ZPT

1

…układów cyfrowych

X

P

Z

D

F

US

UO

Automat lub
mikroprogramowa
ny układ
sterujący

Synteza logiczna w projektowaniu…

Jak

zaprojektować

układ

wykonawczy?

ZPT

Licznik

Rejestr

Mux

…polegająca na składaniu układu z bloków

funkcjonalnych

2

Synteza strukturalna…

ZPT

Przykład syntezy strukturalnej

W kodzie BCD (Binary Coded Decimal) każda

cyfra liczby zapisanej w kodzie dziesiętnym

jest przedstawiana czterobitową liczbą

binarną

Konwerter kodu binarnego na kod

BCD:

4 8 9

Np. liczba 489 zostanie zapisana jako wektor

binarny z wykorzystaniem 12 bitów (3  4

bity)

BCD

0100 1000 1001

3

ZPT

Konwerter Bin2BCD

BIN/BCD

0  liczby  99

0

0

0

1

1

0

1

1

27

BI

N

4

Tradycyjną metodę syntezy

strukturalnej

skonfrontujemy z nowoczesnymi

metodami

syntezy logicznej

27

BCD

0

0

1

0

0

1

1

1

ZPT

Zasady konfrontacji

5

Realizacja – w strukturze FPGA (Stratix)

Jakość realizacji:

a) Liczba zajętych komórek LC

b) Szybkość – maksymalna liczba słów
przetwarzanych w ciągu 1 sek.

EPF10K

ZPT

0

0

0 0 0 0 0 0

0

0

0 1 1 0 1 1

27

LDA

LDB

LB

=

0

0

0 0 0 0 0 0

LDB  5

LDB := LDB+3

NIE

TAK

LDB := LDB

 8

Synteza strukturalna - metoda +3

6

Szkic metody:

ZPT

Realizacja na blokach

funkcjonalnych

7

R3

R2

R1



K

S3

S2

S1

A

B

8

4

4

4

„3”

„5”

K  5

LK

4

„8”

LOAD1
DEC

LK = 0

R4

LOAD2

8

Y = LD

US

MUX

1

0

MUX

4

A

B

4

LB

ZPT

Komputerowe projektowanie…

8

SPECYFIKACJA

FUNKCJONALNA

(HDL)

SYNTEZA

FUNKCJONALNA

OPIS RTL

TRANSLACJE

SPECYFIKACJI

SIEĆ

LOGICZNA

OPTYMALIZACJA

LOGICZNA

ODWZOROWANIE

TECHNOLOGICZN
E

uzyskaną strukturę zapisujemy w języku opisu
sprzętu i kompilujemy w systemie Quartus

54 LEs ─ 33

mln/sek

ZPT

.type fr
.i 9
.o 8
.p 100
000000000 0000
0000
000000001 0000
0001
000000010 0000
0010
000000011 0000
0011
000000100 0000
0100
000000101 0000
0101
000000110 0000
0110
000000111 0000
0111
000001000 0000
1000
000001001 0000
1001
000001010 0001
0000
000001011 0001
0001
000001100 0001
0010
000001101 0001
0011
* * *
001100001 1001
0111
001100010 1001
1000
001100011 1001
1001
.e

Konwerter Bin2BCD na poziomie

Konwerter Bin2BCD na poziomie

logicznym

logicznym

AHDL/VHDL

ZPT

Komputerowe projektowanie…

10

SPECYFIKACJA

FUNKCJONALNA

(HDL)

SYNTEZA

FUNKCJONALNA

OPIS RTL

TRANSLACJE

SPECYFIKACJI

SIEĆ

LOGICZNA

OPTYMALIZACJA

LOGICZNA

ODWZOROWANIE

TECHNOLOGICZN
E

24 LEs ─ 313

mln/sek

ZPT

Specjalizowana procedura

dekompozycji

TITLE " Decomposed project: bin2bcd ";
% Translated from DEMAIN format %
% Warsaw University of Technology %
% Institute of Telecommunications %
SUBDESIGN A
(
in_1, in_2, in_3, in_4

:INPUT;

in_5, in_6, in_7

:INPUT;

out_1, out_2, out_3, out_4 :OUTPUT;
out_5, out_6, out_7, out_8 :OUTPUT;
)
VARIABLE
g1_1, g1_2, g1_3, g3_1

:LCELL;

g2_1, g2_2

:LCELL;

BEGIN
---- Level 1 ----
TABLE
(in_1, in_2, in_3, in_4) => (g1_1);
B"1000" => B"0";
B"0011" => B"0";
.................
B"0001" => B"1";
B"1011" => B"1";
END TABLE;
TABLE
(in_6, g1_1, g2_1, g2_2) => (out_7);
B"0X10" => B"0";

.................

B"1011" => B"1";
END TABLE;
END;

# Konwerter
bin2bcd
.type fr
.i 7
.o 8
.p 100
0000000 00000000
0000001 00000001
0000010 00000010
0000011 00000011
0000100 00000100
0000101 00000101
. . . ..........
1011111 10010101
1100000 10010110
1100001 10010111
1100010 10011000
1100011 10011001
.e

Procedura
dekompozycji

 13 komórek

(!!!)

11

352
mln/sek

ZPT

Porównanie realizacji BIN2BCD

Synteza strukturalna – 54 LEs ─ 33

mln/sek

Synteza logiczna:

system komercyjny Quartus – 24 LEs ─ 313

mln/sek

system specjalizowany – 13 LEs ─ 352

mln/sek

Liczba elementów logicznych ─ liczba

słów

Procesor AMD Athlon™ 64X2 Dual Core 4200+

2.2 GHz – 9,17 mln/sek

Nie zapominajmy o syntezie

logicznej

w projektowaniu układów

cyfrowych