PAGEPAGE2《電子信息工程專業英語教程(第6版)》題庫目錄TOC\o"1-3"\uSectionA術語互譯 1SectionB段落翻譯 5SectionC閱讀理解題目素材 13C.1HistoryofTablets 13C.2ABriefHistoryofsatellitecommunication 13C.3Smartphones 14C.4Analog,DigitalandHDTV 15C.5SoC 16C.6Analogsystemsvs.Digitalsystems（第6版新增） 16C.7TheIntegratedCircuit(IC)（第6版新增） 17C.8Aquartzcrystal’sResonanceFrequency（第6版新增） 17C.9GroundinginPCBdesigns（第6版新增） 18C.10Switchingregulators（第6版新增） 18SectionA術語互譯課文核心專業術語1transistor晶體管semiconductor半導體LSILarge-scaleIntegration大規模集成（電路）VLSIVeryLarge-scaleIntegration超大規模集成（電路）2register寄存器cache高速緩存capacitor電容器flipflop觸發器interfacecircuitry接口電路CMOSComplementaryMetal-OxideSemiconductor互補金屬氧化物半導體ECLEmitterCoupledLogic射極耦合邏輯3latch鎖存器buffer緩存器bootsector引導扇區assemblylanguage匯編語言BIOSBasicInputOutputSystem基本輸入輸出系統MIPSMillionInstructionsPerSecond每秒百萬條指令4comparator比較器oscillator振蕩器currentsource電流源voltagesource電壓源levelshifter電平移動器signalconditioner信號調理器5angularfrequency角頻率qualityfactor品質因數DCDirectCurrent直流電ACAlternatingCurrent交流電6decimation抽取interpolation插值referencevoltage參考電壓successiveapproximation逐次逼近法7inductor電感器rectifier整流器regulator穩壓器conductivity導電性linearregulator線性穩壓器loadcurrent負載電流8oscillator振蕩器detector檢波器seriesresonant串聯諧振parallelresonant并聯諧振phasedetector鑒相器,相位檢測器frequencydetector鑒頻器,頻率檢測器VCOVoltageControlledOscillator壓控振蕩器PLLPhaseLockedLoop鎖相環9pad焊盤lead引線powerloss功率損耗frequencyresponse頻率響應motherboard主板，母板daughterboard插件板，子板VSWRVoltageStandingWaveRatio電壓駐波比10antenna天線basestation基站endoffice端局FCCFederalCommunicationsCommission聯邦通信委員會PSTNPublicSwitchedTelephoneNetwork公共交換電話網11vocoder聲碼器simplex單工，單向通信deltamodulation增量調制spreadspectrumcommunication擴頻通信TDMTimeDivisionMultiplexing時分復用FDMFrequency-divisionmultiplexing頻分復用12modem調制解調器ethernet以太網powersupply電源heatsink散熱片USBUniversalSerialBus通用串行總線HDMIHigh-DefinitionMultimediaInterface高清晰度多媒體接口POSTpower-onself-test開機自檢OSOperatingSystem操作系統13schematic原理圖embeddedsystem嵌入式系統designflow設計流程presentstate現態nextstate次態EDAElectronicDesignAutomation電子設計自動化HDLHardwareDescriptionLanguage硬件描述語言ASICApplicationSpecificIntegratedCircuit專用集成電路FPGAFieldProgrammableGateArray現場可編程門陣列14prototype樣機cryptography密碼學statemachine狀態機Pmicroprocessor微處理器SoCSystem-on-Chip片上系統15stimulus激勵源timing時序highimpedance高阻16aliasing混疊spectrum頻譜sampleandholdcircuit采樣保持電路anti-aliasingfilter抗混疊濾波器fullscalerange滿量程范圍dynamicrange動態范圍DSPDigitalSignalProcessor數字信號處理器GPPGeneralPurposeProcessor通用處理器17multiplier乘法器accumulator累加器VonNeumannarchitecture馮?諾依曼結構Harvardarchitecture哈佛結構18filtering濾波crystal晶體passband通帶stopband阻帶voltagereference參考電壓cutofffrequency截止頻率ADCAnalogtoDigitalConverter模數轉換器DACDigitaltoAnalogConverter數模轉換器MIPSMillionInstructionsPerSecond每秒百萬條指令數SPSSamplePerSecond每秒樣本數19blockdiagram框圖datarate數據率Reed-Solomoncoding里德-索羅蒙編碼（RS編碼）Besselfilter貝塞耳濾波器20oscilloscope示波器transmissionbandwidth傳輸帶寬MPEGMotionPictureExpertsGroup運動圖象專家組21handoff越區切換baud波特videoconference視頻會議networkoperator網絡運營商chiprate碼片速率timeslot時隙ADSLAsymmetricalDigitalSubscriberLoop非對稱數字用戶線DSSSDirectSequenceSpreadSpectrum直