可编程逻辑阵列

① 计算机最基础的科目是什么，计算机一流高手要具备什么，计算机技术与宇宙物理学挂钩的科目有哪些

理科大学生学计算机，应该学什么？

对于大学生来说，计算机是一个非常重要的工具，必须掌握。一定要掌握其搜集存贮资料功能，学习功能，日常事务处理功能，通讯功能，娱乐功能，更重要地是要掌握其科研功能。至于工作功能则要据工作性质来决定，现在有准备更好，也可在工作确定后再学习掌握。
大学生要充分利用学校资源学习掌握计算机的科研功能！
有很多问题不用计算机是自己徒手无法解决的，至少在技术上无法解决，或者在较短时间内解决不了，要用计算机就有可能解决。例如多元线性方程组求解及高次代数方程（组）求根，超越代数方 程求实根，特殊函数的0点，复杂定积分和重积分，微分方程求解，非线性微分方程数值解，高阶差分方程求解，大数的素数因子分解，偏微分方程数值解等。
有很多函数的特征不易掌握，需要用高维图形可视化来快速了解其性质，手工完成有困难，必须用计算机。
物理系统的运动规律不完全清楚，要通过大量实验数据的分析研究寻找规律时，要做数据拟合，快速有效完成要用计算机。
复杂的理论演算推导，现在也可以用计算机快速完成。
有不少理论还不成数，如果做出了某种预测或假设，可能要用大量数据来验证这种假设一对错，用计算机可以快速高效完成。
我们为自己可以找出一大堆理由来说服自己必须学会用计算机来做“科研”。这是本次报告的核心思想！！！
用计算机做科研，可以自己动手编程，也可以用Maple，Matlab，Mathematica等系统来快捷进行。这些软件都有强大的数值计算能力和符号运算能力，当然都有很好的可视化能力。比自己编程要省力的多，而且一般人是无能力开发符号运算系统的！！！
M 类软件简介
《数值计算，数据处理，理论演算，可视化，验证和寻找物理规律，数学、物理学词典》
代数运算，微积分运算，微分方程求解，差分方程求解，变分法，矢量代数与矢量分析，统计分析，数学函数，数论，离散数学，几何学，群论，数理逻辑，特殊函数。
作二维和三维图，曲线和曲面动画等。
1， Maple (枫树)
Maple4.0 (安装后28MB)可拷贝使用
maple5.0 maple6.0(25MB,安装后60MB)
maple9.5(90MB,安装后306MB)
Maple
特别是作图极为方便，看三维图时，可用鼠标拖动图形以任意视点观察，生成曲线和曲面动画也十分方便。它的符号演算动能非常强大，但输入不如Mathematica方便。
例如，maple产生动画的命令是
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版安装后有1.1GB
Matlab有极为强大的“大块”数据计算能力和作图能力，但符号演算功能不如Mathematica 和Maple 方便。但只有它才有的仿真功能。
Mathematica
Mathematica 目前有3.0 4.0 4.1 5.0 等版本，5.0安装后有350MB .
Mathematica 即有快速的数值运算能力，有十分方便的符号输入输出和演算能力，特别适合于作理论研究，也有方便的作图力，但速度不如maple 和matlab.
三套软件相比，各有特长，Maple的作图特别方便快捷，且易于改变视点,符号演算十分方便。Matlab有极为强大的“大块”数据计算能力，适合于对大量数据的快速处理及实时处理，作图也很方便，且有仿真功能。Mathematica 输入输出都特别方便，作图命令简单，符号演算能力很强。对学习数学和理论物理特别得心应手。

六．M软件应用举例
1. 数值计算
2. 解代数方程
3. 求导与积分
4. 解常微分方程
5. 画图
6. 符号演算
7. 数据拟合

课程介绍：
1、计算机数学基础
计算机数学基础是计算机专业重要的基础课程，它是学习专业理论课不可缺少的数学工具。
本课程主要包括：数理逻辑、集合论、图论、代数系统和数值分析等内容，是一门理论性较强，应用性较广的课程。
通过本课程的教学，要求学生：
1) 掌握离散数学的基本概念和基本原理，进一步提高抽象思维和逻辑推理的能力。
2) 熟悉数值计算方法的基本原理和基本方法，掌握常见的数值计算方法，提高数值计算能力。

