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    数字IC设计经典笔试题之【FPGA基础】

    同步电路的速度是指同步系统时钟的速度,同步时钟愈快,电路处理数据的时间间隔越短,电路在单位时间内处理的数据量就愈大。假设Tco是触发器的输入数据被时钟打入到触发器到数据到达触发器输出端的延时时间(Tco=Tsetpup+Thold);Tdelay是组合逻辑的延时;Tsetup是D触发器的建立时间。假设数据已被时钟打入D触发器,那么数据到达第一个触发器的Q输出端需要的延时时间是Tco,经过组合逻辑的延时时间为Tdelay,然后到达第二个触发器的D端,要希望时钟能在第二个触发器再次被稳定地打入触发器,则时钟的延迟必须大于Tco+Tdelay+Tsetup,也就是说最小的时钟周期Tmin =Tco+Tdelay+Tsetup,即最快的时钟频率Fmax =1/Tmin。FPGA开发软件也是通过这种方法来计算系统最高运行速度Fmax。因为Tco和Tsetup是由具体的器件工艺决定的,故设计电路时只能改变组合逻辑的延迟时间Tdelay,所以说缩短触发器间组合逻辑的延时时间是提高同步电路速度的关键所在。由于一般同步电路都大于一级锁存,而要使电路稳定工作,时钟周期必须满足最大延时要求。故只有缩短最长延时路径,才能提高电路的工作频率。可以将较大的组合逻辑分解为较小的N块,通过适当的方法平均分配组合逻辑,然后在中间插入触发器,并和原触发器使用相同的时钟,就可以避免在两个触发器之间出现过大的延时,消除速度瓶颈,这样可以提高电路的工作频率。这就是所谓"流水线"技术的基本设计思想,即原设计速度受限部分用一个时钟周期实现,采用流水线技术插入触发器后,可用N个时钟周期实现,因此系统的工作速度可以加快,吞吐量加大。注意,流水线设计会在原数据通路上加入延时,另外硬件面积也会稍有增加。

    01

    美国伯明翰大学团队使用Theano,Python,PYNQ和Zynq开发定点Deep Recurrent神经网络

    该文介绍了使用Python编程语言成功实现和训练基于固定点深度递归神经网络(DRNN); Theano数学库和多维数组的框架; 开源的基于Python的PYNQ开发环境; Digilent PYNQ-Z1开发板以及PYNQ-Z1板上的赛灵思Zynq Z-7020的片上系统SoC。Zynq-7000系列装载了双核ARM Cortex-A9处理器和28nm的Artix-7或Kintex-7可编程逻辑。在单片上集成了CPU,DSP以及ASSP,具备了关键分析和硬件加速能力以及混合信号功能,出色的性价比和最大的设计灵活性也是特点之一。使用Python DRNN硬件加速覆盖(一种赛灵思公司提出的硬件库,使用Python API在硬件逻辑和软件中建立连接并交换数据),两个合作者使用此设计为NLP(自然语言处理)应用程序实现了20GOPS(10亿次每秒)的处理吞吐量,优于早期基于FPGA的实现2.75倍到70.5倍。

    08

    谈谈Verilog和SystemVerilog简史,FPGA设计是否需要学习SystemVerilog

    Verilog和System Verilog是同一硬件描述语言(HDL)的同义名称。SystemVerilog是IEEE官方语言标准的较新名称,它取代了原来的Verilog名称。Verilog HDL语言最初是于1 9 8 3年由Gateway Design Automation 公司为其模拟器产品开发的硬件建模语言。那时它只是一种专用语言。专有的Verilog HDL于1989年逐渐向公众开放,并于1995年由IEEE标准化为国际标准,即IEEE Std 1364-1995TM(通常称为“Verilog-95”)。IEEE于2001年将Verilog标准更新为1364-2001 TM标准,称为“Verilog-2001”。Verilog名称下的最后一个官方版本是IEEE Std 1364-2005TM。同年,IEEE发布了一系列对Verilog HDL的增强功能。这些增强功能最初以不同的标准编号和名称记录,即IEEE Std 1800-2005TM SystemVerilog标准。2009年,IEEE终止了IEEE-1364标准,并将Verilog-2005合并到SystemVerilog标准中,标准编号为IEEE Std 1800-2009TM标准。2012年增加了其他设计和验证增强功能,如IEEE标准1800-2012TM标准,称为SystemVerilog-2012。在撰写本书时,IEEE已接近完成拟定的IEEE标准1800-2017TM或SystemVerilog-2017。本版本仅修正了2012版标准中的勘误表,并增加了对语言语法和语义规则的澄清。

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    领券