Περιγραφή Κυκλωμάτων με χρήση της VHDL. Εισαγωγικές έννοιες για σχεδιασμό με τη VHDL



Σχετικά έγγραφα
Περιγραφή Κυκλωμάτων με χρήση της VHDL. Δομική περιγραφή και περιγραφή Μηχανών Πεπερασμένων Καταστάσεων

Περιγραφή Κυκλωμάτων με χρήση της VHDL. Οντότητες και συντρέχουσες δηλώσεις

Μοντέλα. χαρακτηριστικά χωρίς να συνοδεύεται από λεπτοµέρειες.

ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο Ένα συνδυαστικό κύκλωµα µπορεί να περιγραφεί από: Φεβ-05. n-είσοδοι

Εργαστήριο Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών Ι. Εισαγωγή στη VHDL

Εργαστήριο Οργάνωσης Η/Υ. Δαδαλιάρης Αντώνιος

Περιγραφή Κυκλωμάτων με χρήση της VHDL. Καταχωρητές και χρονισμός με ρολόι

Εισαγωγή Η VHDL υποστηρίζει τους εξής τρείς βασικούς και διαφορετικούς τρόπους περιγραφής

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΟ ΕΓΧΕΙΡΙ ΙΟ ΓΙΑ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΓΛΩΣΣΑΣ VHDL

Εισαγωγή στη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL. Γενικά χαρακτηριστικά, σύνταξη και τύποι. Ψηφιακή Σχεδίαση µε CAD ΙΙ - ιάλεξη 1 -

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

H γλώσσα περιγραφής κυκλωµάτων VHDL

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο

Σχεδίαση Υπολογιστικών

Εισαγωγή στη VHDL Υλοποίηση στο Quartus

Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο

Πτυχιακή Εργασία Σχεδίαση κυκλωμάτων επικοινωνίας με απλές οθόνες, με τη γλώσσα VHDL και υλοποίηση στις αναπτυξιακές πλακέτες LP-2900 και DE2.

Συστήματα VLSI. Εισαγωγή. Γιώργος Δημητρακόπουλος. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Άνοιξη 2014

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση. Ενότητα 13: Εισαγωγή στην VHDL

7 η Θεµατική Ενότητα : Εισαγωγή στις Γλώσσες Περιγραφής Υλικού

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Καταχωρητές 1

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Behavioral & Mixed VHDL Architectures Finite State Machines in VHDL

Behavioral & Mixed VHDL Architectures Finite State Machines in VHDL

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

26-Nov-09. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασμός, Χειμερινό Εξάμηνο Καταχωρητές 1. Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ

Σύνθεση Ψηφιακών Συστηµάτων. Χ. Καβουσιανός

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Παράδειγµα: Καταχωρητής 2-bit. Καταχωρητής 4-bit. Μνήµη Καταχωρητών

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 15: Καταχωρητές (Registers)

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Συνδυαστικά Κυκλώµατα. 3.2 Σχεδιασµός Συνδυαστικής Λογικής 3.3 ιαδικασία Ανάλυσης 3.4 ιαδικασία Σχεδιασµού.

Structural VHDL. Structural VHDL

VHDL Εισαγωγικές έννοιες

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ - VHDL ΑΝΤΩΝΗΣ ΠΑΣΧΑΛΗΣ

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων. Ενότητα: ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ - ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

Εισαγωγή στα κυκλώµατα CMOS 2

Περιεχόμενα. Πρόλογος... XI. Κεφάλαιο 1. Συστήματα Βασισμένα σε FPGA Κεφάλαιο 2. Τεχνολογία VLSI Εισαγωγή Βασικές Αρχές...

Σχεδίαση µε CAD tools

Εισαγωγή στη Γλώσσα VHDL

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Ακολουθιακός Κώδικας

Εισαγωγή στον έλεγχο ορθής λειτουργίας ψηφιακών συστημάτων. Δημήτρης Νικολός, Τμήμα Μηχ. Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, Παν.