2 面向对象程序设计
面向对象软件开发方法是吸收了软件工程领域有益的概念和有效的方法而发展起来的一种软件开发方法。它集抽象性、封装性、继承性和多态性于一体，可以帮助人们开发出模块 化、数据抽象程度高的，体现信息隐蔽、可复用、易修改、易扩充等特性的程序。
本课程主要介绍面向对象程序设计的方法和C++语言的基本概念。以C++语言中的面向对象机制为主。学习者在学习过程中可以通过大量的程序实例和相关练习，逐步掌握C++的面 向过程和面向对象的功能，从而掌握面向对象程序设计的基本知识和基本技能。在本课程中 ，作为一种编程环境，简要介绍了VISUAL C++5.0中最基本的编程工具。

3 数据结构
本课程介绍如何组织各种数据在计算机中的存储、传递和转换。内容包括：数组、链接表、栈和队列、递归、树与森林、图、堆与优先级队列、集合与搜索结构、排序、索引与散 列结构等。课程采用面向对象的观点讨论数据结构技术，并以兼有面向过程和面向对象双重 特色的C++语言作为算法的描述工具，强化数据结构基本知识和面向对象程序设计基本能力 的双基训练。为后续计算机专业课程的学习打下坚实的基础。

4 微计算机技术(原微机接口技术)
本课程以当今主流微处理器80X86为结合点，分析它的结构特点、操作原理、指令系统以及汇编语言程序设计的基本方法。重点讲解80X86外围主要支援芯片的功能、结构、编程 方法以及接口技术。在此基础上，对键盘、LED数码显示器、打印机、AD与DA转换器等基本 外部设备的原理与接口技术进行讨论。此外对微计算机系统总线、先进的微处理器结构也给 以介绍。通过本课程的学习和实验，使学生掌握微机接口的基本设计原理和技术。

5 信号处理原理
本课程是本专业必修的重要课程之一，目的是通过理论学习和实验使学生掌握信号处理，尤其是数字信号处理的基本原理和方法。
主要内容有：介绍信号的基本概念，以及信号的基本运算，包括信号与消息，卷积与相关等。信号的傅里叶分析：包括周期信号的傅里叶级数分析，一般信号的傅里叶变换分析， 抽样定理，离散傅里叶变换及其快速算法。拉氏变换：介绍拉普拉斯变换的基本概念、定义 、性质，以及其在信号处理中的应用。离散信号的Z变换：包括Z变换基本概念和性质，离散 系统的Z域分析方法(如离散系统的频率响应、稳定性、因果性等)数字滤波器的原理与设计 等。简介信号处理方法的最新技术：如小波变换，时频表示等。实验：根据课程内容设计实 验，使学生更加全面地掌握课程知识。

6 计算机组成原理
本课程是本专业必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原 理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的技能。
课程内容包括：常用的组合逻辑器件，如译码器、数据选择器、编码器、ALU原理；常用的同步时序电路，如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法；可编程逻辑 阵列：ROM，PLA，PAL及门阵列的原理与使用。数字化编码，数制及数制转换，数据表示， 检错纠错码；数据的算术与逻辑运算，运算器的功能、组成与设计；教学机的运算器实例。 计算机指令系统综述，指令格式与寻址方式；教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计； 控制器的功能、组成与设计，教学机的控制器实例。多级结构的存储系统综述，主存储器的 组成与设计，教学机的内存储器实例，CACHE存储器的运行原理，虚拟存储器的概念与实现 ，磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术；光盘机的组成与运行原理，磁带机的组成与 运行原理。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激 光印字机设备；计算机总线的功能与组成，输入/输出系统的功能与组成；教学机的总线与 输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与DMA的请求、响应和处理。

7 计算机网络
计算机网络是本专业的一门必修专业课。
本课程主要内容包括:计算机网络基本原理，计算机网络体系结构，局域网和广域网一般特性，典型网络的结构特点及具体实现，计算机网络应用。
通过本课程的学习，要求学生了解计算机网络涉及的术语、概念及新技术，掌握典型计算机网络结构及实现技术。