序擴頻22edgedetection邊緣檢測objectrecognition目標識別magnitudespectrum幅度譜phasespectrum相位譜DCTDiscreteCosineTransform離散余弦變換23resolution分辨率CCDChargeCoupledDevice電荷耦合器件LCDLiquidCrystalDisplay液晶顯示器24luminance亮度chrominance色度carrierwave載波25RISCReducedInstruction-SetComputer精簡指令集計算機JTAGJointTestActionGroup聯合測試行動組26operand操作數thread線程concurrentprocess并發進程truthtable真值表programcounter程序計數器addressingmode尋址模式RTOSReal-TimeOperatingSystem實時操作系統27algorithm算法devicedriver設備驅動程序28oscilloscope示波器multiplexer多路復用器logicanalyzer邏輯分析儀stimulussignal激勵信號AWGArbitraryWaveformGenerator任意波形發生器DMMdigitalmultimeter數字多用表29transducer傳感器attenuator衰減器electronbeam電子束fundamentalfrequency基頻CRTCathodeRayTube陰極射線管30probe探頭timingdiagram時序圖propagationdelay傳輸延遲SUTSystemUnderTest被測系統SectionB段落翻譯編號m.n代表第m課第n段；此外，a代表前半段，b代表后半段編號中英文對照1.2Theadvantagesofthetransistoroverthevacuumtubewereenormous.Comparedtotheoldtechnology,transistorsweremuchsmaller,faster,andcheapertomanufacture.Theywerealsofarmorereliableandusedmuchlesspower.Thetransistoriswhatstartedtheevolutionofthemoderncomputerindustryinmotion.和真空管相比，晶體管具備巨大的優勢——尺寸小、速度快、成本低，性能更可靠、耗能也更少。晶體管的發明帶來了計算機工業的蓬勃發展。1.5Bycarefulchemicalcompositionandarrangement,itispossibletocreateaverysmalltransistordirectlyonalayerofsilicon,usingvarioustechnologiestomanipulatethematerialintothecorrectform.Thesetransistorsaresmall,fastandreliable,anduserelativelylittlepower.通過精密的化學合成和設計、運用多種材料處理技術，可以在硅層上直接構造極小的晶體管。這種晶體管體積小、速度快、功能可靠，耗能也少。2.1Memoriescanbemadeinmechanical,magnetic,optical,biologicalandelectronictechnologies.Examplesofmagneticmemoriesaretapes,floppydisks,harddrivesandferroelectricRAMs.ExamplesofopticalmemoriesareCD-ROMs,rewritableCDs.Electronicmemoryisusedextensivelyincomputerequipmentsinceitisthefastestavailable.制造存儲器件，可采用機械技術、磁技術、光技術、生物技術和電子技術。軟盤、硬盤和鐵電隨機存儲器屬于磁存儲器件。光存儲器件有只讀光盤、可寫光盤。在計算機設備中，廣泛使用的是電子存儲器件，因為它是當前速度最快的存儲器件。2.5SRAMcomesinmanyspeedclasses,rangingfromseveralnsforcacheapplicationsto200nsforlowpowerapplications.SRAMexistsinbothbipolarandMOStechnology.CMOS[3]technologyboaststhehighestdensityandthelowestpowerconsumption.FastcachememorycanbeconstructedinBiCMOStechnology,ahybridtechnologythatusesbipolartransistorsforextradrive.ThefastestSRAMmemoriesareavailableinECL(EmitterCoupledLogic)bipolartechnology.Becauseofthehighpowerconsumption,thememorysizeislimitedinthistechnology.SRAM的速度等級很多：從高速緩存的幾個納秒到低速應用的200ns。雙極性SRAM和MOSSRAM現在都有。CMOS技術的優勢在于密度最高、功耗最低。高速緩存可以使用BiCMOS技術構建；BiCMOS是一種混合技術，它使用雙極性晶體管作為附加的驅動。采用“射極耦合邏輯”（ECL）雙極性技術的SRAM具有最快的速度。由于這種技術的功耗高，所以存儲器容量受到限制。2.10TheadvantageofROMisthatitcanbemanufacturedatthelowestpriceinhighvolumes.Anotheradvantageinsomeapplicationsisthatitisimpossibletoalterthedataoncethechipsaremade,andthatnofurtherprogrammingandtestingarerequired.Ontheotherhand,ifthedataorcodemustbechangedthiscanbeasmalldisaster.Therestofthechipswillendinthedustbinandnewchipswillhavetobemade.ROM的優點是量產價格最低。對于某些應用來說，ROM還具備另外一個優點——當芯片制造出來后，其中的數據就不能再改了，也就不需要進一步編程、測試了。但是，假如數據或代碼非改不可的話，那么采用ROM就是大錯特錯。剩余的ROM芯片只好丟進垃圾桶，還得重新制造芯片。