1 / 26

Inhoud

Inhoud. Analyse van sequentiële netwerken het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken races en hazards synchroon versus asynchroon gedrag, geheugencellen Sequentiële bouwblokken Synthese van sequentiële netwerken incrementele gedragsbeschrijvingen toestandsminimalisatie

phuc
Download Presentation

Inhoud

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Inhoud Analyse van sequentiële netwerken • het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken • races en hazards • synchroon versus asynchroon gedrag, geheugencellen Sequentiële bouwblokken Synthese van sequentiële netwerken • incrementele gedragsbeschrijvingen • toestandsminimalisatie • Toestandsassignatie Aspecten van compositie en decompositie • Verfijning en decompositie • Spatiale versus temporale decomposities • Composities van synchrone automaten Digitale elektronica

  2. Digitale Bouwstenenstandaardcomponenten Digitale bouwstenen Standaard- componenten Programmeerbare componenten Applicatie-specifieke bouwstenen GateArrays Seq. Comb. PLA- achtigen Cell- arrays SSI PLA Standard Cell MSI FPGA PAL LSI Full Custom PLS VLSI EPLD Digitale elektronica

  3. Standaardcomponenten:sequentiële functies SSI • flip-flops: diverse klok- en datagedragingen MSI • registers • tellers • schuifregisters LSI • registerbanken • processor-bouwblokken VLSI • processors • geheugens • specifieke chips voor consumentenmarkt Digitale elektronica

  4. Flip-flopsDefinitie van het tijdsgedrag ts th ts th Flanksturing Niveausturing ts th tp O-interval I-interval Pulssturing tp Digitale elektronica

  5. Flip-flopsDefinitie van het datagedrag D-gedrag J/K-gedrag R/S-gedrag T-gedrag Digitale elektronica

  6. Flip-Flopseen overzicht Voorbeelden van pdf-bestanden 74HC74 74F109 7476 7475 7473 74279 Digitale elektronica

  7. De essentie van synchroon gedrag ts th Flanksturing tp In Out Combinatorischelogica Registers Klok Klok Flip-flop propagatie Combinatorisch propagatie Flip-flop instel Digitale elektronica

  8. Regels voor synchroon ontwerp Inputsignalen moeten stabiel zijn gedurende I-interval • Gebruik alleen geheugenelementen met disjuncte I- en O-intervallen • Gebruik alleen geheugenelementen met zelfde klokgedrag • Zorg ervoor dat de klokverschuiving beperkt is tot separatie tussen I en O • Zorg ervoor dat de klok een voldoende periode heeft • Stuur inputs op het correct ogenblik aan Digitale elektronica

  9. Regels voor synchroon ontwerp metastabiliteit Veranderingen van input binnen I-interval • Meestal “normaal” gedrag van FF: resultaat is onvoorspelbaar, maar wel ofwel 0 ofwel 1 • Soms “geen” resultaat: finale waarde wordt ongewoon laat bereikt. Intussen geen betrouwbare waarde: • niet finaal • eventueel halfslachtig niveau • mogelijk zelfs dynamische hazards Digitale elektronica

  10. Regels voor synchroon ontwerp metastabiliteit 30 ns 14 ns 74LS74 kloksignaal inputsignaal outputsignaal Digitale elektronica

  11. Metastabiel gedragBreuninger’s grafiek Digitale elektronica

  12. Geheugens en processors Er bestaan een aantal generieke functies die het gebruik van hoge integratiedichtheden mogelijk maken Voorwaarde: universele inzetbaarheid Twee belangrijke voorbeelden: • geheugens • processors (+ randchips) Digitale elektronica

  13. Geheugenskenparameters Interne opbouw • statisch (SRAM) • dynamisch (DRAM) Structurele aspecten • Woordbreedte • Capaciteit Functionele aspecten • toegangstijd en -bandbreedte • parallellisme in toegang • asynchrone of synchrone toegang Digitale elektronica

