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数字硬件系统Digital Hardware System 相比之下，软件是可由硬件存储和运行的指令集。硬件之所以被称为硬件，是因为它在变化方面是 “硬 “或僵化的，而软件是 “软 “的，因为它容易改变。硬件通常由软件指挥，执行任何命令或指令。硬件和软件的组合构成了一个可用的计算系统，尽管其他系统只存在硬件。
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CS代写|数字硬件系统代写Digital Hardware System代考|Pulse Generation and Interfacing
Besides the computational building blocks and their control, a digital system needs some auxiliary signals like a power-on reset signal and a clock source that must be generated by appropriate circuits, and needs to be interfaced to the outside world, reading switches and driving loads. In this section, some basic circuits are presented that provide these functions. Interfaces to input and output analogue signals will follow in Chapter 8. For more details on circuit design we refer to [19].
The most basic signal needed to run a digital system (and most other electronic circuits) is a stable DC power supply delivering the required current, typical supply voltages being 5.0V, $3.3 \mathrm{~V}$ for the gates driving the signals external to the chips and additionally lower voltages like $2.5 \mathrm{~V}, 1.8 \mathrm{~V}, 1.5 \mathrm{~V}$, and $1.2 \mathrm{~V}$ for memory interfaces and circuits within the more recent chips. In many applications, several of these voltages need to be supplied for the different functions. To achieve a low impedance at high frequencies the power supply signals need to be connected to grounded capacitors close to the load sites all over the system.
A typical power supply design is to first provide an unregulated DC voltage from a battery or one derived from an $\mathrm{AC}$ outlet and pass it through a linear or a switching regulator circuit.
Regulators outputting e.g. a smooth and precise 5V DC from an input ranging between 7-20V with an overlaid AC ripple are available as standard integrated 3-terminal circuits. The current supplied at the output is passed to it from the input through a power transistor within the regulator. For an input voltage above $10 \mathrm{~V}$, more power is dissipated by this transistor than by the digital circuits fed by it. A switching regulator uses an inductance that is switched at a high frequency (ranging from $100 \mathrm{kHz}$ to several $\mathrm{MHz}$ ) to first store energy from the input and then to deliver it at the desired voltage level to the output. It achieves a higher efficiency (about $90 \%$, i.e. consumes only a small fraction of the total power by itself) and a large input range. Switching regulators can also be used to convert from a low battery voltage to a higher one (Figure 2.28). The switches are implemented with n-channel and p-channel power MOS transistors having very low resistances (some $0.1 \Omega$ ). The transistor switches are controlled by digital signals. Single and multiple regulators are available as integrated circuits including the power transistors.
A high efficiency voltage converter deriving the voltage $\Theta / 2$ from a supply voltage $\Theta$ can be built by using a switched capacitor only that is connected between the input and the output terminals to get charged by the output current, or alternatively between the ground reference and the output terminal to get discharged by the load current. The two connections are made by low resistance transistor switches and alternate at a high frequency so that a small voltage change U develops and the power dissipation is low due to equations (7) and (8) in the previous section. The input delivers the load current only at half time.
CS代写|数字硬件系统代写Digital Hardware System代考|CHIP TECHNOLOGY
Since the late 1960 s, composite circuits with several interconnected transistors have been integrated onto a silicon ‘chip’ and been packed into appropriate carriers supplying leads to the inputs and outputs of the circuit (and to the power supply). Since then the transistor count per chip has raised almost exponentially. At the same time, the dimensions of the individual transistors were reduced by more than two orders of magnitude. For the gate lengths the values decreased from $10 \mu \mathrm{m}$ in 1971 to $0.1 \mu \mathrm{m}$ in 2001. The first families of bipolar and CMOS integrated logic functions used supply voltages of $5 \mathrm{~V}$ and above. A $100 \mathrm{~mm}^2$ processor chip filled with a mix of random networks of gates and registers and some memory can hold up to $5^* 10^7$ transistors in $0.1 \mu$ CMOS technology. For dedicated memory chips the densities are much higher (see section 2.2.2).