8 计算机操作系统
计算机操作系统是本专业的重要课程之一，通过学习使学生掌握计算机操作系统的设计基本原理及组成；计算机操作系统的基本概念和相关的新概念、名词及术语；了解计算机操 作系统的发展特点和设计技巧和方法；对常用计算机操作系统（Dos、Windows和UNIX或linu x）会进行基本的操作使用。
具体内容有：操作系统概念：操作系统定义及发展、五大类型五大功能、操作系统属性、“生成”概念。（人机交互）界面管理：人机交互的特点；第一、二、三代界面；基本的 键盘命令和系统调用；作业调度算法。文件管理：文件的结构与分类；物理结构和逻辑结构 ；目录结构；存取控制和安全机制；文件系统。存储管理：分区、分页、分段管理；物理地 址与逻辑地址；“扩充”技术；分配算法。输入输出设备管理：功能与分类；独享、共享、 虚拟设备的管理；管理策略。处理机管理：操作系统核心功能；“进程”概念；并发与并行 ；进程的基本状态与转换；进程调度算法；同步与互斥；P-V操作；死锁概念。操作系统程 序结构：层次、模块结构；设计与检测。

9 软件工程
软件工程是本专业一门重要的专业课，它对于培养学生的软件素质，提高学生的软件开发能力与软件项目管理能力具有重要的意义。
课程的主要内容有：介绍软件的基本概念和软件工程的目标，通过对传统的面向过程的软件开发方法和面向对象的软件开发方法的介绍，使学生掌握开发高质量软件的方法；通过对软 件开发过程和过程管理技术的学习，使学生了解如何进行软件度量和管理，怎样进行质量保 证活动，从而能够有效地策划和管理软件开发活动。

10 软件开发工具与环境
软件开发工具与环境是支持软件开发的一些工具软件的集成系统，是协助开发人员进行需求分析、设计和程序编制、测试的有效手段。本课程的主要目的是从实用角度出发，教授 学生如何使用当前最流行的软件开发工具，掌握典型的软件开发工具环境的基本原理和基本 功能，提高使用这类软件工具进行软件开发的能力。

11 数据库系统概论
该课程主要讨论数据库系统的基本概念，基本原理，基本方法以及有关的应用。
内容主要包括：数据库系统的组成、关系数据库、数据库设计以及数据保护等，同时讲解一种重要的数据库系统的应用。要求学生通过本课程的学习了解有关数据库系统的基本概 念，掌握相关的知识，初步掌握数据库设计方法，并能用数据库系统建立数据库及简单的应用。

12 多媒体技术基础及其应用
多媒体技术基础及其应用课程从研究、开发和应用角度出发，综合讲述多媒体计算机的基本原理、关键技术及其开发应用。
主要内容包括：多媒体技术现状及其发展趋势、视频和音频获取技术、多媒体数据压缩编码技术、多媒体计算机硬件和软件系统结构、多媒体数据库与基于内容检索、多媒体着作 工具与同步方法以及多媒体通讯和分布式多媒体系统。

13 计算机系统结构
本课程通过具体介绍指令系统、存储系统、输入输出系统、流水线和并行处理技术，使学生能够较全面地掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法。
具体内容为：计算机系统结构基本概念，包括计算机系统的层次结构、系统结构定义、分类、设计技术、评价标准和系统结构的发展；指令集的系统结构，包括CISC指令系统和RI SC指令系统；存储系统原理、虚拟存储器和CACHE存储器；标量处理机、包括流水线、超标 量处理机、超流水线处理机和超标量超流水线处理机；并行处理技术、包括向量处理机、互 连网络、SIMD计算机和多处理机。

14 管理信息系统
管理信息系统是计算机应用在管理领域的一门实用技术。它综合运用了管理科学、数学和计算机应用的原理和方法，在符合软件工程规范的原则下，形成了自身完整的理论和方法 学体系。
本课程的主要内容有：管理信息系统的概念与结构、建立管理信息系统的基础、管理信息系统开发方法学、管理信息系统开发过程各阶段的任务与技术、管理信息系统开发环境与 工具以及管理信息系统的进展等。

