Layoutsynthese von Datenwegstrukturen für den ASIC-Entwurf:
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| Published: |
Ilmenau
1991
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| adam_text | LAYOUTSYNTHESE VON DATENWEGSTRUKTUREN FUER DEN ASIC-ERTWURF DISSERTATION
(A) ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES DOKTOR-INGENIEUR VORGELEGT DER
FAKULTAET FUER TECHNISCHE WISSENSCHAFTEN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE
ILMENAU VON DIPL.-ING. TORSTEN P H ^ 1 I P P 1. GUTACHTER: 2. GUTACHTER
3. GUTACHTER: PROF. DR. ING. HABIL. GERD SCARBATA TECHNISCHE HOCHSCHULE
ILMENAU LEHRSTUHL FUER MIKROELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN UND SYSTEME PROF.
DR. ING. HABIL. DIETMAR MUELLER TECHNISCHE UNIVERSITAET CHEMNITZ LEHRSTUHL
FUER MIKROELEKTRONIKENTWURF DR. ING. HABIL. GUENTHER FRANKE
FRAUENHOFER-INSTITUT FUER INTEGRIERTE SCHALTUNGEN ERLANGEN - AUSSENSTELLE
DRESDEN VORGELEGT AM VERTEIDIGT AM VERFAHRENS-NR. 31.12.1990 06.12.1991
T 2344 INHALTSVERZEICHNIS 1. EINLEITUNG 5 2. PROBLEMATIK DES ENTWURFS
VON DATENWEGSTRUKTUREN 8 2.1. BESCHREIBUNGSMOEGLICHKEITEN DIGITALER
SYSTEME - DAS Y-DIAGRAMM 8 2.1.1 DIE BESCHREIBUNGSZWEIGE DES Y-DIAGRAMMS
10 2.1.1.1 FUNKTIONALZWEIG 10 2.1.1.2 GEOMETRIEZWEIG 11 2.1.1.2.1
PHYSISCHE LAYOUTEBENE 11 2.1.1.2.2 SYMBOLISCHE LAYOUTEBENE 12 2.1.1.2.3
FLOORPLAN 12 2.1.1.3 STRUKTURZWEIG - 13 2.2. STRUKTURSYNTHESE AUS
VERHALTENSBESCHREIBUNGEN MATHEMATISCHER ALGORITHMEN 14 2.2.1.
STRUKTUROPTIMIERUNG 15 2.2.1.1 LIFE-TIME-ANALYSIS 16 2.2.1.2
PARALLELISIERBARKEIT 16 2.2.1.3 SCHEDULING 16 2.2.1.4 ZEITVERHALTEN 17
2.3. DIE DATENWEGARCHITEKTUR 17 3. LAYOUTENTWURF VON DATENWEGELEMENTEN
19 3.1 LAYOUTSTRUKTUR INTEGRIERTER SCHALTUNGEN IN DATENWEGARCHITEKTUR 19
3.1.1 CHIP 19 3.1.2 STEUERWERK 20 3.1.3 DATENWEG 22 3.1.3.1 DIE
MULTIPLEXERORIENTIERTE DATENWEGSTRUKTUR 23 3.1.3.2 DIE BUSORIENTIERTE
DATENWEGSTRUKTUR 24 3.1.4 FUNKTIONSBLOCK 27 3.1.5 FUNKTIONSELEMENTE 27
3.2 ENTWURFSMETHODIK 29 3.2.1 BIBLIOTHEKSTECHNIKEN 32 3.2.1.1 STRUKTUR
VON BIBLIOTHEKSSYSTEMEN 32 3.2.1.1 NICHT GENERISCHE BIBLIOTHEKEN 34
3.2.1.2 GENERISCHE BIBLIOTHEKEN 3 4 3.2.1.3 TECHNOLOGIEBEZUG 37 3.2.1.4
FUNKTIONSUMFANG 38 3.2.1.5 NUTZERDEFINITIONEN 39 3.3 BIBLIOTHEKSSYSTEM
ZUR UNTERSTUETZUNG DER DATENWEGSYNTHESE IN BITSLICETECHNIK 40 3.3.1
AUFBAU DES BIBLIOTHEKSSYSTEMS 41 3.3.1.1 HIERARCHIEEBENEN DES
BIBLIOTHEKSSYSTEMS 41 3.3.1.2 ZWEIGE DES BIBLIOTHEKSSYSTEMS 45 3.3.1.2.1
DARSTELLUNGSZWEIG 45 3.3.1.2.2 LAYOUTZWEIG 45 3.3.1.2.3 VERHALTENSZWEIG
46 3.3.1.2.4 ELEKTRIKZWEIG 46 3.3.1.2.5 TIMINGZWEIG 47 3 .4
ZUSAMMENWIRKEN DATENWEGSYNTHESESYSTEM - BIBLIOTHEKSSYSTEM 48 3.4.1
KATALOG DER WICHTIGSTEN DATENWEGGRUNDSTRUKTUREN (BITSLICES) 50 3.5
VERFAHRENSPEZIFISCHE REALISIERUNG VON GRUNDZELLAYOUTS 51 3.5.1
STANDARDZELLENUMSETZUNG DER DATENWEGGRUNDZELL- BIBLIOTHEK 51 3.5.1.1
