電路抽象層次

❶ 在使用WORD處理一個文檔時，整個計算機系統為了完成這個任務，從硬體到軟體大概要分成幾個不同的抽象層次

硬體抽象層是位於操作系統內核與硬體電路之間的介面層，其目的在於將硬體抽象化。它隱藏了特定平台的硬體介面細節,為操作系統提供虛擬硬體平台,使其具有硬體無關性,可在多種平台上進行移植。 從軟硬體測試的角度來看，軟硬體的測試工作都可分別基於硬體抽象層來完成，使得軟硬體測試工作的並行進行成為可能。
硬體抽象層大概分為以下幾點HAL：
*上層軟體
*虛擬驅動,設置管理模塊
*內部通信SERVER
*內部乙太網
*內部通信CLIENT
*用戶接入口
硬體抽象層介面的定義和代碼的設計具有一下特點：
*硬體抽象層具有與硬體的密切相關性
*硬體抽象層具有與操作系統無關性
*介面定義的功能應包含硬體或系統所需硬體支持的所有功能
*介面定義簡單明了，太多介面函數會增加軟體模擬的復雜性
*具有可測性的介面設計有利於系統的軟硬體測試和集成
硬體抽象層對用戶設備介面的功能模擬主要由虛擬驅動模塊完成,包括數據包的收發及協議報文的預處理等工作,為上層協議軟體提供標準的API函數, 而對用戶設備的介面管理則由上層網路管理軟體通地設備管理模塊對其進行管理配置及監控,內部通信模塊運行於內部隊乙太網絡,協調各模塊之間的功能介面,保證從處理單元與主處理單元之間實時可靠的數據傳輸.
硬體抽象層的引入

嵌入式實時系統作為一類特殊的計算機系統自底向上包含三個部分，如圖1所示。

（1）硬體環境：是整個嵌入式實時操作系統實時應用程序運行的硬體平台；不同的應用通常有不同的硬體環境；硬體平台的多樣性是嵌入式系統的一個主要特點。

（2）嵌入式實時操作系統——RTOS：完成嵌入式實時應用的任務調度和控制等核心功能，具有內核較精簡、可配置、與高層應用緊密關聯等特點。嵌入式操作系統具有相對不變性。

（3）嵌入式實時應用程序：運行於操作系統之上，利用操作系統提供的實時機制完成特定功能的嵌入式應用。不同的系統需要設計不同的嵌入式實時應用程序。

由於嵌入式系統應用的硬體環境差異較大，因此，如何簡潔有效地使嵌入式系統能夠應用於各種不同的應用環境是嵌入式系統發展中所必須解決的關鍵問題。

經過不斷的發展，原先嵌入式系統的三層結構逐步演化成為一種四層結構。這個新增加的中間層次位於操作系統和硬體之間，包含了系統中與硬體相關的大部分功能。通過特定的上層介面與操作系統進行交互，向操作系統提供底層的硬體信息；並根據操作系統的要求完成對硬體的直接操作。由於引入了一個中間層次，展蔽了底層硬體的多樣性，操作系統不再直接面對具體的硬體環境。而是面向由這個中間層次所代表的、邏輯上的硬體環境。因此，把這個中間層次叫做硬體抽象層HAL （Hardware Abstraction Layer）。在目前的嵌入式領域中通常也把HAL叫做板級支持包BSP（Board Support Package）。圖2顯示了引入HAL以後的嵌入式系統結構。BSP的引入大大推動了嵌入式實時操作系統的通用化，從而為嵌入式系統的廣泛應用提供了可能。

