Синтез схеми ПЛІС для інвертора
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ПІДПРИЄМНИЦТВА ТА ПЕРСПЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ НАЦІОНАЛЬНОМУ УНІВЕРСИТЕТІ
“ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Курсова робота
з курсу “Проектування компютерних систем та мереж”
Тема: “Синтез схеми ПЛІС для інвертора.”
1. ВИХІДНІ ДАНІ НА ПРОЕКТУВАННЯ
Загальні вимоги
Скласти, імлементувати і верифікувати VHDL модель чотирибітового компютера, що вбудовується до ПЛІС і містить процесор і память (памяті) даних і машинних кодів. Цільову ПЛІС вибирати з матриць Віртекс або Спартан фірми Ксайлінкс (www.xilinx.com). САПР розробки САПР Ксайлінкс WebPack 8.2i з вбудованим симулятором ПЛІС проектів (www.xilinx.com).
За основу архітектури процесора рівня машинних інструкцій прийняти архітектуру процесора Gnome фірми Xess (www.xess.com) [1, стор. 253]. Результати курсового проектування верифікувати методом часового симулювання. Розробити принципову схему апаратного емулятора, що містить відповідну проекту цільову ПЛІС.
Індивідуальні вимоги
До індивідуальних вимог належать:
1)тип архітектури (принстонська/гарвардьська);
2)множина машинних інструкцій);
3)вид памяті (зовнішня/вбудована до ПЛІС, а коли вбудована, тоді розподілена/зблокована);
4)тип шин (однонаправлені, двонаправлені, суміш);
5)тип цільової ПЛІС;
6)функція тестової програми (додавання, віднімання, множення, ділення тощо),
7)принципова схема апаратного емулятора.
Зауваження
1.Студент погоджує проектні індивідуальні вимоги з керівником. При цьому керівник проекту має право змінювати вихідні дані на проектування.
2.Проект має статус диференційованого заліку (стобальна семестрова оцінка) і захищається на комісії (до завершення залікової сесії).
3.Розмір дистрибутиву безкоштовної САПР Xilinx WebPack 8.2i (ОС Win2000/WinXP) складає 1 ГБ, а розмір її інсталяції на жорсткому диску - 2.4 ГБ. Ще потрібна інсталяція безкоштовного пакету Adobe Reader версії від 6.0, аби використовувати такі підсистеми САПР, як допомогу, генератор ядер тощо.
4.Дистрибутивні пакети САПР і документи щодо ПЛІС фірми Ксайлінкс одержують (на флеш-диск) на кафедрі КСТ ІППТ. Для ранішних версії 4.х-6.х САПР WebPack (плюс окремий симулятор ModelSim) потрібно отримати на сайтах www.model.com або www.xilinx.com безкоштовну студентську ліцензію на симулятор.
2. ВИМОГИ ДО ПРОЕКТНОЇ ДОКУМЕНТАЦІЇ
До складу розроблюваних проектних документів належать:
1.Пояснювальна записка.
2.Прототипна плата, схема принципова (одне креслення, формат креслення вибирає студент).
Документи оформлюють за вимогами відповідних стандартів. Відхилення від стандартного оформлення є помилкою виконання. Пояснювальна записка до проекту має наступний зміст і обсяг:
1.Титульна сторінка.
2.Вихідні дані на проектування і їхній аналіз (1 стор.)
3.Розробка архітектури рівня машинних інструкцій (1 стор.)
4.Синтез програмної моделі компютера (1 стор.)
5.Розробка тестової програми (2 стор.)
6.Розробка VHDL моделі процесора (до 4 сторінок для VHDL моделі процесора і пояснень)
7.Розробка VHDL моделі памяті програм (2 сторінок для VHDL модель програмної памяті і пояснень).
8.Розробка VHDL моделі памяті даних (1 сторінка для VHDL модель памяті даних і пояснень).
9.Розробка VHDL моделі компютера (до 3 сторінок для топ-файлу проекту і пояснень щодо нього).
10.Обгрунтування вибору цільової ПЛІС (1 стор.).
11.Синтез і імплементування VHDL моделі компютера (до 4 стор.).
12.Верифікація результатів проектування методом часової симуляції (до 2 стор.).
13.Розробка принципової схеми емулятора (до 2 стор.).
14.Основні результати роботи (три пункти, 1 стор.).
15.Посилання на науково-технічні літературні джерела і на пошук в Інтернеті (1 стор.).
3.МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
Проект виконують за два етапи. На першому етапі повторюють поданий нижче стандартний варіант проекту, аби набути відповідних знань і досвіду з практики проектування. Головне на цьому етапі уяснити зміст, стиль і деталі виконання проектних робіт. Наступним етапом до стандартного проекту вносять зміни, що відповідають індивідуальним вихідним даним. Після синтезу і імплементування модифікованого проекту розроблюють принципову схему прототипної плати (емулятора) і оформлюють пояснювальну записку. Як аналог проекту емулятора використовують прототипні плати фірми Xess (www.xess.com). Знайдений аналог перетворюють на цільовий емулятор переважно скороченням надлишкових (з погляду проектних вимог) елементів.
Далі подамо мінімальні за розміром взірці виконання окремих розділів базового варіанту проекту. Зауважимо, що пряме користування джерелом [1] не є обовязковим через те, що подані нижче методичні вказівки основані на [1].
Програмна модель компютера
Компютер має мінімальні чотирибітовими формати даними і байтові формати інструкцій. Відомо, що сусідні чотири біти формату утворюють єдине поле певного призначення, що має назву тетради (nibble). Один байт містить дві тетради:
-найбільш значна тетрада (MSN) розташована ліворуч;
-найменш значна тетрада (LSN) розташована праворуч.
Нумерація бітів в байті відбувається зправа наліво. При цьому найбільш значним є лівий, сьомий біт, а найменш значним правий, нульовий біт (рис.1).
Компютер містить наступні програмно керовані вузли:
1.Програмну память (РМ) для 128 байтових інструкцій (ROM/ПЗП); память містить комірки з адресами від 0х00 до 0хFF.
2.Память даних (DM) з довільним ?/p>