电路抽象层次

❶ 在使用WORD处理一个文档时，整个计算机系统为了完成这个任务，从硬件到软件大概要分成几个不同的抽象层次

硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的在于将硬件抽象化。它隐藏了特定平台的硬件接口细节,为操作系统提供虚拟硬件平台,使其具有硬件无关性,可在多种平台上进行移植。 从软硬件测试的角度来看，软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成，使得软硬件测试工作的并行进行成为可能。
硬件抽象层大概分为以下几点HAL：
*上层软件
*虚拟驱动,设置管理模块
*内部通信SERVER
*内部以太网
*内部通信CLIENT
*用户接入口
硬件抽象层接口的定义和代码的设计具有一下特点：
*硬件抽象层具有与硬件的密切相关性
*硬件抽象层具有与操作系统无关性
*接口定义的功能应包含硬件或系统所需硬件支持的所有功能
*接口定义简单明了，太多接口函数会增加软件模拟的复杂性
*具有可测性的接口设计有利于系统的软硬件测试和集成
硬件抽象层对用户设备接口的功能模拟主要由虚拟驱动模块完成,包括数据包的收发及协议报文的预处理等工作,为上层协议软件提供标准的API函数, 而对用户设备的接口管理则由上层网络管理软件通地设备管理模块对其进行管理配置及监控,内部通信模块运行于内部队以太网络,协调各模块之间的功能接口,保证从处理单元与主处理单元之间实时可靠的数据传输.
硬件抽象层的引入

嵌入式实时系统作为一类特殊的计算机系统自底向上包含三个部分，如图1所示。

（1）硬件环境：是整个嵌入式实时操作系统实时应用程序运行的硬件平台；不同的应用通常有不同的硬件环境；硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要特点。

（2）嵌入式实时操作系统——RTOS：完成嵌入式实时应用的任务调度和控制等核心功能，具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。

（3）嵌入式实时应用程序：运行于操作系统之上，利用操作系统提供的实时机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式实时应用程序。

由于嵌入式系统应用的硬件环境差异较大，因此，如何简洁有效地使嵌入式系统能够应用于各种不同的应用环境是嵌入式系统发展中所必须解决的关键问题。

经过不断的发展，原先嵌入式系统的三层结构逐步演化成为一种四层结构。这个新增加的中间层次位于操作系统和硬件之间，包含了系统中与硬件相关的大部分功能。通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供底层的硬件信息；并根据操作系统的要求完成对硬件的直接操作。由于引入了一个中间层次，展蔽了底层硬件的多样性，操作系统不再直接面对具体的硬件环境。而是面向由这个中间层次所代表的、逻辑上的硬件环境。因此，把这个中间层次叫做硬件抽象层HAL （Hardware Abstraction Layer）。在目前的嵌入式领域中通常也把HAL叫做板级支持包BSP（Board Support Package）。图2显示了引入HAL以后的嵌入式系统结构。BSP的引入大大推动了嵌入式实时操作系统的通用化，从而为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。

