- •Вопросы к экзамену по дисциплине «программируемые цифровые устройства»
- •История появления микросхем программируемых цифровых устройств. Предшественники плис.
- •Микросхемы типа программируемая логическая матрица. Их основные параметры. Упрощенная схема.
- •Микросхемы типа программируемая матричная логика. Их основные параметры.
- •Функциональные разновидности плм и пмл.
- •Базовые матричные кристаллы. Их характеристики. Полузаказные и заказные ис.
- •Понятие эквивалентного вентиля цифровой схемы.
- •Базовая ячейка бмк.
- •Микросхемы типа «система на кристалле» (SoC).
- •Современные плис. Их разновидности, основные применения.
- •Программируемые цифровые устройства – микропроцессоры и плис. Их характерные особенности и отличия.
- •Память конфигурации плис, питание современных плис.
- •Сложные программируемые логические устройства. Обобщенная структура плис типа cpld.
- •Функциональные блоки плис типа cpld.
- •Программируемая матрица соединений плис типа cpld.
- •Матрица распределения термов плис типа cpld.
- •Макроячейка плис типа cpld.
- •Программируемые пользователем вентильные матрицы – плис типа fpga.
- •Функциональный блок плис типа fpga.
- •Блоки ввода-вывода плис типа fpga.
- •Система межсоединений плис типа fpga.
- •Плис с комбинированной архитектурой.
- •Современные направления развития плис.
- •Методы описания поведения цифровых схем. &&&
- •Язык описания схем vhdl, основные понятия.
- •Структура программы. Ход выполнения проекта на языке vhdl.
- •Ключевые слова и пользовательские идентификаторы языка vhdl.
- •Синтаксис объявления объекта на языке vhdl.
- •Состав архитектуры объекта на языке vhdl.
- •Типы данных языка vhdl – предопределенные и определяемые пользователем.
- •Скалярные и составные типы языка vhdl.
- •Скалярные типы языка vhdl. Атрибуты скалярных типов.
- •Физические типы языка vhdl. Атрибуты физических типов.
- •Преобразование скалярных типов языка vhdl.
- •Перечислимые типы языка vhdl.
- •Понятия базового типа и подтипа языка vhdl.
- •Составные типы. Массивы. Размерность массива.
- •Задание начальных значений массиву на языке vhdl. Ассоциирование.
- •Задание начальных значений массиву на языке vhdl. Агрегаты.
- •Атрибуты данных типа массив языка vhdl.
- •Массивы неограниченной длины на языке vhdl.
- •Предопределенные типы массивов языка vhdl. Битовые векторы и строки.
- •Операции над массивами на языке vhdl. Фрагменты массивов.
- •Записи, их описание, присвоение значений на языке vhdl.
- •Указательные типы данных языка vhdl.
- •Основные операторы языка vhdl.
- •Оператор условия языка vhdl. Пустой оператор.
- •Оператор case языка vhdl.
- •Циклы. Оператор Loop языка vhdl.
- •Циклы с условием. Оператор цикла while языка vhdl.
- •Операторы управления сбором информации о ходе моделирования языка vhdl.
- •Принцип событийного моделирования на языке vhdl.
- •Понятия сигнала, источника сигнала, временной диаграммы, порта на языке vhdl.
- •Атрибуты сигналов языка vhdl.
- •Различие между сигналами и переменными языка vhdl.
- •Разрешение неоднозначности установления сигнала на языке vhdl.
- •Процессы, их описание на языке vhdl. Список чувствительности.
- •Виды задержек и их описание на языке vhdl.
- •Оператор ожидания wait языка vhdl.
- •Компоненты. Декларация компонента на языке vhdl.
- •Структурное описание объекта моделирования на языке vhdl.
- •Описание переменных и констант на языке vhdl. Литералы.
- •Библиотеки, их описание на языке vhdl.
- •Пакеты, их описание на языке vhdl.
- •Оператор генерации generate языка vhdl.
- •Задание конфигурации компонентов на языке vhdl. Конфигурационная спецификация и конфигурационная декларация.
- •Задание конфигурации компонентов на языке vhdl. Правила связывания по умолчанию.
- •Описание переменных и констант на языке vhdl.
- •Последовательные операторы языка vhdl.
