Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Tadeusz Łuba Programowalne układy cyfrowe, czyli fabryka na Twoim biurku Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Tadeusz Łuba Programowalne układy cyfrowe, czyli fabryka na Twoim biurku Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych."— Zapis prezentacji:

1 1 Tadeusz Łuba Programowalne układy cyfrowe, czyli fabryka na Twoim biurku Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

2 Celem wykładu jest omówienie najnowszych osiągnięć elektroniki, a w szczególności tych osiągnięć, które już w najbliższej przyszłości mogą okazać się wyjątkowo atrakcyjne w karierze zawodowej przyszłych absolwentów naszego wydziału.

3 Rozwój technologii układów scalonych Technika układów programowalnych Komputerowe systemy projektowania Zastosowania w elektronice, informatyce i telekomunikacji Produkcja pierwszego układu scalonego Plan wykładu

4 Rok  za co otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w Pierwsze układy scalone zawierały mniej niż 20 tranzystorów. Jack Kilby z Texas Instruments zbudował pierwszy układ scalony 

5 5 Już w latach wieku Setki milionów tranzystorów!

6 6 miliony bramek logicznych…dzisiaj …programowanie połączeń Programowalne moduły logiczne (Programmable Logic Devices) Nowa jakość…

7 7 7 Programowalne moduły logiczne (Programmable Logic Devices) PLD to układy scalone, których właściwości funkcjonalne są definiowane nie przez producenta, lecz przez końcowego użytkownika. Najważniejszą cechą tych układów jest możliwość nadawania im (przez programowanie) określonych przez użytkownika cech funkcjonalnych, w jego laboratorium czy na biurku, a nie w fabryce.

8 8 Najnowsze struktury programowalne FPGA FPGA (Field Programmable Gate Array) Elementy logiczne NOWOŚĆ! Elementy logiczne nie są bramkami

9 9 Układy programowalne wyrównują szanse…

10 10 PLD Układ kryptograficzny

11 11 Komputerowe systemy projektowania Ze względu na skomplikowaną budowę struktur programowalnych ich realizacja nie może się odbywać bez…

12 12 Specyfikacja HDL Synteza funkcjonalna Synteza logiczna Odwzorowanie technologiczne 12 Komputerowe projektowanie…

13 13 Specyfikacja HDL Synteza funkcjonalna Synteza logiczna Odwzorowanie technologiczne 13 Komputerowe projektowanie… …aż do zaprogramowania układu!

14 Konwerter współpracuje z dekoderami wskaźników siedmiosegmentowych Pierwszy produkt fabryki na biurku Konwerter kodu binarnego na kod BCD

15 Konwerter Bin2BCD BIN/BCD BIN 27 BCD Wejścia Liczby dziesiętne reprezentowane binarnie Wyjścia Cyfry podanej liczby zakodowane binarnie

16 16 Edytor tekstowy architecture behavior of bin2bcd_behavioral is begin process (clk) variable cnt: integer range 0 to 8; variable bcd_a : std_logic_vector(3 downto 0); variable bcd_b : std_logic_vector(3 downto 0); variable binv : std_logic_vector(7 downto 0); variable exec : std_logic; ENTITY reg4 IS PORT ( D : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; RST, Clock: IN STD_LOGIC ; Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ) ; END reg4 ; begin if rising_edge(clk) then if start = '1' then bcd_a := (others => '0'); bcd_b := (others => '0'); binv := ‘0’ & data; cnt:= 8; ready <= '0'; exec := '0'; else

17 17 Przetwarzanie projektu  kompilator

18 18 Programowanie W tym układzie został zrealizowany konwerter

19 Jakość realizacji 19 …w strukturach FPGA jakość określa a) Liczba zajętych elementów logicznych b) Szybkość – maksymalna liczba słów przetwarzanych w ciągu 1 sek. EPF10K

20 Projektowanie jest proste? Synteza automatyczna Ależ to bardzo proste! Język VHDL 20

21 Niestety… Jak je skonfigurować ??? MILIONY BRAMEK !!! 21

22 Trudności odwzorowania technologicznego f Sieć wielopoziomowa FPGA Każdy układ cyfrowy – po procesie kompilacji jest reprezentowany jako sieć bramek logicznych, którą trzeba odpowiednio odwzorować na elementy logiczne struktur programowalnych. 22

23 Metoda puzzli 23

24 24 Nowe procedury syntezy logicznej Specyfikacja HDL Synteza funkcjonalna Synteza logiczna Odwzorowanie technologiczne Nowe procedury syntezy logicznej

25 Porównanie realizacji BIN2BCD Synteza behawioralna – 34 LE ─ 32 mln/s Synteza logiczna: system specjalizowany – 17 LE ─ 352 mln/s Liczba elementów logicznych ─ liczba słów Procesor AMD Athlon™ 64X2 Dual Core ,2 GHz – 9,17 mln/s

26 26 Struktury programowalne FPGA znalazły ogromne zastosowania w układach cyfrowego przetwarzania sygnałów „FPGAs are on the verge of revolutionizing digital signal processing in the manner that programmable digital signal processors (PDSPs) did nearly two decades ago.”