❷ 数字逻辑电路设计中，顶层设计和底层设计分别是什么意思啊它俩有什么关系呢

一般来说顶层设计说的是高层次的抽象的功能模块级别的设计，底层设计就是具体功能逻辑电路的设计。顶层设计是森林，是概括性的设计，底层设计是树木是具体的实现性的设计。

❸ 集成电路设计的设计流程

集成电路设计可以大致分为数字集成电路设计和模拟集成电路设计两大类。 参见：模拟电路及混合信号集成电路
集成电路设计的另一个大分支是模拟集成电路设计，这一分支通常关注电源集成电路、射频集成电路等。由于现实世界的信号是模拟的，所以，在电子产品中，模-数、数-模相互转换的集成电路也有着广泛的应用。模拟集成电路包括运算放大器、线性整流器、锁相环、振荡电路、有源滤波器等。相较数字集成电路设计，模拟集成电路设计与半导体器件的物理性质有着更大的关联，例如其增益、电路匹配、功率耗散以及阻抗等等。模拟信号的放大和滤波要求电路对信号具备一定的保真度，因此模拟集成电路比数字集成电路使用了更多的大面积器件，集成度亦相对较低。
在微处理器和计算机辅助设计方法出现前，模拟集成电路完全采用人工设计的方法。由于人处理复杂问题的能力有限，因此当时的模拟集成电路通常是较为基本的电路，运算放大器集成电路就是一个典型的例子。在当时的情况下，这样的集成电路可能会涉及十几个晶体管以及它们之间的互连线。为了使模拟集成电路的设计能达到工业生产的级别，工程师需要采取多次迭代的方法以测试、排除故障。重复利用已经设计、验证的设计，可以进一步构成更加复杂的集成电路。1970年代之后，计算机的价格逐渐下降，越来越多的工程师可以利用这种现代的工具来辅助设计，例如，他们使用编好的计算机程序进行仿真，便可获得比之前人工计算、设计更高的精确度。SPICE是第一款针对模拟集成电路仿真的软件，其字面意思是“以集成电路为重点的仿真程序（英语：Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）” 。基于计算机辅助设计的电路仿真工具能够适应更加复杂的现代集成电路，特别是专用集成电路。使用计算机进行仿真，还可以使项目设计中的一些错误在硬件制造之前就被发现，从而减少因为反复测试、排除故障造成的大量成本。此外，计算机往往能够完成一些极端复杂、繁琐，人类无法胜任的任务，使得诸如蒙地卡罗方法等成为可能。实际硬件电路会遇到的与理想情况不一致的偏差，例如温度偏差、器件中半导体掺杂浓度偏差，计算机仿真工具同样可以进行模拟和处理。总之，计算机化的电路设计、仿真能够使电路设计性能更佳，而且其可制造性可以得到更大的保障。尽管如此，相对数字集成电路，模拟集成电路的设计对工程师的经验、权衡矛盾等方面的能力要求更严格。 参见：数字电路
粗略地说，数字集成电路可以分为以下基本步骤：系统定义、寄存器传输级设计、物理设计。而根据逻辑的抽象级别，设计又分为系统行为级、寄存器传输级、逻辑门级。设计人员需要合理地书写功能代码、设置综合工具、验证逻辑时序性能、规划物理设计策略等等。在设计过程中的特定时间点，还需要多次进行逻辑功能、时序约束、设计规则方面的检查、调试，以确保设计的最终成果合乎最初的设计收敛目标。
系统定义
参见：高级综合
系统定义是进行集成电路设计的最初规划，在此阶段设计人员需要考虑系统的宏观功能。设计人员可能会使用一些高抽象级建模语言和工具来完成硬件的描述，例如C语言、C++、SystemC、SystemVerilog等事务级建模语言，以及Simulink和MATLAB等工具对信号进行建模。尽管目前的主流是以寄存器传输级设计为中心，但已有一些直接从系统级描述向低抽象级描述（如逻辑门级结构描述）转化的高级综合（或称行为级综合）、高级验证工具正处于发展阶段。
系统定义阶段，设计人员还对芯片预期的工艺、功耗、时钟频率、工作温度等性能指标进行规划。
寄存器传输级设计
参见：寄存器传输级、硬件描述语言、Verilog及VHDL
目前的集成电路设计常常在寄存器传输级上进行，利用硬件描述语言来描述数字集成电路的信号储存以及信号在寄存器、存储器、组合逻辑装置和总线等逻辑单元之间传输的情况。在设计寄存器传输级代码时，设计人员会将系统定义转换为寄存器传输级的描述。设计人员在这一抽象层次最常使用的两种硬件描述语言是Verilog、VHDL，二者分别于1995年和1987年由电气电子工程师学会（IEEE）标准化。正由于有着硬件描述语言，设计人员可以把更多的精力放在功能的实现上，这比以往直接设计逻辑门级连线的方法学（使用硬件描述语言仍然可以直接设计门级网表，但是少有人如此工作）具有更高的效率。
设计验证
参见：功能验证、形式验证、静态时序分析、硬件验证语言及高级验证
设计人员完成寄存器传输级设计之后，会利用测试平台、形式验证、断言等方式来进行功能验证，检验项目设计的正确性，如果有误，则需要检测之前设计文件中存在的漏洞。现代超大规模集成电路的整个设计过程中，验证所需的时间和精力越来越多，甚至都超过了寄存器传输级设计本身，人们设置些专门针对验证开发了新的工具和语言。
例如，要实现简单的加法器或者更加复杂的算术逻辑单元，或利用触发器实现有限状态机，设计人员可能会编写不同规模的硬件描述语言代码。功能验证是项复杂的任务，验证人员需要为待测设计建立一个虚拟的外部环境，为待测设计提供输入信号（这种人为添加的信号常用“激励”这个术语来表示），然后观察待测设计输出端口的功能是否合乎设计规范。