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Πτυχιακή Εργασία. Σχεδίαση Εφαρμογών Ψηφιακών Συστημάτων Με Τη Γλώσσα VHDL

σφαλμάτων Δημήτρης Νικολός, Τμήμα Μηχ. Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, Παν. Πατρών

Ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα

Μοντελοποίηση Λογικών Κυκλωμάτων

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

Ενότητα 6 ΑΝΑΛΥΣΗ & ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΟΛΛΩΝ ΕΠΙΠΕΔΩΝ

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων, Χειμερινό Εξάμηνο Νοε-09. Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ

Library, package και subprograms

1 Περίληψη Η εργασία έγινε στα πλαίσια του μαθήματος των Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Συστημάτων με σκοπό αρχικά την εκμάθηση της γλώσσας VHDL (Very High Spe

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Ακολουθιακή Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Προσοµοίωση Συστηµάτων µε VHDL. (Peter Ashenden, The Students Guide to VHDL)

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Εργαστήριο Οργάνωσης Η/Υ. Δαδαλιάρης Αντώνιος

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

Ακολουθιακές εντολές. (Peter Ashenden, The Students Guide to VHDL)

Εισαγωγή στη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL. Βασικές εντολές και η περιγραφή συνδυαστικών κυκλωµάτων. Ψηφιακή Σχεδίαση µε CAD ΙΙ - ιάλεξη 2 -

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 9: Flip-Flops

Πανεπιστήµιο Κύπρου DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE

VHDL. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο Απλό παράδειγµα: Entity. Μοντελοποίηση. Απλό παράδειγµα:αρχιτεκτονική. Στοιχεία γλώσσας VHDL

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μονάδες Μνήμης και Διατάξεις Προγραμματιζόμενης Λογικής

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Μηχανές Πεπερασμένων Καταστάσεων

6 η Θεµατική Ενότητα : Σχεδίαση Συστηµάτων σε Επίπεδο Καταχωρητή

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Πακέτα και Συστατικά Στοιχεία (Υποκυκλώματα)

Φόρμα Σχεδιασμού Διάλεξης (ημ/α:15/10/07, έκδοση:0.1 ) 1. Κωδικός Μαθήματος : 2. Α/Α Διάλεξης : 1 1. Τίτλος : 1. Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 Συµπληρωµατική ΔΙΑΛΕΞΗ 14: Περιγραφή Ακολουθιακών Κυκλωµάτων στη VHDL

4/10/2008. Εισαγωγή στη σχεδίαση συστημάτων VLSI. Περιεχόμενα μαθήματος. Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βιβλιογραφία. Ψηφιακά συστήματα.

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2016

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2016

Στο σχήμα 3.1 δίνεται μια μονάδα επεξεργασίας δεδομένων σταθερής υποδιαστολής που εκτελεί οποιαδήποτε από τις κάτωθι εντολές σε ένα κύκλο ρολογιού.

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. Verification

ΑΣΚΗΣΗ 9. Tα Flip-Flop

VHDL Introduction. Subtitle

Βασικές οµές Μοντελοποίησης. (Peter Ashenden, The Students Guide to VHDL)

Κεφάλαιο 4 ο Σχεδίαση Κυκλωμάτων με χρήση της γλώσσας VHDL

ΑΣΚΗΣΗ 1η ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ QUARTUS II ΤΗΣ ALTERA

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Καταστάσεων. Καταστάσεων

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Συνδυαστική Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 18: Διαδικασία Σχεδίασης Ψηφιακών Συστηµάτων - Επανάληψη

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Καταχωρητές και Μετρητές 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Μία μέθοδος προσομοίωσης ψηφιακών κυκλωμάτων Εξελικτικής Υπολογιστικής

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

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Συντρέχων Κώδικας

Μοντελοποίηση Επιπέδου Πύλης. (Peter Ashenden, The Students Guide to VHDL)

Κεφάλαιο 14 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Σχεδιαστικές Μεθοδολογίες 2

Transcript:

Περιγραφή Κυκλωμάτων με χρήση της VHDL Εισαγωγικές έννοιες για σχεδιασμό με τη VHDL

