Розробка двійкового суматора на мові VHDL
Синтез двійкового суматора за допомогою програмного пакету Decomposer, для вирішення завдань автоматизованого логічного синтезу цифрових схем з використанням методів багаторівневої декомпозиції та їх реалізації на мікросхемах програмованої логіки.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | украинский |
Дата добавления | 15.03.2014 |
Размер файла | 352,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсова робота
з дисципліни
" Автоматизація проектування комп'ютерних систем "
На тему:
«Розробка двійкового суматора на мові VHDL»
Львів 2014
Анотація
У даній роботі показані основні принципи формування логічної послідовності двійкового суматора. Синтезовано суматор за допомогою пакету Decomposer, описано суматор на мові VHDL. А також було використано систему наскрізного проектування - програмні засоби WebPACK ISE.
Технічне завдання
В курсовій роботі розробити двійковий суматор на мові VHDL, синтезувати суматор за допомогою програмного пакету Decomposer, який призначений для вирішення завдань автоматизованого логічного синтезу цифрових схем з використанням методів багаторівневої декомпозиції та їх реалізації на мікросхемах програмованої логіки.
Завдання виконати в такій послідовності:
1. Сформувати логічну послідовність;
2. Синтезувати суматор;
3. Описати суматор на мові VHDL;
4. Зробити порівняльний аналіз використовуваних ресурсів для різних варіантів реалізації схеми;
5. Провести покриття блоків.
Вступ
В даний час відомо безліч методів синтезу комбінаційних логічних схем (КЛС). Практично всі вони включають наступні етапи:
1. Формальний опис поведінки КЛС за допомогою таблиці істинності;
2. Отримання досконалих диз'юнктивних нормальних форм (ДДНФ) для всіх власних функцій КЛС;
3. Мінімізація ДДНФ з використанням аналітичних (Квайна-Мак-Класки) або графічних (карт Карно, діаграм Вейча) методів;
4. Перехід за допомогою формальної процедури від системи мінімізованих формул до графічного зображення схеми на елементах «І », «АБО» і « НЕ».
Такий підхід склався історично, оскільки цифрові пристрої спочатку реалізовувалися релейно-контактними схемами, а потім - схемами на безконтактних логічних елементах (лампових, магнітних, магнітонапів- провідникових і напівпровідникових). На цьому етапі набули широкого поширення алгебраїчні методи в класі диз'юнктивних нормальних форм. Справа в тому, що як контактні, так і перші безконтактні електронні логічні схеми реалізовували класичний базис «І», «АБО» і « НЕ», а диз'юнктивні нормальні форми являють логічні функції саме в цьому базисі.
При великому числі входів (більше п'яти-шести) виконання цих операцій стає скрутним навіть для однієї логічної функції.
Пізніше на зміну контактним і безконтактним елементам «І», «АБО» і «НЕ» прийшли інтегральні логічні схеми, які в одному кристалі напівпровідника реалізують складну логічну структуру. Базисом інтегральних схем стали функції Шеффера ( «І-НЕ» ), Пірса ( «АБО-НЕ» ) і логічна функція «І-АБО-НЕ». Деякі із змінених методів і раніше використовували мінімізацію диз'юнктивних нормальних форм з подальшим перетворенням знайдених мінімальних формул в логічні формули в базисі «І-НЕ» або «АБО-НЕ». Інші методи використовують уявлення власних функцій синтезуючої схеми у вигляді досконалих нормальних форм у зазначених базисах і мінімізацію в цих базисах. Але тепер вже не стало однозначної відповідності між числом входжень букв в булевих формулах і числом логічних елементів, тому мінімізація формул не завжди приводить до спрощення логічних схем.
Слід зауважити, що розробка пристроїв з використанням програмованих ВІС неможлива без застосування засобів і систем автоматизованого проектування ( САПР). «Ручна» розробка пристроїв, що містять сотні і тисячі вентилів є дуже трудомісткою і займає досить тривалий час. Особливо значущими стають процедури налагодження та верифікації проектних рішень .