❷ 數字邏輯電路設計中，頂層設計和底層設計分別是什麼意思啊它倆有什麼關系呢

一般來說頂層設計說的是高層次的抽象的功能模塊級別的設計，底層設計就是具體功能邏輯電路的設計。頂層設計是森林，是概括性的設計，底層設計是樹木是具體的實現性的設計。

❸ 集成電路設計的設計流程

集成電路設計可以大致分為數字集成電路設計和模擬集成電路設計兩大類。 參見：模擬電路及混合信號集成電路
集成電路設計的另一個大分支是模擬集成電路設計，這一分支通常關注電源集成電路、射頻集成電路等。由於現實世界的信號是模擬的，所以，在電子產品中，模-數、數-模相互轉換的集成電路也有著廣泛的應用。模擬集成電路包括運算放大器、線性整流器、鎖相環、振盪電路、有源濾波器等。相較數字集成電路設計，模擬集成電路設計與半導體器件的物理性質有著更大的關聯，例如其增益、電路匹配、功率耗散以及阻抗等等。模擬信號的放大和濾波要求電路對信號具備一定的保真度，因此模擬集成電路比數字集成電路使用了更多的大面積器件，集成度亦相對較低。
在微處理器和計算機輔助設計方法出現前，模擬集成電路完全採用人工設計的方法。由於人處理復雜問題的能力有限，因此當時的模擬集成電路通常是較為基本的電路，運算放大器集成電路就是一個典型的例子。在當時的情況下，這樣的集成電路可能會涉及十幾個晶體管以及它們之間的互連線。為了使模擬集成電路的設計能達到工業生產的級別，工程師需要採取多次迭代的方法以測試、排除故障。重復利用已經設計、驗證的設計，可以進一步構成更加復雜的集成電路。1970年代之後，計算機的價格逐漸下降，越來越多的工程師可以利用這種現代的工具來輔助設計，例如，他們使用編好的計算機程序進行模擬，便可獲得比之前人工計算、設計更高的精確度。SPICE是第一款針對模擬集成電路模擬的軟體，其字面意思是「以集成電路為重點的模擬程序（英語：Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）」 。基於計算機輔助設計的電路模擬工具能夠適應更加復雜的現代集成電路，特別是專用集成電路。使用計算機進行模擬，還可以使項目設計中的一些錯誤在硬體製造之前就被發現，從而減少因為反復測試、排除故障造成的大量成本。此外，計算機往往能夠完成一些極端復雜、繁瑣，人類無法勝任的任務，使得諸如蒙地卡羅方法等成為可能。實際硬體電路會遇到的與理想情況不一致的偏差，例如溫度偏差、器件中半導體摻雜濃度偏差，計算機模擬工具同樣可以進行模擬和處理。總之，計算機化的電路設計、模擬能夠使電路設計性能更佳，而且其可製造性可以得到更大的保障。盡管如此，相對數字集成電路，模擬集成電路的設計對工程師的經驗、權衡矛盾等方面的能力要求更嚴格。 參見：數字電路
粗略地說，數字集成電路可以分為以下基本步驟：系統定義、寄存器傳輸級設計、物理設計。而根據邏輯的抽象級別，設計又分為系統行為級、寄存器傳輸級、邏輯門級。設計人員需要合理地書寫功能代碼、設置綜合工具、驗證邏輯時序性能、規劃物理設計策略等等。在設計過程中的特定時間點，還需要多次進行邏輯功能、時序約束、設計規則方面的檢查、調試，以確保設計的最終成果合乎最初的設計收斂目標。
系統定義
參見：高級綜合
系統定義是進行集成電路設計的最初規劃，在此階段設計人員需要考慮系統的宏觀功能。設計人員可能會使用一些高抽象級建模語言和工具來完成硬體的描述，例如C語言、C++、SystemC、SystemVerilog等事務級建模語言，以及Simulink和MATLAB等工具對信號進行建模。盡管目前的主流是以寄存器傳輸級設計為中心，但已有一些直接從系統級描述向低抽象級描述（如邏輯門級結構描述）轉化的高級綜合（或稱行為級綜合）、高級驗證工具正處於發展階段。
系統定義階段，設計人員還對晶元預期的工藝、功耗、時鍾頻率、工作溫度等性能指標進行規劃。
寄存器傳輸級設計
參見：寄存器傳輸級、硬體描述語言、Verilog及VHDL
目前的集成電路設計常常在寄存器傳輸級上進行，利用硬體描述語言來描述數字集成電路的信號儲存以及信號在寄存器、存儲器、組合邏輯裝置和匯流排等邏輯單元之間傳輸的情況。在設計寄存器傳輸級代碼時，設計人員會將系統定義轉換為寄存器傳輸級的描述。設計人員在這一抽象層次最常使用的兩種硬體描述語言是Verilog、VHDL，二者分別於1995年和1987年由電氣電子工程師學會（IEEE）標准化。正由於有著硬體描述語言，設計人員可以把更多的精力放在功能的實現上，這比以往直接設計邏輯門級連線的方法學（使用硬體描述語言仍然可以直接設計門級網表，但是少有人如此工作）具有更高的效率。
設計驗證
參見：功能驗證、形式驗證、靜態時序分析、硬體驗證語言及高級驗證
設計人員完成寄存器傳輸級設計之後，會利用測試平台、形式驗證、斷言等方式來進行功能驗證，檢驗項目設計的正確性，如果有誤，則需要檢測之前設計文件中存在的漏洞。現代超大規模集成電路的整個設計過程中，驗證所需的時間和精力越來越多，甚至都超過了寄存器傳輸級設計本身，人們設置些專門針對驗證開發了新的工具和語言。
例如，要實現簡單的加法器或者更加復雜的算術邏輯單元，或利用觸發器實現有限狀態機，設計人員可能會編寫不同規模的硬體描述語言代碼。功能驗證是項復雜的任務，驗證人員需要為待測設計建立一個虛擬的外部環境，為待測設計提供輸入信號（這種人為添加的信號常用「激勵」這個術語來表示），然後觀察待測設計輸出埠的功能是否合乎設計規范。
