工學asic原理及應用

[工學]asic原理及應用第一頁，編輯于星期六：八點二十九分。第1頁，共61頁。第二章ASIC算法模型設計數(shù)字系統(tǒng)的描述方法數(shù)字系統(tǒng)算法設計算法流程圖算法結構第二頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20232桂林電子科技大學信息與通信學院第2頁，共61頁。2.1數(shù)字系統(tǒng)模型為便于分析和設計數(shù)字系統(tǒng)，有必要選擇適當?shù)哪Ｐ蛯ο到y(tǒng)進行描述。數(shù)字系統(tǒng)的動態(tài)模型和算法模型是兩種基本的有效模型。一、動態(tài)模型指在數(shù)字邏輯設計中，采用傳統(tǒng)的狀態(tài)轉換圖，狀態(tài)轉換表，狀態(tài)方程，輸出方程，時序圖，真值表，卡諾圖等描述工具的數(shù)字系統(tǒng)稱為動態(tài)模型。數(shù)電學過的描述方法第三頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20233桂林電子科技大學信息與通信學院第3頁，共61頁。例：設計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，當連續(xù)輸入3個或3個以上“1”時，電路輸出為“1”，其它情況下輸出為“0”。例如：輸入X1110輸出Z0110狀態(tài)表第四頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20234桂林電子科技大學信息與通信學院第4頁，共61頁。二、算法模型對于較復雜的數(shù)字系統(tǒng)，動態(tài)模型難以適用，數(shù)字技術人員現(xiàn)今普遍采用算法模型來描述和設計數(shù)字系統(tǒng)。算法模型思想：將系統(tǒng)實現(xiàn)的功能看作是應完成的某種運算。若運算太復雜，可把它分解成一系列子運算(子功能)，若子運算還較復雜，可以繼續(xù)分解，直到分解為一系列簡單運算。然后按一定的規(guī)律，順序地或并行地進行這些簡單的基本運算，從而，實現(xiàn)原來復雜系統(tǒng)的功能。第五頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20235桂林電子科技大學信息與通信學院第5頁，共61頁。數(shù)字系統(tǒng)的算法模型通常具有兩大特征：(1)含有若干子運算：數(shù)據(jù)存儲、讀取、算術運算、邏輯運算等。(2)具有相應的控制序列，控制子運算按一定的規(guī)律有序地執(zhí)行。

算法就是有基本運算及規(guī)定的運算順序所構成的完整的解題步驟，就是解決問題的方法。事實證明，任何一個系統(tǒng)都可以用算法模型來進行描述。

第六頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20236桂林電子科技大學信息與通信學院第6頁，共61頁。例：設計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，當連續(xù)輸入3個或3個以上“1”時，電路輸出為“1”，其它情況下輸出為“0”。例如：輸入X1110輸出Z00110求其算法模型?解：實現(xiàn)該系統(tǒng)功能應由三個存貯單元R1、R2和R3，分別存放輸入信號x(t-1)、x(t)、x(t+1)的數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)以下檢測規(guī)則決定輸出Z

(1)當x(t-1)＝x(t)＝x(t+1)=1，輸出Z=1即Z=R1&R2&R3。(2)其它情況Z＝0。每經(jīng)過一次檢測，則將后進入的數(shù)據(jù)取代先進入的數(shù)據(jù)，又送進一個新的數(shù)據(jù)，此過程周而復始地進行。

以上就是串行數(shù)據(jù)檢測算法，如何描述該算法模型？第七頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20237桂林電子科技大學信息與通信學院第7頁，共61頁。圖2.1.3序列檢測系統(tǒng)算法流程圖開始t=0Z=0t=t+1Z=1Z=0R1=R2=R3=1?