Бурхливий розвиток сучасної інтегральної мікросхемотехніки, особливо програмованих логічних інтегральних схем ( ПЛІС ), призвело до того, що алгебраїчна методологія логічного проектування перестала встигати за технологічним прогресом. Мінливість базису вимагає розробки все нових методів алгебри. Водночас прив'язка до конкретного логічного базису сильно обмежує можливості використання формальних методів синтезу. Крім того, в якості конфігуруючих логічних блоків (КЛБ) сучасних ПЛІС типу FPGA (Field Programmable Gate Arrays) використовуються логічні модулі на основі мультиплексорів або програмованих ПЗП (LUT-Look-Up Tables ). У цьому випадку при проектуванні КЛС виникає завдання поділу складної схеми на більш прості частини, які можуть бути реалізовані на зазначених типах КЛБ.
1. Теоретична частина
1.1 Логічне проектування КЛС
Комбінаційною логічною схемою називається пристрій, зображений на рис. 1.
Рис.1. Комбінаційна логічна схема
Вихідні функції називаються власними функціями комбінаційних логічних схем (КЛС). Зображеної на рис. 1 КЛС відповідає система з власних функцій від аргументів.
1.2 Логічні послідовності
Традиційним є завдання власних функцій у вигляді таблиці істинності чи алгебраїчних виразів. Алгебраїчні формули не є інваріантними стосовно базису, тому від такого способу слід відмовитися. Таблиці істинності інваріантні по відношенню до базису, але досить громіздкі і незручні. Якщо домовитися, що набори станів входів завжди перераховуються в порядку зростання їх числових еквівалентів, то їх з таблиці можна виключити. Залишиться лише вихідний стовпець, який зручніше записувати у вигляді рядка. Отримана таким чином логічна (числова) послідовність являє собою компактний спосіб завдання логічних функцій.
Процес логічного синтезу КЛС включає виконання наступних етапів:
1 ) абстрактний синтез ;
2 ) структурний синтез ;
3 ) структурний аналіз .
На етапі абстрактного синтезу вирішується завдання формального опису функціонування проектованої схеми. В якості вихідної інформації, як правило, використовується словесний опис алгоритму роботи схеми. У результаті вирішення цього завдання виходять власні функції КЛС. Це завдання легше всього вирішувати за допомогою таблиці істинності з якої потім виходить логічна послідовність.
На етапі структурного синтезу задані логічні елементи, з яких будується схема, і система власних функцій (тобто задача абстрактного синтезу вирішена). Необхідно знайти схему з'єднання логічних елементів для реалізації заданих власних функцій.
Рішення завдання структурного синтезу розбивається на три етапи:
1 ) абстрактно-структурний синтез. На цьому етапі складна схема ділиться на простіші частини, тобто проводиться декомпозиція. Критерій поділу - зменшення цілому опису схеми .
2 ) деталізація. На цьому етапі проводиться розподіл схеми до блоків, складність яких порівнянна зі складністю заданих для покриття елементів. При цьому не потрібно зменшення складності схеми. Якщо складність покриваючого елемента більше складності покриваючого блоку, то за допомогою процедури аналізу об'єднуються кілька блоків в один. Покриття виробляється лише після вирівнювання складнощів блоку і логічного елемента.
3 ) покриття абстрактної схеми заданими логічними елементами. На даному етапі проводиться формальне заміщення одержаних при деталізації блоків логічними елементами заданого типу.
В результаті виконання цих етапів виходить схема, що складається із заданих логічних елементів. Завдання структурного синтезу завжди має безліч рішень (тобто схеми з'єднання елементів для реалізації заданих власних функцій можуть бути абсолютно різними). Тому процедуру структурного синтезу слід проводити таким чином, щоб отримати схему, що містить мінімальну кількість логічних блоків (елементів).
Оскільки при формальному покритті не беруться до уваги ніякі інші блоки крім покривається, синтезована схема, як правило, виявляється надлишковою. Це викликає необхідність проведення оптимізації отриманої схеми.
