Technika Cyfrowa 2 wykład 1: programowalne struktury logiczne - wprowadzenie

Transkrypt

1 Technika Cyfrowa 2 wykład 1: programowalne struktury logiczne - wprowadzenie Dr inż. Jacek Mazurkiewicz Katedra Informatyki Technicznej Jacek.Mazurkiewicz@pwr.edu.pl

2 Sprawy formalne konsultacje, p. 225 C-3: ŚR: 11-13, PT: 9-11 trochę slajdy: trochę Wiktor Zinn egzamin: , godz. 9:00 11:00, s.205 C-1 dobieg: , godz. 9:00-11:00, s.41 C-4 - TC2: wykład i laborka trzeba zaliczyć obie formy - ocena z laboratorium 20% oceny z egzaminu - zadania stwierdzające co w głowie zostało - pytanie bonusowe!

3 TC2 o czym będzie na wykładzie Technologie wytwarzania i rodziny układów logicznych Parametry i charakterystyki układów logicznych Układy PLD: charakterystyka technologii, zasady programowania Architektury układów PAL: kombinacyjnych, rejestrowych, z makrokomórkami programowalnymi Układy FPGA: klasyfikacja, technologie programowania, architektury Proces projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem FPGA Tendencje rozwojowe w projektowaniu systemów

4 TC2 a na laborce będzie wesoło! Ćwiczenia dotyczące projektowania oraz symulacji komputerowej prostych kombinacyjnych oraz sekwencyjnych układów cyfrowych. Sposób realizacji i warunki zaliczenia zestawu ćwiczeń określa prowadzący podczas pierwszych zajęć. Szczegółowe zadania dla każdej grupy definiuje prowadzący. Tematyka kolejnych zajęć: układy konwersji kodów: kodery, dekodery, translatory układy arytmetyczne: sumatory, subtraktory, komparatory rejestry: PIPO, SISO, PISO, SIPO liczniki asynchroniczne i synchroniczne o różnych właściwościach realizacja układów sekwencyjnych opisanych automatem Moore'a i Mealy'ego Czyli TC1 w projektowaniu i symulacji

5 TC2 laborka mam swoich ludzi dr inż. Jacek Mazurkiewicz: - środa (N i P), 15:00 18:00, s. L2.7 C-16, - środa (N i P), 18:00 21:00, s. L2.7 C-16, - poniedziałek (N i P), 17:00 20:00, s. L2.7 C-16 dr inż. Dariusz Banasiak: - piątek (N i P), 09:00 12:00, s. L2.7 C-16, - środa (N i P), 18:00 21:00, s. 019A C-3, dr inż. Jarosław Mierzwa: - środa (N i P), 08:00 11:00, s. L2.7 C-16, - środa (N i P), 15:00 18:00, s. 019A C-3, dr inż. Marek Woda: - piątek (N i P), 12:00 15:00, s. L2.7 C-16.

6 TC2 literatura Praca Zbiorowa: Programowalne moduły logiczne w syntezie układów cyfrowych. WKiŁ Łuba T. (red.): Synteza układów cyfrowych. WKŁ Łuba T. Markowski M.A. Zbierzchowski B.: Komputerowe projektowanie układów cyfrowych w strukturach PLD. WKŁ Pasierbiński J., Zbysiński P.: Układy programowalne w praktyce. WKŁ Łuba T., Jasiński K., Zbierzchowski B.: Specjalizowane układy cyfrowe w strukturach PLD i FPGA. WKiŁ Łakomy M., Zabrodzki J.: Układy scalone CMOS. PWN Kalisz J.: Podstawy elektroniki cyfrowej. WKŁ

