(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Программные средства foundation 1 5. Роль программирования в проектировании цифровых устройств 31 Языки описания схем. Первоначально эти языки предназначались для моделирования схем, но сегодня все в большей степени они применяются для проектирования аппаратуры. Эти языки можно использовать при разработке чего угодно: от отдельных функциональных модулей до больших цифровых систем на многих кристаллах. В конце главы 4 мы познакомимся с двумя языками описания схем: ABEL и VHDL, а в последующих главах будут приводиться примеры на обоих языках. Компиляторы языков описания схем, средства моделирования и синтеза. Типичный программный пакет языка описания схем состоит из нескольких компонентов. Находясь в такой среде, проектировщик пишет текстовую программу , и компилятор языка анализирует ее на наличие синтаксических ошибок. Если процесс компиляции завершается успешно, то проектировщик получает результат для передачи его программе синтеза, которая создает соответствующую конфигурацию схемы на заданной элементной базе. Чаще всего перед синтезом проектировщик использует результат компиляции в качестве входных данных моделирующей программы, чтобы проконтролировать поведение разрабатываемого устройства. Моделирующие программы. Цикл проектирования заказной однокристальной цифровой интегральной микросхемы долог и дорог. Когда кристалл уже изготовлен, очень трудно, а часто невозможно устранить ошибки, проверяя внутренние соединения (размеры которых, действительно, очень малы), или произвести изменения в логических схемах и соединениях между ними. Как правило, изменения необходимо внести в исходные данные проекта, и для реализации требуемых изменений должен быть изготовлен новый кристалл. Поскольку на выполнение этой процедуры могут уйти месяцы, у разработчиков кристаллов есть стимул сразу (или почти сразу) получить то, что надо с первой же попытки. Моделирующие программы помогают проектировщикам предсказать электрические характеристики и функциональное поведение кристалла без его фактического изготовления, позволяя обнаружить если не все, то подавляющее большинство недостатков до того, как кристалл будет сделан. Моделирующие программы используются также при разработке программируемых логических устройств , с которыми мы познакомимся позднее, а также при проектировании больших схем, в которые входит много отдельных компонентов. В этом случае моделирование не столь существенно, поскольку разработчику легче провести замену компонентов или изменить разводку на печатной плате. Однако даже небольшое моделирование позволяет сэкономить время за счет обнаружения простых и глупых ошибок. Программные средства тестирования (test benches). Разработчики цифровых устройств научились формализовать моделирование и отладку схем в про- , граммных средах, получивших название профаммных или инструментальных средств тестирования. Идея состоит в том, чтобы собрать вокруг разрабатываемого проекта совокупность программ для автоматического контроля выполняемых схемой функций, а также для наблюдения за поведением схемы и определением ее временных характеристик. Это особенно полезно, когда в проекте производятся небольшие изменения; тогда можно запустить программу тес- тирования, чтобы убедиться в том, что обнаруженные ранее дефекты устранены, а улучшения , произведенные в одном месте, ничего не нарушили ни в каком другом месте. Профаммы тестирования могут быть написаны на том же самом языке описания схем, на котором составлен проект, а также на С или С++ или на комбинации языков, включая языки описания сценариев типа языка PERL. Средства анализа и контроля временных соотношений. Описание времен-. ных парамефов является важной составной частью проектирования цифровых устройств. Любой цифровой схеме необходимо время, чтобы выработать новое значение выходного сигнала в ответ на изменение на входе, и проектировщик тратит много усилий, чтобы убедиться, что соответствующие изменения на выходе происходят достаточно быстро (или, в некоторых случаях, не слишком быстро). Специализированные программы позволяют автоматизировать скучную процедуру рисования временных диафамм, а также определять и контролировать временные соотношения между различными сигналами в сложной системе. Текстовые редакторы. Наконец, давайте не забудем об обычных текстовых редакторах и о текстовых процессорах. Очевидно, что эти средства нужны для написания исходной профаммы проекта на языке описания схем, но не менее важной для каждого проекта является та роль, какую они ифают при создании документации! Помимо использования перечисленных профаммных средств, разработчики иногда пишут специализированные профаммы на языках высокого уровня, таких как С