  14. Geheugensinterne opbouw: statische geheugens Geheugenwerking gebaseerd op terugkoppeling Cel = elementaire flipflop lage toegangstijd grote basiscel • CMOS: 6 transistors • NMOS: 4 transistors, dissipatie X/Y-adressering Kan in alle technologieën Digitale elektronica

  15. Geheugensinterne opbouw: dynamische geheugens Geheugenwerking gebaseerd op ladingsopslag op capaciteit (1 transistor) Lezen dynamisch proces, destructief Digitale elektronica

  16. Geheugensinterne opbouw: dynamische geheugens Digitale elektronica

  17. Geheugensfunctionele aspecten Parallellisme • Toegang tot grote RAMs sequentieel: woord per woord • Kleine statische RAMS (registerbestanden) en speciale geheugens (DPMs, FIFOs) parallel Toegangsprotocollen • Vroeger hoofdzakelijk asynchroon • Voor SRAM: • relatief eenvoudig • Voor DRAM: • sequentieel • opfriscycli • snelle blokmodes • Synchrone protocollen nemen snel toe Voorbeelden van pdf-bestanden SRAM SSRAM EDO-RAM SDRAM Digitale elektronica

  18. Processors Processors worden als bouwblok in grote variëteit gemaakt: • voor algemeen gebruik (zie computerarchitectuur) • voor specifieke toepassingen: DSP, Grafiek, Communicatie • als component voor realisatie van complexe functies: microcontrollers Processors worden ook in toenemende mate als module gebruikt in ASIC-ontwerp of ontwerp met FPGAs Digitale elektronica

  19. Processorsmicrocontrollers Een microcontroller is een sterk geïntegreerde vorm van processor Bevat naast processorkern ook • geheugen (beperkt) • perifere schakelingen Wordt vaak in verschillende varianten gemaakt qua beschikbaar geheugen, snelheid, en soort van meegeïntegreerde functies Gebruik: in ingebedde systemen, waar complexiteit hogere eisen stelt dan snelheid: • printers, toetsenborden, ... • Automobiel, wasmachines, T.V.’s, .. • PLC’s, regelaars, procesautomatisatie Digitale elektronica

  20. Processorsmicrocontrollers: voorbeeld Digitale elektronica

  21. Digitale Bouwstenenprogrammeerbare componenten Digitale bouwstenen Standaard- componenten Programmeerbare componenten Applicatie-specifieke bouwstenen GateArrays Seq. Comb. PLA- achtigen Cell- arrays SSI PLA Standard Cell MSI FPGA PAL LSI Full Custom PLS VLSI EPLD Digitale elektronica

  22. Programmeerbare componentenPLA-achtigen: sequencers De PLS: • PLS: PLA met toestandsregister Digitale elektronica

  23. Programmeerbare componentenarchitecturen: PLA-achtigen (2) De PAL en de PLD: macrocellen met flipflops Voorbeelden van pdf-bestanden MACH pld Cypress pld 22v10 Digitale elektronica

  24. Programmeerbare componentenarchitecturen: Cell-arrays (1) Digitale elektronica

  25. Programmeerbare componentenModerne evoluties in FPGA’s Moderne FPGA’s bevatten veel meer dan CLB’s en routing blocks: • Sommige bevatten grote geheugenblokken, en laten toe van CLB’s te groeperen tot geheugenblokken • Sommige bevatten R/T uitbreidingen om snelle ALU’s te maken (carry chains) • Sommige bevatten standaard microprocessor naast programmeerbare array • Sommige bevatten speciale I/O-interfaces: • Naar extern geheugen (DDR-ram) • LVDS en andere snelle verbindingen Digitale elektronica

  26. Digitale BouwstenenASIC’s Digitale bouwstenen Standaard- componenten Programmeerbare componenten Applicatie-specifieke bouwstenen GateArrays Seq. Comb. PLA- achtigen Cell- arrays SSI PLA Standard Cell MSI FPGA PAL LSI Full Custom PLS VLSI EPLD Digitale elektronica

More Related