Οργάνωση Παρουσίασης VHDL εισαγωγικές έννοιες Ροή και επίπεδα σχεδιασμού ψηφιακών κυκλωμάτων Μοντελοποίηση Καθυστερήσεων VHDL Υπομονάδες (Components) ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 2

Αντικείμενο του μαθήματος - Εξέταση Αντικείμενο του μαθήματος: Σχεδίαση και σύνθεση ψηφιακών συστημάτων Θέματα του μαθήματος: Περιγραφή και σύνθεση ψηφιακών κυκλωμάτων / συστημάτων με τη γλώσσα VHDL Τεχνολογίες σχεδιασμού ψηφιακών κυκλωμάτων (ASIC, FPGA, CPLDs, Gate Arrays) Εξέταση: Εργασία σχεδιασμού κυκλώματος / συστήματος με χρήση της VHDL ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 3

Εισαγωγή H VHDL είναι μια γλώσσα που χρησιμοποιείται για την περιγραφή και μοντελοποίηση ψηφιακών κυκλωμάτων VHDL: V HSIC Hardware Description Language (VHSIC: Very High Speed Integrated Circuit) Αρχικοποιήθηκε από το DoD (Department of Defense- USA) στις αρχές του 1980 ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 4

Πεδία Εφαρμογής της VHDL Εξομοίωση ορθής λειτουργίας (Simulation) Σύνθεση ψηφιακών κυκλωμάτων (Synthesis) Επιβεβαίωση ορθού σχεδιασμού (Design Verification) Μοντέλα προδιαγραφών (Specification Models) ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 5

Πλεονεκτήματα της γλώσσας VHDL Παγκόσμιο πρότυπο (ΙΕΕΕ 1076-1987, 1076-1993) Υποστήριξη από πληθώρα αναπτυξιακών εμπορικών εργαλείων σχεδιασμού (CAD tools) Εύκολη μεταφορά κυκλωματικών περιγραφών σε διαφορετικά αναπτυξιακά περιβάλλοντα Δυνατότητα περιγραφής κυκλώματος / συστήματος σε διαφορετικά ιεραρχικά επίπεδα Από επίπεδο πύλης μέχρι επίπεδο συστήματος Υποστήριξη εναλλακτικών σχεδιαστικών μεθοδολογιών (Top-down, Bottom-up, Mixed) ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 6

Πλεονεκτήματα της γλώσσας VHDL Ιεραρχική σχεδίαση (Block Diagrams, Components) Επαναχρησιμοποίηση σχεδιασθέντων υπομονάδων (reusable components) Χρήση βιβλιοθηκών με σχεδιασθέντα κυκλώματα Μικρότερος χρόνος ανάπτυξης βελτιωμένων εκδόσεων του κυκλώματος / συστήματος Περιγραφή κυκλώματος/συστήματος ανεξάρτητα από την τεχνολογία υλοποίησης Επαναχρησιμοποίηση υπάρχουσας κυκλωματικής περιγραφής σε διαφορετικές τεχνολογίες Μικρότερος χρόνος ανάπτυξης βελτιωμένων εκδόσεων του κυκλώματος / συστήματος ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 7

Πλεονεκτήματα της γλώσσας VHDL Υποστήριξη συντρέχουσων και ακολουθιακών δομών (concurrent and sequential constructions) Οι περισσότερες γλώσσες (π.χ. C) υποστηρίζουν μόνο ακολουθιακές δομές Οι συντρέχουσες δομές είναι απαραίτητες για την περιγραφή της λειτουργίας του υλικού Εύκολη διαχείριση λαθών και επιβεβαίωση ορθής λειτουργίας Simulation, Error Management, Design Verification ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 8

Gajski and Kuhn's Y - Chart ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 9

Επίπεδο Συστήματος Περιγραφή των προδιαγραφών του συστήματος Δεν απαιτείται πληροφορία χρονισμών Δεν απαιτείται ακριβής καθορισμός της αρχιτεκτονικής του κυκλώματος / συστήματος Δυνατότητα εξομοίωσης και επιβεβαίωσης ορθής λειτουργίας ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 10

Επίπεδο Συμπεριφοράς Αναλυτικότερη περιγραφή της συμπεριφοράς / λειτουργίας του κυκλώματος Καθορισμός των απαιτούμενων αλγορίθμων για την ικανοποίηση των προδιαγραφών του συστήματος Εμπεριέχει πληροφορίες χρονισμού Μη αναλυτικός καθορισμός της αρχιτεκτονικής του κυκλώματος (καταχωρητές, μνήμες, συνδυαστικά κυκλώματα κ.λ.π.) Ένα μοντέλο περιγραφής σε επίπεδο συμπεριφοράς αποτελείται από τα λειτουργικά στοιχεία και τη διασύνδεση αυτών Κάθε λειτουργικό στοιχείο μπορεί να εμπεριέχει περισσότερα του ενός στοιχεία και πληροφορία χρονισμού ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 11

Επίπεδα Καταχωρητή και Πύλης Επίπεδο καταχωρητή (Register Transfer Level-RTL) Περιγραφή του κυκλώματος με χρήση συνδυαστικών κυκλωμάτων, καταχωρητών, μνημών, σύγχρονων και ασύγχρονων μηχανών πεπερασμένων καταστάσεων Επίπεδο Πύλης (Gate/Logic-Level) Περιγραφή του κυκλώματος σε επίπεδο πύλης Χρήση λογικών εξισώσεων (Boolean functions) Χρησιμοποιείται κυρίως για το σχεδιασμό βασικών συνδυαστικών κυκλωμάτων (αθροιστές, πολ/στές κ.λ.π.) Υψηλοί χρόνοι σύνθεσης και εξομοίωσης ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 12

Υποστηριζόμενα επίπεδα σχεδιασμού ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 13

Διάγραμμα ροής σχεδιασμού ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 14

VHDL Τρόποι Περιγραφής Κυκλωμάτων Συμπεριφοράς Ροής Δεδομένων Δομής (Behavioral VHDL) (Data flow VHDL) (Structural VHDL) Και οι τρεις παραπάνω μέθοδοι περιγραφής μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κάθε επίπεδο της ροής σχεδιασμού Καθώς μετακινούμαστε από το επίπεδο συμπεριφοράς στο επίπεδο δομής: Αναλυτικότερη κυκλωματική περιγραφή Καλύτερο έλεγχο της σύνθεσης του κυκλώματος Μεγαλύτερος κώδικας Υψηλότεροι χρόνοι εξομοίωσης ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 15

Behavioral VHDL Χρησιμοποιείται για την μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του κυκλώματος σε υψηλό και αφηρημένο επίπεδο Αλγοριθμική περιγραφή της λειτουργίας του κυκλώματος Δεν περιγράφεται αναλυτικά η κυκλωματική δομή του κυκλώματος Δεν απαιτούνται αναλυτικές λογικές εξισώσεις sum= x+y ; x sum IF (x=1) AND (y=1) carry =1 ; y Half_Adder carry ELSE carry = 0; ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 16

Behavioral VHDL Δυνατότητα εξομοίωσης για επιβεβαίωση ορθής λειτουργίας και κατανόησης (καταρχήν) της λειτουργίας του κυκλώματος Επαλήθευση μέσω back-annotated πληροφορίας, επιτρέπει επιπλέον να γίνει επιβεβαίωση ορθής λειτουργίας με στοιχεία της τεχνολογίας ολοκλήρωσης ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 17

Data Flow VHDL Αναλυτικότερη περιγραφή της λειτουργίας του κυκλώματος Χρήση λογικών εξισώσεων για την μοντελοποίηση της ροής δεδομένων Δυνατότητα εξομοίωσης και επιβεβαίωσης ορθής λειτουργίας sum= x'y OR xy' ; carry= x AND y ; x y Half_Adder sum carry ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 18

Structural VHDL Χρησιμοποιείται για την περιγραφή της διασύνδεσης των δομικών μονάδων του κυκλώματος Οι δομικές μονάδες ποικίλουν από απλές πύλες μέχρι σύνθετα κυκλώματα x x y Half_Adder sum carry Sum y x y Carry ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 19