② 什么是FPGA CPLD

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA简介

背景
目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简 单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。
CPLD与FPGA的关系
早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可编辑逻辑单元。CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。
CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。CPLD是一个有点限制性的结构。这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器。这样的结果是缺乏编辑灵活性，但是却有可以预计的延迟时间和逻辑单元对连接单元高比率的优点。而FPGA却是有很多的连接单元，这样虽然让它可以更加灵活的编辑，但是结构却复杂的多。
CPLD和FPGA另外一个区别是大多数的FPGA含有高层次的内置模块（比如加法器和乘法器）和内置的记忆体。因此一个有关的重要区别是很多新的FPGA支持完全的或者部分的系统内重新配置。允许他们的设计随着系统升级或者动态重新配置而改变。一些FPGA可以让设备的一部分重新编辑而其他部分继续正常运行。
FPGA工作原理

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。 现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程.
CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统.
简介

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。
发展历史及应用领域
20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成（相当于房子盖好后人工设计局部室内结构），因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。
器件特点
它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。
如何使用
CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。
这里以抢答器为例讲一下它的设计（装修）过程，即芯片的设计流程。CPLD的工作大部分是在电脑上完成的。打开集成开发软件(Altera公司 Max+pluxII)→画原理图、写硬件描述语言（VHDL，Verilog）→编译→给出逻辑电路的输入激励信号，进行仿真，查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定（7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定）→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。7128这块芯片各管脚已引出，将数码管、抢答开关、指示灯、蜂鸣器通过导线分别接到芯片板上，通电测试，当抢答开关按下，对应位的指示灯应当亮，答对以后，裁判给加分后，看此时数码显示加分结果是否正确，如发现有问题，可重新修改原理图或硬件描述语言，完善设计。设计好后，如批量生产，可直接复制其他CPLD芯片，即写入代码即可。如果要对芯片进行其它设计，比如进行交通灯设计，要重新画原理图、或写硬件描述语言，重复以上工作过程，完成设计。这种修改设计相当于将房屋进行了重新装修，这种装修对CPLD来说可进行上万次。
家庭成员：经过几十年的发展，许多公司都开发出了CPLD可编程逻辑器件。比较典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大权威公司的产品，这里给出常用芯片： Altera EPM7128S(PLCC84)
Lattice LC4128V(TQFP100)
Xilinx XC95108 (PLCC84)
FPGA与CPLD的辨别和分类

FPGA与CPLD的辨别和分类主要是根据其结构特点和工作原理。通常的分类方法是：
将以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为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。
将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。
尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点:
①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FP GA更适合于完成时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。
②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。
③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FP GA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程。
④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。
⑥CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。
⑦在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。
⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。
⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。

③ 单片机中的PLA是什么意思

PLA的基本概念
可编程逻辑阵列原文是英文的ProgrammableLogicArray，简称PLA，是一种可编程逻辑装置，它的与阵列（AND array）和或阵列（OR array）均为可编程，输出电路为不可组态。又叫做FPLA（field-programmable logic array）。可编程逻辑阵列PLA是一种可程式化的装置，可用来实现组合逻辑电路。PLA具有一组可程式化的AND阶，AND阶之后连接一组可程式化的OR阶，如此可以达到：“只在合乎设定条件时才允许产生逻辑讯号输出。”
可编程逻辑阵列（可编程逻辑控制器）PLA如此的逻辑闸布局能用来规划大量的逻辑函式，这些逻辑函式必须先以积项（有时是多个积项）的原始形式进行齐一化。
从实现逻辑函数的角度看，对于大多数逻辑函数而言，并不需要使用全部最小项，尤其对于包含约束条件的逻辑函数，许多最小项是不可能出现的。PROM的“与” 阵列固定地产生n个输入变量的全部最小项。因此，PROM的“与”阵列不能获得充分利用而造成硬件浪费，使得芯片面积的利用率不高。为了克服PROM的不足，产省了一种“与”阵列和“或”阵列均可编程的逻辑器件，即可编程逻辑阵列PLA（可编程逻辑控制器件）。

④ FPGA是干什么用的

FPGA作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA设计不是简单的芯片研究，主要是利用 FPGA 的模式进行其他行业产品的设计。 与 ASIC 不同，FPGA在通信行业的应用比较广泛。

通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析，结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向，对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。

(4)可编程逻辑阵列扩展阅读：

工作原理

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。

现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。

FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

⑤ 请高人解释一下集成电路设计中 可编程逻辑器件设计（PLD）和现场可编程逻辑阵列设计（FPGA）和两者的区别

CPLD（Complex Programmable Logic Device）是Complex PLD的简称,一种较PLD为复杂的逻辑元件。
CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