NOYESR1X(t)R2R1R3R2

以圖形像地給出了需要進行的操作以及進行這些操作的條件和順序。與軟件設計中的流程圖十分相同，稱為算法流程圖。算法流程圖描述算法后，可借助編程語言來設計實現(xiàn)，可用如C語言、Matlab語言，建模仿真，以驗證算法。第八頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20238桂林電子科技大學信息與通信學院第8頁，共61頁。moduleser_detector(z,x,clk);inputx,clk;outputz;regr1,r2,r3;initialbeginr1=0;r2=0;r3=0;endalways@(posedgeclk)beginr3<=r2;r2<=r1;r1<=x;endassignz=r1&r2&r3;endmodule第九頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.20239桂林電子科技大學信息與通信學院第9頁，共61頁。Modelsim仿真結果

synplify綜合結果

第十頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202310桂林電子科技大學信息與通信學院第10頁，共61頁。三、算法流程圖

算法模型可以描述任何系統(tǒng)，其二大特征子運算或子操作及操作順序，正確描述算法模型的工具應具備：應有一組符號和規(guī)則，描述系統(tǒng)的各種運算或操作及順序；本層次的描述應為變換成下一層次的描述提供足夠的信息。描述方法應簡明易學。目前廣泛使用的工具：算法流程圖第十一頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202311桂林電子科技大學信息與通信學院第11頁，共61頁。1.工作塊：

工作塊是一個矩形塊，塊內(nèi)用簡要的文字公式來說明應進行的一個或若干個操作及應輸出的信號。CNT0計數(shù)器清零Rb=exp(B)RmMTERM=1三個運算操作特點：①工作塊描述的操作與具體硬件之間并無對應關系，即可以用不同的硬件實現(xiàn)。

②工作塊描述的操作不一定在一個時鐘周期內(nèi)完成。第十二頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202312桂林電子科技大學信息與通信學院第12頁，共61頁。2.判斷塊

CNT=8?CNT0A1.A0CNTCNT+1FD0FD1FD001001NOYES圖2.2.1判斷塊

判斷塊的符號是菱形，塊內(nèi)給出判斷變量及條件，條件滿足與否決定不同的操作，稱為分支。

判斷塊有多個變量，可能構成多個分支。

第十三頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202313桂林電子科技大學信息與通信學院第13頁，共61頁。3.條件塊

BDB右移R0CNT=4?NOYES塊1塊2塊3圖2.2.2條件塊條件塊總源于判斷塊的一個分支。僅當該分支條件滿足時，條件塊中標明的操作才執(zhí)行，且立即執(zhí)行。條件塊規(guī)定的操作與特定條件有關，故稱為條件操作。工作塊規(guī)定的操作無前提條件，故稱為無條件操作。這是兩者的不同之處。第十四頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202314桂林電子科技大學信息與通信學院第14頁，共61頁。4.開始與結束圖2.2.3開始塊與結束塊開始結束

開始塊與結束塊的符號是橢圓塊，用于標注算法流程圖的首、尾。當流程圖的首、尾比較明確時，也可省略開始塊和結束塊。第十五頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202315桂林電子科技大學信息與通信學院第15頁，共61頁。三種基本結構ABab順序結構ABabpYN當p為“真”當p為“假”選擇結構第十六頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202316桂林電子科技大學信息與通信學院第16頁，共61頁。循環(huán)結構Aabp1YWhile型循環(huán)N當p1為“真”當p1為“假”Aabp2NUntil型循環(huán)Y當p2為“真”當p2為“假”第十七頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202317桂林電子科技大學信息與通信學院第17頁，共61頁。數(shù)字系統(tǒng)的算法設計過程的兩個關鍵是子運算和控制順序：（1）子運算列出問題中所有的變量與常量列出變量間所有可能的關系、運算評估運算的可實現(xiàn)性（2）控制順序仔細分析問題，列出解決問題的子運算的可能順序，并優(yōu)化四、數(shù)字系統(tǒng)的算法流程圖

第十八頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202318桂林電子科技大學信息與通信學院第18頁，共61頁。實例1：設計一個自動報紙銷售機設計—個簡單的數(shù)字電路用于電子的報紙售賣機的投幣器。假設報紙價格為1.5元。投幣器只能接受5角和1元的硬幣。必須提供適當數(shù)目的零錢，投幣器不找錢。合法的硬幣組合包括1個5角的硬幣和1個1元的硬幣，3個5角的硬幣,1個1元硬幣和1個5角的硬幣，2個1元的硬幣是合法的，但是投幣器不找錢。當投幣滿足時，送出一份報紙假定投入硬幣由傳感器獲得2位數(shù)字信號AB表示：00－無投幣01－5角10－1元第十九頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202319桂林電子科技大學信息與通信學院第19頁，共61頁。ABCoin=coinCoin=coin+10Coin=coin+5Coin>=15?Paper=1開始Coin<=0Paper<=0rstwaitcoinNN000110變量:ABcoinpaper投入硬幣coin=coin+AB(0,5,10)coin>=15時paper=1比較完成后，根據(jù)結果進行coin清零YY第二十頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202320桂林電子科技大學信息與通信學院第20頁，共61頁。實例2：