The technology used for a chip and characterized by the above feature size parameter $s$ determines the performance level of a chip to a high degree. If a single-chip digital system or a component such as a processor is reimplemented in a smaller feature size technology, it becomes cheaper, faster, consumes less power, and may outperform a more efficient design still manufactured using the previous technology. Roughly, the thickness of the gate insulators is proportional to $\mathrm{s}$. The supply voltage and the logic levels need to be scaled proportional to $\mathrm{s}$ in order to maintain the same levels for the electrical fields. For a given chip area, the total capacitance is proportional to $\mathrm{s}^{-1}$, the power dissipation $\mathrm{P}=\mathrm{U}^2 \mathrm{Cf}$ (formula (8) in 2.1.3) for an operating frequency $\mathrm{f}$ hence proportional to $\mathrm{s}$, and $\mathrm{f}$ can be raised proportional to $\mathrm{s}^{-1}$ for a fixed power level. At the same time, the gate density grows with $\mathrm{s}^{-2}$.
A problem encountered with highly integrated chips is the limitation of the number of i/o leads to a chip package. Whereas early small-scale integrated circuits had pin counts of 8-16, pin counts can now range up to about 1000 , but at considerable costs for the packages and the circuit boards. For chips with up to 240 leads surface-mount quadratic flat packages (QFP) are common from which the leads extend from the borders with spacing as low as $1 / 2 \mathrm{~mm}$. To reduce the package sizes and to also support higher i/o counts, ball grid array (BGA) packages have become common where the leads (tiny solder balls) are arranged in a quadratic grid at the bottom side of the package and thus can fill out the entire area of the package. While a 240 pin QFP has a size of $32 \times 32 \mathrm{~mm}$, a BGA package with the same lead count only requires about $16 \times 16 \mathrm{~mm}$. For the sake of reduced package and circuit board costs, chips with moderate pin counts are desirable. Chips are complex hardware modules within a digital system. Generally, the module interfaces within a system should be as simple as possible. The data codes exchanged between the chips may be much wider than the number of signal lines between them anyhow by using serial data transfers in multiple time steps.
数字硬件系统代写
CS代写|数字硬件系统代写 Digital Hardware System代考|Pulse Generation and Interfacing
除了计算构建块及其控制之外, 数字系统还需要一些辅助信号, 如上电复位信号和时钟源, 这些 信号必须由适当的电路生成, 并且需要与外界连接, 读取开关和驱动负载. 在本节中, 将介绍一些 提供这些功能的基本电路。输入和输出模拟信号的接口将在第 8 章中介绍。有关电路设计的更多 详细信息, 请参阅 [19]。
运行数字系统 (和大多数其他电子电路) 所需的最基本信号是提供所需电流的稳定直流电源, 典 型电源电压为 $5.0 \mathrm{~V}, 3.3 \mathrm{~V}$ 用于驱动芯片外部信号的门以及另外较低的电压, 例如
$2.5 \mathrm{~V}, 1.8 \mathrm{~V}, 1.5 \mathrm{~V}$, 和 $1.2 \mathrm{~V}$ 用于最新芯片中的存储器接口和电路。在许多应用中, 需要为不 同的功能提供这些电压中的几个。为了在高频下实现低阻抗, 电源信号需要连接到靠近整个系统 负载点的接地电容器。
典型的电源设计是首先提供来自电池或来自电池的末稳压直流电压 $\mathrm{AC}$ 出口并通过线性或开关稳 压器电路。
稳压器可从 7-20V 范围内的输入输出平滑且精确的 $5 \mathrm{~V} \mathrm{DC}$, 并带有叠加的 AC 纹波, 这些稳压器 可用作标准集成 3 端子电路。输出端提供的电流通过调节器内的功率晶体管从输入端传递给它。 对于高于输入电压 $10 \mathrm{~V}$, 这个晶体管消耗的功率比由它馈电的数字电路消耗的功率更多。开关稳 压器使用高频开关的电感 (范围从 $100 \mathrm{kHz}$ 对几个 $\mathrm{MHz}$ ) 首先存储来自输入的能量, 然后将其以 所需的电压电平传送到输出。它实现了更高的效率（约 $90 \%$, 即自身仅消耗总功率的一小部分） 和较大的输入范围。开关稳压器也可用于将低电池电压转换为高电压 (图 2.28)。这些开关由具 有极低电阻的 $\mathrm{n}$ 沟道和 $\mathrm{p}$ 沟道功率 MOS 晶体管实现 (一些 $0.1 \Omega$ ). 晶体管开关由数字信号接制。 单个和多个稳压器可用作包括功率晶体管的集成电路。