1.3 Програмне забезпечення
1.3.1 Decomposer
Бурхливий розвиток сучасної інтегральної мікросхемотехніки, особливо програмованих логічних інтегральних схем ( ПЛІС ), призвело до того, що алгебраїчна методологія логічного проектування перестала встигати за технологічним прогресом. Мінливість базису вимагає розробки все нових методів алгебри. Водночас прив'язка до конкретного логічного базису сильно обмежує можливості використання формальних методів синтезу. Крім того, в якості конфігуруючих логічних блоків ( КЛБ ) сучасних ПЛІС типу FPGA (Field Programmable Gate Arrays) використовуються логічні модулі на основі мультиплексорів або програмованих ПЗП (LUT-Look-Up Tables). У цьому випадку при проектуванні КЛС виникає завдання поділу складної схеми на більш прості частини, які можуть бути реалізовані на зазначених типах КЛБ.
Розроблений в Калужській філії МДТУ ім. Н.Е. Баумана програмний пакет Decomposer призначений для вирішення завдань автоматизованого логічного синтезу цифрових схем з використанням методів багаторівневої декомпозиції та їх реалізації на мікросхемах програмованої логіки.
Можливості САПР:
- проведення паралельної і послідовної декомпозиції;
- деталізація схеми до рівня двовходових блоків;
- аналіз декомпозованої схеми.
Крім того, пакет Decomposer дозволяє отримати опис синтезованої схеми мовою VHDL, що дає можливість інтегруватися в спеціалізовані пакети програм (наприклад, WebPACK) з метою отримання файлів для «прошивки» мікросхем програмованої логіки та практичної реалізації спроектованих цифрових пристроїв.
Основні властивості VHDL :
Одне з головних властивостей - це здатність описувати апаратуру і її роботу в часі. Тому основними в VHDL є такі близькі розробнику поняття, як об'єкт проекту, інтерфейс, порт, архітектура, сигнал, атрибути сигналу, оператори паралельного присвоєння, процес та ін.
Сигнал в VHDL трактується дуже широко і може бути скалярним (цілим, речовим, бітовим і т. д.) або векторним (шинним), булевим або багатозначним. Багатозначна (реально 5- , 9- або 12- значна) логіка дає можливість виявляти за допомогою моделювання такі явища в схемах, як гонки, невизначеності на виходах схем (наприклад, асинхронного RS-тригера при заборонених значеннях вхідних сигналів), вирішувати завдання мультиплексування шини.
Рис. 2. Головне вікно програми Decomposer
1.3.2 Пакет WebPACK ISE
Програмовані логічні інтегральні схеми (ПЛІС) все більш широко використовуються для створення цифрових систем різного призначення. Фірма Xilinx®, будучи провідним світовим виробником ПЛІС, надає розробникам широкий спектр кристалів з різною технологією виробництва, ступенем інтеграції, архітектурою, швидкодією, споживаною потужністю і напругою живлення, що випускаються в різних типах корпусів і в декількох варіантах виконання, включаючи промислове, військове і радіаційно-стійке.
Кристали, що випускаються фірмою Xilinx, повною мірою реалізують переваги ПЛІС у порівнянні з «жорсткою логікою» :
· високу швидкодію ;
· можливість перепрограмування безпосередньо в системі;
· високий ступінь інтеграції, що дозволяє розмістити цифровий пристрій в одному кристалі і тим самим знизити час і витрати на трасування і виробництво друкованих плат;
· скорочення часу циклу розробки і виробництва пристрою;
· наявність потужних інструментів САПР, що дозволяють усунути можливі помилки в процесі проектування пристрою;
· порівняно низька вартість (у перерахунку на один логічний вентиль);
· можливість подальшої реалізації проектів ПЛІС для серійного виробництва у вигляді замовних НВІС, що дозволяє значно знизити їх собівартість.