雷達接收回波信號中找出目標反射信號，即一個數(shù)學問題，從m個輸入n位二進制數(shù)x中找出最大值和最小值的系統(tǒng)。運算結果存儲在r_max及r_min輸入的數(shù)據(jù)暫時存儲在r需要兩個比較器進行大小比較，comp1,com2比較完成后，根據(jù)結果進行數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)需要一個計數(shù)器i，對輸入的數(shù)據(jù)進行計數(shù)第二十一頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202321桂林電子科技大學信息與通信學院第21頁，共61頁。開始i=i+1i=0r_max=0r_min=0r>r_max?YESr_max=rr<r_min?r_min=r結束YESNOi>m?NOr=x(i)YESNO第二十二頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202322桂林電子科技大學信息與通信學院第22頁，共61頁。modulemax_min_finder(r_max,r_min,x,clk);input[7:0]x;inputclk;output[7:0]r_max,r_min;reg[7:0]r_max,r_min;reg[7:0]r;reg[9:0]i;initialbeginr_max=x;r_min=x;i=0;endalways@(posedgeclk)begini<=i+1;if(i<=1000)beginr<=x;if(r>r_max)r_max<=r;if(r<r_min)r_min<=r;endendendmodule第二十三頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202323桂林電子科技大學信息與通信學院第23頁，共61頁。Modelsim仿真結果

第二十四頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202324桂林電子科技大學信息與通信學院第24頁，共61頁。2.2算法模型設計

數(shù)字系統(tǒng)設計的第一步，就是確定系統(tǒng)功能。設計人員必須仔細地研究和分析用戶提出的要求，并與用戶一起，制定出一張精確的系統(tǒng)設計任務書。該任務書詳細規(guī)定了系統(tǒng)的邏輯功能和技術指標，它是設計人員進行設計、研制、測試及用戶進行驗收的依據(jù)。在系統(tǒng)的邏輯功能確定之后，設計人員面臨的任務就是考慮如何實現(xiàn)這些功能?即求出實現(xiàn)功能的方法：算法本節(jié)學習如何根據(jù)設計任務書，推導出系統(tǒng)算法模型，即求出算法流程圖。第二十五頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202325桂林電子科技大學信息與通信學院第25頁，共61頁。一、算法模型設計方法建立算法模型是數(shù)字系統(tǒng)十分關鍵的一步，同時也是十分困難的一步。建立算法模型的過程，是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數(shù)學結構的過程。要通過調(diào)查、收集數(shù)據(jù)資料，觀察和研究實際對象的固有特征和內(nèi)在規(guī)律，抓住問題的主要矛盾，建立起反映實際問題的數(shù)量關系，然后利用數(shù)學的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實的數(shù)學基礎，敏銳的洞察力和想象力，對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。除找出所有的子運算外，按控制順序的獲取算法模型的設計方法有以下幾種：第二十六頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202326桂林電子科技大學信息與通信學院第26頁，共61頁。1.跟蹤法對于以控制為主的系統(tǒng)，可按照確定的系統(tǒng)功能，由控制要求逐步細化，逐步具體化，從而導出的系統(tǒng)算法稱為跟蹤法。

第二十七頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202327桂林電子科技大學信息與通信學院第27頁，共61頁。例1：設計一4X4掃描鍵盤系統(tǒng)，能夠響應按鍵，輸出相應的鍵值。圖2.3.1鍵盤掃描框圖第二十八頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202328桂林電子科技大學信息與通信學院第28頁，共61頁。掃描鍵盤原理如何判斷按鍵按下？判斷鍵位？在列向量依次加掃描信號，由行向量的值判斷那個按鍵按下。鍵盤一般會有5~10ms抖動，應去抖動。1111000第二十九頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202329桂林電子科技大學信息與通信學院第29頁，共61頁。掃描鍵盤原理1111000變量:輸入row輸出colcodekey-flagcode=F[row,col]key-flag=G[row,col]第三十頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202330桂林電子科技大學信息與通信學院第30頁，共61頁。開始等按鍵按鍵防抖有鍵按下？No鍵盤掃描Yes找閉合鍵？置有效位閉合鍵釋放？YESNONoYes計算鍵值需要考慮以下問題：（1）如何防按鍵抖動？

