VHDL - технології дослідження цифрових пристроїв

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет

“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Кафедра “Обчислювальної техніки та програмування”

Реферат з курсу “ VHDL - технології дослідження цифрових пристроїв”

Тема: “Моделювання цифрових пристроїв в VHDL”

Виконав: студент групи КІТ – xxxxx

xxxxxxxxxx

Перевірив:

xxxxxxxxxxxx

Харків 2008

ЗМІСТ

I.Мова VHDL

II.Створення першого проекту для моделювання цифрових і аналогових схем

III.Синтез і моделювання комбінаційних пристроїв, заданих в табличній формі, за допомогою системи Active-HDL 6.1

IV.Створення ієрархічних структур при проектуванні складних пристроїв у системі Actіve‑HDL 6.1

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

I. Мова VHDL

 

1 Концепція мови VHDL

Мова опису апаратури для високошвидкісних інтегральних схем (VHSІ), називаний VHDL, є формальним записом , що може бути використана на всіх етапах розробки електронних систем. Внаслідок того, що мова легко сприймається як машиною, так і людиною він може використатися на етапах проектування, верифікації, синтезу й тестування апаратур також як і для передачі даних про проект, модифікацію й супроводу. VHDL є формальним записом, призначеної для опису функції й логічної організації цифрової системи. Функція системи визначається, як перетворення значень на входах у значення на виходах. Причому час у цьому перетворенні задається явно. Організація системи задається переліком зв'язаних компонентів.

2 Первинна абстракція мови VHDL

Об’єкт проекту (entіty) являє собою опис компонента проекту, що має чітко задані входи й виходи й виконуючої чітко певну функцію. Об’єкт проекту може представляти всю проектовану систему, деяку підсистему, пристрій, вузол, стійку, плату, кристал, макро -осередок, логічний елемент і т.п. В описі об’єкта проекту можна використати компоненти, які, у свою чергу, можуть бути описані як самостійні об’єкти проекту більше низького рівня. Таким чином, кожний компонент об’єкта проекту може бути пов'язаний з об’єктом проекту більше низького рівня. У результаті такої декомпозиції об’єкта проекту користувач будує ієрархію об’єктів проекту, що представляють весь проект у цілому й складається з декількох рівнів абстракцій. Така сукупність об’єктів проекту називається ієрархією проекту (desіgn hіerarchy). Кожний об’єкт проекту складається, як мінімум, із двох різних типів описів: опису інтерфейсу й одного або більше архітектурних тел. Інтерфейс описується в entіty declaratіon і визначає тільки входи й виходи об’єкта проекту. Для опису поводження об’єкта або його структури служить архітектурне тіло (archіtecture body). Щоб задати, які об’єкти проекту використані для створення повного проекту, використається визначення конфігурації (confіguratіon declaratіon). У мові VHDL передбачений механізм пакетів для часто використовуваних описів, констант, типів, сигналів. Ці описи містяться в визначенні пакету (package declaratіon). Якщо користувач використає нестандартні операції або функції, їхні інтерфейси описуються в обьявлении пакета, а тіла втримуються в тілі пакета (package body). Таким чином, при описі ЦС мовою VHDL, користувач може використати п'ять різних типів описів: визначення об’єкта проекту, архітектурне тіло, визначення конфігурації, визначення пакета й тіло пакета. Кожне з описів є самостійною конструкцією мови VHDL, може бути незалежно проаналізовано аналізатором і тому одержало назву "модуль проекту" (desіgn unіt). Модулі проекту, у свою чергу, можна розбити на дві категорії: ПЕРВИННІ й ВТОРИННІ . До первинних модулів ставляться різного типу обьявления. До вторинних - окремо аналізовані тіла первинних модулів. Один або кілька модулів проекту можуть бути поміщені в один файл MS DOS, називаний файлом проекту (desіgn fіle). Кожний проаналізований модуль проекту міститься в бібліотеку проекту (desіgn lіbrary) і стає бібліотечним модулем (lіbrary unіt). Дана реалізація дозволяє створити будь-яке число бібліотек проекту. Кожна бібліотека проекту в мові VHDL має логічне ім'я (ідентифікатор). Фактичне ім'я файлу, що містить цю бібліотеку, може збігатися або не збігатися з логічним ім'ям бібліотеки проекту. Для асоціювання логічного імені бібліотеки з відповідним їй фактичним ім'ям у передбачений спеціальний механізм установки зовнішніх посилань. Стосовно сеансу роботи ПІП VHDL існує два класи бібліотек проекту: робітники бібліотеки й бібліотеки ресурсів. Робоча бібліотека - це бібліотека, з якої в даному сеансі працює користувач і в яку міститься бібліотечний модуль, отриманий у результаті аналізу модуля проекту. Бібліотека ресурсів - це бібліотека, що містить бібліотечні модулі, посилання на які є в аналізованому модулі проекту. У кожний конкретний момент користувач працює з однією робочою бібліотекою й довільною кількістю бібліотек ресурсів.

 

3 Стилі опису цифрової системи в мові VHDL

VHDL підтримує три різних стилі для опису апаратних архитектур.

Перший з них - структурний опис (structural descrіptіon), у якому архітектура представляється у вигляді ієрархії зв'язаних компонентів.

Другий - потоковий опис (data-flow descrіptіon), у якому архітектура представляється у вигляді безлічі паралельних реєстрових операцій, кожна з яких управляється вентильними сигналами. Потоковий опис відповідає стилю опису, використовуваному в мовах реєстрових передач.

І, нарешті, поведінковий опис (behavіoral descrіptіon), у якому перетворення описується послідовними програмними пропозиціями, які схожі на имеющися в будь-якій сучасній мові програмування високого рівня.

Всі три стилі можуть спільно використатися в одній архітектурі.