当所设计的电路并非简单的几个输入端口、输出端口时，由于验证需要尽可能地考虑到所有的输入情况，因此对于激励信号的定义会变得更加复杂，有时甚至需要用到形式验证的方法。有时工程师会使用某些脚本语言（如Perl、Tcl）来编写验证程序，借助计算机程序的高速处理来实现更大的测试覆盖率。现代的硬件验证语言可以提供一些专门针对验证的特性，例如带有约束的随机化变量、覆盖等等。作为硬件设计、验证统一语言，SystemVerilog是以Verilog为基础发展而来的，因此它同时具备了设计的特性和测试平台的特性，并引入了面向对象程序设计的思想，因此测试平台的编写更加接近软件测试。针对高级综合，关于高级验证的电子设计自动化工具也处于研究中。
现代集成电路的时钟频率已经到达了兆赫兹级别，而大量模块内、模块之间的时序关系极其复杂，因此，除了需要验证电路的逻辑功能，还需要进行时序分析，即对信号在传输路径上的延迟进行检查，判断其是否符合时序收敛要求。
逻辑综合
主条目：逻辑综合
工程师设计的硬件描述语言代码一般是寄存器传输级的，在进行物理设计之前，需要使用逻辑综合工具将寄存器传输级代码转换到针对特定工艺的逻辑门级网表，并完成逻辑化简。
和人工进行逻辑优化需要借助卡诺图等类似，电子设计自动化工具来完成逻辑综合也需要特定的算法（如奎因－麦克拉斯基算法等）来化简设计人员定义的逻辑函数。输入到自动综合工具中的文件包括寄存器传输级硬件描述语言代码、工艺库、设计约束文件三大类，这些文件在不同的电子设计自动化工具套件系统中的格式可能不尽相同。逻辑综合工具会产生一个优化后的门级网表，但是这个网表仍然是基于硬件描述语言的，这个网表在半导体芯片中的走线将在物理设计中来完。
选择不同器件（如专用集成电路或者现场可编程门阵列等）对应的工艺库来进行逻辑综合，或者在综合时设置了不同的约束策略，将产生不同的综合结果。寄存器传输级代码对于设计项目的逻计划分、语言结构风格等因素会影响综合后网表的效率。
目前大多数成熟的综合工具大多数是基于寄存器传输级描述的，而基于系统级描述的高级综合工具还处在发展阶段。
由于工艺库包含了标准延迟格式的时序信息，因此逻辑综合后可以对该工艺下门级网表进行更加精确的静态时序分析，进一步确保综合前后的设计能够实现相同的功能。
物理设计
主条目：物理设计
参见：布图规划、布局 (集成电路)、布线 (集成电路)、集成电路版图及低功耗设计
逻辑综合完成之后，通过引入器件制造公司提供的工艺信息，前面完成的设计将进入布图规划、布局、布线阶段，工程人员需要根据延迟、功耗、面积等方面的约束信息，合理设置物理设计工具的参数，不断调试，以获取最佳的集成电路版图，从而决定元件在晶圆上的物理位置。
随着现代集成电路的特征尺寸不断下降，超大规模集成电路已经进入深亚微米级阶段，互连线延迟对电路性能的影响已经达到甚至超过逻辑门延迟的影响。这时，需要考虑的因素包括线网的电容效应和线网电感效应，芯片内部电源线上大电流在线网电阻上造成的电压降也会影响集成电路的稳定性。为了解决这些问题，同时缓解时钟偏移、时钟树寄生参数的负面影响，合理的布局布线和逻辑设计、功能验证等过程同等重要。随着移动设备的发展，低功耗设计在集成电路设计中的地位愈加显著。在物理设计阶段，设计可以转化成几何图形的表示方法，这称为集成电路版图，工业界有若干标准化的文件格式予以规范。
值得注意的是，电路实现的功能在之前的寄存器传输级设计中就已经确定。在物理设计阶段，工程师不仅不能够让之前设计好的逻辑、时序功能在该阶段的设计中被损坏，还要进一步优化芯片按照正确运行时的延迟时间、功耗、面积等方面的性能。在物理设计产生了初步版图文件之后，工程师需要再次对集成电路进行功能、时序、设计规则、信号完整性等方面的验证，以确保物理设计产生正确的硬件版图文件。
后续：具体的工艺制造
参见：半导体器件制造、无厂半导体公司及晶圆代工
半导体制造工厂根据物理设计最后完成、已经通过各项检查的标准化版图文件，即可制造出实际的物理电路。
这个步骤不再属于集成电路设计和计算机工程的范畴，而是直接进入半导体制造工艺领域，关注的重心亦转向具体的材料、器件制作，例如光刻、刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等。
传统的集成电路公司能够同时完成集成电路设计和集成电路制造。由于集成电路制造所需的设备、原料耗资巨大，因此一般的公司根本无力承受。一旦发生工艺节点的改变（如从65纳米工艺进步到45纳米工艺），公司可能需要花费相当高的成本来更换现有工艺设备，这给许多公司带来了相当沉重的经济负担）。现在，有些公司逐渐放弃既设计、又制造的模式，业务范围缩小至设计、验证本身，而将具体的半导体工艺流程，委托给专门进行集成电路制造的工厂。上述无制造工艺（fabless），只进行设计、验证公司被称为无厂半导体公司，典型的例子包括高通、AMD、英伟达等；而专门负责制造的公司则被称为晶圆代工厂，典型的例子包括台积电等。有一类特殊的无厂半导体公司，它们并不直接将设计项目送去工厂制造，而是把这些项目以IP核的形式封装起来，作为商品销售给其他无厂半导体公司，典型的例子包括ARM公司。