7 TC2 KRK \CELE PRZEDMIOTU C1. Zdobycie podstawowej wiedzy z zakresu architektury, działania i aplikacji specjalizowanych układów programowalnych. C2. Zdobycie podstawowej wiedzy o cechach i właściwościach technologii wykonania cyfrowych układów logicznych. C3. Zdobycie podstawowej wiedzy o sposobie opisu, analizy, symulacji i projektowania struktur PLD i FPGA. C4. Zdobycie umiejętności użycia środowisk projektowania, modelowania oraz symulacji kombinacyjnych i sekwencyjnych układów cyfrowych. PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA Z zakresu wiedzy: PEK_W01 zna zasady logiki budowy układów programowalnych i specjalizowanych. PEK_W02 definiuje cechy charakterystyczne technologii konstrukcji układów cyfrowych. PEK_W03 zna architekturę układów typu PLD i FPGA i zasady ich aplikacji. PEK_W04 zna sposoby opisu, analizy i projektowania podstawowych struktur programowalnych. Z zakresu umiejętności: PEK_U01 potrafi posługiwać się narzędziami projektowania oraz symulacji komputerowej kombinacyjnych układów cyfrowych. PEK_U02 potrafi posługiwać się narzędziami projektowania oraz symulacji komputerowej sekwencyjnych układów cyfrowych. PEK_U03 potrafi korzystać z katalogów i not aplikacyjnych elementów scalonych.

8 Sposoby projektowania układów (1) Wielkie standardy: - inicjatywa producenta, - produkcja masowa = masowi odbiorcy, - duża podaż, niskie ceny, łatwa dostępność, - duża rozpiętość stopnia skomplikowania: od funktora do procesora. Układy specjalizowane: - ASIC: Application Specific Integrated Circuit, - zamówienie wykonanie honoracja ( Ostatnie Takie Trio ), - układy z pełnym cyklem projektowania (full-custom), - układy z ograniczonym cyklem projektowania (semi-custom): - na komórkach standardowych standard cells, - na płytkach wstępnie przygotowanych gate arrays, - drogo, brak masowości, - jest klient = się robi.

9 Sposoby projektowania układów (2)

10 Programowalne struktury logiczne (1) jak klocki LEGO: - z wielkich standardów: - inicjatywa producenta, - produkcja masowa = masowi odbiorcy, - duża podaż, niskie ceny, łatwa dostępność, - pewna rozpiętość stopnia skomplikowania, - z układów specjalizowanych: - układ kupiony nie może podlegać natychmiastowej aplikacji, - konstruktor układ programuje by spełniał żądaną funkcję, - kształtowanie funkcji układu ograniczone zaimplementowaną bazą materiałową, - idea konstruktora niezbędną, ale jej zakres ograniczony!

11 Programowalne struktury logiczne (2) PLD = Programmable Logic Devices FPGA = Field Programmable Gate Array kompilator stanów logicznych transformacja zapisów języka programowania CUPL, ABEL, PLPL, PALASM - na wyrażenia boolowskie minimalizacja wyrażeń logicznych algorytmy: PRESTO, ESPRESSO, QUINE-McCLUSKY tworzenie mapy punktów programowania symulacja funkcjonalna, przepalenia struktury programowanie PLD sprzęt z przypisanymi funkcjami programowalna pamięć (PROM, EPROM) z osprzętem do sterowania działaniem ustrojstwa mixy i remixy: PLS Programmable Logic Sequencer, FPC Fuse Programmable Controller a ustrojstwa mogą być różne!

12 PLD próba klasyfikacji (1) PAL - Programmable Array Logic PLA Programmable Logic Array GAL Generic Array Logic MACH Macro Array MOS High-density EPLD Erasable PLD PLS Programmable Logic Sequencer FPGA Field Programmable Gate Array LCA Logic Cell Array zawsze matryca tranzystorów TTL, MOS a matryce są dwie: AND oraz OR programowanie palenie połączeń reprogramowanie wprowadzenie ładunku w obszar dielektryka tranzystora MOS

13 PLD próba klasyfikacji (2)

14 PAL (1) AND programowalny, termy wejściowe OR nieprogramowalny słabość technologii sprzężenia zwrotne po OR programowalna przełączalność wejść/wyjść

15 PAL (2) bonus przerzutniki najczęściej D, wspólny zegar, synchroniczne