3.14ROMstandsforread-onlymemory.AROMchipisprogrammedwithapermanentcollectionofpre-setbytes.TheaddressbustellstheROMchipwhichbytetogetandplaceonthedatabus.WhentheRDlinechangesstate,theROMchippresentstheselectedbyteontothedatabus.ROM是指“只讀存儲器”。ROM芯片是用一組預設字節編程得到的。地址總線告知ROM芯片要將哪個字節取出并置于數據總線上。當RD信號線改變狀態時，ROM芯片將選中的字節輸出到數據總線上。3.15RAMstandsforrandom-accessmemory.RAMcontainsbytesofinformation,andthemicroprocessorcanreadorwritetothosebytesdependingonwhethertheRDorWRlineissignaled.Oneproblemwithtoday'sRAMchipsisthattheyforgeteverythingoncethepowergoesoff.ThatiswhythecomputerneedsROM.RAM是指“隨機存取存儲器”。RAM中包含著以字節為單位的信息，微處理器能夠依據RD/WR信號哪個有效來決定字節的讀/寫。當前RAM芯片的一個問題是：掉電后，所有保存在RAM上的內容全部丟失。這就是計算機需要ROM的原因。3.21Moretransistorsalsoallowforatechnologycalledpipelining[6].Inapipelinedarchitecture,instructionexecutionoverlaps.Soeventhoughitmighttakefiveclockcyclestoexecuteeachinstruction,therecanbefiveinstructionsinvariousstagesofexecutionsimultaneously.Thatwayitlookslikeoneinstructioncompleteseveryclockcycle.有了更多的晶體管，就可以使用流水線技術。在流水線結構中，指令的執行是重疊的。盡管執行每條指令可能需要5個周期，卻可以在不同階段同時執行5條指令。這樣看上去好像每個周期都能完成一條指令。3.22Manymodernprocessorshavemultipleinstructiondecoders,eachwithitsownpipeline.Thisallowsformultipleinstructionstreams,whichmeansthatmorethanoneinstructioncancompleteduringeachclockcycle.Thistechniquecanbequitecomplextoimplement,soittakeslotsoftransistors.許多現代處理器有多個指令譯碼器，而每個指令譯碼器都有各自的流水線。這樣，就可以實現“多指令流”——在一個周期內完成多條指令。“多指令流”技術實現起來相當復雜，需要使用大量晶體管。4.8aThefirstsignalconditioningopampswereconstructedwithvacuumtubespriortotheintroductionoftransistors,sotheywerelargeandbulky.Duringthe1950s,miniaturevacuumtubesthatworkedfromlowervoltagepowersuppliesenabledthemanufactureofopampsthatshrunktothesizeofabrickusedinhouseconstruction,sotheopampmoduleswerenicknamedbricks.Vacuumtubesizeandcomponentsizedecreaseduntilanopampwasshrunktothesizeofasingleoctalvacuumtube.在晶體管出現前，第一個用于信號調理的運放是用真空管構建的，因此它的體積很大。20世紀50年代，低電壓工作的小型真空管使運放的體積縮小到一塊磚的大小，因此運放模塊有了個綽號“磚塊”。真空管和元器件體積不斷縮小，直至運放縮至一只八腳真空管的大小。4.8bTransistorswerecommerciallydevelopedinthe1960s,andtheyfurtherreducedopampsizetoseveralcubicinches.Mostoftheseearlyopampsweremadeforspecificapplications,sotheywerenotnecessarilygeneralpurpose.Theearlyopampsservedaspecificpurpose,buteachmanufacturerhaddifferentspecificationsandpackages;hence,therewaslittlesecondsourcingamongtheearlyopamps.在20世紀60年代，晶體管實現了商業開發，這進一步將運放的體積減至幾立方英寸。早期運放大多是為特定應用制造的，所以它們不一定通用；早期運放是為某種特定應用服務的，而每個生產商制定的技術指標和封裝都各不相同；所以，早期運放幾乎都不存在另外的貨源。6.2aTheflashconverteroperatesbysimultaneouslypresentingtheinputsignaltoabankof2N–1comparators,whosereferencevoltagesaresetbyaresistorchaintoexactlycorrespondtoallofthepossiblesamplelevelswhichcanberepresentedbytheconverter.Theoutputfromeachcomparator(eithera1ora0)isthenencodedintoanN-bitwordrepresentingtheinputsamplelevel.閃式ADC將輸入信號同時置于一列（2N-1個）比較器之前，比較器的參考電壓由一組電阻設定，參考電壓精確對應于轉換器能代表的全部采樣電壓。比較器的輸出（0或1）被編碼成N位碼字以代表輸入采樣信號電平。6.2bTheflashconverteristhemostsimple,mostintuitiveandalsothefastestsolutionforADCimplementation.Forlargenumbersofbits(e.g.