硬件防按鍵抖動,延遲防抖（2）如何進行鍵盤掃描？依次置col=0001、0010、0100、1000，查看row的值（3）如何計算鍵值？rowcol按鍵000100010000100101000101002000110003…….…..第三十一頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202331桂林電子科技大學信息與通信學院第31頁，共61頁。開始Wait_keyCol=15delay10ms?Row=0?YESCol=1NORow=0?YESNORow=0?Col=2Row=0?YESNOCol=4Row=0?Col=8Row=0?YESYESYESC_reg=colR_reg=rowCode=()Row=0?Col=15YESNONONONO第三十二頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202332桂林電子科技大學信息與通信學院第32頁，共61頁。例2：設計一個十字路口交通燈控制系統(tǒng)。

東西道為主道，南北道為副道。如果東西道(EW)及南北道(NS)均有車，則東西道每次通行60秒(綠燈)，南北道每次通行40秒(綠燈)。如果僅有一個通道有車，則禁止無車通道(紅燈)；如果兩通道均無車，則禁止南北道。通道轉換時，綠燈通道均需停車3秒(黃燈)?？刂菩盘枺狠敵鰺艄庑盘?/p>

NSRedNSGeenNSYellowEWRedEWGeenEWYellow第三十三頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202333桂林電子科技大學信息與通信學院第33頁，共61頁。開始東西道通行南北道禁止南北有車且東西無車或南北東西均有車且達到60秒東西停車南北停車3秒東西道禁止南北道通行南北無車且東西有車或南北東西均有車且達到40秒南北停車東西停車3秒0011分析：由題目得十字路口交通燈控制器大致流程圖細化問題：

(1)如何判斷有無車？

傳感器：NSCAR

EWCAR(2)如何定時？如何啟動定時？

定時器：TM60ENTM60

TM40ENTM40

TM3ENTM3

第三十四頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202334桂林電子科技大學信息與通信學院第34頁，共61頁。STARTEWPASS,NSSTOPNSCAR=1?EWCAR=1?60秒?3秒?00001111EWSTOP,NSPASSNSCAR=1?EWCAR=1?40秒?3秒?000EWHOLD,NSHOLD01111EWHOLD,NSHOLD十字路口交通燈算法流程圖：第三十五頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202335桂林電子科技大學信息與通信學院第35頁，共61頁。2.解析法

當遇到難以分解的計算過程時，采用數(shù)學分析對其進行數(shù)值近似，轉換成多項式或某種迭代過程，然后畫出其算法流程圖的方法稱之為解析法第三十六頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202336桂林電子科技大學信息與通信學院第36頁，共61頁。例：設計的算法流程圖最簡單的除法實現(xiàn)，采循環(huán)減除數(shù)，減到不能再減為止，循環(huán)次數(shù)太多，采用移位減法計算除法，可以大大減少循環(huán)次數(shù)，即a與除數(shù)b的左移位作比較：例1200÷3302061211222224323

48424965251926263847277688281536929移位次數(shù)12001200-768=432商qab432-384=4848-48=0商q=28+27+24=400余數(shù)m=48-48=0第三十七頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202337桂林電子科技大學信息與通信學院第37頁，共61頁。k=0c=b開始a-c>=0?YNq=q+2k-1a<bNk=k+1c=c*2a-c/2>b?a=a-c/2YNm=a-c/2m=bY結束q=0第三十八頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202338桂林電子科技大學信息與通信學院第38頁，共61頁。例：設計的算法流程圖分析：問題的核心是求x的平方根，一種常用的方法是牛頓逐次逼近法。方法的核心是給出一個的估算值y0，用子運算y1=(y0+x/y0)/2，求得y1，同理求得y2,y3…逐次遞進第三十九頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202339桂林電子科技大學信息與通信學院第39頁，共61頁。設x=3，令y0=1，其計算過程為：

序號yW=x/yV=y+WU=V/2

01342121.53.51.7521.751.7143.4641.732131.73211.732003.46411.73205

通過解析，將平方根的運算轉化成W=x/y，Ｖ=y+W，U=V/2三種基本運算，由此可設計出算法的流程圖：第四十頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202340桂林電子科技大學信息與通信學院第40頁，共61頁。開始w=x/yREADx,y=y0u=(y+w)/2u-y<=允許的誤差結束Noy=u開始w=x/yREADx,y=y0u=(y+w)/2u-y<=允許的誤差結束Yes算法的流程圖第四十一頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202341桂林電子科技大學信息與通信學院第41頁，共61頁。3.綜合法

