尔雅基于Verilog的数字系统设计答案(学习通2023完整答案)
6.1 逻辑综合概述和基本知识随堂测验
1、尔雅DC综合的基于三个步骤是： 。
2、的答案请根据下图将design、数字设计cell、系统学习net、通完pin、整答port、尔雅reference、基于clock等填入所示的的答案电路框图中。
6.2 标准单元工艺库中描述了哪些信息？随堂测验
1、数字设计逻辑综合所使用的系统学习工艺库是由 Foundary 提供的，一般是通完.db 的格式。
2、整答DC综合过程中所使用的尔雅工艺库通常有哪三种？
3、综合过程中若有IP核调用，则其需求 库，若综合标准单元，则其需求 库。
6.3 逻辑综合中如何施加时序约束随堂测验
1、逻辑综合时，布局布线前后的时钟网络延迟是相同的。
2、逻辑综合中的电路面积的数量有 种定义方式
3、input path、output path和reg-to-reg path分别被什么sdc语句约束？ 、 、 。
6.4 逻辑综合中如何施加环境约束随堂测验
1、由于 DC 默认输出负载为 0，即相当于不接负载的情况，这样综合出来的电路时序显然过于乐观，不能反映实际工作情况。
2、最好情况(best case)指的是高温低电压
3、PVT三个字母分别表示 ， ， 。 。
6.5 逻辑综合中优化电路的常用方法随堂测验
1、下列关于DesignWare库的描述正确的是？
A、compile_ultra之前需要额外设置库变量
B、推断综合各种各样的算术和关系运算符
C、推断综合各种各样的标准IP，例如 FIFO，移位寄存器，分频器
D、以上都是
2、Ungrouping取消设计中的层次，移除层次的边界，并且允许DC Ultra通过减少逻辑级数改进时序，以及通过共享资源减小面积。
3、DC使用retiming策略，可在时序路径上前后移动寄存器，以提高电路的时序性能。retime在优化过程中，如果有违例的路径，则调整寄存器的位置。如果没有违例的路径，则可用来减少寄存器的数量。
6.6 掌握Synopsys TCL语言随堂测验
1、object是对于tcl脚本一个重要的扩展；常见的对象有四种，分别为 ；每种object有它的属性。任何一个属性都可以用 得到。
2、如果我们想得到所有C开头的port ，在DC中应该如何书写TCL指令？
学习通基于Verilog的数字系统设计
数字系统设计是计算机科学的一个重要分支领域，它涉及到计算机硬件的各个方面，包括芯片设计、电路设计、集成电路等等。在数字系统设计中，Verilog是一种常用的硬件描述语言，它可以被用于描述数字系统的行为和结构。
什么是Verilog？
Verilog是一种硬件描述语言，它由美国Electronics Industry Association和The Institute of Electrical and Electronics Engineers共同开发。Verilog最初被设计用于模拟电路，并且在20世纪80年代中期开始用于电路设计。
Verilog可以被用于描述数字系统的行为和结构。它具有面向对象的特性，可以描述数字系统的结构、行为和细节。Verilog可以用于设计各种数字系统，包括单片微处理器、ASIC、FPGA等。
数字系统设计的基础知识
数字系统是一种基于离散信号的系统，它由数字电路组成。数字电路是由逻辑门组成的，逻辑门可以实现布尔运算。数字系统能够处理数字数据，包括数字信号的处理和数字信号的传输。数字系统设计需要具备以下基础知识：
- 数字信号的表示和处理
- 逻辑门的基本原理
- 布尔代数和Karnaugh映射（K-map）
- 时序和时钟信号
- 组合电路和时序电路
- 有限状态机
Verilog的基本语法
Verilog的语法和C语言类似，其基本结构包括模块声明、端口声明、内部信号声明和模块实例化等。下面是一个简单的Verilog模块的例子：
module top_module(input a, input b, output c); wire d; and_gate and1(.a(a), .b(b), .c(d)); or_gate or1(.a(a), .b(b), .c(c));endmodule上述代码中，我们定义了一个模块top_module，这个模块有两个输入端口a和b，一个输出端口c。同时，我们还定义了一个内部信号d。在模块中，我们实例化了and_gate和or_gate两个模块，并将它们连接到内部信号d和输出端口c。
Verilog中的模块和端口
Verilog中的模块是一个有名字的电路元件，它包括输入端口、输出端口和内部信号。模块可以由多个模块组成，也可以在模块中实例化其他模块。
在模块中，端口可以是输入端口、输出端口或双向端口。输入端口和输出端口是模块和其他模块或系统之间的接口，它们可以是单个位或矢量。端口的宽度可以在模块声明中指定，也可以在端口声明中指定。
下面是一个简单的Verilog模块的例子：
module adder(input [3:0] a, input [3:0] b, output [3:0] c); assign c = a + b;endmodule上述代码中，我们定义了一个模块adder，这个模块有两个输入端口a和b，一个输出端口c。端口a和b是4位宽度的矢量，端口c也是4位宽度的矢量。在模块中，我们使用assign语句将端口a和b相加，并将结果赋给端口c。
Verilog中的常量和变量
Verilog中的常量可以是整数、实数、字符串或二进制值。常量可以用于初始化变量或用于计算中。下面是一个示例：