发展历史及应用领域：
20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构
设计可由软件完成（相当于房子盖好后人工设计局部室内结构），因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。

器件特点：
它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

如何使用：
CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

这里以抢答器为例讲一下它的设计（装修）过程，即芯片的设计流程。CPLD的工作大部分是在电脑上完成的。打开集成开发软件(Altera公司 Max+pluxII)→画原理图、写硬件描述语言（VHDL，Verilog）→编译→给出逻辑电路的输入激励信号，进行仿真，查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定（7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定）→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。7128这块芯片各管脚已引出，将数码管、抢答开关、指示灯、蜂鸣器通过导线分别接到芯片板上，通电测试，当抢答开关按下，对应位的指示灯应当亮，答对以后，裁判给加分后，看此时数码显示加分结果是否正确，如发现有问题，可重新修改原理图或硬件描述语言，完善设计。设计好后，如批量生产，可直接复制其他CPLD芯片，即写入代码即可。如果要对芯片进行其它设计，比如进行交通灯设计，要重新画原理图、或写硬件描述语言，重复以上工作过程，完成设计。这种修改设计相当于将房屋进行了重新装修，这种装修对CPLD来说可进行上万次。

FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA诞生于1985年，当时第一个FPGA采用2μm工艺，包含64个逻辑模块和85000个晶体管，门数量不超过1000个，由名为Ross Freema所发明，当时他所创造的FPGA被认为是一个不切实际发明，他的同事Bill Carter曾说：“这种理念需要很多晶体管，并且那时晶体管是非常珍贵的东西。”，所以人们认为Ross的想法过于脱离现实。但是Ross预计：根据摩尔定律（每18个月晶体管密度翻一翻），晶体管肯定会越来越便宜，因此它就越来越常见。在短短的几年内，正如Ross所预言的，出现了数十亿美元的现场可编程门阵列（FPGA）市场。但是可惜的是，他无法享受这一派欣欣向荣的景象，在1989年Ross Freeman就与世长辞了，但是它的发明却持续不断地促进电子行业的进步与发展。

我们都知道构成数字逻辑系统最基本的单元是与门、或门、非门等，而他们都是用三极管、二极管和电阻等元件构成，然后与门、或门、非门又构成了各种触发器，实现状态记忆，FPGA属于数字逻辑电路的一种，同样由这些最基本的元件构成。一个FPGA可以将上亿个门电路组合在一起，集成在一个芯片内，打破以往需要用庞大分立门电路元器件搭建的历史，不仅电路面积、成本大大减小，而且可靠性得到了大幅度的提升。

一般的FPGA内部是由最小的物理逻辑单位LE、布线网络、输入输出模块以及片内外设组成，所谓的最小物理逻辑单元是指用户无法修改的、固定的最小的单元，我们只能将这些单元通过互联线将其连接起来，然后实现用户特定的功能。一个LE由触发器、LUT以及控制逻辑组成，可以实现组合逻辑和时序逻辑；随着FPGA集成度的不断增加，其内部的片内外设也越来越多，内部可集成SRAM、Flash、AD、RTC等外设，真正实现单芯片解决整个系统功能的目的。所以我们所理解的FPGA最底层是一些实实在在的门电路构成，然后由门电路构成最小的物理逻辑单元，然后通过布线层将这些最小物理逻辑单元连接成用户需要的特定功能，我们所需要控制的是布线层之间的互连开关，这也是我们编程的对象，通过这些开关来改变功能。

当今的FGPA按工艺分主要有SRAM工艺和Flash工艺（工艺是针对它们的编程开关来说的）两类，SRAM工艺的FPGA最大的特点是掉电数据会丢失，无法保存，所以它们的系统除了一个FPGA以外，外部还需要增加一个配置芯片用于保存编程数据，每次上电的时候都需要从这个配置芯片将配置数据流加载到FPGA，然后才能正常的运行；但是Flash架构的FPGA掉电不会丢失数据，无需配置芯片，上电即可运行，它的特点非常类似ASIC，但是又比ASIC更加的灵活，可以重复编程。在一些小规模的公司或者产品量不是很大的时候往往更倾向于用FPGA来取代ASIC，不仅能够降低风险，而且能够降低成本。

