畢業生中熟練掌握FPGA的學生屬於稀缺資源，然而企業為培養FPGA開發工程師無不付出沉重的代價，所以對於在校電類專業的學生來說，這就是打造個人差異化競爭力的機會，事實上只要掌握FPGA就能夠找到一份薪水更好的工作。我們公司每次在考核員工時往往都會特別關注這些「特殊員工」的情況，一般來說這些員工的工作都會比其它崗位高500元，這就是學習FPGA的優勢，但是很多人不曾完全意識到掌握FPGA技術的重要性。

當前受金融危機的影響，對學生的就業更是巨大的考驗，據教育部的統計，2008年，全國普通高校畢業生達559萬人，比2007年增加64萬人，2009年高校畢業生規模達到611萬人，比2008年增加52萬人，如此多的大學生面臨著就業的問題，如果不具備一定的技能，將會淹沒在大學生的潮流之中而找不到理想的工作，而學習FPGA可以幫助學生多一技之長，大大提高就業的機會。

3．具有更大的技術擴展空間
我們都知道，以前IC半導體產業一直是國內比較薄弱的產業，與國外的發展步伐相比還差甚遠，我們所用的IC大部分都來自歐美地區，國內擁有自主產品的IC技術不多，多半需要引進國外先進的IC設計技術，但是自2000年以來，中國大陸的IC設計企業如雨後春筍般迅速涌現，企業數量5年增加了4倍多，2005年已經達到500多家，銷售收入過億元人民幣的設計企業達到17家，其中兩家超過5億元。概括地講，中國的IC設計公司可以分為四類，第一類是國有IC設計公司，一般是承擔政府研發任務的研究所轉制後設立；第二類是由系統廠商的設計部門獨立出來的IC設計公司；第三類是民營IC設計公司，以海歸型為主；最後一類是外資IC設計公司。

所以IC設計也是未來發展的一個重點方向，將會是國家大力扶持的產業之一，而IC的設計人員所必須掌握的是FPGA的技術，在晶元流片之前都是通過FPGA來進行前期的設計驗證，用的語言也是FPGA的設計語言，只是在後端的設計中才用到IC設計的特定技術，所以IC設計人員必定是懂得FPGA設計的人，掌握FPGA的技術是通往IC設計殿堂的必經之路，學習FPGA有助於給我們更大的技術擴展空間。

1.3 怎樣學FPGA？
既然FPGA對我們如此的重要，那對於初學者的我們又應該如何去學呢？學習一樣知識應該有好的老師教導，我們才能更快的掌握，可惜的是大部分的學校未開相關的課程，也缺少相關專業的老師，我們如何能夠找到一個捷徑或方法幫助我們學會這么極具競爭力的技術，讓我們通向成功的殿堂呢？筆者覺得應該需要有步驟，有目的、循序漸進地掌握相關的技術，我們公司從原來的1人的FPGA團隊，發展到如今30人左右的FPGA團隊，有著一些成長的經歷和經驗，也希望在此能與大家一起分享。

1． 掌握FPGA編程語言
在學習一門技術之前我們往往從它的編程語言開始，就如學習單片機一樣，我們從C語言開始，掌握了C語言，開發單片機就不是什麼難事了。學習FPGA也是如此，FPGA的編程語言有兩種：VHDL和Verilog，這兩種都適合用於FPGA的編程，VHDL比Veirlog早出現，由美國的軍方組織開發，在1987年成為了IEEE的標准；Verilog則是由民間一家普通的公司私有財產轉化而來，基於其優越性，在1995成為了IEEE標准。VHDL在歐地區應用的較為廣泛，而Verilog在中國、美國、日本、台灣等地應用較為廣泛，筆者比較推崇的是Verilog，因為它非常易於學習，很類似於C語言，如果具有C語言基礎的人，只需要花很少的時間便能掌握Verilog，而VHDL較為抽象，學習需要一段較長的時間。

如果是學生，學習Verilog最好的時期是在大學二年級，與數字電路同步學習，不僅能夠理解數字電路實現的方式，更能通過FPGA將數字電路得以實現，筆者發現華中科技大學康華光教授主編的《電子技術基礎（數字部分）》非常好，可以說是一本與時俱進的教材，在其中介紹了Verilog語言，並且在每一章的最後一節都介紹了如何使用Verilog建模實現相關數字電路的內容，非常適合大二學習FPGA的學生，本書同樣以《電子技術基礎（數字部分）》為背景，並與該書進行配套同步，在它的基礎上進行了升華和改進，源於它而又高於它，所以也可以同步學習。大三、大四的學生還可以進一步將Verilog進行強化，學習北京航天航空大學的夏宇聞教授編寫的《Verilog數字系統設計教程（第二版）》可以比較全面地、詳細地掌握Verilog的基本語法，對大二學習的內容進一步的鞏固和強化。

如果是其他初學者，可以直接藉助《Verilog數字系統設計教程（第二版）》和本書即能對Verilog的語法進行全面的掌握。這是學習FPGA的第一步，也是必不可少的一步。