До недавнього часу, незважаючи на всі достоїнства ПЛІС Xilinx, існувала обставина, яка стримувала їх застосування (особливо недорогих кристалів при розробці несерійних пристроїв) - необхідність додаткових витрат на придбання пакета програмних засобів проектування та програмування. Щоб усунути цю перешкоду, фірма Xilinx надала розробникам можливість використовувати безкоштовне програмне забезпечення - пакет WebPACK ™ ISE ™ ( Integrated Synthesis Environment ). Мета цієї публікації - познайомити розробників цифрових пристроїв з можливостями САПР WebPACK ISE і основами методики виконання проектів в середовищі даного пакета.
1.3.2.1 Основні характеристики пакета WebPACK ISE
Програмні засоби WebPACK ISE являють собою систему наскрізного проектування, яка реалізує всі етапи створення цифрового пристрою на базі ПЛІС, включаючи програмування кристала: розробка проекту, синтез, моделювання, трасування та завантаження в кристал. Версія 3.3 WP8.0 САПР WebPACK ISE призначена для проектування цифрових пристроїв на базі ПЛІС виробництва Xilinx, які відносяться як сімейства CPLD: XC9500, XC9500XL, XC9500XV, XCR22V10, XCR3000 (XPLA1_3, XPLA2), XCR3000XL (XPLA3), XCR5000 (XPLA1_5), так і FPGA: Spartan ™ - II, Virtex ™ -E (тільки кристал XCV300E), Virtex - II (кристали 2V40, 2V80 і 2V250).
Відмінні особливості пакету:
· підтримка різних методів опису проектованих пристроїв (графічних і текстових);
· можливість використання проектів, підготовлених в інших системах проектування, у тому числі в середовищі пакета Altera MAX + PlusII ™;
· наявність схемотехнічного редактора, укомплектованого набором обширених бібліотек;
· інтелектуальні засоби створення HDL (Hardware Description Language) - описів, що формують шаблони на підставі інформації, наданої користувачем, для мов опису апаратури VHDL, Verilog ™ і ABEL ™ HDL;
· високоефективні засоби синтезу HDL-проектів, що підтримують мови VHDL, Verilog і ABEL HDL, з можливістю оптимізації;
· розвинені засоби верифікації проекту, що дозволяють скоротити повний час розробки пристрою за рахунок виявлення можливих помилок на більш ранніх стадіях проектування і скорочення тривалості та кількості можливих ітерацій;
· автоматичні засоби трасування проекту в кристали різних сімейств ПЛІС Xilinx з урахуванням оптимізації проекту за різними параметрами;
· засоби програмування кристалів сімейств ПЛІС Xilinx, виконаних за різною технологією (CPLD і FPGA), що підтримують кілька типів завантажувальних кабелів JTAG - інтерфейсу;
· зручний для розробника користувача інтерфейс і наявність в кожному модулі пакета довідкової системи, що скорочують час освоєння САПР;
· наявність інтегрованого з пакетом САПР набору інструментів і утиліт інших фірм, що надають додаткові зручності в процесі проектування, що включає утиліту генерації тестових сигналів HDL Bencher ™, програму моделювання ModelSim XE Starter ™ і редактор діаграм станів StateCAD™.
програмний синтез декомпозиція суматор
2. Практична частина
2.1 Формування логічної послідовності
Десятковий суматор з кодом 7-4-2-1. Цей код позиційний. Кожному розряду кодової комбінації зіставляється певний ваговий коефіцієнт, що залежить від позиції цього розряду. Якщо задана кодова комбінація, де - двійкові символи, то десяткову цифру, відповідну цієї кодової комбінації можна визначити за формулою:
Таким чином, даний код має наступні позначення чисел:
«0» - 0000; «4» - 0100; «8» - 1000; «C» - 1100.