>14bits),thenumberofresistorsneeded(2N–1)becomesprohibitivelylargeformostpracticalapplications.Also,thepowerconsumptionisconsiderablyhigherthansomeoftheslightlyslowerandmoreexoticsolutions.閃式ADC是最簡單、最直觀和最快速的ADC實現方案。對于多數實際應用而言，當位數較多時（如大于14位），所需的電阻數量就太大了。與一些速度稍慢、特殊的模數轉換方案相比，閃式ADC的功耗明顯要高。7.1Everynewelectronicproduct,exceptthosethatarebatterypowered,requiresconvertingoff–line115Vacor230Vacpowertosomedcvoltageforpoweringtheelectronics.Efficientconversionofelectricalpowerisbecomingaprimaryconcerntocompaniesandtosocietyasawhole.Switchingpowersuppliesoffernotonlyhigherefficienciesbutalsooffergreaterflexibilitytothedesigner.Recentadvancesinsemiconductor,magneticandpassivetechnologiesmaketheswitchingpowersupplyanevermorepopularchoiceinthepowerconversionarenatoday.除了電池供電的電子產品外，新型電子產品都需要將115V或230V交流電源轉換為直流電源為電路供電。而電能轉換效率正在成為業界以及整個社會關注的重點。開關電源不僅提供了較高的轉換效率，而且為設計者提供了更大的靈活性。半導體技術、磁器件和無源器件技術的發展使開關電源在當今功率轉換的舞臺上成為日益流行的選擇。8.2ACrystalisabasicpiezoelectricquartzcrystal.Onitsown,itcannotgenerateelectricalclocks.Ithastobeconnectedtoaclockoscillatortogetaclockwaveform.Therearetwokindsofcrystals;SeriesResonant,whichcanbemodeledasahighQseriesL-Ccircuit,andParallelResonant,whichcanbemodeledasahighQparallelL-Ccircuit.Theseriesresonantcrystalhasminimumimpedanceattheresonatingfrequency,whiletheparallelresonantcrystalhasmaximumimpedanceattheresonatingfrequency.晶體是一種基本的壓電石英晶體。它本身是不能產生時鐘信號的，必須和時鐘振蕩器連接在一起才能得到時鐘波形。晶體有兩種：串聯諧振晶體（可視作高品質因數的串聯LC電路）和并聯諧振晶體（可視作高品質因數的并聯LC電路）。串聯諧振晶體在諧振頻率點的阻抗最小，而并聯諧振晶體在諧振頻率點的阻抗最大。9.2Signalintegrityisdefinedbylossofqualityoftheinputsignal.Ideally,thesignalattheoutputofaninterconnectshouldbeequalinallcharacteristicswiththesignalattheinputoftheinterconnect.Inreality,signaldegradationoccurs.Theusermustdefinewhatlevelofdegradationisacceptableor,alternatively,mustdefineminimumacceptablesignallevelsattheoutput.“信號完整性”是指輸入信號的質量損失。在理想情況下，互連部件輸出端信號的所有特性和輸入端信號完全相同。在實際當中，輸出端信號質量會下降。用戶必須明確可接受的質量下降程度，或者必須定義輸出端信號最小可接受電平。9.3Intoday’sdesigns,withclockratesover100MHzandrisetimescommonly1nsorless,designerscannotignoretheroleinterconnectionsplayinalogicdesign.Interconnecteffectscanplayasignificantpartinthetimingandnoisecharacteristicsofacircuit.Thefasterclockratesandrisetimesincreasebothcapacitiveandinductivecouplingeffects,whichmakescrosstalkproblemsgreater.今天，時鐘速率超過100MHz，上升時間通常為1ns以下；設計者不能無視互連部件對邏輯設計的影響。對電路的時序特性和噪聲特性，互連部件都有顯著的影響。時鐘速率和上升時間的加快增加了容性耦合效應和感性耦合效應，這使得串擾問題更加嚴重。9.6Twotypesofcrosstalkcanbegenerated:backwardcrosstalkandforwardcrosstalk.Backward,alsocallednear-endcrosstalk,ismeasuredatthedrivingendoftheconnectorandrepresentsthesumofthecapacitiveandinductivecoupling.Forward,alsocalledfar-endcrosstalk,ismeasuredatthereceivingendoftheconnectorandrepresentscapacitiveminusinductivecoupling.串擾分成“后向串擾”和“前向串擾”兩類。“后向串擾”也叫“近端串擾”，它在連接器的驅動端進行測量，代表了容性耦合和感性耦合之和。“前向串擾”也叫“遠端串擾”，它在連接器的接收端進行測量，代表了容性耦合和感性耦合之差。