在實際應用中，大部分數(shù)字系統(tǒng)的算法比較復雜，總是要綜合、全面地考慮，逐步分解邏輯關系，最后獲得完整的算法流程圖。所以，把跟蹤法、歸納法、劃分法、解析法等幾種設計算法組合起來應用的方法稱為綜合法注：因為系統(tǒng)的邏輯功能種類繁多,采用的方法和手段也多種多樣，至今尚沒有找到可以設計出各種算法的通用的規(guī)則、方法、步驟。第四十二頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202342桂林電子科技大學信息與通信學院第42頁，共61頁。例：試設計一個人體電子秤控制裝置的算法流程。該人體電子秤控制裝置應能有序、正確地管理以下功能的實現(xiàn)：

(1)進行人體體重的測量，并能以3位十進制數(shù)字顯示體重的千克數(shù)；

(2)進行人體身高的測量，井能以3位十進制數(shù)字顯示高度的厘米數(shù)，體重和身高顯示器公用；

(3)由體重和身高的實測信息，并根據(jù)被測對象的具體狀況(男性或女性，成人或兒童等)，自動計算并顯示被測對象屬于偏瘦、適中、偏胖3種類型的哪一種。(4)為簡化設計，允許不考慮消除電子秤自重的功能(常稱去皮重功能)。

第四十三頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202343桂林電子科技大學信息與通信學院第43頁，共61頁。荷重傳感器位移傳感器放大器放大器A/D身高體重處理芯片數(shù)碼管顯示打印結果體重身高圖2.3.2電子秤整體框圖第四十四頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202344桂林電子科技大學信息與通信學院第44頁，共61頁。分析：身高體重需要通過傳感器轉換成電信號，再經(jīng)放大整理、AD變換后的數(shù)據(jù)方可進行處理，是一數(shù)、?；旌想娐纺Ｐ汀L表示身高信號，放大后經(jīng)8位AD變換后00H＝0cm，F(xiàn)FH＝225cmVw表示體重信號，放大后經(jīng)8位AD變換后00H＝0kg，F(xiàn)FH＝225kg身高、體重的測量過程是：①電子秤未進行測量時，控制裝置處于等待狀態(tài)；只有當按動start按鈕、接收start＝1信號時，開始一次人體身高和體重的測量。②接收到start＝1信號，首先測量身高，表示身高的模擬信息VL經(jīng)八位A／D轉換為數(shù)字量，并經(jīng)寄存、碼制轉換，由8段顯示器顯示出3位十進制數(shù)表示的身高數(shù)據(jù)，此時單位顯示cm。第四十五頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202345桂林電子科技大學信息與通信學院第45頁，共61頁。按動weight按鈕，產(chǎn)生weight=1信號，系統(tǒng)進行體重測量。表示體重的模擬信息Vw經(jīng)A／D轉換為另一組數(shù)字量，經(jīng)存儲、碼制變換和處理，顯示3位十進制數(shù)表示的體重數(shù)據(jù)，此時單位顯示kg。對于上述測得的身高、體重兩組數(shù)字量，進行數(shù)據(jù)計算和判別。由計算結果判別出被測對象胖、瘦程度，并正確顯示偏胖、適中或偏瘦3種情況之一。判斷規(guī)則如下：L實測身高、W實測體重，K1、K2為常數(shù)，對于男性成人K1＝105cm，女性成人k1=100，k2＝3~8cm。則有：

a.L-k1=W標準體型b.L-K1-K2<=W<=L-K1+k2體型適中c.W<=L-k1-k2偏瘦d.W>L-K1+k2偏胖由以上分析可得其算法流程圖如下：第四十六頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202346桂林電子科技大學信息與通信學院第46頁，共61頁。開始VL→A/D(L-K1)與w比較偏瘦waitstart?YESNO結束否?YESNO存儲轉換顯示L延時Weight？Vw→A/DYES結束否?存儲轉換顯示W(wǎng)L-（k1＋k2）與w比較L-k1＜w？L-（k1－k2）與w比較L-（k1＋k2）＜w？L-（k1－k2）＜w？適中偏胖YESYESYESYESNONONONONO第四十七頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202347桂林電子科技大學信息與通信學院第47頁，共61頁。2.4算法結構