GEOMETRIEOPTIMIERUNG 51 3.5.2 GATE-ARRAY-REALISIERUNG VON GRUNDZELLEN 55
. STRATEGIE DER STRUKTURVERIFIKATION 59 4.1 SIMULATION 59 4.1.1
SIMULATIONSMODELLE 60 4.1.1.1 BUS- UND STEUERLEITUNGSMODELL 60 4.1.1.2
TIMING-MODELL DER GRUNDZELLEN 61 4.1.2 ABSCHAETZUNG DER MAXIMALEN
BETRIEBSFREQUENZ 63 4.2 TESTUNG 65 4.2.1 STRUKTURELLE BESONDERHEITEN VON
DATENWEGARCHITEKTUREN 65 II 4.2.2 TESTBARKEIT VON DATENWEGSTRUKTUREN 65
4.2.2.1 BEOBACHTBARKEIT 65 4.2.2.2 VORBESTIMMBARKEIT 66 4.2.2.3
STEUERBARKEIT 67 4.2.3 MOEGLICHKEITEN DER IMPLEMENTIERUNG VON TESTHILFEN
68 4.2.3.1 PARALLELE TESTUNTERSTUETZUNG FUER EXTERNEN DATENWEGTEST 68
4.2.3.2 BOUNDARY-SCAN FUER GETRENNTEN TEST VON DATENWEG UND STEUERWERK 69
4.2.3.3 BOUNDARY-SCAN FUER GEMEINSAMEN TEST VON DATENWEG UND STEUERWERK
71 4.2.3.4 TESTAUTOMAT FUER DATENWEGE MIT TESTVEKTORSPEICHER 72 4.2.3.5
VERFAHRENSANSATZ FUER DEN SELBSTTEST 73 STRUKTURREALISIERUNG VON
DATENWEGELEMENTEN 7 4 5.1 SPEZIELLE PROBLEME DES RECHNENS MIT DUALZAHLEN
74 5.1.1 ZAHLENDARSTELLUNGEN 74 5.1.1.1 ZAHLENFORMATE 76 5.1.2
FEHLERARTEN UND FEHLERBEHANDLUNG 78 5.1.2.1 AUFLOESUNG 78 5.1.2.2
ABBRUCHFEHLER 79 5.1.2.3 ABSCHNEIDEFEHLER 8 0 5.1.2.4 UEBERLAUFFEHLER 84
5.1.3 RUNDUNGSVERFAHREN 8 6 5.1.3.1 RUNDEN NACH OBEN/UNTEN 86 5.1.3.2
RUNDEN NACH INNEN/AUSSEN 8 6 5.1.3.3 RUNDEN AUS DER MITTE 87 5.2
SCHALTUNGSTECHNIK VON DATENWEGELEMENTEN 88 5.2.1 SCHALTUNGSOPTIMIERUNG
FUER DATENWEGELEMENTE 88 5.2.2 TAKTSYSTEM 90 5.2.3 BUSSTRUKTUR 91 5.2.3.1
BUSTECHNIK 92 5.2.3.2 BUSSYSTEM 93 5.2.3.3 BUSZUGRIFFSSCHALTUNGEN 94
5.2.3.3 BUSAUSGABESCHALTUNGEN (BUFFER) 95 5.2.4
ADDIERERSCHALTUNGSTECHNIK 96 5.2.5 SUBTRAHIERERSCHALTUNGSTECHNIK 100 I
III 5.2.6 KOMPLEMENTERSCHALTUNGSTECHNIK 102 5.2.7
REGISTERSCHALTUNGSTECHNIK 104 6. STRUKTURREALISIERUNG VON DATENWEGEN 105
6.1 VARIANTEN DER REALISIERUNG VON OPERATIONEN MIT DATENWEGELEMENTEN 105
6.1.1 LOGISCHE OPERATIONEN MIT DUALZAHLEN 105 6.1.2 KOMPARATION 105
6.1.3 INKREMENTIERUNG 106 6.1.4 DEKREMENTIERUNG 107 6.1.5 ADDITION 108
6.1.6 SUBTRAKTION 109 6.1.7 UMSCHALTBARE OPERATOREN 110 6.1.8
MULTIPLIKATION 111 6.1.9 POTENZIERER 113 6.2 ENTWURFSBEISPIEL
KENNLINIENKORREKTURBAUSTEIN 114 6.2.1 KORREKTURVERFAHREN 115 6.2.2
VERFAHREN ZUR GEWINNUNG DER KORREKTURKENNLINIE 115 6.2.3 STUECKWEISE
LINEARE APPROXIMATION EINER KENNLINIE 117 6.2.3.1 KENNLINIENGLEICHUNG
117 6.2.3.2 KENNLINIENKORREKTUR NACH DEM VERFAHREN DER STUECKWEISEN
APPROXIMATION 118 6.2.3.3 ALGORITHMUS FUER STUECKWEISE LINEARE
APPROXIMATIONS 121 6.2.4 BEISPIELREALISIERUNG FUER REIHENAPPROXIMATION
122 6.2.4.1 KORREKTURALGORITHMUS FUER POTENZREIHEN- APPROXIMATION 123
6.2.4.2 STEUERCODE 124 6.2.4.3 SCHALTUNGSTECHNISCHE UMSETZUNG DES
KORREKTUR- VERFAHRENS MIT DATENWEGELEMENTEN 125 7. ZUSAMMENFASSUNG 126
I. LITERATURVERZEICHNIS V II. ABBILDUNGSVERZEICHNIS X III. VERZEICHNIS
DER TAFELN XII IV. QUELLENVERZEICHNIS XII IV
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