當所設計的電路並非簡單的幾個輸入埠、輸出埠時，由於驗證需要盡可能地考慮到所有的輸入情況，因此對於激勵信號的定義會變得更加復雜，有時甚至需要用到形式驗證的方法。有時工程師會使用某些腳本語言（如Perl、Tcl）來編寫驗證程序，藉助計算機程序的高速處理來實現更大的測試覆蓋率。現代的硬體驗證語言可以提供一些專門針對驗證的特性，例如帶有約束的隨機化變數、覆蓋等等。作為硬體設計、驗證統一語言，SystemVerilog是以Verilog為基礎發展而來的，因此它同時具備了設計的特性和測試平台的特性，並引入了面向對象程序設計的思想，因此測試平台的編寫更加接近軟體測試。針對高級綜合，關於高級驗證的電子設計自動化工具也處於研究中。
現代集成電路的時鍾頻率已經到達了兆赫茲級別，而大量模塊內、模塊之間的時序關系極其復雜，因此，除了需要驗證電路的邏輯功能，還需要進行時序分析，即對信號在傳輸路徑上的延遲進行檢查，判斷其是否符合時序收斂要求。
邏輯綜合
主條目：邏輯綜合
工程師設計的硬體描述語言代碼一般是寄存器傳輸級的，在進行物理設計之前，需要使用邏輯綜合工具將寄存器傳輸級代碼轉換到針對特定工藝的邏輯門級網表，並完成邏輯化簡。
和人工進行邏輯優化需要藉助卡諾圖等類似，電子設計自動化工具來完成邏輯綜合也需要特定的演算法（如奎因－麥克拉斯基演算法等）來化簡設計人員定義的邏輯函數。輸入到自動綜合工具中的文件包括寄存器傳輸級硬體描述語言代碼、工藝庫、設計約束文件三大類，這些文件在不同的電子設計自動化工具套件系統中的格式可能不盡相同。邏輯綜合工具會產生一個優化後的門級網表，但是這個網表仍然是基於硬體描述語言的，這個網表在半導體晶元中的走線將在物理設計中來完。
選擇不同器件（如專用集成電路或者現場可編程門陣列等）對應的工藝庫來進行邏輯綜合，或者在綜合時設置了不同的約束策略，將產生不同的綜合結果。寄存器傳輸級代碼對於設計項目的邏計劃分、語言結構風格等因素會影響綜合後網表的效率。
目前大多數成熟的綜合工具大多數是基於寄存器傳輸級描述的，而基於系統級描述的高級綜合工具還處在發展階段。
由於工藝庫包含了標准延遲格式的時序信息，因此邏輯綜合後可以對該工藝下門級網表進行更加精確的靜態時序分析，進一步確保綜合前後的設計能夠實現相同的功能。
物理設計
主條目：物理設計
參見：布圖規劃、布局 (集成電路)、布線 (集成電路)、集成電路版圖及低功耗設計
邏輯綜合完成之後，通過引入器件製造公司提供的工藝信息，前面完成的設計將進入布圖規劃、布局、布線階段，工程人員需要根據延遲、功耗、面積等方面的約束信息，合理設置物理設計工具的參數，不斷調試，以獲取最佳的集成電路版圖，從而決定元件在晶圓上的物理位置。
隨著現代集成電路的特徵尺寸不斷下降，超大規模集成電路已經進入深亞微米級階段，互連線延遲對電路性能的影響已經達到甚至超過邏輯門延遲的影響。這時，需要考慮的因素包括線網的電容效應和線網電感效應，晶元內部電源線上大電流在線網電阻上造成的電壓降也會影響集成電路的穩定性。為了解決這些問題，同時緩解時鍾偏移、時鍾樹寄生參數的負面影響，合理的布局布線和邏輯設計、功能驗證等過程同等重要。隨著移動設備的發展，低功耗設計在集成電路設計中的地位愈加顯著。在物理設計階段，設計可以轉化成幾何圖形的表示方法，這稱為集成電路版圖，工業界有若干標准化的文件格式予以規范。
值得注意的是，電路實現的功能在之前的寄存器傳輸級設計中就已經確定。在物理設計階段，工程師不僅不能夠讓之前設計好的邏輯、時序功能在該階段的設計中被損壞，還要進一步優化晶元按照正確運行時的延遲時間、功耗、面積等方面的性能。在物理設計產生了初步版圖文件之後，工程師需要再次對集成電路進行功能、時序、設計規則、信號完整性等方面的驗證，以確保物理設計產生正確的硬體版圖文件。
後續：具體的工藝製造
參見：半導體器件製造、無廠半導體公司及晶圓代工
半導體製造工廠根據物理設計最後完成、已經通過各項檢查的標准化版圖文件，即可製造出實際的物理電路。
這個步驟不再屬於集成電路設計和計算機工程的范疇，而是直接進入半導體製造工藝領域，關注的重心亦轉向具體的材料、器件製作，例如光刻、刻蝕、物理氣相沉積、化學氣相沉積等。
傳統的集成電路公司能夠同時完成集成電路設計和集成電路製造。由於集成電路製造所需的設備、原料耗資巨大，因此一般的公司根本無力承受。一旦發生工藝節點的改變（如從65納米工藝進步到45納米工藝），公司可能需要花費相當高的成本來更換現有工藝設備，這給許多公司帶來了相當沉重的經濟負擔）。現在，有些公司逐漸放棄既設計、又製造的模式，業務范圍縮小至設計、驗證本身，而將具體的半導體工藝流程，委託給專門進行集成電路製造的工廠。上述無製造工藝（fabless），只進行設計、驗證公司被稱為無廠半導體公司，典型的例子包括高通、AMD、英偉達等；而專門負責製造的公司則被稱為晶圓代工廠，典型的例子包括台積電等。有一類特殊的無廠半導體公司，它們並不直接將設計項目送去工廠製造，而是把這些項目以IP核的形式封裝起來，作為商品銷售給其他無廠半導體公司，典型的例子包括ARM公司。

