Проектирование компьютерного технического устройства
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Методические указания
к комплексному курсовому проекту
Для студентов дневной формы обучения специальности 7.091503 Специализированные компьютерные системы
Харьков 2009
ВВЕДЕНИЕ
Человеческая деятельность требует постоянного совершенствования и развития средств вычислительной техники, повышения их эффективности, улучшения технико-экономических характеристик и введения новых свойств и качеств, отражающих возрастающие потребности теории и практики
Аналогично древнему философскому спору: что первичнее (главнее, старше), курица или яйцо позволителен вопрос что первичнее, вычислительная структура ЭВМ или алгоритм решения прикладной задачи. Универсальные ЭВМ общего назначения первоначально имеет избыточную архитектуру, которая в состоянии с той или иной (почти одинаковой) эффективностью реализовать и не оптимизированные, и оптимизированные программы для решения широкого круга задач. Принцип построения специализированных ЭВМ (далее СЭВМ) иной: их архитектура приспосабливается под один заданный алгоритм или класс алгоритмов, которые реализуются в течении длительного времени. При этом добиваются оптимально минимальной архитектуры для уменьшения стоимости, веса, увеличения быстродействия и др. будущих ЭВМ.
В настоящее время продукция, поставляемая на рынок электронных технологий, используется во всех областях человеческой деятельности. Компании (Intel, Motorola, Advanced Micro Devices, IBM, Sun Microsystems и Hewlett-Packard) затрачивают миллионы долларов на разработку мощных процессоров, оперирующих уже 64- и 128-битовыми данными.. У микропроцессоров, как и у других типов микросхем, наблюдается экспоненциальный рост возможностей: согласно закону Мура каждые 18 месяцев число транзисторов в современных микросхемах удваивается без увеличения стоимости чипа. Микропроцессоры с такой же периодичностью увеличивают свою производительность на 100%. Это превратило разработку универсальных компьютеров в мощную лидирующую индустрию на рынке электронных технологий. Однако ситуация в настоящее время изменяется в связи с ростом производительности средних и малых микропроцессоров. Очевидна рыночная тенденция - в течение ближайших 15 лет возможности, предлагаемые техническим прогрессом и рынком, превысят потребности пользователя. Поэтому корпорации, нацеленные только на выпуск мощных универсальных процессоров, рискуют потерять свою долю прибыли на рынке микроэлектроники. Чтобы этого не случилось, они уже сейчас реорганизуют часть своего производства на быстрый выпуск специализированных заказных микросхем.
Также развивается модульность устройств в которых сохраняется стандартизация интерфейсов между подсистемами. Такой подход уже реализован в нижних уровнях проектирования микропроцессора в виде системы-на-кристалле (System-on-chip или SoC) и практики многократного использования модулей (IP-ядер) для встраивания. Последние имеют различные размеры и функции, от простых, реализующих интерфейсы до сложных 64-битовых микропроцессоров, имеющих несколько миллионов транзисторов.
Прогресс в микроэлектронике диктует компаниям:
) придерживаться стратегии модульности проектов, состоящих из многократно используемых и реконфигурируемых IP блоков;
) предоставлять возможность реализации системы на одном кристалле, создавая заказные системы SoC;
) сокращать время проектирования и внедрения в производство микропроцессоров и систем SoC;
) предоставлять широкие возможности для тестопригодного проектирования и верификации цифровых систем, существенно уменьшающие время создания готового изделия.
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ КОМПЛЕКСНОГО КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Цели
Целью комплексного курсового проектирования является расширение и закрепление знаний, полученных в процессе изучения курсов Специализированная архитектура ЭВМ, ПСМС, других специальных дисциплин в соответствии с учебным планом специальности СКС, а также приобретение практических навыков по составлению специализированных прикладных алгоритмов и программ на внутреннем языке используемых технических модулей, а также.
Комплексность курсового проекта заключается в том, что на каждом этапе проектирования устройства (или системы) студент использует знания и умения по соответствующим, но разным дисциплинам (курсам), изученным и еще изучаемым в процессе выполнения учебного плана.
Выполнение курсового проекта прививает навыки самостоятельной разработки необходимых структурных схем ядра и устройств сопряжения с объектом (УСО), умение пользоваться технической литературой и руководящими техническими материалами (РТМ) на БИС и другие технические модули (изделия).
Поставленная цель достигается в процессе разработки индивидуальных заданий на проектирование алгоритмического, структурно-функционального и технического обеспечения проекта. Каждый проект должен сопровождаться эмуляторами (схемными или программными) из выбранных (заданных) инструментальных средств или реализованным опытным образом. Следует помнить, что в процессе проектирования новое устройство (или система) должно