10.1Wirelesstelephonescomeintwobasicvarieties:cordlessphonesandmobilephones(sometimescalledcellphones).Cordlessphonesaredevicesconsistingofabasestationandahandsetsoldasasetforusewithinthehome.Theseareneverusedfornetworking.Mobilephoneshavegonethroughthreedistinctgenerations,withdifferenttechnologies:(1)Analogvoice(2)Digitalvoice(3)Digitalvoiceanddata.無線移動電話分為兩大類：無繩電話和移動電話。無繩電話由基站和室內手持設備組成。無繩電話不支持網絡傳輸。移動電話的發展經歷了三個時期，各有不同的技術：（1）模擬語音（2）數字語音（3）數字語音和數據。10.Inallmobilephonesystems,ageographicregionisdividedupintocells,whichiswhythedevicesaresometimescalledcellphones.InAMPS,thecellsaretypically10to20kmacross;indigitalsystems,thecellsaresmaller.Eachcellusessomesetoffrequenciesnotusedbyanyofitsneighbors.Thekeyideathatgivescellularsystemsfarmorecapacitythanprevioussystemsistheuseofrelativelysmallcellsandthereuseoftransmissionfrequenciesinnearby(butnotadjacent)cells.在移動電話系統中，地理區域分成一個個蜂窩狀的小區。這就是“移動電話”也稱作“蜂窩電話”的原因。在AMPS系統中，蜂窩小區的典型大小為10～20km；在數字系統中，蜂窩小區要小一些。每個小區使用一組特定的頻率，這組頻率在其臨近的任何小區都不能使用。使蜂窩系統具備很大容量的關鍵在于使用了較小的蜂窩小區和在附近（但不是臨近的）小區重復使用頻率。11.AGSMsystemhas124pairsofsimplexchannels.Eachsimplexchannelis200kHzwideandsupportseightseparateconnectionsonit,usingtimedivisionmultiplexing.Eachcurrentlyactivestationisassignedonetimeslotononechannelpair.Theoretically,992channelscanbesupportedineachcell,butmanyofthemarenotavailable,toavoidfrequencyconflictswithneighbouringcells.GSM系統擁有124對單工信道。每個單工信道帶寬為200kHz，并以時分復用的方式提供了8路獨立連接。每個正在使用的基站都會分配到頻率對上的一個時隙。從理論上講，每個蜂窩小區可以支持992個信道；但為了避免和鄰近蜂窩小區發生頻率沖突，許多信道并不能使用。12.2APCisageneral-purposetoolbuiltaroundamicroprocessor.Ithaslotsofdifferentparts-memory,aharddisk,amodem,etc.-thatworktogether."Generalpurpose"meansthatyoucandomanydifferentthingswithaPC.Youcanuseittotypedocuments,sende-mail,browsetheWebandplaygames.PC是一種以微處理器為中心的通用工具。它由存儲器、硬盤、調制解調器等很多不同的部件共同構成。所謂“通用”是指使用PC可以做許多不同的事情。既可以用它錄入文件，也可以用它發送電子郵件、瀏覽網頁和玩游戲。12.16TheBIOSissoftwarestoredonaflashmemorychip.InaPC,theBIOSisembeddedonthemotherboard.Occasionally,aPCmanufacturerwillreleaseanupdatefortheBIOS,andyoucancarefullyfollowinstructionsto"flashtheBIOS"withtheupdatedsoftware.BIOS是儲存在閃存芯片中的軟件。閃存芯片嵌在PC的主板上。有時候，PC制造商會發布BIOS更新，你可以按照說明“刷新BIOS”。12.19bThePOSTisasmallcomputerprogramwithintheBIOSthatchecksforhardwarefailures.AsinglebeepafterthePOSTsignalsthateverything'sokay.Otherbeepsequencessignalahardwarefailure,andPCrepairspecialistscomparethesesequenceswithacharttodeterminewhichcomponenthasfailed.POST是BIOS中的硬件故障檢測程序。如果一切正常，蜂鳴器就會鳴叫一聲。如果蜂鳴器發出其他聲響，就說明出現了硬件故障。根據鳴叫情況，PC維修人員對照圖表判定哪個部件出現了故障。13.4bTwoHDLsareincommonusagetoday:VerilogandVHDL(VHSICHardwareDescriptionLanguage,whereVHSICstandsforVeryHighSpeedIntegratedCircuit).StandardHDLsareimportantbecausetheycanbeusedbydifferentCADtoolsfromdifferenttoolvendors.InthedaysbeforeVerilogandVHDL,everytoolhaditsownHDL,requiringlaborioustranslationbetweenHDLs,forexample,toverifytheoutputfromasynthesistoolwithanothervendor'ssimulator.Verilog和VHDL（VHSIC硬件描述語言，VHSIC代表超高速集成電路）是兩種廣泛應用的硬件描述語言。標準化HDL是很重要的，因為標準化語言可以被不同生產商提供的不同CAD工具使用。在Verilog和VHDL出現之前，每個CAD工具都有自己的HDL。在不同HDL之間進行轉換（例如，使用其他模擬器來驗證某個綜合工具的輸出）既費時又費力。