❹ 數字電路中的功耗有哪幾種

數字電路中的功耗有靜態功耗、動態功耗、低功耗。相關介紹具體如下：

1、靜態功耗（又叫泄漏功耗）的相關介紹：電路狀態穩定時的功耗，其數量級很小。它是電路處於等待或不激活狀態時泄漏電流所產生的功耗。電路有兩個穩態，則有導通功耗和截止功耗，電路靜態功耗取兩者平均值，稱為平均靜態功耗。

2、動態功耗的相關介紹：動態功耗主要由動態開關電流引起的動態開關功耗PSW（也稱為跳變功耗）以及短路電流產生的功耗PSC兩部分組成。

3、低功耗的相關介紹：低功耗設計主要從晶元設計和系統設計兩個方面考慮。隨著半導體工藝的飛速發展和晶元工作頻率的提高，晶元的功耗迅速增加，而功耗增加又將導致晶元發熱量的增大和可靠性的下降。

因此，功耗已經成為深亞微米集成電路設計中的一個重要考慮因素。為了使產品更具競爭力，工業界對晶元設計的要求已從單純追求高性能、小面積轉為對性能、面積、功耗的綜合要求。而微處理器作為數字系統的核心部件，其低功耗設計對降低整個系統的功耗具有重要的意義。

(4)電路抽象層次擴展閱讀：

其他介紹：

低功耗設計足一個復雜的綜合性課題。就流程而言，包括功耗建模、評估以及優化等；就設計抽象層次而言，包括自系統級至版圖級的所有抽象層次。同時，功耗優化與系統速度和面積等指標的優化密切相關，需要折中考慮。

在嵌入式系統的設計中，低功耗設計是許多設計人員必須面對的問題，其原因在於嵌入式系統被廣泛應用於攜帶型和移動性較強的產品中去；

而這些產品不是一直都有充足的電源供應，往往是靠電池來供電，所以設計人員從每一個細節來考慮降低功率消耗，從而盡可能地延長電池使用時間。事實上，從全局來考慮低功耗設計已經成為了一個越來越迫切的問題。

❺ verilog模型可以有哪五種實際電路的不同級別的抽象

系統級；
演算法級；
RTL級；
門級；
開關級

❻ 更高的抽象層次設計asic ip是怎麼樣的

IP核，全稱知識產權核(英語:intellectual property core)，是指某一方提供的、形式為邏輯單元、晶元設計的可重用模塊。IP核通常已經通過了設計驗證，設計人員以IP核為基礎進行設計，可以縮短設計所需的周期。[1]IP核可以通過協議由一方提供給另一方，或由一方獨自佔有。IP核的概念源於產品設計的專利證書和源代碼的版權等。設計人員能夠以IP核為基礎進行專用集成電路或現場可編程邏輯門陣列的邏輯設計，以減少設計周期。
IP核分為軟核、硬核和固核。軟核通常是與工藝無關、具有寄存器傳輸級硬體描述語言描述的設計代碼，可以進行後續設計;硬核是前者通過邏輯綜合、布局、布線之後的一些列工藝文件，具有特定的工藝形式、物理實現方式;固核則通常介於上面兩者之間，它已經通過功能驗證、時序分析等過程，設計人員可以以邏輯門級網表的形式獲取。