❹ 数字电路中的功耗有哪几种

数字电路中的功耗有静态功耗、动态功耗、低功耗。相关介绍具体如下：

1、静态功耗（又叫泄漏功耗）的相关介绍：电路状态稳定时的功耗，其数量级很小。它是电路处于等待或不激活状态时泄漏电流所产生的功耗。电路有两个稳态，则有导通功耗和截止功耗，电路静态功耗取两者平均值，称为平均静态功耗。

2、动态功耗的相关介绍：动态功耗主要由动态开关电流引起的动态开关功耗PSW（也称为跳变功耗）以及短路电流产生的功耗PSC两部分组成。

3、低功耗的相关介绍：低功耗设计主要从芯片设计和系统设计两个方面考虑。随着半导体工艺的飞速发展和芯片工作频率的提高，芯片的功耗迅速增加，而功耗增加又将导致芯片发热量的增大和可靠性的下降。

因此，功耗已经成为深亚微米集成电路设计中的一个重要考虑因素。为了使产品更具竞争力，工业界对芯片设计的要求已从单纯追求高性能、小面积转为对性能、面积、功耗的综合要求。而微处理器作为数字系统的核心部件，其低功耗设计对降低整个系统的功耗具有重要的意义。

(4)电路抽象层次扩展阅读：

其他介绍：

低功耗设计足一个复杂的综合性课题。就流程而言，包括功耗建模、评估以及优化等；就设计抽象层次而言，包括自系统级至版图级的所有抽象层次。同时，功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关，需要折中考虑。

在嵌入式系统的设计中，低功耗设计是许多设计人员必须面对的问题，其原因在于嵌入式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中去；

而这些产品不是一直都有充足的电源供应，往往是靠电池来供电，所以设计人员从每一个细节来考虑降低功率消耗，从而尽可能地延长电池使用时间。事实上，从全局来考虑低功耗设计已经成为了一个越来越迫切的问题。

❺ verilog模型可以有哪五种实际电路的不同级别的抽象

系统级；
算法级；
RTL级；
门级；
开关级

❻ 更高的抽象层次设计asic ip是怎么样的

IP核，全称知识产权核(英语:intellectual property core)，是指某一方提供的、形式为逻辑单元、芯片设计的可重用模块。IP核通常已经通过了设计验证，设计人员以IP核为基础进行设计，可以缩短设计所需的周期。[1]IP核可以通过协议由一方提供给另一方，或由一方独自占有。IP核的概念源于产品设计的专利证书和源代码的版权等。设计人员能够以IP核为基础进行专用集成电路或现场可编程逻辑门阵列的逻辑设计，以减少设计周期。
IP核分为软核、硬核和固核。软核通常是与工艺无关、具有寄存器传输级硬件描述语言描述的设计代码，可以进行后续设计;硬核是前者通过逻辑综合、布局、布线之后的一些列工艺文件，具有特定的工艺形式、物理实现方式;固核则通常介于上面两者之间，它已经通过功能验证、时序分析等过程，设计人员可以以逻辑门级网表的形式获取。

