De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Digitale elektronica --1-- Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Digitale elektronica --1-- Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus."— Transcript van de presentatie:

1 Digitale elektronica 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

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

3 Digitale elektronica 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

4 Digitale elektronica Flip-flops Definitie van het tijdsgedrag tsts thth tptp tsts thth Flanksturing tsts thth tptp O-interval I-interval Niveausturing Pulssturing

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

6 Digitale elektronica Flip-Flops een overzicht Voorbeelden van pdf- bestanden 74HC74 74F Voorbeelden van pdf- bestanden 74HC74 74F

7 Digitale elektronica De essentie van synchroon gedrag Combinatorische logica Registers InOut Klok Flip-flop propagatie Klok Combinatorisch propagatie Flip-flop instel tsts thth tptp Flanksturing

8 Digitale elektronica Regels voor synchroon ontwerp 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 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 Inputsignalen moeten stabiel zijn gedurende I-interval

9 Digitale elektronica 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

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

11 Digitale elektronica Metastabiel gedrag Breuninger’s grafiek

12 Digitale elektronica 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)

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

14 Digitale elektronica Geheugens interne 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

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

16 Digitale elektronica Geheugens interne opbouw: dynamische geheugens

17 Digitale elektronica Geheugens functionele 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 Voorbeelden van pdf-bestanden SRAM SSRAM EDO-RAM SDRAM

18 Digitale elektronica 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

19 Digitale elektronica Processors microcontrollers 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

20 Digitale elektronica Processors microcontrollers: voorbeeld

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

22 Digitale elektronica Programmeerbare componenten PLA-achtigen: sequencers De PLS: PLS: PLA met toestandsregister

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

24 Digitale elektronica Programmeerbare componenten architecturen: Cell-arrays (1)

25 Digitale elektronica Programmeerbare componenten Moderne 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

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


Download ppt "Digitale elektronica --1-- Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus."

Verwante presentaties


Ads door Google