27 Próbkowanie Rekonstrukcja Odtwarzanie Sygnał analogowy ADC Dyskretne próbki sygnału Kwantowanie i kodowanie , , … Reprezentacja cyfrowa Dyskretne w czasie i wartościach DAC Filtracja Cyfrowe przetwarzanie sygnałów 27

28 Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Sieć telekomunikacyjna 28 W formie cyfrowej znikają różnice pomiędzy różnymi typami sygnałów, co znacznie upraszcza wszelkie procesy związane z przechowywaniem, przetwarzaniem i przesyłaniem różnych typów informacji.

29 Cyfrowe przetwarzanie sygnałów 29 W formie cyfrowej znikają różnice pomiędzy różnymi typami sygnałów, co znacznie upraszcza wszelkie procesy związane z przechowywaniem, przetwarzaniem i przesyłaniem różnych typów informacji. Sieć telekomunikacyjna

30 30 Zastosowania układów DSP  Telewizja wysokiej rozdzielczości HDTV  Telefonia komórkowa  Rozpoznawanie mowy i obrazów  Kompresja obrazów  Szyfratory kryptograficzne  Szyfratory baz danych  Diagnostyka medyczna

31 31 TECHNIKA POMIAROWA PRZETWARZANIE DŹWIĘKU TELEMEDYCYNA TELEFONIA KOMÓRKOWA RADIOFONIA I TELEWIZJA I TELEWIZJA RADIOOMUNIKACJA Za pośrednictwem cyfrowego przetwarzania sygnałów obszar zastosowań układów rozszerza się na wiele dziedzin elektroniki, informatyki i telekomunikacji Za pośrednictwem cyfrowego przetwarzania sygnałów obszar zastosowań układów programowalnych rozszerza się na wiele dziedzin elektroniki, informatyki i telekomunikacji

32 32 Struktury programowalne uzyskują fizyczną postać konkretnego układu cyfrowego dopiero w trakcie zaprogramowania. Z tej przyczyny układy te określa się mianem wirtualnych, gdyż do momentu zaprogramowania istnieją tylko jako odpowiednie pliki na dyskach komputerów (a nawet na kartce papieru). Produkty wirtualne – co to jest?

33 33 Technika produktów wirtualnych Rynek własności intelektualnej IP (Intellectual Property) zawartej w układach zaprojektowanych i oferowanych do sprzedaży w postaci kodów źródłowych języków HDL. - ALTERA MEGAFUNCTION PARTNERS PROGRAM - XILINX ALLIANCE CORE - COMMON LICENSE CONSORTIUM - IP CATALYST PROGRAM - EXEMPLAR LOGIC-VENDOR INCENTIVE PROGRAM (VIP) - D & R DESIGN-REUSE. - TILAB - inSILICON CORPORATION - SIBER CORE TECHNOLOGIES - DIGITAL COMMUNICATION TECHNOLOGIES - ARC CORES - VIRTUAL IP GROUP INC. - IP SEMICONDUCTORS - ALCATEL TECHNOLOGY LICENSING W Polsce: EVATRONIX

34 Evatronix S.A. Sztuka komputerowego tworzenia Rola wirtualnych komponentów w projektowaniu systemów scalonych

35 35 Mikrokontrolery oparte na architekturze 8051 Koprocesory arytmetyczne Procesory sygnałowe Kontrolery łączy interfejsowych i sieciowych Kodery obrazów standardu JPEG2000 Komponenty wirtualne firmy Evatronix

36 36 Komponenty wirtualne firmy Evatronix W roku 2002 Evatronix S.A. opracowała wirtualny komponent kontroler Ethernet MAC (Media Access Control) 10/100Mbit. Komponent ten został zastosowany w... gdzie pełni rolę podstawowej arterii wymiany danych pomiędzy wszystkimi urządzeniami sterującymi i kontrolnym samolotu A airbus A380

37

38 38 Fabryka na biurku…

39 39 Podsumowanie Układy programowalne umożliwiają budowę systemów cyfrowych łatwo i tanio. Ich uniwersalność i elastyczność predestynuje je do wielu zastosowań. Sytuacja ta czyni z układów programowalnych jedną z najciekawszych dziedzin techniki, której opanowanie może być kluczem do sukcesu zawodowego wielu specjalistów elektroniki, inżynierii komputerowej i telekomunikacji.


Pobierz ppt "1 Tadeusz Łuba Programowalne układy cyfrowe, czyli fabryka na Twoim biurku Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google