«1» - 0001; «5» - 0101; «9» - 1001; «D» - 1101
«2» - 0010; «6» - 0110; «A» - 1010; «E» - 1110
«3» - 0011; «7» - 0111; «B» - 1011; «F» - 1111
Для даного суматора отримана наступна логічна послідовність:
00 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 08 ** **
08 09 09 0A 0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 ** ** ** **
01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 08 08 09 ** **
09 0A 0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 ** ** ** **
02 03 03 04 04 05 05 06 06 08 08 09 09 0A ** **
0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 11 12 ** ** ** **
03 04 04 05 05 06 06 08 08 09 09 0A 0A 0B ** **
0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 11 12 12 13 ** ** ** **
04 05 05 06 06 08 08 09 09 0A 0A 0B 0B 0C ** **
0C 0D 0D 10 10 11 11 12 12 13 13 14 ** ** ** **
05 06 06 08 08 09 09 0A 0A 0B 0B 0C 0C 0D ** **
0D 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 ** ** ** **
06 08 08 09 09 0A 0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 ** **
10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 ** ** ** **
** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** **
** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** **
08 09 09 0A 0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 ** **
11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 18 ** ** ** **
09 0A 0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 11 12 ** **
12 13 13 14 14 15 15 16 16 18 18 19 ** ** ** **
0A 0B 0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 11 12 12 13 ** **
13 14 14 15 15 16 16 18 18 19 19 1A ** ** ** **
0B 0C 0C 0D 0D 10 10 11 11 12 12 13 13 14 ** **
14 15 15 16 16 18 18 19 19 1A 1A 1B ** ** ** **
0C 0D 0D 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 ** **
15 16 16 18 18 19 19 1A 1A 1B 1B 1C ** ** ** **
0D 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 ** **
16 18 18 19 19 1A 1A 1B 1B 1C 1C 1D ** ** ** **
2.2 Синтез суматора за допомогою пакету Decomposer
Варіант 1
Варіант 1 складається з 3 суматорів і 5 блоків. Схема наведена на малюнку 2. Результати трасування для різних типів мікросхем наведені в таблиці 1.
Рис.2. Схема суматора. Варіант 1.
Таблиця 1.
Кількість використаних ресурсів ПЛІС |
||||
Макрокомірки (macrocells) |
конюнкт. терми (product terms) |
входи функц. блоків (func. block inputs) |
||
xc9500xl |
23 |
160 |
92 |
|
CoolRunner |
15 |
78 |
29 |
Варіант 2
Ця схема складається з 4-х суматорів, 2-х елементів «виключає або» і 4-х блоків. Схема наведена на рис.3. Результати трасування для різних типів мікросхем наведені в таблиці 2.
Рис.3. Схема суматора. Варіант 2.
Таблиця 2.
Кількість використаних ресурсів ПЛІС |
||||
Макрокомірки (macrocells) |
конюнкт. терми (product terms) |
входи функц. блоків(func. block inputs) |
||
xc9500xl |
24 |
167 |
98 |
|
CoolRunner |
18 |
91 |
39 |
Варіант 3
Проаналізувавши дану схему (рис.4.), можна зробити висновок про те, що вона є найбільш складною схемою, в плані реалізації, а також за кількістю використаних ресурсів ПЛІС (таблиця 3).
Рис.4. Схема суматора. Вариант 3.
Таблиця 3.
Кількість використаних ресурсів ПЛІС |
||||
Макрокомірки (macrocells) |
конюнкт. терми (product terms) |
входи функц. блоків (func. block inputs) |
||
xc9500xl |
26 |
241 |
73 |
|
CoolRunner |
20 |
67 |
29 |
2.3 Опис суматора на мові VHDL
Даний спосіб реалізації цифрових пристроїв користується найбільшою популярністю в усьому світі. Нижче наведений текст мовою VHDL, що описує поведінку десяткового суматора з кодом 7-4-2-1, і результати трасування даного варіанта.