❼ 晶元的區別在哪晶元的區別，不是只是運算速度嗎晶元設計，都設計些什麼

晶元設計設計的是什麼？
首先由應用端提出對新一代產品的需求，然後進一步確定晶元的工藝以及IP和選型等，以手機晶元為例，在直播和log盛行的今天，比起相機手機隨手拍，隨時錄的便捷更加受到青睞，那麼高清拍攝就是其需求之一，接著是功能實現，它是描述希望晶元實現的目標，開發者們用marijuana或vhdl硬體描述語言開始編寫百萬行級的代碼，就像如果要規劃一座城市，要安排城市用地的功能分區和各項建設的整體布局，布置城市道路和交通運輸系統等，越往後對晶元的要求會越來越高。
要做好一塊晶元，驗證是開發流程上最不可忽視的一環，在功能驗證後，開發者需要將准確無誤的代碼。這一步被稱之為邏輯綜合提出，開發者們手工繪制晶元，電路，電路集成度不高，所以不易出錯，而現在的晶元動輒包含幾億甚至數百億個晶體管，不可能再靠手工繪制，1996年跨時代意義的eda工具也將compiler誕生，是最早手動繪制晶元電路的開發者們可以用代碼將電路描述出來，至此晶元設計的抽象層次得到了大幅提高。

❽ 集成電路設計的設計的抽象級別

集成電路設計復通常是以「模製塊」作為設計的單位的。例如，對於多位全加器來說，其次級模塊是一位的加法器，而加法器又是由下一級的與門、非門模塊構成，與、非門最終可以分解為更低抽象級的CMOS器件。
從抽象級別來說，數字集成電路設計可以是自頂向下的，即先定義了系統最高邏輯層次的功能模塊，根據頂層模塊的需求來定義子模塊，然後逐層繼續分解；設計也可以是自底向上的，即先分別設計最具體的各個模塊，然後如同搭積木一般用這些最底層模塊來實現上層模塊，最終達到最高層次。在許多設計中，自頂向下、自底向上的設計方法學是混合使用的，系統級設計人員對整體體系結構進行規劃，並進行子模塊的劃分，而底層的電路設計人員逐層向上設計、優化單獨的模塊。最後，兩個方向的設計人員在中間某一抽象層次會合，完成整個設計。

❾ 傳統的電路設計方法採用的是什麼設計方法

傳統的電路設計方法採用的是層次化設計方法。基本思想就是分模塊、分層次地進行設計描述。電子電路與系統的設計要面向系統級、電路級和物理實現級三個不同的層次。

描述系統總功能的設計為頂層設計，描述電路級的設計為中層設計，描述物理實現級中較小單元的設計為底層設計。整個設計過程可理解為從硬體的頂層抽象描述向最底層結構描述的一系列轉換過程，直到最後得到可實現的硬體單元描述為止。

原則須知

層次化設計方法比較自由，既可採用自頂向下的設計，也可採用自底向上設計。自頂向下的設計方法就是從設計的總體要求入手，自頂向下地將設計劃分為不同的功能子模塊，每個模塊完成特定的功能。這種設計方法首先確定頂層模塊的設計，再進行子模塊的詳細設計。

而在子模塊的設計中可以調用庫中已有的、成熟的、經典的模塊或設計過程中保留下來的成功實例。自底向上的設計方法是自頂向下的設計方法的逆方向。在層次化的設計中所用的模塊有兩種，一是預先設計好的標准模塊，二是根據需要設計的具有特定應用功能的模塊。

❿ fpga cad中有多少個電路抽象層次

CAD畫電路圖的步驟：（1）創建新的圖形文件 選擇→【開始】→【程序】→【Autodesk】→【AutoCAD2008中文版】 →【AutoCAD2008】進入AutoCAD2008中文版繪圖主界面。 （2）繪制圖的整體框架。 （3）繪制大方框以上開關。 （4）繪制右側開關。（5）將左右兩部分對接，檢查漏線,用直線命令相連接。 （6）繪制節點,並進行圖案填充,加粗相關圖線。 （7）檢查圖形，加粗圖線並進行文字注寫。