ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет "ЛЭТИ" имени В.И. Ульянова (Ленина)
(
СПбГЭТУ)
С. В. Кузнецов, м.М. Кольцов, и.Ю.Пивоваров Компьютерные технологии в радиотехнике Курс лекций
Санкт-Петербург
2007
УДК 681.325
Аннотация
Изложены вопросы построения универсальных и специализированных цифровых устройств обработки данных ориентированные на применение в радиотехнике, а также их автоматизированное проектирование средствами современных САПР. Приводятся основные этапы проектирования цифровых устройств на основе программируемых логических интегральных схем.
Предназначено магистрам 1-го курса направлений 550400, 552500, для дисциплины "Компьютерные технологии в радиотехнике".
Содержание
Введение…………………………………………………………………….4
Реализация цифровых устройств на основе
программируемой логики………………………………..………….....5
1.1. Обзор программируемых логических интегральных схем и интегральных схем гибкой логики................……….....………………………...5
1.2. Аппаратурные и технологические характеристики ПЛИС………......7
1.3. Этапы проектирования цифровых устройств обработки информации на основе ПЛИС и гибкой логики…………………….......................................12
1.4. Средства проектирования цифровых устройств на ПЛИС………....15
1.5. Интерфейс программирования и тестирования JTAG/IEEE 1149.1 …………………………………………………………………………………….27
2. Классификация высокопроизводительных цифровых вычислителей.32
Вычислители класса ОКМД, организация матричных и конвейерных архитектур...……………………………………………………………35
. Векторные команды и матричная вычислительная система……………………………………………………...…...35
Конвейеризация вычислений и организация векторных вычислителей класса ОКМД………………………………..37
Основы проектирования аппаратных средств конвейерных вычислителей……………………...………………………...39
Вычислители класса МКМД, многопроцессорные комплексы и архитектуры, управляемые потоками данных…………….…...…………..43
Многопроцессорные комплексы…………………………...43
Вычислители, управляемые потоками данных……………50
Организация систем памяти высокопроизводительных вычислителей…………………………………………..…………………….52
Особенности архитектуры универсальных производительных микропроцессоров…………………………………………………………...60
Цифровые сигнальные процессоры………………………………………...71
Список литературы………………………..……………………………………..76
Введение
В настоящее время цифровые системы в радиотехнике вытесняют аналоговые системы, что обусловлено более высоким потребительским качеством предоставляемых пользователю услуг. При этом непрерывно возрастают требования к скорости обработки и объему перерабатываемой информации. Традиционные методы реализации аппаратуры и алгоритмов на интегральных схемах средней степени интеграции либо с использованием микропроцессоров не удовлетворяют возрастающим требованиям по быстродействию.
В связи с этим интенсивно развиваются исследования в области распределенной обработки информации.
Можно выделить три направления этих исследований:
‑ создание параллельных алгоритмов обработки информации, ориентированных на реализацию программными методами в многопроцессорной системе, либо аппаратными методами в параллельных вычислительных архитектурах;
‑ разработка параллельных нетрадиционных архитектур обработки информации, например вычислителей, управляемых потоками данных;
‑ совершенствование элементной базы цифровой обработки информации, разработка высокопроизводительных микропроцессоров (МП) с элементами параллелизма в архитектуре, создание ряда семейств высокопроизводительных программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) для аппаратной реализации параллельных цифровых алгоритмов.
Данное учебное пособие посвящено описанию новых параллельных архитектур цифровых процессоров, предназначенных для решения задач обработки информации в системах телекоммуникаций и реализации таких архитектур на новой элементной базе, в частности с использованием высокоскоростных микросхем программируемой логики. Приведены примеры реализации цифровых устройств с использованием ПЛИС.