13.5Thebasicbuildingblocksofdigitalcircuitsaregates.Agateisanelectroniccomponentwithanumberofinputsand,generally,asingleoutput.Theinputsandtheoutputsarenormallyinoneoftwostates:logic0orlogicl.Theselogicvaluesarerepresentedbyvoltages(forinstance,0Vforlogic0and3.3Vforlogic1)orcurrents.Thegateitselfperformsalogicaloperationusingallofitsinputstogeneratetheoutput.門電路是構成數字電路的基本模塊。門電路是由幾個輸入和（通常情況下）一個輸出組成的電子器件。在通常情況下，輸入和輸出是“邏輯0”、“邏輯1”兩狀態之一。邏輯值可以由電壓（例如，0V代表“邏輯0”，3.3V代表“邏輯1”）或電流來表示。門電路利用全部輸入實現某種邏輯運算以產生輸出。14.3aThe“fieldprogrammable”portionoftheFPGA’snamereferstothefactthatitsprogrammingtakesplace“inthefield”(asopposedtodeviceswhoseinternalfunctionalityishardwiredbythemanufacturer).ThismaymeanthatFPGAsareconfiguredinthelaboratory,oritmayrefertomodifyingthefunctionofadeviceresidentinanelectronicsystemthathasalreadybeendeployedintheoutsideworld.FPGA名稱中的“現場可編程”是指研發人員“在現場”對FPGA編程，而不是由芯片制造商以“硬連線”方式實現器件的內部功能。也就是說，可以在實驗室對FPGA進行配置，也可以對“已投入使用的”電子系統中的FPGA進行配置。15.2aVHDLisalsoageneral-purposeprogramminglanguage:justashigh-levelprogramminglanguagesallowcomplexdesignconceptstobeexpressedascomputerprograms,VHDLallowsthebehaviorofcomplexelectroniccircuitstobecapturedintoadesignsystemforautomaticcircuitsynthesisorforsystemsimulation.VHDL是一種通用編程語言。和其他高級編程語言一樣，VHDL將復雜的設計概念表達為計算機程序；為了實現電路自動綜合或系統仿真，VHDL可將復雜電子電路的行為輸入到一個設計系統中。16.1bAnalogsignalsarerealworldsignalsthatweexperienceeveryday-sound,light,temperature,andpressure.Adigitalsignalisanumericalrepresentationoftheanalogsignal.Itmaybeeasierandmorecosteffectivetoprocessthesesignalsinthedigitalworld.我們天天遇到的現實世界信號都是模擬信號——如聲音、光、溫度和壓力。數字信號是模擬信號的數值表示。在數字世界里，對這些信號進行處理可能會更容易、成本更低。16.12bADSPisatypeofmicroprocessor-onethatisincrediblyfastandpowerful.Itisuniquebecauseitprocessesdatainrealtime.Thisreal-timecapabilitymakesaDSPperfectforapplicationsthatcannottolerateanydelays.“數字信號處理器”是一種速度極快、功能強大的微處理器。DSP與眾不同之處在于它能夠實時處理數據。實時處理能力使DSP非常適合于那些不容許任何延遲的應用。17.7DSPscanbepurchasedinthreeforms,asacore,asaprocessor,andasaboardlevelproduct.InDSP,theterm"core"referstothesectionoftheprocessorwherethekeytasksarecarriedout,includingthedataregisters,multiplier,ALU,addressgenerator,andprogramsequencer.Acompleteprocessorrequirescombiningthecorewithmemoryandinterfacestotheoutsideworld.Whilethecoreandtheseperipheralsectionsaredesignedseparately,theywillbefabricatedonthesamepieceofsilicon,makingtheprocessorasingleintegratedcircuit.購買DSPs有三種形式：購買內核、購買處理器和購買板級產品。在DSPs中，內核是指處理器中運行關鍵任務的部分；它包括數據寄存器、乘法器、算術邏輯單元、地址產生器和程序定序器。一個完整的處理器需要將內核、存儲器和外部接口組合起來。盡管內核設計和片內外設設計是分別進行的，但是卻被制作在同一片硅片上；這樣，處理器就能成為單片集成電路。18.4bItisimpossibletoprocessreal-worldanalogsignalsusingpurelydigitaltechniques,sinceallsensors(microphones,thermocouples,straingages,piezoelectriccrystals,diskdriveheads,etc.)areanalogsensors.Therefore,somesortofsignalconditioningcircuitryisrequiredinordertopreparethesensoroutputforfurthersignalprocessing,whetheritbeanalogordigital.單靠純數字技術是不能完成處理現實世界模擬信號的任務的，因為所有傳感器（話筒、熱偶、壓力感應器、壓電晶體、磁盤驅動器頭等）都是模擬的。因此，為了使傳感器的輸出信號能夠進一步地進行信號處理（不論模擬信號處理，還是數字信號處理），就需要某種形式的“信號調理電路”。