1.2 为什么要学习FPGA？

FPGA从诞生以来，经历了从配角到主角的过程，从初期开发应用到限量生产应用再到大批量生产应用的发展历程。从技术上来说，最初只是逻辑器件，现在强调平台概念，加入数字信号处理、嵌入式处理、高速串行和其他高端技术，从而被应用到更多的领域，正因为其飞速的发展，让更多学FPGA的人看到了希望，其广阔的前景正是我们选择的原因之一。

1． 广阔的发展前景

据市场调研公司Gartner Dataquest预测，2010年FPGA和其它可编程逻辑器件(PLD)市场将从2005年的32亿美元增长到67亿美元，未来还将有不断往上增长的趋势。FPGA及PLD产业发展的最大机遇是替代ASIC和专用标准产品(ASSP)，由ASIC和ASSP构成的数字逻辑市场规模大约为350亿美元。由于用户可以迅速对PLD进行编程，按照需求实现特殊功能，与ASIC和ASSP相比，PLD在灵活性、开发成本以及产品及时面市方面更具优势，所以未来FPGA将会是一个非常有前景的行业。

FPGA由于其结构的特殊性，可以重复编程，开发周期较短，越来越受人们的青睐，它的特点也更接近ASIC，ASIC比FPGA最大的优势是低成本，但是FPGA的价格现在也是越来越低，例如：Actel的Nano系列更是打破了FPGA的价格屏障，提供超过50种低于1美金的FPGA，在一定程度上已经可以与ASIC相抗衡。

根据当前发展的趋势，未来的FPGA势必将会取代一部分ASIC的市场，虽然根据摩尔定律(Moore’s Law)：每18至24个月能在相同的单位面积内多挤入一倍的晶体管数，这意味着电路成本每18至24个月就可以减半，但这只是指裸晶(Die)的成本，并不表示整个芯片的成本减半，这是由于晶圆制造更前端的掩膜(Mask)成本、晶圆制造更后端的封装(也称为：构装、包装)成本、人力成本等都不会随摩尔定律而变化，反而芯片的成本有上升的趋势，所以过去许多中、小用量的芯片无法用先进的工艺来生产，对此不是持续使用旧工艺来生产，就是必须改用FPGA芯片来生产……

因此，未来的趋势告诉我们，FPGA将成为21世纪最重要的高科技产业之一，特别是国内的FPGA市场，更是一个“未开垦的处女地”，抓住现在的机遇意味着为我们将来的产品提供更多的竞争力。

2． 提供更多就业机会
虽然FPGA市场的广阔，但是FPGA的技术人员是极度地缺乏，其原因是还未得到高校的重视，很多学校都未开FPGA的课程，导致学生毕业后连什么是FPGA，什么是Verilog都不知道，失去了很多就业的机会。我们公司(广州单片机发展有限公司)这三年来跑遍了全国22个城市，每次宣讲会场里场外都站满了人，每个学生都渴望寻找一份好工作的心情由此可见一斑，但通过考试发现懂FPGA和Verilog的学生却寥寥无几，尽管我们每年都对招聘FPGA人才寄予了很大的希望，但每次都失望而归，深深地体会到招聘FPGA开发工程师困难重重。

由此可见在应届毕业生中熟练掌握FPGA的学生属于稀缺资源，然而企业为培养FPGA开发工程师无不付出沉重的代价，所以对于在校电类专业的学生来说，这就是打造个人差异化竞争力的机会，事实上只要掌握FPGA就能够找到一份薪水更好的工作。我们公司每次在考核员工时往往都会特别关注这些“特殊员工”的情况，一般来说这些员工的工作都会比其它岗位高500元，这就是学习FPGA的优势，但是很多人不曾完全意识到掌握FPGA技术的重要性。

当前受金融危机的影响，对学生的就业更是巨大的考验，据教育部的统计，2008年，全国普通高校毕业生达559万人，比2007年增加64万人，2009年高校毕业生规模达到611万人，比2008年增加52万人，如此多的大学生面临着就业的问题，如果不具备一定的技能，将会淹没在大学生的潮流之中而找不到理想的工作，而学习FPGA可以帮助学生多一技之长，大大提高就业的机会。