❼ 芯片的区别在哪芯片的区别，不是只是运算速度吗芯片设计，都设计些什么

芯片设计设计的是什么？
首先由应用端提出对新一代产品的需求，然后进一步确定芯片的工艺以及IP和选型等，以手机芯片为例，在直播和log盛行的今天，比起相机手机随手拍，随时录的便捷更加受到青睐，那么高清拍摄就是其需求之一，接着是功能实现，它是描述希望芯片实现的目标，开发者们用marijuana或vhdl硬件描述语言开始编写百万行级的代码，就像如果要规划一座城市，要安排城市用地的功能分区和各项建设的整体布局，布置城市道路和交通运输系统等，越往后对芯片的要求会越来越高。
要做好一块芯片，验证是开发流程上最不可忽视的一环，在功能验证后，开发者需要将准确无误的代码。这一步被称之为逻辑综合提出，开发者们手工绘制芯片，电路，电路集成度不高，所以不易出错，而现在的芯片动辄包含几亿甚至数百亿个晶体管，不可能再靠手工绘制，1996年跨时代意义的eda工具也将compiler诞生，是最早手动绘制芯片电路的开发者们可以用代码将电路描述出来，至此芯片设计的抽象层次得到了大幅提高。

❽ 集成电路设计的设计的抽象级别

集成电路设计复通常是以“模制块”作为设计的单位的。例如，对于多位全加器来说，其次级模块是一位的加法器，而加法器又是由下一级的与门、非门模块构成，与、非门最终可以分解为更低抽象级的CMOS器件。
从抽象级别来说，数字集成电路设计可以是自顶向下的，即先定义了系统最高逻辑层次的功能模块，根据顶层模块的需求来定义子模块，然后逐层继续分解；设计也可以是自底向上的，即先分别设计最具体的各个模块，然后如同搭积木一般用这些最底层模块来实现上层模块，最终达到最高层次。在许多设计中，自顶向下、自底向上的设计方法学是混合使用的，系统级设计人员对整体体系结构进行规划，并进行子模块的划分，而底层的电路设计人员逐层向上设计、优化单独的模块。最后，两个方向的设计人员在中间某一抽象层次会合，完成整个设计。

❾ 传统的电路设计方法采用的是什么设计方法

传统的电路设计方法采用的是层次化设计方法。基本思想就是分模块、分层次地进行设计描述。电子电路与系统的设计要面向系统级、电路级和物理实现级三个不同的层次。

描述系统总功能的设计为顶层设计，描述电路级的设计为中层设计，描述物理实现级中较小单元的设计为底层设计。整个设计过程可理解为从硬件的顶层抽象描述向最底层结构描述的一系列转换过程，直到最后得到可实现的硬件单元描述为止。

原则须知

层次化设计方法比较自由，既可采用自顶向下的设计，也可采用自底向上设计。自顶向下的设计方法就是从设计的总体要求入手，自顶向下地将设计划分为不同的功能子模块，每个模块完成特定的功能。这种设计方法首先确定顶层模块的设计，再进行子模块的详细设计。

而在子模块的设计中可以调用库中已有的、成熟的、经典的模块或设计过程中保留下来的成功实例。自底向上的设计方法是自顶向下的设计方法的逆方向。在层次化的设计中所用的模块有两种，一是预先设计好的标准模块，二是根据需要设计的具有特定应用功能的模块。

❿ fpga cad中有多少个电路抽象层次

CAD画电路图的步骤：（1）创建新的图形文件 选择→【开始】→【程序】→【Autodesk】→【AutoCAD2008中文版】 →【AutoCAD2008】进入AutoCAD2008中文版绘图主界面。 （2）绘制图的整体框架。 （3）绘制大方框以上开关。 （4）绘制右侧开关。（5）将左右两部分对接，检查漏线,用直线命令相连接。 （6）绘制节点,并进行图案填充,加粗相关图线。 （7）检查图形，加粗图线并进行文字注写。