20.3Perceptualcodingexploitscertainflawsinthehumanauditorysystemtoencodeasignalinsuchawaythatitsoundsthesametoahumanlistener,evenifitlooksquitedifferentonanoscilloscope.Perceptualcodingisbasedonthescienceofpsychoacoustics—howpeopleperceivesound.MP3isbasedonperceptualcoding.知覺編碼利用了人類聽覺系統的缺陷，采用讓人耳聽不出來差別的方式對信號進行編碼，盡管在示波器上觀看重放波形差別很大。知覺編碼技術是建立在心理聲學基礎之上的。心理聲學研究的是人類感知聲音的方式。MP3建立在知覺編碼基礎之上。22.1Adigitalimageismadeupofmanyrowsandcolumnsofpixels.Forgrayscaleimages,eachpixelisassignedanumberthatrepresentsthegrayshadeassignedtothatpixel.Thelargerthenumberofpixelsinanimage,andthelargerthenumberofavailablegrayscalelevels,thebettertheresolutionoftheimage.一幅數字圖像是由多行多列像素組成的。對灰度圖像而言，每個像素被賦予一個代表其灰度級的數字。一幅圖像擁有的像素越多，可用灰度級越多，這幅圖像的分辨率就越高。22.11bLosslesscompressionmeansthatafileiscompactedwithoutlosinganyinformation,sothatthereconstructedfileisidenticaltotheoriginal.Lossycompressionmeansthatsomeinformationfromtheoriginalfileisirretrievablylost,butgenerallythereconstructedfileisextremelyclosetotheoriginal.無損壓縮方法壓縮了文件，卻沒有損失原始文件的任何信息——重建文件和原始文件是完全相同的。有損壓縮是指原始文件中的有些信息永遠丟失了；不過，重建文件和原始文件非常相近。23.1Justlikeaconventionalcamera,adigitalcamerahasaseriesoflensesthatfocuslighttocreateanimageofascene.Butinsteadoffocusingthislightontoapieceoffilm,itfocusesitontoasemiconductordevicethatrecordslightelectronically.Amicroprocessorthenbreaksthiselectronicinformationdownintodigitaldata.和常規相機一樣，數碼相機也是通過一組透鏡將光線聚集并形成景物的像。不過，數碼相機并不將光線聚集在膠片上，而是將光線聚集在半導體器件上，這些半導體器件以電信號的形式存儲光信號。然后，微處理器把電信息轉換成數字數據。24Standardtelevisionusesaninterlacedformattoreduceflickerinthedisplayedimage.Thismeansthatalltheoddlinesofeachframearetransmittedfirst,followedbytheevenlines.Thegroupofoddlinesiscalledtheoddfield,andthegroupofevenlinesiscalledtheevenfield.Sinceeachframeconsistsoftwofields,thevideosignaltransmits60fieldspersecond.標準電視信號采用交錯形式來減少畫面的閃爍。也就是說，首先發送一幀畫面全部的奇數線，然后發送偶數線。奇數線組被稱作“奇數場”，而偶數線組被稱為“偶數場”。每一幀由兩場組成，因此視頻信號每秒發送60場。25.3dModernx86partsandtheirsupportchipsareveryhigh-speeddevicesindensepackages.Itisvirtuallyimpossibletohand-prototypeyourowndesignbasedaroundtheseparts;unlessyouwanttospendmanythousandsofdollarsonequipment,attheveryleastyouwillhavetocontractoutsomeassemblywork.現代x86器件及其支撐芯片都是高密度封裝形式的高速器件。實際上，不可能以這種器件為基礎手工設計樣機；除非您想在設備上投入數萬美元，但也不得不將其中某些裝配工作承包出去。25.7eSinceARMprovidesreferencedesignsformanydifferentperipheralsaswellasthecoreitself,thereareoftensimilaritiesinperipheralcontrolondifferentARMimplementations,evenfromdifferentvendors.Totakeatrivialexample,codetosenddataoutofaserialportcanusuallybeportedfromoneARMvarianttoanotherwithlittleeffort.ARM不僅提供了處理器內核的參考設計，而且提供了許多不同外設的參考設計；因此，在外設控制方面，不同的ARM實現方案（甚至是來自不同廠商的ARM實現方案）往往具有相似性。舉個小例子，通?？梢圆辉趺促M力地就把一個用于串口數據發送的代碼從一個ARM器件移植到另一個ARM器件。26.2VerilogandVHDLarethemostpopularlanguagesforhardwaredescriptionandmodeling.Eachhardwaredescriptionlanguage(HDL)modelssystemswithdiscrete-eventsemanticsthatignoreidleportionsofthedesignforefficientsimulation.Bothdescribesystemswithstructuralhierarchy:asystemconsistsofblocksthatcontaininstancesofprimitives,otherblocks,orconcurrentprocesses.Inaddition,eachHDLexplicitlylistsconnections.Verilog和VHDL是最常用的硬件描述和建模語言。