Structural VHDL Προϋποθέτει την ύπαρξη βιβλιοθήκης από σχεδιασθέντα δομικά στοιχεία και την δυνατότητα χρήσης αυτών x x y Half_Adder sum carry Sum y x y Carry ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 20

Ιεραρχική Σχεδίαση Περιγραφή του κυκλώματος σε διαφορετικά ιεραρχικά επίπεδα Ένας ιεραρχικός σχεδιασμός αποτελείται από υπομονάδες που εμπεριέχουν άλλα υπομονάδες, VHDL κώδικές ή συνδυασμούς αυτών Στόχος: Η ευκολότερη κατανόηση και διαχείριση του σχεδιασμού Η πολυπλοκότητα δεν μειώνεται πάντοτε!!! Αποτέλεσμα: Γρηγορότερη και αποτελεσματικότερη σχεδίαση πολύπλοκων κυκλωμάτων ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 21

Ιεραρχική Σχεδίαση Βασική ιδέα: Απόκρυψη μη χρήσιμης πληροφορίας σε κάθε ιεραρχικό επίπεδο Αρχή του μαύρου κουτιού: Μόνο οι είσοδοι / έξοδοι και η λειτουργία του κάθε component ( συμπεριφορά των εισόδων / εξόδων) είναι ορατές ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 22

Ιεραρχική Σχεδίαση 1 VHDL Περιγραφή Component 1.1 VHDL Περιγραφή Component 1.2 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 VHDL Περιγραφή Component 1.3.2 VHDL Περιγραφή Component 1.3.1 Component 1.3 Component 1 ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 23

Τύποι Καθυστερήσεων Αδράνειας (Inertial delay) Προκαθορισμένος τύπος της VHDL Δυνατότητα καθορισμού καθυστέρησης από το χρήστη Μη μετάδοση μικρής διάρκειας παλμών (spikes) Χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση καθυστερήσεων των components ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 24

Τύποι Καθυστερήσεων Μεταφοράς (Transport delay) Μετάδοση όλων των παλμών ανεξάρτητα του εύρους τους Δυνατότητα καθορισμού καθυστέρησης από το χρήστη Χρησιμοποιείται για μοντελοποίηση διασυνδέσεων Δεν υποστηρίζονται από κανένα εργαλείο σύνθεσης!!! Χρησιμοποιούνται για ανάπτυξη μοντέλων εξομοίωσης ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 25

Inertial / Transport Delay A B A 10 20 30 40 50 60 [ns] b1 b1<=inertial INERTIAL a after a AFTER 10 ns; 10 ns; b2 b2<=transport TRANSPORT a after a 10 AFTER ns; 10 ns; B3 b3<=reject REJECT 4 ns 4 inertial ns INERTIAL a after 10 a AFTER ns; 10 ns; B1 B2 B3 ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 26

Delta Time Χρησιμοποιείται από τον εξομοιωτή για τη χρονοδρομολόγηση συμβάντων Delta delay χρησιμοποιείται όταν δεν ορίζεται άλλος τύπος καθυστέρησης Είναι απειροελάχιστος (infinitesimal) χρόνος μη ορατός από το χρήστη Δεν εισάγει καμία πραγματική καθυστέρηση b<=a; -- Το σήμα b παίρνει την τιμή του a μετά από delta delay ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 27

Delta Time A B & C D A c<=a and b; d<=not c; c <= a AND b; d <= NOT c; B 10 20 30 40 50 60 [ns] 30 ns+1 delta 57 ns+1 delta C D 30 ns+2 delta 57 ns+2 delta ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 28

Delta Time Ποια η τιμή της εξόδου όταν όλες οι πύλες έχουν μηδενική καθυστέρηση? IN: 1->0 1 A B C NAND evaluate first IN : 1->0 A : 0->1 B : 1->0 C : 0->0 AND evaluate first IN : 1->0 A : 0->1 C : 0->1 B : 1->0 C : 1->0 Διαφορετική και μη προβλέψιμη απόκριση της εξόδου Γένεση spike C (0->1->0) στη δεύτερη περίπτωση Η μη προβλέψιμη απόκριση της εξόδου δεν είναι επιθυμητή για τη σωστή μοντελοποίηση της λειτουργίας του κυκλώματος ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 29