или С++, или составляют сценарии на языках типа PERL для решения частных проблем, относящихся к проектируемой системе. Например, в разделе 10.1.6 приведена пара профамм на языке С, генерирующих таблицы истинности для комбинационных схем, реализующих сложные функции. Хотя средства автоматизации проектирования и важны, умения ими пользоваться еще не достаточно, чтобы быть хорошим проектировщиком цифровых устройств. Вы же не считаете себя великим писателем только потому, что быстро нажимаете на клавиши и проворно управляетесь с текстовым редактором. Обучаясь проектированию цифровых устройств, постарайтесь овладеть всеми средствами, какие только будут вам доступны: графическими редакторами схем, средствами моделирования, компиляторами языков описания схем. Но помните, что само по себе изучение этих средств не гарантирует достижения заведомо хороших результатов. Пожалуйста, будьте внимательны по отношению к тому, что получается в результате использования этих средств. 1.6. Интегральные схемы Один или большее число вентилей, сформированных на одном кристалле кремния, называются интегральной схемой {ИС; integrated circuit, 1С). Большие интегральные схемы с десятками миллионов транзисторов могут представлять собой квадратную пластину со стороной порядка половины дюйма или больше, тогда как у малых ИС этот размер может быть меньше одной десятой дюйма. ПРОГРАММИРУЕМЫЕЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И МОДЕЛИРОВАНИЕ Позднее вы узнаете из этой книги, что программируемые логические устройства (ПЛУ) и состоящие из веитшейрешетки, программируемые в процессе эксплуатации (field-programmable gate arrays, FPGAs) позволяют сконструировать схему или подсистему путем написания своего рода программ. Сегодня имеются ПЛУ и устройства типа FPGA, содержащие до миллиона вентилей, и возможности, предоставляемые кристаллами, построенными по этой технологии, все время возрастают. Если конструкция, созданная вами на основе ПЛУ или устройства типа FPGA, не заработает с первого раза, то часто имеется возможность произвести исправление путем изменений в программе и физического перепрофаммирования устройства, не заменяя компоненты и не внося изменений в соединения между ними на уровне системы. Легкость создания опытных образцов и модификации систем на основе ПЛУ и усфойств типа FPGA может привести к исключению необходимости моделирования. Самый распространенный взгляд на тенденции развития промышленности свидетельствует о том, что - по мере совершенствования технологии изготовления кристаллов - проектирование все в большей степени будет осуществляться на уровне кристалла, а не на уровне платы. Поэтому возможность полного и подробного моделирования станет исключительно важной в типичном случае проектирования цифрового усфойства. Однако возможен и другой подход. Эксфаполируя тенденции возможностей, предоставляемых ПЛУ и устройствами типа FPGA, следует ожидать, что в предстоящие десять лет мы станем свидетелями появления микросхем, содержащих в качестве составных элементов не только вентили и триггеры, но также и функциональные блоки более высокого уровня, такие как процессоры, память и контроллеры ввода/вывода. С этой точки зрения большинство проектировщиков цифровых устройств дут иметь дело со сложными компонентами внуфи кристалла и такими соединениями, основные функции шторых уже будут протестированы производителем микросхем. Имея в виду такое развитие, все же следует допустить возможность неправильного использования профаммируемых функций высокого уровня, но и в этом случае исправлять ошибки можно простым внесением изменений в профамму; в этих условиях детальное моделирование проектируемого устройства до его пробной реализации может оказаться напрасной фатой времени. Другой взгляд на эту проблему с той же самой точки зрения состоит в том, что каждое ПЛУ или каждый кристалл FPGA - это просто-напросто устройство, моделирующее работу профаммы с максимальным быстродействием, и это все, что находится внуфи интефальной схемы. Обоснован ли этот крайний взгляд на вещи? Чтобы узнать ответ, задайте себе вопрос, многих ли вы знаете профаммистов, отлаживающих новую профамму путем моделирования ее работы, а не просто пытаясь запустить ее? В любом случае, современные цифровые системы слишком сложны, и у проектировщика нет никаких шансов перебрать все возможные комбинации входных воздействий независимо от того, применяется моделирование или нет. Как и в отношении профаммного обеспечения, правильность работы цифровой системы лучше всего проверяется на практике, которая и должна засвидетельствовать, что система правильно спроектирована . Цель этой книги состоит в том, чтобы поощрить такую практику. ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |