8 η Θεµατική Ενότητα : Εισαγωγή στις Γλώσσες Περιγραφής Υλικού: Μοντέλα Συνδυαστικών Κυκλωµάτων

Transcript

1 8 η Θεµατική Ενότητα : Εισαγωγή στις Γλώσσες Περιγραφής Υλικού: Μοντέλα Συνδυαστικών Κυκλωµάτων

2 Εισαγωγή Η λογική που περιγράφεται σε ένα module µπορεί να περιγραφεί µε διάφορα στυλ Μοντελοποίηση σε επίπεδο πυλών Μοντελοποίηση συµπεριφοράς µε always Μοντελοποίηση ροής δεδοµένων µε την assign 2

3 Μοντελοποίηση Πυλών Το µοντέλο πυλών αποτελεί µία περιγραφή του δικτυώµατος πυλών µε κείµενο Πρωταρχικές Πύλες (primitives) and nand or nor xor xnor not buf Μονής εξόδου / πολλαπλών εισόδων Μονής εισόδου / πολλαπλών εξόδων 3

4 Μοντελοποίηση Πυλών Σε όλους τους τύπους περιγραφών χειριζόµαστε διανύσµατα (vectors) D[2]: η θέση 2 output [0: 3] D; wire [7: 0] SUM SUM[2:0] τα τρία λιγότερο σηµαντικά ψηφία του SUM Πιο σηµαντικό ψηφίο είναι το αριστερότερο πάντα Το λιγότερο σηµαντικό ψηφίο είναι το δεξιότερο πάντα 4

5 Παράδειγµα: Αποκωδικοποιητής 2 σε 4 A_not B_not enable_not 5

6 Ιεραρχική Σχεδίαση Πολλαπλά modules συνδυάζονται σε ιεραρχικές περιγραφές Top - Down Bottom - Up A C A B C B A C A B C B 6

7 Ιεραρχική Σχεδίαση 7

8 Ιεραρχική Σχεδίαση Δηλώνονται ως wires Στιγµιότυπα Ιεραρχική Σχεδίαση 8

9 Πύλες Τριών Καταστάσεων Οι έξοδοι τους µπορούν να βραχυκυκλωθούν bufif1, bufif0 notif1, notif0 gate name (output, input, control) 9

10 Πύλες Τριών Καταστάσεων Δήλωση πολλαπλών οδηγών Βραχυκυκλωµένη έξοδος 10

11 Μοντελοποίηση Ροής Δεδοµένων Χρήση τελεστών σε δυαδικά δεδοµένα Σε διανύσµατα δίνουν διαφορετικά αποτελέσµατα ~(1010) = (0101),!(1010) = 0 Χρησιµοποιούνται µαζί µε το assign πάνω σε net Τα net φέρουν λογικές τιµές 11

12 Μοντελοποίηση Ροής Δεδοµένων assign Y = (A && S) (B && S) ανάθεση and or and! 12

13 Μοντελοποίηση Ροής Δεδοµένων Αθροιστής 4 ψηφίων Περιγράφει την συνάρτηση και όχι την δοµή Τελεστής συννένωσης Τελούµενα διαφορετικού µήκους 13

14 Μοντελοποίηση Ροής Δεδοµένων Συγκριτής 4 ψηφίων Το σχηµατικό προκύπτει µε την διαδικασία της σύνθεσης Τελεστής σύγκρισης (ισότητας) 14

15 Μοντελοποίηση Ροής Δεδοµένων Πολυπλέκτης 2 σε 1 Τελεστής επιλογής?: if (select = 1) then m_out = A else m_out = B 15

16 Μοντελοποίηση Συµπεριφοράς Περιγράφει κυκλώµατα σε αλγοριθµικό επίπεδο Αναπαριστάνει κυκλώµατα σε λειτουργικό και αλγοριθµικό επίπεδο (event list) Η ανάθεση γίνεται υποχρεωτικά σε µεταβλητή τύπου reg Καθορίζει πότε θα εκτελεστεί το always statement Δεν ανανεώνεται αυτόµατα αλλά κρατά την τιµή του µέχρι να επανεκτελεστεί το always Απαιτεί αλλαγή τιµής ενός στοιχείου της λίστας 16

17 Μοντελοποίηση Συµπεριφοράς Πολυπλέκτης 2 σε 1 Έξοδος τύπου reg Λίστα ευαισθησίας Η µοντελοποίηση ροής δεδοµένων είναι προτιµότερη στα συνδυαστικά κυκλώµατα 17

18 Μοντελοποίηση Συµπεριφοράς Δυαδικοί αριθµοί των 2 δυαδικών ψηφίων Πολυπλέκτης 4 σε 1 (συντακτικό ) d' : decimal, o' : octal, h' : hexadecimal Ο έλεγχος γίνεται µε την σειρά Χωρίς καθορισµό µεγέθους θεωρείται αυτόµατα ίσο µε 32 δυαδικά ψηφία Επιλογή default για τις υπόλοιπες τιµές 18

19 Φτιάχνοντας ένα Test Bench Test Bench: µία περιγραφή HDL για την παραγωγή και εφαρµογή εισόδων σε ένα κύκλωµα, και την παρακολούθηση των αποκρίσεων Διευκολύνει τον έλεγχο ενός κυκλώµατος Χρησιµοποιεί το initial αντί για το always Απαιτεί διεξοδική εφαρµογή εισόδων και ανάλυση αποκρίσεων Είναι ιδιαίτερα περίπλοκο σαν περιγραφή Δεν συντίθεται 19

20 Εφαρµογή Εισόδων 10 units µετά το προηγούµενο γεγονός Χρόνος : 30 units Εκτελείται µόνο µία φορά Το D λαµβάνει όλες τις δυνατές δυαδικές τιµές 3 ψηφίων ανά 10 µονάδες χρόνου 20

21 Μοντέλο Test Bench Τα σήµατα που δίνονται σαν είσοδοι είναι τύπου reg Δεν έχει εισόδους / εξόδους Έξοδοι του module που ελέγχεται 21

22 Μοντέλο Test Bench 22

23 Δυνατότητες Προβολής Αποτελεσµάτων Σύνταξη: Task-name (format specification, argumentlist) $display ("%d %b %b", C, A, B) Παρακάµπτει τα αρχικά κενά $display ("time = %0d A = %b B = %b", $time, A, B) time = 3 A = 10 B = 1 23

24 Παράδειγµα Έξοδοι προς παρακολούθηση Είσοδοι δεδοµένων Πλήρης Έλεγχος: Select, A, B Επιλογή µίας εισόδου και θέση της άλλης στην συµπληρωµατική της τιµή

25 Παράδειγµα Παρακολουθεί τα σήµατα και εκτυπώνει τις τιµές σε κάθε αλλαγή σήµατος 25

26 Παράδειγµα