Delta Time Συμπεριφορά του κυκλώματος με delta_delay_time (1ns simulation cycle) Scheduling Using Delta_time IN: 1->0 1 A B C Time Delta Event 0ns 1 IN : 1->0 eval. inv 2 A : 0->1 eval. AND, NAND 3 B : 1->0, C : 0->1 eval. NAND 4 C : 0->1 1ns End of Simulation A=1, B=0, C=0 Πλήρης χρονοδρομολόγηση των συμβάντων και σαφής καθορισμός των τιμών των σημάτων στο τέλος του κύκλου εξομοίωσης ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 30

Υπομονάδες - Components Κάθε υπομονάδα αποτελείται από δύο μέρη: Entity - Σήματα εισόδου / εξόδου (in / out ports) Architecture - Περιγραφή της λειτουργίας του είτε σε επίπεδο συμπεριφοράς είτε σε επίπεδο κυκλώματος Entity IN Architecture OUT ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 31

Υπομονάδες - Components Αρχή του μαύρου κουτιού Μόνο η γνώση των σημάτων εισόδου / εξόδου και της συμπεριφοράς αυτών απαιτούνται για τη χρήση ενός component Δεν μας ενδιαφέρει η υλοποίηση του IN Component OUT ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 32

Υπομονάδες - Components Θεμελιώδης έννοια της VHDL. Χρησιμοποιούνται για την περιγραφή της λειτουργίας απλών πυλών μέχρι συστημάτων (π.χ. επεξεργαστή) Αποθήκευση σχεδιασθέντων υπομονάδων σε βιβλιοθήκη και επαναχρησιμοποίηση αυτών ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 33

Υπομονάδες - Components Copy comp X Instance Comp A Comp X Comp X Library Comp B Schematic_Design ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 34

Βιβλιογραφία / άλλες πηγές P. Ashenden, The Designer s Guide to VHDL, Morgan Kaufman Publishers, 1996 S. Sjoholm and L. Lennart, VHDL for Designers, Prentice Hall, 1997 B. Cohen, VHDL Coding Styles and Methodologies, Kluwer Academic Publishers, 1999 Z. Navabi, VHDL-Analysis and Modeling of Digital Systems, Mc Graw-Hill, 1993 VHDL cookbooks of the synthesis tools ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 35

Βιβλιογραφία / άλλες πηγές On-line μαθήματα σε ASIC/VHDL design: http://www.dacafe.com/asics.htm http://www.ecs.umass.edu/ece/vspgroup/burleso n/courses/558/ http://mikro.e-technik.uni-ulm.de/vhdl/anlengl.vhd/html/vhdl-all-e.html http://www.eas.asu.edu/~yong598d/vhdl_links. html ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 36

Βιβλιογραφία / άλλες πηγές Tutorials/Papers: http://www.vhdl.org/fmf/wwwpages/fmf_ecl_m odels_paper.html http://www.bluepc.com/download.html#downloa dtop http://www.symphonyeda.com/products.htm http://www.angelfire.com/electronic/in/vlsi/vhdl.ht ml#vhdl ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 37

Βιβλιογραφία / άλλες πηγές Freeware VHDL/Synthesis tools: http://www-asim.lip6.fr/recherche/alliance/ http://www.bluepc.com/download.html#downloa dtop http://www.symphonyeda.com/products.htm http://www.ececs.uc.edu/~paw/savant/ http://www.aldec.com/downloads/ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 38

Βιβλιογραφία / άλλες πηγές Άλλες πηγές: http://www.ieee.org http://www.acm.org http://www.vhdl.org http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/vhdl/ http://www.eeglossary.com/vhdl.htm http://www.ent.ohiou.edu/~starzyk/network/class /ee514/intro.html ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 39