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity sum_vhdl is
Port ( I : in std_logic_vector(8 downto 0);
O : out std_logic_vector(4 downto 0));
end sum_vhdl;
architecture Behavioral of sum_vhdl is
signal sum: std_logic_vector(4 downto 0);
signal sum_prom: std_logic_vector(3 downto 0);
signal A: std_logic_vector(3 downto 0);
signal B: std_logic_vector(3 downto 0);
begin
A <= I(4 downto 1) when I(4 downto 1) < "0111" else (I(4 downto 1) - "0001");
B <= I(8 downto 5) when I(8 downto 5) < "0111" else (I(8 downto 5) - "0001");
sum <= ('0'&A) + ('0'&B) + I( 0 );
sum_prom(3 downto 0) <= sum(3 downto 0) when sum < "01101"
else (sum(3 downto 0) + "0011");
O(3 downto 0) <= sum_prom(3 downto 0) when sum_prom(3 downto 0) < "0111"
else (sum_prom(3 downto 0) + "0001");
O( 4 ) <= '0' when sum < "01101" else '1';
end Behavioral;
Таблиця 4.
Ккількість використаних ресурсів ПЛІС |
||||
Макрокомірка (macrocells) |
конюнкт. терми (product terms) |
входи функц. блоків (func. block inputs) |
||
xc9500xl |
18 |
241 |
74 |
|
CoolRunner |
21 |
80 |
42 |
2.4 Порівняльний аналіз використовуваних ресурсів для різних варіантів реалізації схеми
Таблиця 5. Результати трасування для xc9500xl.
xc9500xl |
Кількість використаних ресурсів ПЛІС |
|||
macrocells |
product terms |
function block inputs |
||
Варіант 1 |
23 |
160 |
92 |
|
Варіант 2 |
24 |
167 |
98 |
|
Варіант 3 |
26 |
241 |
73 |
|
Варіант 4 (VHDL) |
18 |
241 |
74 |
Таблиця 6. Результати трасування для CoolRunner.
CoolRunner |
Кількість використаних ресурсів ПЛІС |
|||
macrocells |
product terms |
function block inputs |
||
Вариант 1 |
15 |
78 |
29 |
|
Вариант 2 |
18 |
91 |
39 |
|
Вариант 3 |
20 |
67 |
29 |
|
Вариант 4 (VHDL) |
21 |
80 |
42 |
2.5 Покриття блоків
Провівши порівняльний аналіз за таблицями 5, 6, можна зробити висновок про те, що оптимальним є перший варіант розкладання. Проведемо покриття блоків за допомогою мультиплексорів типу 4/1.
За допомогою мультиплексора типу 4/1 можна реалізувати будь-яку логічну функцію 3-х аргументів, оскільки при розкладанні виключаються 2 аргумента, а на входи подаються функції одного аргументу. Це можуть бути або константи «0», «1», або функція тотожності, або функція інверсії 3-го аргументу.
Логічна послідовність першого блоку:
0012 345* 6633 700*
Матриці розкладання мають вигляд:
)
2)
3)
Використовуючи дані розкладання, уявімо схему даного блоку (графічна робота "Схема електрична принципова блоку DC1").
Логічна послідовність другого блоку:
0112 2302 1203 0013 0222 0013 13*3 1120
Матриці розкладання мають вигляд:
1)
2)
Використовуючи дані розкладання, уявімо схему даного блоку (графічна робота "Схема електрична принципова блоку DC2").
Логічна послідовність третього блоку:
0123 0124 056* 723*
Матриці розкладання мають вигляд:
1)
2)
3)
Використовуючи дані розкладання, уявімо схему даного блоку (графічна робота "Схема електрична принципова блоку DC3").
Логічна послідовність четвертого блоку:
0123 4560 2347 *476
Матриці розкладання мають вигляд:
1)
2)
3)
Використовуючи дані розкладання, уявімо схему даного блоку (графічна робота "Схема електрична принципова блоку DC4").
Логічна послідовність п'ятого блоку:
0123 4125 2345 6457
Матриці розкладання мають вигляд:
1)
2)
3)
Використовуючи дані розкладання, уявімо схему даного блоку (графічна робота "Схема електрична принципова блоку DC5").
Після покриття блоку отримали наочну економію ресурсів ПЛІС.
Таблица 7.
