Tài liệu Thiết kế vi mạch VLSI ASIC (P1) doc

Ê Ế CSSCÊ Ế CSSC THI Ê T K Ế VI MẠ C H VL S I A S I C THI Ê T K Ế VI MẠ C H VL S I A S I C Tài liệuthamkhảo: “ ASIC lập trình được ” Tống Văn On NXB Thống Kê 2004 - ASIC lập trình được , Tống Văn On , NXB Thống Kê , 2004 -“Thiếtkế hệ thống VLSI”, Đinh Sỹ Hiền, NXB ĐHQG TPHCM - “The VLSI Handbook”, Wai Kai Chen Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 11 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA ChươngChương 11 TỔNGTỔNG QUANQUAN ChươngChương 11 TỔNGTỔNG QUANQUAN 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 22 LýLý dodo đểđể VLSIVLSI đượcđượcchọnchọnvàvà phátphát triểntriển 11 33 ASICASIC làlà ì?ì? 11 33 ASICASIC làlà g ì? g ì? 11 44 FPGAFPGA làlà gì?gì? 11 55 NguyênNguyên lýlý lậplậptrìnhtrình chocho vivi mạchmạch 11 66 SoSo sánhsánh vớivới lậplập trìnhtrình phầnphần mềmmềm 11 66 SoSo sánhsánh vớivới lậplập trìnhtrình phầnphần mềmmềm Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 22 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI SSISSI (Small(Small ScaleScale IntegrationIntegration –– MạchMạch tíchtích SSISSI (Small(Small ScaleScale IntegrationIntegration MạchMạch tíchtích hợphợpcỡcỡ nhỏ)nhỏ) 19701970 TrênTrên mạchmạch chỉchỉ cócó thểthể chứachứa đượcđược từtừ 11 đếnđến 1010  TrênTrên mạchmạch chỉchỉ cócó thểthể chứachứa đượcđược từtừ 11 đếnđến 1010 côngcông logiclogic (NAND,(NAND, NOR,NOR, vv vv ))  ChủChủ yếuyếu ápáp dụngdụng chocho cáccác bàibài toántoán nhỏnhỏ nhứnhứ  ChủChủ yếuyếu ápáp dụngdụng chocho cáccác bàibài toántoán nhỏnhỏ nhứnhứ thiếtthiếtkếkế cáccác máymáy tínhtính điệnđiệntửtử cầmcầmtaytay Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 33 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI VD Máy tính cầm tay Hình 1.1 – Kích thước chip lớn nhưng chức năng nhỏ Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 44 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI MSIMSI (Medium(Medium ScaleScale IntegrationIntegration –– MạchMạch MSIMSI (Medium(Medium ScaleScale IntegrationIntegration MạchMạch tíchtích hợphợpcỡcỡ trungtrung bình)bình) NgoàiNgoài việcviệc tíchtích hợphợp cáccác cổngcổng logiclogic cáccác mạchmạch  NgoàiNgoài việcviệc tíchtích hợphợp cáccác cổngcổng logic , logic , cáccác mạchmạch còncòn đượcđượcmởmở rộngrộng tíchtích hợphợp thêmthêm cáccác bộbộđếmđếm vàvà cáccác chứcchứcnăn g năn g lo g iclo g ic tươn g tươn g đươn g đươn g gg gg gg gg Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 55 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI LSILSI (Large(Large ScaleScale IntegrationIntegration –– MạchMạch tíchtích LSILSI (Large(Large ScaleScale IntegrationIntegration MạchMạch tíchtích hợphợpcỡcỡ lớn)lớn) ĐượcĐược tíchtích hợphợp vớivới nhiềunhiều chứcchức năngnăng logiclogic  ĐượcĐược tíchtích hợphợp vớivới nhiềunhiều chứcchức năngnăng logiclogic hơn,hơn, thậmthậmchíchí cócó cảcả bộbộ vivi xửxử lýlý hoànhoàn chỉnhchỉnh tron g tron g m ộ tm ộ tchi p chi p gg ộộ pp Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 66 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI ề ể Ví dụ chip đi ề u khi ể n màn hình LCD Hình 1.2 – Kích thức IC giảm những chức năng lớn Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 77 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI VLSI(verryVLSI(verry largelarge scalescale integation)integation) VLSI(verryVLSI(verry largelarge scalescale integation)integation)  MọiMọithứthứđềuđềucócó trongtrong mộtmộtchípchíp ĐãĐã cócó cáccác bộbộ xửxử lýlý 6464 bítbít cáccác bộbộ sốsố họchọc dấudấu  ĐãĐã cócó cáccác bộbộ xửxử lýlý 6464 bít , bít , cáccác bộbộ sốsố họchọc dấudấu phẩyphẩy độngđộng  TrênTrên mộtmột triệutriệu transistortransistor chỉchỉ trêntrên mộtmột miếngmiếng  TrênTrên mộtmột triệutriệu transistortransistor chỉchỉ trêntrên mộtmột miếngmiếng SilicSilic Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 88 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 99 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI 11 11 TìmTìm hiểuhiểu vềvề VLSIVLSI Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 1010 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA [...]