module constant_example(); parameter WIDTH = 8; parameter PI = 3.14159; parameter NAME = \Verilog\endmodule上述代码中，我们定义了三个常量：WIDTH、PI和NAME。常量WIDTH是一个8位宽度的整数，常量PI是一个实数，常量NAME是一个字符串。这些常量可以在模块中任何地方使用。
Verilog中的变量可以是整型、实型或矢量。变量可以在模块的任何地方声明和使用。下面是一个示例：
module variable_example(input a, input b, output c); reg x; always @ (a or b) x = a & b; assign c = x;endmodule上述代码中，我们定义了一个变量x，它是一个寄存器类型。在always块中，我们使用与运算符计算输入端口a和b的逻辑与，并将结果赋给变量x。在assign语句中，我们将变量x的值赋给输出端口c。
Verilog中的运算符
Verilog中的运算符包括算术运算符、布尔运算符、位运算符和关系运算符。下面是一些常用的运算符：
- 算术运算符：加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）
- 布尔运算符：逻辑与（&&）、逻辑或（||）、逻辑非（!）
- 位运算符：按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、左移（<<）、右移（>>）
- 关系运算符：等于（==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）
Verilog的组合逻辑电路设计
组合逻辑电路是一种不带有存贮器元件的电路。它的输出完全由其输入决定。在Verilog中，我们可以使用逻辑门实现组合电路。
下面是一个简单的Verilog模块，它使用逻辑门实现了一个组合逻辑电路：
module comb_example(input [7:0] a, input [7:0] b, output [7:0] c); wire [7:0] d; and_gate and1(.a(a), .b(b), .c(d)); or_gate or1(.a(a), .b(b), .c(c));endmodule上述代码中，我们定义了一个模块comb_example，这个模块有两个输入端口a和b，一个输出端口c。在模块中，我们使用and_gate实现了端口a和b的逻辑与，并将结果赋给内部信号d。接着，我们使用or_gate实现了端口a和b的逻辑或，并将结果赋给输出端口c。
Verilog的时序逻辑电路设计
时序逻辑电路是一种带有存贮器元件的电路。它的输出不仅由其输入决定，还受到某些时序信号的影响。在Verilog中，我们可以使用寄存器和时钟信号实现时序电路。
下面是一个简单的Verilog模块，它使用寄存器和时钟信号实现了一个时序电路：
module seq_example(input clk, input [7:0] a, output reg [7:0] b); always @(posedge clk) b <= a;endmodule上述代码中，我们定义了一个模块seq_example，这个模块有一个时钟输入端口clk、一个8位宽度的数据输入端口a和一个8位宽度的数据输出端口b。在always块中，我们使用<=操作符将输入端口a的值赋给输出端口b。当时钟信号下降沿触发时，赋值操作会生效。
Verilog的有限状态机设计
有限状态机是一种基于状态的机器模型，它包括状态、输入和输出。有限状态机可以被用于模拟复杂的系统行为，包括控制、通讯、序列检测等。在Verilog中，我们可以使用always块实现有限状态机。
下面是一个简单的Verilog模块，它使用always块实现了一个有限状态机：
module fsm_example(input clk, input start, input reset, output reg done); reg [1:0] state; always @(posedge clk, negedge reset) if (reset) state <= 2'b00; else case (state) 2'b00: if (start) state <= 2'b01; 2'b01: state <= 2'b10; 2'b10: begin done <= 1; state <= 2'b00; end endcaseendmodule上述代码中，我们定义了一个模块fsm_example，这个模块有一个时钟输入端口clk、一个开始输入端口start、一个重置输入端口reset和一个完成输出端口done。在模块中，我们使用always块实现了一个有限状态机，这个有限状态机包括三个状态：
- 状态00：初始状态
- 状态01：进行中状态
- 状态10：结束状态
在always块中，我们使用case语句实现状态转移。在状态00中，如果检测到开始信号，状态将转换到状态01；在状态01中，状态将转换到状态10；在状态10中，完成信号将被置为1，并且状态将转换回状态00。
总结
本文介绍了Verilog的基础语法，并且介绍了数字系统设计的基础知识、Verilog的组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计和有限状态机设计。在数字系统设计中，Verilog是一种常用的硬件描述语言，它可以被用于描述数字系统的行为和结构。通过学习Verilog，我们可以更好地理解数字系统的运作原理，并且能够设计出更复杂的数字系统。
