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PublicouWilliam Sena Alterado mais de 9 anos atrás
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Hardware Description Language Aula 2 Prof. Afonso Ferreira Miguel, MSc
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Digital System Design Functional Design Register Transfer Level Design Logic Design Circuit Design Physical Design Description for Manufacture Behavioral Simulation RTL Simulation Requirements Timing Simulation/Circuit Analysis Logic Simulation Design Rule Checking
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Digital System Design Modelo de negócio: Retorno x Tempo
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Digital Logic Circuit Definitions MOS: metal-oxide-silicon (primeira tecnologia); TTL: transistor–transistor logic; CMOS: complementary MOS; Gates: unidade de medida de densidade de CIs (two- input NAND gate/ four CMOS transistors); SSI, MSI, LSI, VLSI: Small, Medium, Large, Veri Large Scale Integration (de portas TTL/CMOS até processadores 64 bits); ULSI: Ultra Large Scale Integration;
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Digital Logic Circuit Definitions ASIC (“a-sick”) application-specific integrated circuit :different types of ICs different types of applications; (sometimes called ASSPs) not ASICs: memory chips ROMs, DRAM, and SRAM; microprocessors; TTL or TTL-equivalent ICs at SSI, MSI, and LSI levels; are ASICs: a chip for a toy bear that talks; a chip for a satellite; a chip designed to handle the interface between memory and a microprocessor for a workstation CPU; and a chip containing a microprocessor as a cell together with other logic. “If you can find it in a data book, then it is probably not an ASIC, but there are some exceptions.”
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Digital Logic Circuit Definitions PLD: Programmable logic devices PLD SPLD HCPLD FPGACPLD PLAPAL Simple PLD High Capacity PLD Programmable Logic Array Programmable Array Logic Complex PLD Field Programmable Gate Array
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Digital Logic Circuit Definitions PLD > SPLD –ROM, PROM, EPROM, EEPROM
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Digital Logic Circuit Definitions PLD > SPLD > PLA (programmable-logic-array): may be configure or programmed to create a part customized to a specific application Gera funções do tipo SDP – Soma de Produto
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Digital Logic Circuit Definitions
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PLD > SPLD > PAL ( programmable-array-logic ) Também gera funções na forma SDP; Tecnologia + barata que a PLA, pois são programados apenas as colunas (termos de produto);
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Digital Logic Circuit Definitions Tecnologia para interconexão lógica –MASC; –Fuse; –Anti-fuse; –open gate (UV-EPROM); –EEPROM; –FLASH; –SRAM.
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Digital Logic Circuit Definitions PLD > HCPLD > CPLD: Complex PLD (multiple interconnected SPLDs).
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Digital Logic Circuit Definitions PLD > HCPLD > FPGA: Field programmable gate array Logic Block I/O Block Interconnect
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Digital Logic Circuit Definitions PLD > HCPLD > FPGA: Field programmable gate array
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Digital Logic Circuit Implementation options Componentes SSI, MSI, LSI –Custo elevado devido ao grande número de peças; –Tempo de primeira falha muito pequeno. Full-custom VLSI devices (ASIC); FPGAs.
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Digital Logic Circuit Implementation ASIC vs. FPGA –ASIC + Lower cost per function for high volume + Better functional fit - Design Time - Nonrecurring engineering cost –FPGA + Short design cycle + Lower cost per function at low volume - Area penalty - Slower performance
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Digital Logic Circuit Implementation ASIC vs. FPGA Less expensive at low volume Volume Cost Nonrecurring engineering cost FPGA ASIC
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Digital Logic Circuit Implementation FPGA Applications –Glue Logic (replace SSI and MSI parts); –Prototype design; –Dynamic reconfiguration (ISP); –Rapid turnaround; –Emulation; –Custom computing.
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HDL - Introdução O mundo antes das HDLs
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HDL - Introdução Tradicional x HDLs Conversão manual da descrição do projeto
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HDL - Introdução HDL - benefícios Aplicado a vários níveis de abstração (Interoperability); Reutilização de código; Independente de tecnologia - Application-specific Integrated Circuits (ASICs); - Simple Programmable Logic Devices (SPLDs); - Complex PLDs (CPLDs); - Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs).
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HDL - Linguagens As HDLs mais conhecidas –VHDL –Verilog HDL –AHDL –Abel HDL –PHDL –Handel-C (http://www.celoxica.com)
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HDL - Ferramentas Algumas ferramentas para HDL (síntese e simulação) –MAXPLUS II –QUARTUS –Verilog Mode –Cypress Warp –Silos Verilog HDL –Active-HDL –Model-Sim –Synopsys –Fusion/ViewSim
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AHDL – Design Tools MAXPLUS II QUARTUS II Exclusivamente
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AHDL Modularização
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AHDL Assinatura (Subdesignd Section)
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AHDL Assinatura (Subdesignd Section)
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AHDL Implementado funções lógicas
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AHDL Pontos intermediários (NÓS)
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AHDL Exercício 1 Implementar e simular um Semi-Somador e um Somador-Completo no ambiente Quartus II. Lembrando... Semi somador: S = A XOR B C = A AND B Somador Completo S = (A XOR B) XOR Cin Cout = ((A XOR B) AND Cin) OR (A AND B)
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AHDL Criando o símbolo de um projeto Tools > Create Symbol Files for Entities in Current File
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AHDL Truth Table ABSC 0000 0110 1010 1101
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AHDL Exercício 2 –Modificar o Somador-Completo para utilizar Truth Table; –Criar o símbolo deste módulo; –Criar um Block Diagram (chamado de SOMA) e incluir um Semi-Somador e dois Somadores- Completos para implementar a função de soma de 3 bits: –entradas: A2,A1,A0 e B2,B1,B0; –saídas: Cout, S2,S1,S0. –Compilar e simular o circuito final;
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AHDL Incluindo módulos em um arquivo AHDL 1)Abrir arquivo SemiSomador; 2)Tools > Create AHDL Include Files for Entities in Current File; 3)Repetir para o arquivo SomadorCompleto; 4)Incluir no arquivo destino a diretiva “include “nome_do_arquivo.inc”; 5)Adicionar módulos importados na seção Variable.
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AHDL Array –Entradas e saídas podem ser vetores –Módulos podem ser vetores também
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AHDL Array –As atribuições devem ser com índice
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AHDL Operação com vetores –Vetores podem ser operados entre vetores do mesmo tamanho... –ou com um bit.
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AHDL Concatenando bits em vetores –Os parênteses podem ser utilizados para concatenar vetores
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AHDL Exercício 3 Implementar e simular um circuito que multiplique dois valores de 4 bits (A[3..0] e B[3..0]) gerando um resultado de 8 bits (S[7..0]). Lembrando...
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