Кількість використаних ресурсів ПЛІС |
||||
Макрокомірки (macrocells) |
конюнкт. терми (product terms) |
входи функц. блоків (func. block inputs) |
||
xc9500xl |
20 |
160 |
91 |
|
CoolRunner |
15 |
77 |
29 |
Висновок
Для нетривіальних схем методи декомпозиції дають суттєвий виграш по відношенню до використовуваних ресурсів. Як видно з таблиць 5-6, традиційний в наш час підхід опису цифрових пристроїв (VHDL) для суматора в коді 7-4-2-1 при трасуванні в кристал не дає істотного виграшу, ніж схема, отримана в результаті декомпозиції .
З таблиць 5-6, видно, що для різних типів ПЛІС оптимальний результат дають різні варіанти реалізації. Це пов'язано з особливістю структури тих чи інших ПЛІС і вимагає окремих досліджень.
Пошук оптимального рішення задачі синтезу складається з розгляду та аналізу декількох варіантів реалізації комбінаційної схеми для різних типів ПЛІС. У деяких випадках виникає необхідність оцінювати не тільки використовувані ресурси ПЛІС, але і затримку проходження сигналу через схему.
Як видно з таблиць 5-6, для реалізації суматора за модулем 13 з ваговими коефіцієнтами 7-4-2-1 найбільш оптимальними варіантами є схеми № 1 і № 2. Після покриття схеми № 1 мультиплексорами типу 4/1, помітний істотний виграш у використанні ресурсів ПЛІС, про що свідчать результати таблиці 7.
Література
1. Коновалов В.М., Бєлов А.А., Коновалов І.В., Нежельскій П.М.: Автоматизований синтез комбінаційних логічних схем на основі багаторівневої декомпозиції. - КФ МГТУ ім. Н.Е. Баумана, - 35с . : Ил.
2. Голубєв Ю.П.:Автоматизація проектування перетворювачів дискретної інформації. - Калуга: Видавництво «Гриф», 2003. -652 С.
3. Соловйов В.В.: Проектування цифрових систем на основі програмованих логічних інтегральних схем. - М.: Гаряча лінія - Телеком, 2001. - 636 с.
4. Кузелін М.О., Книшев Д.А., Зотов В.Ю.: Сучасні сімейства ПЛІС фірми Xilinx. Довідковий посібник. - М.: Гаряча лінія - Телеком, 2004 . - 440 с.
5. VHDL для проектирования вычислительных устройств, Сергиенко А. М ст.49-63.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Мова VHDL. Створення проекту для моделювання цифрових і аналогових схем. Синтез і моделювання комбінаційних пристроїв, заданих в табличній формі, за допомогою системи Active-HDL 6.1. Створення ієрархічних структур при проектуванні складних пристроїв.
реферат [287,3 K], добавлен 14.02.2009Синтез на основі поведінкового опису, виконаний розробниками на мові програмування класу HDL, як перспективний напрямок проектування цифрових пристроїв. Опис RISC-архітектури комп'ютерів. VHDL-модель прототипу RISC-комп'ютера. Основні модулі моделей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Тестування програмного забезпечення як процес його дослідження для отримання інформації про якість. Автоматизація тестування програми Join It - Jigsaw Puzzle. Методика тестування, структура пакету та його модулів. Вимоги до програмного забезпечення.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 24.07.2013Розробка структури інструментального пакету для лабораторних робіт з інформатики на мові JavaScript: аналіз предметної області, написання алгоритму та вибір програмного забезпечення, розрахунок економічних показників готового програмного продукту.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 16.09.2011Розробка VHDL-програми та синтез елементів пристрою для реалізації підстановки в S-блоках алгоритму DES. Основна функція шифрування (функція Фейстеля). Генерування ключів ki. Проведення симуляції роботи даних програм в середовищі САПР Aldec Riviera 2004.
курсовая работа [176,9 K], добавлен 21.01.2013Характеристика функціональної структури предметної області програмного комплексу. Розробка архітектури програмної системи. Вибір типу архітектури й зразків проектування. Опис декомпозиції, залежностей та інтерфейсу. Детальне проектування модулів та даних.