... Lý do để VLSI được chọn à há iể và phát triển Trước đây khi muốn thiết kế một hệ thống đây, mạch, chúng ta phải thiết kế từ những IC chuẩn thiết kế sẵn sử dụng công nghệ TTL (Transistor – Transistor Logic) Logic) Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 11 Hình 1.3 – Một ví dụ về 1 mạch được thiết kế trên các IC chuẩn TTL 13 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA... nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 16 1.4 FPGA là gì? Cấu trúc của FPGA Các khối logic cơ bản lập trình được (logic block) Hệ thống mạch liên kết lập trình được Khối vào/ra (IO Pads) Phần tử thiết kế sẵn khác như DSP slice, RAM, ROM, RAM ROM nhân vi xử lý lý Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 17 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide... các mối liên kết chỉ giữ lại các liên kết thuộc về mạch mạch 2 là tất cả các cell hoặc transistor chưa được liên kết, hệ thống lập trình sẽ tạo liên kết giữa các cell để tạo thành mạch ể mạch Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 27 1.6 So sánh lập trình vi mạch và lậ trình phần mềm ề lập ì h hầ Thảo luận so sánh… sánh… Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA... tưởng Thiết kế Mô phỏng Chạy thử Lập trình lên mạch Phần mềm thiết kế ASIC/ FPGA Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 23 1.4 FPGA là gì? Ứng dụng: dụng: Xử lý tín hiệu số, hàng không, vũ trụ, quốc phòng, phòng tiền thiết kế mẫu ASIC (ASIC prototyping), nhận dạng ảnh, nhận dạng tiếng nói, mật mã học, mô hình phần cứng máy g y tính tính Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI. .. ASIC - FPGA Slide 18 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 19 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 20 1.4 FPGA là gì? So sánh FPGA với ASIC Xét cùng một ứng dụng thì thiết kế trên ASIC đạt được mức độ tối ưu hơn thiết kế trên FPGA FPGA hạn chế trong các tác vụ đặc biệt FPGA có khả năng tái lập trình đơn giản, thiết kế ứng dụng dễ dàng nên chi phí và thời... 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 25 1.5 NL lập trình cho vi mạch Tạo các kết nối hợp lý giữa các Cell logic hoặc giữa các transistor tích hợp sẵn để tạo thành mạch có chức năng theo yêu cầu cầu Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 26 1.5 NL lập trình cho vi mạch Có hai công nghệ tạo liên kết: kết: 1 là tất các cell hoặc transistor đã được liên kết đầy đủ với... nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 21 1.4 FPGA là gì? Các chip FPGA và ASIC cùng với các gói phần mềm thiết kế mạch thường được các công ty thiết kế sẵn cho người sủ dụng như Xilinx, Altera Altera Các gói phần mềm này tích hợp đầy đủ quy trình từ “bắt đầu” đến ra “sản phẩm”, mợi thao tác hoàn toàn trong suốt với người sử dụng Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA... Là một loại vi mạch tích hợp cao nhưng lại tiêu tốn ít năng lượng lượng Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 29 Chương 2: Công nghệ CMOS "complementary" ("bù") vì các vi mạch complementary ( bù ), CMOS sử dụng cả hai loại tranzito PMOS và NMOS và và Tại mỗi thời điểm chỉ có một loại tranzitor ở trạng thái đóng (ON) (ON) Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA... được kết nối nối Vi c kết nối để tạo thành mạch cụ thể phục thuộc vào người sử dụng Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 15 1.4 FPGA là gì? FPGA là tập hợp các cell logic lập trình được nối với nhau bằng ma trận chuyển mạch lập trình được được Để trở thành một mạch cụ thể, ma trận chuyển mạch sẽ được lập trình để định tuyến các tín hiệu giữa các khối logic Thái nguyên 08/2008 Thiết. .. Slide 12 1.2 Lý do để VLSI được chọn à há iể và phát triển Khi công nghệ CMOS ra đời hàng triệu đời, transistor có thể chứa trong một miếng silic nhỏ Các kỹ sư bắt đầu nhận ra lợi ích của vi c thiết kế một IC đáp ứng yêu cầu cụ thể cho một hệ thống thay vì phải thiết kế chúng từ các IC chuẩn riêng biệt biệt Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 13 1.2 Lý do để VLSI được chọn à há . 1717 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 1818 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC. 1919 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC FPGAFPGA Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 2020 Thiết kế vi mạch VLSI Thiết kế vi mạch VLSI ASIC ASIC