現代計算機與通訊系統電子設備中廣泛使用了數字信號處理專用集成電路，它們主要用于數字信號傳輸中所必需的濾波、變換、加密、解密、編碼、解碼、糾檢錯、壓縮、解壓縮等操作。這些處理工作從本質上說都是數學運算。從原則上講，它們完全可以用計算機或微處理器來完成。這就是為什么我們常用C、Pascal 或匯編語言來編寫程序，以研究算法的合理性和有效性的道理。

　　在數字信號處理的領域內有相當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算機系統來處理這類問題。如在石油地質調查中，我們通過鉆探和一系列的爆破，記錄下各種地層的回波數據，然后用計算機對這些數據進行處理，去除噪聲等無用信息，最后我們可以得到地層的構造，從而找到埋藏的石油。因為地層不會在幾年內有明顯的變化，因此花幾十天的時間把地層的構造分析清楚也能滿足要求。這種類型的數字信號處理是非實時的，用通用的計算機就能滿足需要。

　　還有一類數字信號處理必須在規定的時間內完成，如在軍用無線通信系統和機載雷達系統中我們常常需要對檢測到的微弱信號增強、加密、編碼、壓縮，在接收端必須及時地解壓縮、解碼和解密并重現清晰的信號。我們很難想象用一個通用的計算機系統來完成這項工作，因此，我們不得不自行設計非常輕便小巧的高速專用硬件系統來完成該任務。

　　有的數字信號處理對時間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規定的時間內完成必須的運算。我們必須為這樣的運算設計專用的硬線邏輯電路，這可以在高速FPGA 器件上實現或制成高速專用集成電路。這是因為通用微處理器芯片是為一般目的而設計的，運算的步驟必須通過程序編譯后生成的機器碼指令加載到存貯器中，然后在微處理器芯片控制下，按時鐘的節拍，逐條取出指令、分析指令，然后執行指令，直至程序

　　的結束。微處理器芯片中的內部總線和運算部件也是為通用的目的而設計，即使是專為信號處理而設計的通用微處理器，因為它的通用性，也不可能為某一個特殊的算法來設計一系列的專用的運算電路，而且其內部總線的寬度也不能隨意改變，只有通過改變程序，才能實現這個特殊的算法。因而其運算速度就受到限制。

　　本章的目的是想通過對數字信號處理、計算（Computing）、算法和數據結構、編程語言和程序、體系結構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系從而引入利用Verilog HDL 硬件描述語言設計復雜的數字邏輯系統的概念和方法。向讀者展示一種九十年代才真正開始在美國等先進的工業國家逐步推廣的數字邏輯系統的設計方法。借助于這種方法，在電路設計自動化仿真和綜合工具的幫助下，只要我們對并行的計算結構有貢獻。

　　大規模集成電路設計制造技術和數字信號處理技術，近三十年來，各自得到了迅速的發展。這兩個表面上看來沒有什么關系的技術領域實質上是緊密相關的。因為數字信號處理系統往往要進行一些復雜的數學運算和數據的處理，并且又有實時響應的要求，它們通常是由高速專用數字邏輯系統或專用數字信號處理器所構成，電路是相當復雜的。因此只有在高速大規模集成電路設計制造技術進步的基礎上，才有可能實現真正有意義的實時數字信號處理系統。對實時數字信號處理系統的要求不斷提高，也推動了高速大規模集成電路設計制造技術的進步。現代專用集成電路的設計是借助于電子電路設計自動化（EDA）工具完成的。學習和掌握硬件描述語言（HDL）是使用電子電路設計自動化（EDA）工具的基礎。