每一種“硬件描述語言”（HDL）都采用了（為高效仿真而忽略設計空閑部分的）離散事件語法對系統進行建模。這兩種語言都使用了具有結構化層次的描述系統——將一個系統分成若干模塊。系統模塊包含了基本元件實例、其他模塊和并發進程。此外，每種HDL將這些連接都明確羅列出來。26.20Manyembeddedsystemsuseareal-timeoperatingsystem(RTOS)tosimulatecon-currencyonasingleprocessor.AnRTOSmanagesmultiplerunningprocesses,eachwritteninasequentiallanguagesuchasC.Theprocessesperformthesystem'scomputationsandtheRTOSschedulesthem.Theschedulingattemptstomeetdeadlinesbydecidingwhichprocessesrunatwhattimesandinwhatorder.許多嵌入式系統使用“實時操作系統”（RTOS）來模擬單片處理器的并發性。RTOS管理多個正在運行的進程，每個進程都是用C語言這樣的順序執行語言編寫的。進程完成系統的運算，而RTOS對它們進行調度。為了滿足時限要求，調度機制將決定哪個進程何時、以何種順序執行。27.5Interruptlatencyisthetotallengthoftimefromaninterruptsignalarrivingattheprocessortothestartoftheassociatedinterruptserviceroutine(ISR).Whenaninterruptoccurs,theprocessormusttakeseveralstepsbeforeexecutingtheISR.First,theprocessormustfinishexecutingthecurrentinstruction.Next,theinterrupttypemustberecognized.Thisisdonebythehardwareanddoesnotsloworsuspendtherunningtask.Finally,andonlyifinterruptsareenabled,theCPU’scontextissavedandtheISRassociatedwiththeinterruptisstarted.“中斷反應時間”是指從中斷信號到達處理器到“中斷服務程序”（ISR）開始運行之間的全部時間。當中斷出現時，在執行ISR之前，處理器必須完成以下幾步。首先，處理器必須停止正在執行的指令。然后，必須辨認中斷類型。這是由硬件完成的，不會減慢或掛起正在運行的任務。最后，只有當中斷使能、CPU環境設置被保存之后，相關的ISR才會啟動執行。28.6Unlessyou’reworkingwithapurelyDCcircuit,yourcircuitislikelytorequiresomekindofACstimulussignalasyouevaluatecomponents,functionalblocks,andsubsystems.Thewaveformfromthesignalsourceemulatesasignalcominginfromtheoutsideworld,suchasasensoroutput.Similarly,itcanbeusedasastand-inforwaveformsthatwillappearinas-yet-unavailablepartsofthecircuitdesign.當對元器件、功能模塊和子系統進行驗證時，電路中很可能需要某種類型的交流激勵源，除非你只使用純直流電路。信號源輸出的波形模擬了來自外部世界的信號（如傳感器輸出信號）。同樣，信號源還可用于替代電路設計中尚未完成部分所產生的波形。29.6Oscilloscopescanbeclassifiedsimilarly–asanaloganddigitaltypes.Formanyapplications,eitherananalogordigitaloscilloscopewilldo.However,eachtypehasuniquecharacteristicsthatmaymakeitmoreorlesssuitableforspecificapplications.Digitaloscilloscopescanbefurtherclassifiedintodigitalstorageoscilloscopes(DSOs),digitalphosphoroscilloscopes(DPOs)andsamplingoscilloscopes.示波器也有類似的分類——模擬示波器和數字示波器。對很多應用而言，二者都可勝任。然而，它們也有各自獨特之處；對特定應用而言，這些獨特之處可能使之更適用，也可能使之不很適用。數字示波器還可進一步分為“數字存儲示波器”（DSO）、“數字熒光示波器”（DPO）和“采樣示波器”三類。29.14Incontrasttoananalogoscilloscope,adigitaloscilloscopeusesanADCtoconvertthemeasuredvoltageintodigitalinformation.Itacquiresthewaveformasaseriesofsamples,andstoresthesesamplesuntilitaccumulatesenoughsamplestodescribeawaveform.Thedigitaloscilloscopethenre-assemblesthewaveformfordisplayonthescreen.Digitaloscilloscopescanbeclassifiedintodigitalstorageoscilloscopes(DSOs),digitalphosphoroscilloscopes(DPOs),andsamplingoscilloscopes.與模擬示波器不同，數字示波器采用“模數轉換器”（ADC）將被測電壓轉換為數字信息。數字示波器采集到的波形是一組樣本，并將這些樣本保存，直至樣本數達到足以描述波形的數量。之后，數字示波器將這些樣本重新組合、在示波器顯示屏上顯示。數字示波器可分為“數字存儲示波器”（DSO）、“數字熒光示波器”（DPO）和采樣示波器。30.8Theimpedanceofthelogicanalyzer’sprobes(capacitance,resistance,andinductance)becomespartoftheoverallloadonthecircuitbe