- •Синхронные и асинхронные процессы и их описание на языке vhdl.
- •Способы описания комбинационной логики на языке vhdl.
- •Описание триггерных схем на языке vhdl.
- •Описание регистровых схем на языке vhdl.
- •Вычисляемые сигналы языка vhdl.
- •История появления микросхем программируемых цифровых устройств. Предшественники плис.
- •Микросхемы типа программируемая логическая матрица. Их основные параметры. Упрощенная схема.
Структура программы. Ход выполнения проекта на языке vhdl.
Ход выполнения проекта на основе VHDL состоит из ряда этапов:
1. составление блок-схемы
2. написание программы (с помощью редактора editor)
3. компиляция (compiler)
4. моделирование/верификация (simulator)
5. синтез
6. компоновка, размещение, разводка
7. проверка временных соотношений
Структура программы включает:
1. объявление объекта, т. е. описание вх/вых
2. архитектура объекта – описание внутренней структуры модуля или его поведения
Один способ описания функции – описание как модуль состоит из субмодулей.
Каждый субмодуль (G, H, I) – экземпляр-объект. Порты субмодулей соединены с помощью сигналов. Этот вид описания называется структурным.
Каждый из субмодулей может иметь структурное описание.
Для модуля, который находится на нижнем уровне иерархии требуется описание выполняемое модулем функции без ссылки на его внутреннюю структуру. Такое описание называется поведенческим.
Ключевые слова и пользовательские идентификаторы языка vhdl.
Идентификаторы используются для написания элементов VHDL модели.
Написание идентификаторов должно подчиняться следующим правилам:
- идентификатор включает только буквы латинского алфавита от «А» до «Z», «a» «z»; цифры от 0 до 9;
- идентификатор не может быть зарезервированным словом языка;
- идентификатор должен начинаться с буквы;
- идентификатор не может заканчиваться символом подчеркивания "_";
- идентификатор не может содержать двух последовательных символов подчеркивания"__";
Примеры корректных идентификаторов cont, clock2, full_add
Примеры некорректных идентификаторов 1 clock, _adder, add, sub, entity
Следует отметить, что прописные и строчные буквы не различаются, т. е. идентификаторы clock и CLOCK являются эквивалентными.
Расширенные идентификаторы (extended) – которые состоят из любых символов в любом порядке. Они включаются для организации связи между различными САПР для обработки VHDL описаний.
Расширенные идентификаторы пишутся путем помещения между символами \.
\ data bus\ \пример АЛУ\
Если надо использовать символ \ в идентификаторе, то его удваивают \\.
Синтаксис объявления объекта на языке vhdl.
ОБЪЕКТ ПРОЕКТА (entity) представляет собой описание компоненты проекта, имеющей четко заданные входы и выходы и выполняющей четко определенную функцию. Объект проекта может представлять всю проектируемую систему, некоторую подсистему, устройство, узел, стойку, плату, кристалл, макро - ячейку, логический элемент и т. п. В описании объекта проекта можно использовать компоненты, которые, в свою очередь, могут быть описаны как самостоятельные объекты проекта более низкого уровня. Таким образом, каждый компонент объекта проекта может быть связан с объектом проекта более низкого уровня. В результате такой декомпозиции объекта проекта пользователь строит иерархию объектов проекта, представляющих весь проект в целом и состоящую из нескольких уровней абстракций. Такая совокупность объектов проекта называется ИЕРАРХИЕЙ ПРОЕКТА (design hierarchy).
Каждый объект проекта состоит, как минимум, из двух различных типов описаний: описания интерфейса и одного или более архитектурных тел. Интерфейс описывается в ОБЪЯВЛЕНИИ ОБЪЕКТА ПРОЕКТА (entity declaration) и определяет только входы и выходы объекта проекта.
entity имя объекта is
[port (имя сигнала в/в: вид сигнала тип сигнала [:= выражение];…);]
[декларация]
begin
на параллельные операторы
end имя объекта;
Вид сигнала: in – назначает, что сигнал на входе, out – на выходе. buffer – на выходе, т. к. что его значение можно читать внутри структуры данного объекта, inout – используется к выводам с тремя состояниями (1,0, высокоомное(откл)).