一种导出电压的高效电压转换器 $\Theta / 2$ 从电源电压 $\Theta$ 可以通过仅使用开关电容器构建, 该电容器连 接在输入和输出端子之间以通过输出电流充电, 或者连接在接地参考和输出端子之间以通过负载 电流放电。这两个连接由低电阻晶体管开关制成, 并以高频交替, 因此会产生小的电压变化 $U$, 并且由于上一节中的等式 (7) 和 (8), 功耗较低。输入仅在一半时间提供负载电流。
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自 20 世纪 60 年代后期以来, 具有多个互连晶体管的复合电路已集成到硅“芯片”上, 并封装到适 当的载体中, 为电路的输入和输出 (以及电源) 提供引线。从那时起, 每个芯片的晶体管数量几 乎呈指数增长。同时, 单个晶体管的尺寸减少了两个数量级以上。对于栅极长度, 值从 $10 \mu \mathrm{m}$ 1971年至 $0.1 \mu \mathrm{m} 2001$ 年, 第一批双极和 CMOS 集成逻辑功能使用的电源电压为 $5 \mathrm{~V}$ V上。A $100 \mathrm{~mm}^2$ 处理器芯片充满了门和喧存器的随机网络以及一些内存可以容纳 $5^* 10^7$ 晶体管在 $0.1 \mu$ 互补金属氧化物半导体技术。对于专用内存芯片, 密度要高得多 (请参阅第 2.2.2 节)。
以上述特征尺寸参数为特征的用于芯片的技术 $s$ 在很大程度上决定了芯片的性能水平。如果单芯 片数字系统或处理器等组件以更小的特征尺寸技术重新实现, 它会变得更便宜、更快、功耗更 低, 并且可能优于仍然使用以前的技术制造的更高效的设计。粗略地说, 栅极绝缘体的芓度与s. 电源电压和逻辑电平需要按比例缩放 $\mathrm{s}$ 为了保持电场的相同水平。对于给定的芯片面积, 总电容与 $\mathrm{s}^{-1}$, 功耗 $\mathrm{P}=\mathrm{U}^2 \mathrm{Cf}$ (2.1.3中公式 (8)) 为工作频率f因此成正比 $\mathrm{s}$, 和f可以按比例提高 $\mathrm{s}^{-1}$ 对于固定的功率电平。同时, 栅极密度随着 $\mathrm{s}^{-2}$.
高度集成的芯片遇到的一个问题是芯片封装的 I/O 引线数量的限制。早期的小型集成电路的引脚 数为 8-16, 而现在的引脚数可达 1000 左右, 但封装和电路板的成本相当高。对于多达 240 根引 线的芯片, 表面贴装二次扁平封装 (QFP) 很常见, 引线从边界延伸, 间距低至 $1 / 2 \mathrm{~mm}$. 为了减 小封装尺寸并支持更高的 $i / o$ 数量, 球栅阵列 (BGA) 封装变得很普遍, 其中引线 (微小焻球) 在 封装底部以二次方网格排列, 因此可以填充出包的整个区域。而 240 针 QFP 的尺寸为 $32 \times 32 \mathrm{~mm}$, 具有相同引线数的 BGA 封装只需要大约 $16 \times 16 \mathrm{~mm}$. 为了降低封装和电路板成 本, 需要具有适中引脚数的芯片。芯片是数字系统中复杂的硬件模块。通常, 系统内的模块接口 应尽可能简单。通过在多个时间步长中使用串行数据传输, 芯片之间交换的数据代码可能比它们 之间的信号线数量要宽得多。
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微观经济学代写
微观经济学是主流经济学的一个分支，研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富，各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。
线性代数代写
线性代数是数学的一个分支，涉及线性方程，如：线性图，如：以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。
博弈论代写
现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼（John von Neumann）提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理，这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后，1944年，他与奥斯卡-莫根斯特恩（Oskar Morgenstern）共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书，该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论，使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。
微积分代写
微积分，最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”，是对连续变化的数学研究，就像几何学是对形状的研究，而代数是对算术运算的概括研究一样。
它有两个主要分支，微分和积分；微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率，而积分涉及数量的累积，以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系，它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。
计量经济学代写
什么是计量经济学？
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用，使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设，并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验，然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。
根据你是对测试现有理论感兴趣，还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣，计量经济学可以细分为两大类：理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。
MATLAB代写
MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中，其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括：数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发，包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统，其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题，尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题，而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问，这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展，得到了许多用户的投入。在大学环境中，它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域，MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要，工具箱允许您学习和应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数（M 文件）的综合集合，可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。