現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與通訊系統(tǒng)電子設(shè)備中廣泛使用了數(shù)字信號(hào)處理專(zhuān)用集成電路，它們主要用于數(shù)字信號(hào)傳輸中所必需的濾波、變換、加密、解密、編碼、解碼、糾檢錯(cuò)、壓縮、解壓縮等操作。這些處理工作從本質(zhì)上說(shuō)都是數(shù)學(xué)運(yùn)算。從原則上講，它們完全可以用計(jì)算機(jī)或微處理器來(lái)完成。這就是為什么我們常用C、Pascal 或匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，以研究算法的合理性和有效性的道理。

　　在數(shù)字信號(hào)處理的領(lǐng)域內(nèi)有相當(dāng)大的一部分工作是可以事后處理的。我們可以利用通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)處理這類(lèi)問(wèn)題。如在石油地質(zhì)調(diào)查中，我們通過(guò)鉆探和一系列的爆破，記錄下各種地層的回波數(shù)據(jù)，然后用計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，去除噪聲等無(wú)用信息，最后我們可以得到地層的構(gòu)造，從而找到埋藏的石油。因?yàn)榈貙硬粫?huì)在幾年內(nèi)有明顯的變化，因此花幾十天的時(shí)間把地層的構(gòu)造分析清楚也能滿足要求。這種類(lèi)型的數(shù)字信號(hào)處理是非實(shí)時(shí)的，用通用的計(jì)算機(jī)就能滿足需要。

　　還有一類(lèi)數(shù)字信號(hào)處理必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，如在軍用無(wú)線通信系統(tǒng)和機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)中我們常常需要對(duì)檢測(cè)到的微弱信號(hào)增強(qiáng)、加密、編碼、壓縮，在接收端必須及時(shí)地解壓縮、解碼和解密并重現(xiàn)清晰的信號(hào)。我們很難想象用一個(gè)通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成這項(xiàng)工作，因此，我們不得不自行設(shè)計(jì)非常輕便小巧的高速專(zhuān)用硬件系統(tǒng)來(lái)完成該任務(wù)。

　　有的數(shù)字信號(hào)處理對(duì)時(shí)間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成必須的運(yùn)算。我們必須為這樣的運(yùn)算設(shè)計(jì)專(zhuān)用的硬線邏輯電路，這可以在高速FPGA 器件上實(shí)現(xiàn)或制成高速專(zhuān)用集成電路。這是因?yàn)橥ㄓ梦⑻幚砥餍酒菫橐话隳康亩O(shè)計(jì)的，運(yùn)算的步驟必須通過(guò)程序編譯后生成的機(jī)器碼指令加載到存貯器中，然后在微處理器芯片控制下，按時(shí)鐘的節(jié)拍，逐條取出指令、分析指令，然后執(zhí)行指令，直至程序

　　的結(jié)束。微處理器芯片中的內(nèi)部總線和運(yùn)算部件也是為通用的目的而設(shè)計(jì)，即使是專(zhuān)為信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的通用微處理器，因?yàn)樗耐ㄓ眯裕膊豢赡転槟骋粋€(gè)特殊的算法來(lái)設(shè)計(jì)一系列的專(zhuān)用的運(yùn)算電路，而且其內(nèi)部總線的寬度也不能隨意改變，只有通過(guò)改變程序，才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)特殊的算法。因而其運(yùn)算速度就受到限制。

　　本章的目的是想通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算（Computing）、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程語(yǔ)言和程序、體系結(jié)構(gòu)和硬線邏輯等基本概念的介紹，了解算法與硬線邏輯之間的關(guān)系從而引入利用Verilog HDL 硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的概念和方法。向讀者展示一種九十年代才真正開(kāi)始在美國(guó)等先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家逐步推廣的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。借助于這種方法，在電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化仿真和綜合工具的幫助下，只要我們對(duì)并行的計(jì)算結(jié)構(gòu)有貢獻(xiàn)。

　　大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)制造技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，近三十年來(lái)，各自得到了迅速的發(fā)展。這兩個(gè)表面上看來(lái)沒(méi)有什么關(guān)系的技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵸|(zhì)上是緊密相關(guān)的。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)往往要進(jìn)行一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)的處理，并且又有實(shí)時(shí)響應(yīng)的要求，它們通常是由高速專(zhuān)用數(shù)字邏輯系統(tǒng)或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理器所構(gòu)成，電路是相當(dāng)復(fù)雜的。因此只有在高速大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)制造技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，才有可能實(shí)現(xiàn)真正有意義的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的要求不斷提高，也推動(dòng)了高速大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)制造技術(shù)的進(jìn)步?，F(xiàn)代專(zhuān)用集成電路的設(shè)計(jì)是借助于電子電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具完成的。學(xué)習(xí)和掌握硬件描述語(yǔ)言（HDL）是使用電子電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具的基礎(chǔ)。