курсовая работа [462,2 K], добавлен 19.12.2013Аналіз задач, які вирішуються з використанням інформаційної системи. Вибір серверного вирішення, клієнтської частини, мережного вирішення, системного програмного забезпечення. Розробка підсистеми діагностики, керування, забезпечення безпеки даних.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 22.04.2011Генезис програмувальних логічних інтегральних схем, їх класифікація та архітектура. Призначення системи автоматизованого проектування MAX+PLUS II. Теоретичні відомості про тригери. Програми реалізації тригерів в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 20.07.2010Розробка інформаційних моделей та програмного забезпечення автоматизованого робочого місця управління замовленнями малого підприємства. Трудомісткість та тривалість написання програми, розрахунок поточних витрат її реалізації та мінімальної ціни продажу.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 19.11.2010Идентификаторы, объекты и операции языка VHDL. Последовательные и параллельные операторы. Описание интерфейса устройства. Синтез схем по описаниям на языке VHDL. Последовательность букв и цифр произвольной длины. Цифровое устройство и его модель.
курсовая работа [132,5 K], добавлен 28.06.2009Загальні відомості про мову VHDL, яка використовуються для проектування цифрових електронних систем та створення програмного продукту, її елементи. Способи структуризації програми, принципи об’єктно-орієнтованого програмування, засоби налагоджування.
курсовая работа [34,9 K], добавлен 09.06.2010Основні розрахунки резисторів мікросхеми. Розробка алгоритму рішення задачі методом блок-схем. Характеристика та розробка програми на мові С++ з використанням принципів модульного і структурного програмування. План тестування і налагоджування програми.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 05.12.2012Редагування за допомогою текстового редактора NotePad вхідного файлу даних. Програмна реалізація основного алгоритму з використанням засобів об'єктно-орієнтованого програмування. Об’ява та опис класів і об'єктів. Розробка допоміжних програмних засобів.
курсовая работа [69,4 K], добавлен 14.03.2013Тривимірна модель мобільного робота. Алгоритмізація моделі та її програмної реалізації з використанням бібліотек MFC та OpenGL. Розробка програмного забезпечення. Середовище розробки проекту Microsoft Visual Studio 2010. Керування рухами маніпулятора.
курсовая работа [462,9 K], добавлен 03.04.2014Оцифровування карти за допомогою програмного продукту ArcGis. Порівняння методів інтерполяції за допомогою програмних продуктів Surfer та ArcGis. Згладжування отриманих сіткових даних за допомогою сплайнів і фільтрації. Застосування сіткових чисел.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 31.01.2014Сутність та атрибути предметної області. Вимоги до програмного забезпечення серверної частини та до клієнтського програмного забезпечення. Встановлення программи Abobe Dreamviewer CS3. Рекомендації для встановлення базового пакету Denwer 3 на комп’ютер.
дипломная работа [6,3 M], добавлен 20.05.2012Особливості програмної реалізації алгоритму пошуку файлів з заданими атрибутами. Опис програмного комплексу на мові Turbo С. Розробка інструкції користувача. Тестування програмного продукту на операційних системах MS DOS 5.0/6.0/6.2 і Windows 95/98/Me/Xp.
курсовая работа [27,0 K], добавлен 21.07.2011Розробка елементів інформаційної системи для контролю експлуатації автотранспорту. Розробка програмного забезпечення в середовищі програмування Delphi з використанням пакету компонентів DevelopmentExpress та сервера баз даних під керуванням FireBird 2.1.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 24.10.2012Розробка програмного продукту на мові С++ з використанням об’єктноорієнтованого підходу для математичних обрахувань задач з геометричними фігурами коло та кільце. Можливості швидкого обчислення виведених даних, їх графічне зображення у вікні програми.
курсовая работа [778,8 K], добавлен 06.05.2014Вирішення задач сортування в програмуванні та розробка ефективних алгоритмів сортування. Знайомство з теоретичним положенням, що стосуються методів сортування файлів, реалізації їх на мові програмування Turbo Pascal. Методи злиття впорядкованих серій.
курсовая работа [46,9 K], добавлен 16.09.2010