Đang tải... (xem toàn văn)
Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng
Thiết kế logic số (VLSI design) Bộ môn KT Xung, số, VXL quangkien82@gmail.com https://sites.google.com/site/bmvixuly/thiet-ke-logic-so 08/2012 Mục đích & nội dung 1.Thiết kế mặt logic (chức năng) khối vi mạch số cỡ vừa cỡ lớn (LSI, VLSI) o Đúng chức o Có khả thực hóa vi mạch thật (Synthesizeable) Ứng dụng công nghệ FPGA để thực hóa thiết kế o Cách thức thực hóa thiết kế FPGA – phần mềm tự động thiết kế o Cách thức tổ chức phần cứng cho FPGA để đưa thiết kế vào ứng dụng thực tiễn Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 2/25 Bài toán thiết kế vi mạch số • Simple digital circuit (SSI, MSI) Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 3/25 Bài tốn thiết kế vi mạch số • Digital embedded system Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 4/25 Bài tốn thiết kế vi mạch số • Mức độ tích hợp: LSI, VLSI , SoC (vài ngàn đến hàng tỷ transitor) Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 5/25 Bài toán thiết kế vi mạch số • Điều kiện làm việc - Worst case (Temperature, EMF, pressure…) - Real-time computing Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 6/25 Bài toán thiết kế vi mạch số • Khả tính tốn: (Mflops –> Tflops), ASIC thay hệ máy tính giải toán ứng dụng cụ thể Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 7/25 VLSI example: PU design Y Σ INPUT ALIGNMENT FUNCTIONAL UNITS R STRB_SB_OUT FIFO RDY_SB_IN W_ALIGN MSB SB_IN VECTOR TO MATRIX DOUT RDY_SB_OUT MB_IN STRB_MB_IN CENTRAL CONTROL UNIT STRB_SB_IN INT REG_CODE ADDRESS GENERATOR REG_CON_9 REG_CON_8 RDY_ADR Address incrementor PB_IN ADR_OUT STRB_ADR WE CONFIGURATION REGISTERS ADR_OUT REG_CON_1 REG_CON_0 RW ADDR_PARAMS Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 8/25 Nội dung mơn học Chương I Chương II •Các kiến thức chung (nhắc lại từ Điện Tử Số) •HDL & Automation Design •IC khả trình •Ngơn ngữ VHDL •Kỹ TK: Các khối MSI, SSI đơn giản biết ĐTS: cộng, dịch, ghi, đếm FSM… •Các thuật tốn sơ đồ để thiết kế số khối LSI thơng dụng •Kỹ TK: Các khối LSI, VLSI: CLA, nhân, chia số ngun, số thực, có dấu khơng dấu, Memory, cấu trúc CPU đơn giản • Chương III Bài tập lớn mơn học •Cơng nghệ FPGA •Thiết kế FPGA ISE •Thiết kế hệ nhúng FPGA •Kỹ TK: Hiện thực hóa thiết kế chương trứoc FPGA, lập trình giao tiếp VHDL cho Chương IV ngoại vị đơn giản : UART, PS/2, I2C, SPI, VGA/LCD Chương IV: Thiết kế mạch số FPGA quangkien82@gmail.com 9/10 Tài liệu tham khảo • Giáo trình Thiết kế logic số- Trịnh Quang Kiên, Lê Xuân Bằng HVKTQS -12-2011 • Lê Xuân Bằng - Kỹ thuật số (Tập 1) - NXB Khoa học kỹ thuật – Năm 2008 • Đỗ Xuân Tiến - Kỹ thuật Vi xử lý lập trình Assembly –NXB Khoa học kỹ thuật – Năm 2002 • Nguyễn Thúy Vân - Thiết kế logic mạch số - NXB Khoa học kỹ thuật - Năm 2005 • Nguyễn Linh Giang - Thiết kế mạch máy tính –NXB Khoa học kỹ thuật - Năm 2005 • IEEE VHDL standard reference 2002 – Năm 2002 • Milos D Ercegovac and Tomas Lang - Digital Arithmetic - San Francisco Morgan Kaufmann Publishers - 2004 • Douglas L Perry - VHDL Programming by Example 4th Edition - 2002 • INTERNET • - • • • • • • • • • • • S S Limaye Digital Design with VHDL – 2002 Enoch O Hwang - Microprocessor Design Principles and Practices with VHDL - 2004 Mark Balch - Complete digital design - 2003 Behrooz Parhami - Computer Arithmetic Algorithms and Hardware Designs – Oxford University Press - 2000 Wakerly J.F - Digital design principles and practices - 1999 Wai-Kai Chen - The VLSI Handbook, 2nd Edition - University of Illinois - 2007 Uwe Meyer-Baese -Digital Signal Processing with FPGA – Springer - 2007 Xilinx - Spartan-3 Generation FPGA User Guide (ug331.pdf) Xilinx - Spartan-3E FPGA Family Datasheet (ds312.pdf) MIPS Technology - MIPS Instruction Set Reference Vol I - 2003 Xilinx - Spartan 3A/3AN Starter Kit User Guide (ug334.pdf) Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 10/25 Kiến thức chung vi mạch số -Latch & Flip-flops D SET Q Din Tsetup Thold CLR Q CLK Tclk_q Qout Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 15 15/25 Kiến thức chung vi mạch số -Mạch tổ hợp T1 = TNOT + TAND_4 + TNOR + TAND_3 + TOR_2 + TWire1 T2 = TNOT + TAND + TOR_4 + TAND_4 + T OR_4 + TWire2 Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 16/25 Kiến thức chung vi mạch số -Mạch (dãy) – RTL D SET D Q SET Q Combinational logic2 Combinational logic1 CLR Q CLR Combinational logic3 Q Tskew Td1 Tsa Tclk-q Td2 Tsb Tclk-q Td3 Tclk_min = Tclk-q + Td2 + Tsb + Tskew Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 17/25 Kiến thức chung vi mạch số -Các phương pháp mô tả vi mạch số Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com 18/25 Chương mở đầu: Kiến thức chung vi mạch số Các dạng TK số Digital Design Manual Design 74xx series Automation Design 40xx seriess PAL GAL Discrete component PLD base Semi-custom ASIC SPLD CPLD FPGA PLA Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com Full custom ASIC PROM 19/25 Chương mở đầu: Giới thiệu IC khả trình a b c Mảng OR lập trình T1 x T2 x x T3 T4 x x x T5 x x T6 T7 x x x T8 x x x x x Mảng AND cố định PROM - 1956 Chương I: Kiến thức chung vi mạch số quangkien82@gmail.com x y z w 20/25