3．具有更大的技术扩展空间
我们都知道，以前IC半导体产业一直是国内比较薄弱的产业，与国外的发展步伐相比还差甚远，我们所用的IC大部分都来自欧美地区，国内拥有自主产品的IC技术不多，多半需要引进国外先进的IC设计技术，但是自2000年以来，中国大陆的IC设计企业如雨后春笋般迅速涌现，企业数量5年增加了4倍多，2005年已经达到500多家，销售收入过亿元人民币的设计企业达到17家，其中两家超过5亿元。概括地讲，中国的IC设计公司可以分为四类，第一类是国有IC设计公司，一般是承担政府研发任务的研究所转制后设立；第二类是由系统厂商的设计部门独立出来的IC设计公司；第三类是民营IC设计公司，以海归型为主；最后一类是外资IC设计公司。

所以IC设计也是未来发展的一个重点方向，将会是国家大力扶持的产业之一，而IC的设计人员所必须掌握的是FPGA的技术，在芯片流片之前都是通过FPGA来进行前期的设计验证，用的语言也是FPGA的设计语言，只是在后端的设计中才用到IC设计的特定技术，所以IC设计人员必定是懂得FPGA设计的人，掌握FPGA的技术是通往IC设计殿堂的必经之路，学习FPGA有助于给我们更大的技术扩展空间。

1.3 怎样学FPGA？
既然FPGA对我们如此的重要，那对于初学者的我们又应该如何去学呢？学习一样知识应该有好的老师教导，我们才能更快的掌握，可惜的是大部分的学校未开相关的课程，也缺少相关专业的老师，我们如何能够找到一个捷径或方法帮助我们学会这么极具竞争力的技术，让我们通向成功的殿堂呢？笔者觉得应该需要有步骤，有目的、循序渐进地掌握相关的技术，我们公司从原来的1人的FPGA团队，发展到如今30人左右的FPGA团队，有着一些成长的经历和经验，也希望在此能与大家一起分享。

1． 掌握FPGA编程语言
在学习一门技术之前我们往往从它的编程语言开始，就如学习单片机一样，我们从C语言开始，掌握了C语言，开发单片机就不是什么难事了。学习FPGA也是如此，FPGA的编程语言有两种：VHDL和Verilog，这两种都适合用于FPGA的编程，VHDL比Veirlog早出现，由美国的军方组织开发，在1987年成为了IEEE的标准；Verilog则是由民间一家普通的公司私有财产转化而来，基于其优越性，在1995成为了IEEE标准。VHDL在欧地区应用的较为广泛，而Verilog在中国、美国、日本、台湾等地应用较为广泛，笔者比较推崇的是Verilog，因为它非常易于学习，很类似于C语言，如果具有C语言基础的人，只需要花很少的时间便能掌握Verilog，而VHDL较为抽象，学习需要一段较长的时间。

如果是学生，学习Verilog最好的时期是在大学二年级，与数字电路同步学习，不仅能够理解数字电路实现的方式，更能通过FPGA将数字电路得以实现，笔者发现华中科技大学康华光教授主编的《电子技术基础（数字部分）》非常好，可以说是一本与时俱进的教材，在其中介绍了Verilog语言，并且在每一章的最后一节都介绍了如何使用Verilog建模实现相关数字电路的内容，非常适合大二学习FPGA的学生，本书同样以《电子技术基础（数字部分）》为背景，并与该书进行配套同步，在它的基础上进行了升华和改进，源于它而又高于它，所以也可以同步学习。大三、大四的学生还可以进一步将Verilog进行强化，学习北京航天航空大学的夏宇闻教授编写的《Verilog数字系统设计教程（第二版）》可以比较全面地、详细地掌握Verilog的基本语法，对大二学习的内容进一步的巩固和强化。

如果是其他初学者，可以直接借助《Verilog数字系统设计教程（第二版）》和本书即能对Verilog的语法进行全面的掌握。这是学习FPGA的第一步，也是必不可少的一步。

