问答题


 第1题
 请依照抽象程度的高低将逻辑综合、版图综合以及高层次综合排序(由低到高)。


 第2题
 请对下述命题做出判断,用"是"、"否"或"有可能"来回答。

高层次综合的任务 "是" 、"非"或"有可能"
输 入 输 出
目标电路的行为描述 目标电路的RTL级结构描述  
目标电路的行为描述 目标电路的门级结构描述  
目标电路的RTL级结构描述 目标电路的门级结构描述  
目标电路的门级结构描述 目标电路的版图级结构描述  




 第3题
 请判断下述命题的正确与否。

从电路设计者的观点看,高层次综合的主要优点是 正确?
描述简练  
概念清晰  
缩短设计周期  
易于修改和排除错误  
目标电路的行为描述和相应的硬件实现之间有精确的对应关系  




 第4题
 从EDA工具研发者的观点看,高层次综合的主要难点是什么?


 第5题
 请简述高层次综合中的主要技术问题。


 第6题
 请判断下述命题的正确与否。

命 题 正确?
数据流图是高层次综合的一种中间数据表示格式,表示数据的相关性。  
控制流图是高层次综合的一种中间数据表示格式,表示控制的相关性。  
数据流图是高层次综合的一种中间数据表示格式,表示控制的相关性。  
控制流图是高层次综合的一种中间数据表示格式,表示数据的相关性。  
控制数据流图是高层次综合的一种中间数据表示格式,表示数据和控制的相关性。  
控制数据流图是高层次综合的一种中间数据表示格式,只表示控制的相关性。  




 第7题
 为什么ASAP和ALAP调度算法的效果并不好,却成为调度技术的基础?


 第8题
 图P5.1是一个简化的控制数据流图,对该图不作任何改动(包括优化),求出ASAP调度算法的调度结果。


 第9题
 图P5.1是一个简化的控制数据流图,对该图不作任何改动(包括优化),求出ALAP调度算法的调度结果。
图P5.1 一个简化的控制数据流图




 第10题
 根据前面两道题的结果,求出:(1)各操作的调度区间;(2)列表调度算法的调度结果。硬件资源约束条件为:加法器2个,乘法器1个,实现{ - ,< }的功能单元1个。以最少的控制步实现控制数据流图的要求。
 

 第11题
 硬件资源约束条件改为:加法器2个,乘法器1个,实现{ - ,< }的功能单元1个。对图P5.1所示简化的控制数据流图进行调度,至少需要几个控制步?


 第12题
 编写一个子程序实现ASAP调度算法,输入相应数据,观察输出结果是否和预期一致。


 第13题
 编写一个子程序实现ALAP调度算法,输入相应数据,观察输出结果是否和预期一致。


 第14题
 编写一个子程序实现列表调度算法,输入相应数据,观察输出结果是否和预期一致。


 第15题
 5.15 表P5.1列出一个简单处理器模型所实现的指令系统。设各寄存器的长度皆为8,其中指令寄存器Function[7:0]的定义示于表P5.2。请用VHDL(见第2章)对其作行为描述,并用EDA工具MAX+PlusII(见第8章)对其进行综合和模拟验证。
 提示1:本题的目的是体验行为描述的简洁性以及高层次综合的诸多优点。
 提示2:该处理器模型的框图示于图P5.2。它包含4个通用寄存器(R0,R1,R2,R3),2个临时寄存器(RA, RB),1个算术逻辑运算单元ALU,1个总线系统和一个控制器。从行为描述的角度看,这个框图是不必要的,画在这里仅仅是为了给初学者提供帮助,并且EDA工具的综合结果也可能和这个框图不同。

 表P5.1 简单处理器模型实现的操作
操作的助记符 操作的内容 说 明
Load Rx, Data Rx ←Data Rx,Ry分别代表R0 ~ R3中的某一个寄存器,
Data代表来自外部的输入数据
Move Rx, Ry Rx ←[ Ry ] [ Ry ]表示寄存器Ry的内容
Add Rx, Ry Rx ←[ Rx ] + [ Ry ] [ Rx ]表示寄存器Rx的内容
Sub Rx, Ry Rx ←[ Rx ] - [ Ry ]  
Swap Rx, Ry Rx ←[ Ry ],Ry ←[ Rx ]  
AND Rx, Ry Rx ←[ Rx ] AND [ Ry ]  
OR Rx, Ry Rx ←[ Rx ] OR [ Ry ]  
处理器执行哪一个操作由Function指定,w = 1使操作开始执行,操作执行完毕使Done = 1。

表P5.2 指令寄存器Function[7:0]的定义

Function[7] Function[6:4]代表操作码 Function[3:2]代表Rx Function[1:0] 代表Ry
暂时不用
(备用)
000 空操作 00 R0 00 R0
001 Load
010 Move 01 R1 01 R1
011 Add
100 Sub 10 R2 10 R2
101 Swap
110 AND 11 R3 11 R3
111 OR

图P5.2 一个简单处理器模型



 第16题
 假定某数字信号处理系统的采样频率fc=100(KHz),使用ASAP调度算法的结果为:循环体的执行时间为8个控制步,即ELmin=8。试问在下述2种情况下能否用非流水线方式完成指定任务?如果可以,请给出非流水线方式下循环体的执行时间范围;如果不能,请给出流水线方式下循环体的数据等待时间IL。
 (a) 相应硬件的控制步时间段长度tc = 1.0 (ns);
 (b) 相应硬件的控制步时间段长度tc = 2.0 (ns)。


 第17题
 图P5.3是带有分枝结构的数据控制数据流图的一个实例,请为其建立一个条件向量表,用点积运算判断下列操作是否是互斥操作。如果是互斥操作,请给出合并后的条件向量。
 (a) 操作5与操作13;
 (b) 操作12与操作14;
 (c) 操作5与操作12。


 第18题
 仍然针对图P5.3所示带分枝结构的数据控制数据流图做互斥操作的合并判断,与前面一道习题不同之处是:现在不考虑不同层次上操作的合并问题,只考虑同一层次上不同分支中的互斥操作的局部合并。请用叉积运算判断下述操作是否是同一层次上的互斥操作?如果是同一层次上的互斥操作,请给出合并后的条件向量。
 (a) 操作5与操作13;
 (b) 操作5与操作12;
 (c) 操作5与操作11;
 
图P5.3 带有嵌套条件分之结构的控制数据流图



 第19题
 请对下述命题做出判断,用"是"、"否"或"有可能"来回答。

在数据控制流图中,合并分枝结构中的操作将带来以下后果: "是"、"否"或"有可能"
可以共享功能单元  
降低硬件成本  
减少数据通路的长度  
增加数据通路的长度  




 第20题
 假定某目标电路的行为描述已被调度,对调度结果进行分析后得到各变量的生存期,示于表P5.3。这些变量所代表的数据需要被寄存器保存,请用图着色算法对表P5.3进行变量分配,以最少的寄存器实现这些变量的存储。请给出寄存器的个数n,以及每个寄存器所对应的变量。提示:寄存器的最少个数n是唯一的,但这n个寄存器和变量的对应关系可以有多个等价的方案,只要给出一种方案即可。

表P5.3 各变量的生存期
变 量 产生时间
(控制步)
最后引用时间
(控制步)
v1 0 7
v2 0 5
v3 1 3
v4 2 3
v5 4 5
v6 6 7
v7 3 4
v8 3 6
v9 6 7
v10 5 7



 第21题
 编写一个子程序实现基于图着色的分配算法,输入相应数据,观察输出结果是否和预期一致。