從算法設(shè)計(jì)到硬線邏輯的實(shí)現(xiàn)的PDF電子書免費(fèi)下載

　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與通訊系統(tǒng)電子設(shè)備中廣泛使用了數(shù)字信號(hào)處理專用集成電路，它們主要用于數(shù)字信號(hào)傳輸中所必需的濾波、變換、加密、解密、編碼、解碼、糾檢錯(cuò)、壓縮、解壓縮等操作。這些處理工作從本質(zhì)上說都是數(shù)學(xué)運(yùn)算。從原則上講，它們完全可以用計(jì)算機(jī)或微處理器來完成。這就是為什么我們常用C、Pascal 或匯編語(yǔ)言來編寫程序，以研究算法的合理性和有效性的道理。

　　在數(shù)字信號(hào)處理的領(lǐng)域內(nèi)有相當(dāng)大的一部分工作是可以事后處理的。我們可以利用通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來處理這類問題。如在石油地質(zhì)調(diào)查中，我們通過鉆探和一系列的爆破，記錄下各種地層的回波數(shù)據(jù)，然后用計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，去除噪聲等無(wú)用信息，最后我們可以得到地層的構(gòu)造，從而找到埋藏的石油。因?yàn)榈貙硬粫?huì)在幾年內(nèi)有明顯的變化，因此花幾十天的時(shí)間把地層的構(gòu)造分析清楚也能滿足要求。這種類型的數(shù)字信號(hào)處理是非實(shí)時(shí)的，用通用的計(jì)算機(jī)就能滿足需要。

　　還有一類數(shù)字信號(hào)處理必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，如在軍用無(wú)線通信系統(tǒng)和機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)中我們常常需要對(duì)檢測(cè)到的微弱信號(hào)增強(qiáng)、加密、編碼、壓縮，在接收端必須及時(shí)地解壓縮、解碼和解密并重現(xiàn)清晰的信號(hào)。我們很難想象用一個(gè)通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來完成這項(xiàng)工作，因此，我們不得不自行設(shè)計(jì)非常輕便小巧的高速專用硬件系統(tǒng)來完成該任務(wù)。

　　有的數(shù)字信號(hào)處理對(duì)時(shí)間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成必須的運(yùn)算。我們必須為這樣的運(yùn)算設(shè)計(jì)專用的硬線邏輯電路，這可以在高速FPGA 器件上實(shí)現(xiàn)或制成高速專用集成電路。這是因?yàn)橥ㄓ梦⑻幚砥餍酒菫橐话隳康亩O(shè)計(jì)的，運(yùn)算的步驟必須通過程序編譯后生成的機(jī)器碼指令加載到存貯器中，然后在微處理器芯片控制下，按時(shí)鐘的節(jié)拍，逐條取出指令、分析指令，然后執(zhí)行指令，直至程序的結(jié)束。微處理器芯片中的內(nèi)部總線和運(yùn)算部件也是為通用的目的而設(shè)計(jì)，即使是專為信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的通用微處理器，因?yàn)樗耐ㄓ眯?，也不可能為某一個(gè)特殊的算法來設(shè)計(jì)一系列的專用的運(yùn)算電路，而且其內(nèi)部總線的寬度也不能隨意改變，只有通過改變程序，才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)特殊的算法。因而其運(yùn)算速度就受到限制。

　　本章的目的是想通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算（Computing）、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程語(yǔ)言和程序、體系結(jié)構(gòu)和硬線邏輯等基本概念的介紹，了解算法與硬線邏輯之間的關(guān)系從而引入利用Verilog HDL 硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的概念和方法。向讀者展示一種九十年代才真正開始在美國(guó)等先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家逐步推廣的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。借助于這種方法，在電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化仿真和綜合工具的幫助下，只要我們對(duì)并行的計(jì)算結(jié)構(gòu)有一定程度的了解，對(duì)有關(guān)算法有深入的研究，我們完全有能力設(shè)計(jì)并制造出有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DSP（數(shù)字信號(hào)處理）類和任何復(fù)雜的數(shù)字邏輯集成電路芯片，為我國(guó)的電子工業(yè)和國(guó)防現(xiàn)代化作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。