2． 一个易学易用的硬件平台是成功的一半
除了学习编程语言以外，更重要的是实践，将自己设计的程序能够在真正的FPGA里运行起来，这时我们需要一个硬件平台的支持，然后以前的FPGA硬件平台的价格让很多的初学者望而却步，上千元的价格并不是一般的初学者（特别是学生）能够承受的，而且不易学习。针对这样的现状，也是为了回馈社会，帮助更多想学FPGA又没有经济能力的爱好者，广州周立功单片机发展有限公司开发了一套低成本的FPGA开发套件，售价仅99元，即使是学生也是完全能够承受得起，这款开发套件可以说是根本不赚钱，我们不仅要提供硬件电路，我们还得配套提供一系列教程资料。

过去的一年来，我们一共投入了4位开发工程师围绕EasyFPGA030开展工作，翻译全部开发工具软件技术资料，先自己吃透然后再根据自己的理解、实践和多次讨论，将技术资料通俗化，并且录制了第一个“Actel FPGA快速入门视频教程”供初学者免费下载，便于初学者快速入门，当第一版做出来销售1000套之后，才发现初学者的焊接经验不足，于是又开始设计第二版，这就是目前大家在网站上见到的一体化EasyFPGA030开发学习板。为了能够带给大家最准备、最权威的知识，我们还请了国内第一个EDA创始人之一的夏宇闻教授给我们进行Veirlog的培训，培训完后我们制作一系列Veirlog视频教程和PPT供初学者学习，同样免费提供给大家。同时，我们和夏老师一起共同合作编写了本书，目的是希望能够以最快的速度帮助初学者入门，另外我们还有一个30人的团队全面的提供FPGA的技术支持和售后服务，解决用户的后顾之忧。

所以通过EasyFPGA030的平台学习，不仅节约了前期学习的成本，而且该套件详实的资料使得非常的易用易学，对于初学者来说是一个不可多得的FPGA开发平台。

3． 技术进行巩固和升华
对于初学者来说，有了一定基础后，应该将其继续的巩固和升华，笔者认为竞赛是学生进行验证所学知识很好的舞台，不仅能够锻炼学生的动手能力，而且能够发挥学生的创造力和想象力。

广州周立功公司已经成功举办了两届“Actel杯全国大学生FPGA电子竞赛”，参加的队伍分别是100队和300队，每支队伍都将免费获得价值1480元的一套FPGA开发套件作为竞赛的平台，竞赛完后该套件无需退回，而且设置了最高5000元的奖金，这种举措对公司来说只有投入，很难看到产出，但是我们还坚持做了，主要是想给学生提供施展才华的舞台，让更多的人了解FPGA，学会FPGA，2009年我们又将启动了第三届竞赛，将队伍扩大到1000支，给更多的人提供机会，我们的目标就是要将创新教育实践活动进行到底，培养出一批又一批适合企业发展的人才。

1.4 小结
综上所述，我们只有了解了什么是FPGA，为什么要学习FPGA，怎么学习FPGA后，我们才能非常有目的、有计划的去掌握这门技术，我相信通过我们的共同努力，一定能够培养出一批又一批优秀的FPGA人员。

⑥ MATLAB7.0.1的PLD是什么意思

可编程逻辑器件PLD（programmable logic device) ：PLD是做为一种通用集成电路生产的，他的逻辑功能按照用户对器件编程来搞定。一般的PLD的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要。这样就可以由设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了。
分类
目前使用的PLD产品主要有：1、现场可编程逻辑阵列FPLA（field programmable logic array);2、可编程阵列逻辑PAL（programmable array logic);3、通用阵列逻辑GAL（generic array logic);4、可擦除的可编程逻辑器件EPLD（erasable programmable logic device);5、现场可编程门阵列FPGA（field programmable gate array)。其中EPLD和FPGA的集成度比较高。有时又把这两种器件称为高密度PLD

⑦ FPGA的具体内容是什么谢谢

FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有：
1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。
2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。
4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。
加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。

⑧ 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构

基于乘积项的可编程逻辑结构?
gal、cpld之类都是基于乘积项的可编程结构；即包含有可编程与阵列和固定的或阵列的pal（可编程阵列逻辑）器件构成。
基于查找表的可编程逻辑结构?
fpga（现场可编程门阵列）是基于查找表的可编程逻辑结构。fpga（cyclone/cyclone
ii）系列器件主要由逻辑阵列块lab、嵌入式存储器块（eab）、i/o单元、嵌入式硬件乘法器和pll等模块构成；