算法是由許多子運算組成的，在各子運算之間存在一個執(zhí)行方法和次序問題，這就是算法結構。三種主要算法結構：

順序結構

并行結構

流水線結構第四十八頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202348桂林電子科技大學信息與通信學院第48頁，共61頁。順序算法結構是指在執(zhí)行算法的整個過程中，同一時間只進行一種或一組相關的子運算。圖2.4.1是順序算法結構順序結構的兩種情況：在每個時間段中，僅有一個子運算操作，各子運算之間逐個按規(guī)定的次序進行

OP1OP2OP3OP4OP50t1t2t3t4t5一、順序算法結構圖2.4.1順序算法結構第四十九頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202349桂林電子科技大學信息與通信學院第49頁，共61頁。OP1OP2OP3OP4OP5OP6OP7OP80t1t2t3t4t5在順序算法結構中，若輸入要處理的數(shù)據(jù)是單個元素Di，完成該數(shù)據(jù)的算法流程需經(jīng)L個時間段，而每段的平均時間為⊿t，則完成該數(shù)據(jù)運算的時間為

t=L*⊿t若含有n個元素的數(shù)據(jù)流輸入時，總的運算時間為

Ts=n?t=n?L?⊿t在同一時間里，有時僅有一個子操作，但有時有一組子運算操作特點：速度慢；結構簡單；硬件成本低第五十頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202350桂林電子科技大學信息與通信學院第50頁，共61頁。二、并行算法結構并行算法是指在同一時間段中，有多條路徑在同時進行運算，在這些同時執(zhí)行的子運算操作之間是相互獨立的。OP1OP2OP3OP4OP5OP6OP7OP8OP9OP10OP110t1t2t3t4第五十一頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202351桂林電子科技大學信息與通信學院第51頁，共61頁。注意點：OP1到OP2、OP3、OP4的轉移決不是順序算法中的條件轉移，因為條件轉移有判斷條件決定，總是有一條后操作路徑。OP2、OP3、OP4也不是順序算法中同時執(zhí)行的一組操作，因它們之間互不關聯(lián)。

OP5、OP6、OP10、OP11為順序運算路徑中的一組相互有關的操作。OP1OP2OP3OP4OP5OP6OP7OP8OP9OP10OP110t1t2t3t4第五十二頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202352桂林電子科技大學信息與通信學院第52頁，共61頁。并行算法完成運算的時間：

在并行算法結構中，若待處理數(shù)據(jù)是單元素Di，它完成運算的時間為

t=L′?⊿t

其中L′是并行算法流程經(jīng)過的運算段數(shù)

若含有n個元素的數(shù)據(jù)流輸入時，并行結構算法總的運算時間為

Tp=n?t=n?L′?⊿t特點：運算速度快；硬件成本高第五十三頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202353桂林電子科技大學信息與通信學院第53頁，共61頁。三、流水線操作算法結構

流水線處理是高速設計中的一個常用設計手段。如果某個設計的處理流程分為若干步驟，而且整個數(shù)據(jù)處理是“單流向”的，即沒有反饋或者迭代運算，前一個步驟的輸出是下一個步驟的輸入，則可以考慮采用流水線設計方法來提高系統(tǒng)的工作頻率。

步驟1步驟2步驟n…第五十四頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202354桂林電子科技大學信息與通信學院第54頁，共61頁。例如要對1000個數(shù)據(jù)x(n)進行處理，處理輸出結果y(n)，每個數(shù)據(jù)需要4個處理步驟X(n)步驟1步驟2步驟3步驟4y(n)若每個步驟處理時間均需1個時鐘周期T，則順序結構需1000×4×T，可采用如下流水結構：X(1)步驟1步驟2步驟3步驟4X(2)步驟1步驟2步驟3步驟4X(3)步驟1步驟2步驟3步驟4X(4)步驟1步驟2步驟3步驟4X(5)步驟1步驟2步驟3步驟41clock2clock3clock4clock5clockX(1)X(2)X(3)X(4)X(1)X(2)X(3)X(1)X(2)y(1)y(2)第五十五頁，編輯于星期六：八點二十九分。11.05.202355桂林電子科技大學信息