2． 一個易學易用的硬體平台是成功的一半
除了學習編程語言以外，更重要的是實踐，將自己設計的程序能夠在真正的FPGA里運行起來，這時我們需要一個硬體平台的支持，然後以前的FPGA硬體平台的價格讓很多的初學者望而卻步，上千元的價格並不是一般的初學者（特別是學生）能夠承受的，而且不易學習。針對這樣的現狀，也是為了回饋社會，幫助更多想學FPGA又沒有經濟能力的愛好者，廣州周立功單片機發展有限公司開發了一套低成本的FPGA開發套件，售價僅99元，即使是學生也是完全能夠承受得起，這款開發套件可以說是根本不賺錢，我們不僅要提供硬體電路，我們還得配套提供一系列教程資料。

過去的一年來，我們一共投入了4位開發工程師圍繞EasyFPGA030開展工作，翻譯全部開發工具軟體技術資料，先自己吃透然後再根據自己的理解、實踐和多次討論，將技術資料通俗化，並且錄制了第一個「Actel FPGA快速入門視頻教程」供初學者免費下載，便於初學者快速入門，當第一版做出來銷售1000套之後，才發現初學者的焊接經驗不足，於是又開始設計第二版，這就是目前大家在網站上見到的一體化EasyFPGA030開發學習板。為了能夠帶給大家最准備、最權威的知識，我們還請了國內第一個EDA創始人之一的夏宇聞教授給我們進行Veirlog的培訓，培訓完後我們製作一系列Veirlog視頻教程和PPT供初學者學習，同樣免費提供給大家。同時，我們和夏老師一起共同合作編寫了本書，目的是希望能夠以最快的速度幫助初學者入門，另外我們還有一個30人的團隊全面的提供FPGA的技術支持和售後服務，解決用戶的後顧之憂。

所以通過EasyFPGA030的平台學習，不僅節約了前期學習的成本，而且該套件詳實的資料使得非常的易用易學，對於初學者來說是一個不可多得的FPGA開發平台。

3． 技術進行鞏固和升華
對於初學者來說，有了一定基礎後，應該將其繼續的鞏固和升華，筆者認為競賽是學生進行驗證所學知識很好的舞台，不僅能夠鍛煉學生的動手能力，而且能夠發揮學生的創造力和想像力。

廣州周立功公司已經成功舉辦了兩屆「Actel杯全國大學生FPGA電子競賽」，參加的隊伍分別是100隊和300隊，每支隊伍都將免費獲得價值1480元的一套FPGA開發套件作為競賽的平台，競賽完後該套件無需退回，而且設置了最高5000元的獎金，這種舉措對公司來說只有投入，很難看到產出，但是我們還堅持做了，主要是想給學生提供施展才華的舞台，讓更多的人了解FPGA，學會FPGA，2009年我們又將啟動了第三屆競賽，將隊伍擴大到1000支，給更多的人提供機會，我們的目標就是要將創新教育實踐活動進行到底，培養出一批又一批適合企業發展的人才。

1.4 小結
綜上所述，我們只有了解了什麼是FPGA，為什麼要學習FPGA，怎麼學習FPGA後，我們才能非常有目的、有計劃的去掌握這門技術，我相信通過我們的共同努力，一定能夠培養出一批又一批優秀的FPGA人員。

⑥ MATLAB7.0.1的PLD是什麼意思

可編程邏輯器件PLD（programmable logic device) ：PLD是做為一種通用集成電路生產的，他的邏輯功能按照用戶對器件編程來搞定。一般的PLD的集成度很高，足以滿足設計一般的數字系統的需要。這樣就可以由設計人員自行編程而把一個數字系統「集成」在一片PLD上，而不必去請晶元製造廠商設計和製作專用的集成電路晶元了。
分類
目前使用的PLD產品主要有：1、現場可編程邏輯陣列FPLA（field programmable logic array);2、可編程陣列邏輯PAL（programmable array logic);3、通用陣列邏輯GAL（generic array logic);4、可擦除的可編程邏輯器件EPLD（erasable programmable logic device);5、現場可編程門陣列FPGA（field programmable gate array)。其中EPLD和FPGA的集成度比較高。有時又把這兩種器件稱為高密度PLD

⑦ FPGA的具體內容是什麼謝謝

FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
FPGA採用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內部連線（Interconnect）三個部分。FPGA的基本特點主要有：
1）採用FPGA設計ASIC電路，用戶不需要投片生產，就能得到合用的晶元。
2）FPGA可做其它全定製或半定製ASIC電路的中試樣片。
3）FPGA內部有豐富的觸發器和I／O引腳。
4）FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一。
5) FPGA採用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。
可以說，FPGA晶元是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。
FPGA是由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態的，因此，工作時需要對片內的RAM進行編程。用戶可以根據不同的配置模式，採用不同的編程方式。
加電時，FPGA晶元將EPROM中數據讀入片內編程RAM中，配置完成後，FPGA進入工作狀態。掉電後，FPGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，FPGA能夠反復使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片FPGA，不同的編程數據，可以產生不同的電路功能。因此，FPGA的使用非常靈活。

⑧ 什麼是基於乘積項的可編程邏輯結構

基於乘積項的可編程邏輯結構?
gal、cpld之類都是基於乘積項的可編程結構；即包含有可編程與陣列和固定的或陣列的pal（可編程陣列邏輯）器件構成。
基於查找表的可編程邏輯結構?
fpga（現場可編程門陣列）是基於查找表的可編程邏輯結構。fpga（cyclone/cyclone
ii）系列器件主要由邏輯陣列塊lab、嵌入式存儲器塊（eab）、i/o單元、嵌入式硬體乘法器和pll等模塊構成；