Synteza logiczna w projektowaniu… …układów cyfrowych XP Z D F US UO Jak zaprojektować układ wykonawczy? Automat lub mikroprogramowany układ sterujący 1

Synteza strukturalna… …polegająca na składaniu układu z bloków funkcjonalnych Licznik Rejestr Mux 2

Przykład syntezy strukturalnej Konwerter kodu binarnego na kod BCD: W kodzie BCD (Binary Coded Decimal) każda cyfra liczby zapisanej w kodzie dziesiętnym jest przedstawiana czterobitową liczbą binarną Np. liczba 489 zostanie zapisana jako wektor binarny z wykorzystaniem 12 bitów (3  4 bity) 4 8 9 BCD 0100 1000 1001 3

Konwerter Bin2BCD Tradycyjną metodę syntezy strukturalnej 1 27BIN 27BCD 1 0  liczby  99 BIN/BCD Tradycyjną metodę syntezy strukturalnej skonfrontujemy z nowoczesnymi metodami syntezy logicznej 4

Zasady konfrontacji Realizacja – w strukturze FPGA (Stratix) EPF10K Jakość realizacji: a) Liczba zajętych komórek LC b) Szybkość – maksymalna liczba słów przetwarzanych w ciągu 1 sek. 5

Synteza strukturalna - metoda +3 Szkic metody: 27 = 1 1 1 1 LDA LDB LB LDB  5 NIE TAK  8 LDB := LDB LDB := LDB+3 6

Realizacja na blokach funkcjonalnych  K S3 S2 S1 A B 8 4 „3” „5” K  5 LK „8” LOAD1 DEC LK = 0 R4 LOAD2 Y = LD US MUX 1 LB 7

Komputerowe projektowanie… uzyskaną strukturę zapisujemy w języku opisu sprzętu i kompilujemy w systemie Quartus SPECYFIKACJA SIEĆ FUNKCJONALNA LOGICZNA (HDL) SYNTEZA OPTYMALIZACJA FUNKCJONALNA LOGICZNA ODWZOROWANIE OPIS RTL TECHNOLOGICZNE 54 LEs ─ 33 mln/sek TRANSLACJE SPECYFIKACJI 8

Konwerter Bin2BCD na poziomie logicznym .type fr .i 9 .o 8 .p 100 000000000 0000 0000 000000001 0000 0001 000000010 0000 0010 000000011 0000 0011 000000100 0000 0100 000000101 0000 0101 000000110 0000 0110 000000111 0000 0111 000001000 0000 1000 000001001 0000 1001 000001010 0001 0000 000001011 0001 0001 000001100 0001 0010 000001101 0001 0011 * * * 001100001 1001 0111 001100010 1001 1000 001100011 1001 1001 .e AHDL/VHDL Tablica prawdy

Komputerowe projektowanie… SPECYFIKACJA SIEĆ FUNKCJONALNA LOGICZNA (HDL) SYNTEZA OPTYMALIZACJA FUNKCJONALNA LOGICZNA ODWZOROWANIE OPIS RTL TECHNOLOGICZNE 24 LEs ─ 313 mln/sek TRANSLACJE SPECYFIKACJI 10

Specjalizowana procedura dekompozycji TITLE " Decomposed project: bin2bcd "; % Translated from DEMAIN format % % Warsaw University of Technology % % Institute of Telecommunications % SUBDESIGN A ( in_1, in_2, in_3, in_4 :INPUT; in_5, in_6, in_7 :INPUT; out_1, out_2, out_3, out_4 :OUTPUT; out_5, out_6, out_7, out_8 :OUTPUT; ) VARIABLE g1_1, g1_2, g1_3, g3_1 :LCELL; g2_1, g2_2 :LCELL; BEGIN ---- Level 1 ---- TABLE (in_1, in_2, in_3, in_4) => (g1_1); B"1000" => B"0"; B"0011" => B"0"; ................. B"0001" => B"1"; B"1011" => B"1"; END TABLE; (in_6, g1_1, g2_1, g2_2) => (out_7); B"0X10" => B"0"; END; # Konwerter bin2bcd .type fr .i 7 .o 8 .p 100 0000000 00000000 0000001 00000001 0000010 00000010 0000011 00000011 0000100 00000100 0000101 00000101 . . . .......... 1011111 10010101 1100000 10010110 1100001 10010111 1100010 10011000 1100011 10011001 .e Procedura dekompozycji  13 komórek (!!!) 352 mln/sek 11

Porównanie realizacji BIN2BCD Liczba elementów logicznych ─ liczba słów Synteza strukturalna – 54 LEs ─ 33 mln/sek Synteza logiczna: system komercyjny Quartus – 24 LEs ─ 313 mln/sek system specjalizowany – 13 LEs ─ 352 mln/sek Procesor AMD Athlon™ 64X2 Dual Core 4200+ 2.2 GHz – 9,17 mln/sek Nie zapominajmy o syntezie logicznej w projektowaniu układów cyfrowych