现场可编程门阵列(FPGA)结构建模关键技术研究的任务书.docx

现场可编程门阵列(FPGA)结构建模关键技术研究的任务书
任务书
一、研究背景
现场可编程门阵列(FPGA)是一种数字电路的实现方式。FPGA的核心就是可编程逻辑单元(PFU)和可编程拓扑单元(PTU)，通过这些单元的组合，可以实现各种数字电路的功能。FPGA具有灵活、高速、可重配置、低功耗等优点，被广泛应用于计算机、通信、汽车、医疗等各个领域中。FPGA结构的建模研究对于提高数字电路设计的效率、减少设计周期、提升系统性能有着重要的意义。
二、研究内容
1.FPGA结构的建模原理及方法学习：
(1)学习现场可编程门阵列(FPGA)的结构、工作原理及应用范围；
(2)深入了解FPGA的硬件研发过程，熟悉数字电路的数学模型；
(3)学习FPGA结构建模中的逻辑仿真、综合、布局布线等关键技术，掌握各种建模软件的使用方法。
2.FPGA结构建模中的关键技术研究：
(1)分析FPGA结构建模过程中的瓶颈和关键问题，研究FPGA的逻辑设计和布局布线算法；
(2)探究FPGA的综合技术，优化综合过程中的资源利用效率，提高综合速度；
(3)研究FPGA结构的优化，提出新的结构设计方案，减小FPGA硬件体积、提高FPGA的性能。
3.FPGA结构建模实验研究：
(1)利用Verilog等硬件描述语言，实现数字电路的逻辑设计，分析设计效果；
(2)利用FPGA开发板，搭建数字电路的原型，验证设计功能和性能；
(3)对比不同设计方案的优缺点，给出最优的结构设计方案。
三、进度安排
第一阶段：3个月，学习FPGA结构建模原理及方法学习，深入了解FPGA的硬件研发过程，熟悉数字电路的数学模型。
第二阶段：4个月，研究FPGA结构建模中的关键技术，探究FPGA的综合技术，提出新的结构设计方案，减小FPGA硬件体积、提高FPGA的性能。
第三阶段：5个月，FPGA结构建模实验研究，利用Verilog等硬件描述语言，实现数字电路的逻辑设计，分析设计效果；利用FPGA开发板，搭建数字电路的原型，验证设计功能和性能。
第四阶段：1个月，对比不同设计方案的优缺点，给出最优的结构设计方案，并完成论文撰写和答辩准备。
四、预期目标
1.深入理解现场可编程门阵列(FPGA)的硬件研发过程，掌握相关的数学模型和技术路线；
2.掌握FPGA结构建模的关键技术，包括逻辑仿真、综合、布局布线等关键技术；
3.提出新的FPGA结构设计方案，减小FPGA硬件体积、提高FPGA的性能；
4.实现数字电路的逻辑设计以及FPGA开发板的搭建，验证设计功能和性能；
5.完成研究论文的撰写和答辩，形成高质量的成果。
五、预期成果
1.学术论文若干篇，包括综述、研究报告、实验结果和结论等内容；
2.独立完成一个基于FPGA的数字电路设计，包括逻辑设计和硬件原型搭建；
3.获得FPGA结构建模领域的研究成果。
六、研究经费
本项目经费预算为20万元，其中设备购置费5万元，实验费5万元，差旅费5万元，劳务费5万元。
七、研究团队
本研究任务组由5名研究生和1位主任教师组成。研究生应具备电子工程或计算机科学与技术等相关专业的本科或硕士学历背景。主任教师应具有博士学位和FPGA结构建模相关领域的研究经验。
研究生名单：
1.张三：硕士研究生，主攻数字电路设计。
2.李四：硕士研究生，主攻FPGA结构建模中的综合技术。
3.王五：硕士研究生，主攻FPGA结构的优化。
4.赵六：硕士研究生，主攻FPGA结构建模中的逻辑设计和布局布线算法。
5.小七：硕士研究生，主攻基于FPGA的数字电路设计。
主任教师：王老师，博士导师，FPGA结构建模相关领域的研究经验。
八、研究成果应用
本研究成果可应用于数字电路设计、FPGA芯片设计、数字系统设计等领域。可为工业界提供优质的数字电路设计解决方案，提升计算机、通信、汽车、医疗等领域的数字系统效率和性能。